Sådan beregnes HCO3 fra CO2

I kemi opstår der en ligevægt i et system, når to modsatte reaktioner forekommer i samme hastighed. Det punkt, hvor denne ligevægt opstår, er fastsat ved termodynamik - eller mere specifikt af mængden af ​​frigivet energi og forandringen i entropi i forbindelse med processen. Under givne betingelser for temperatur og tryk er forholdet mellem reaktanter og produkter konstant kaldet ligevægtskonstanten. Du kan bruge ligevægtskonstanter til at beregne koncentrationen af ​​HCO3- i en opløsning, hvis du kender partialtrykket af kuldioxid, CO2.

Skriv ud de kemiske ligninger for de reaktioner, der omdanner opløst kuldioxid til kulsyre, bicarbonat og carbonat. Ligningerne er som følger:

H2O + CO2 & lt; = & gt; H2CO3 <=> H + og HCO3- <=> en anden H + og CO3 med en ladning på -2.

Alle reaktionerne i denne serie er tovejs, med andre ord kan reaktionen gå fremad eller omvendt. Du kan beregne koncentrationen af ​​bicarbonat, HCO3, ved ligevægt ved brug af ligevægtskonstanter.

Antag at systemet er ved stuetemperatur og standard atmosfæretryk, at carbonat kun er til stede i ubetydelige mængder, og at bicarbonat og kulsyre er den dominerende art i opløsning. Dette er en gyldig antagelse, hvis pH er 8 eller 9 eller derunder - i neutrale og sure opløsninger, med andre ord. I stærkt alkaliske opløsninger kan du modsatte antagelse - at kulsyre er til stede i kun mindre mængder, mens bicarbonat og carbonat er den dominerende art.

Beregn koncentrationen af ​​opløst CO2 i mol pr. Liter ved hjælp af Henry's Lov, som følger:

I alt opløst CO2 = (2,3 x 10 ^ -2) * (partialtryk af CO2)

Beregn mængden af ​​kulsyre til stede ved anvendelse af følgende formel:

(1,7 x 10 ^ -3) * (koncentration af opløst CO2) = kulsyrekoncentration

Udskift kulsyrekoncentrationen i følgende ligning, hvilket er en rimelig tilnærmelse, da kulsyre er svag syre:

4.3x10 ^ -7 = (X ^ 2) /(koncentration af kulsyre)

Løs for X ved at gange begge sider med koncentrationen af ​​kulsyre og derefter tage kvadratet rod på begge sider. Dit svar vil være den anslåede koncentration af bicarbonat.

Tip

Ved ligevægt forekommer både de forreste og bageste reaktioner i samme hastighed. Efterladt til sine egne enheder kan et system som en åbnet cola kan snart nå en ligevægt mellem CO2-partiet, koncentrationen af ​​kulsyre og koncentrationen af ​​bicarbonat.