Hvilket stof fungerer som buffer i naturligt vand?

Det vigtigste buffersystem i naturlige farvande er kulsyre-bicarbonat-carbonat-systemet.

* Kulsyre ($H_2CO_3$) er en svag syre, der dannes, når kuldioxid ($CO_2$) opløses i vand.

* Bikarbonat ($HCO_3^-$) er den konjugerede base af kulsyre.

* Karbonat ($CO_3^{2-}$) er den konjugerede base af bicarbonat.

Ligevægtsreaktionerne mellem disse tre arter kan repræsenteres som følger:

$$CO_2_{(g)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons H_2CO_{3(aq)}$$

$$H_2CO_{3(aq)} \rightleftharpoons H^+_{(aq)} + HCO_{3(aq)}^-{}$$

$$HCO_{3(aq)}^- \rightleftharpoons H^+_{(aq)} + CO_{3(aq)}^{2-}$$

De relative koncentrationer af disse tre arter afhænger af vandets pH. Ved lav pH er koncentrationen af ​​kulsyre højest, mens ved høj pH er koncentrationen af ​​karbonat højest. Bikarbonat er den dominerende art ved en pH-værdi på omkring 8,3, hvilket er den gennemsnitlige pH-værdi i naturligt vand.

Kulsyre-bicarbonat-carbonat-systemet fungerer som en buffer i naturligt vand, fordi det kan reagere med både syrer og baser for at opretholde en relativt konstant pH.

* Når en syre tilsættes til et naturligt vand, vil bikarbonat- og carbonationerne reagere med brintionerne og danne kulsyre, hvilket reducerer vandets surhedsgrad.

* Når en base tilsættes til et naturligt vand, vil kulsyren reagere med hydroxidionerne og danne bikarbonat- og carbonationer, og dermed reducere vandets basicitet.