Sådan beregnes bikarbonatkoncentration i vandprøver

Af John Brennan | Opdateret 30. august 2022

Når kuldioxid opløses i vand, danner det kulsyre (H₂CO₃). Denne syre kan dissociere for at give bicarbonat (HCO3⁻) eller carbonat (CO32⁻). Calciumioner i vandet vil reagere med disse arter for at producere enten opløseligt calciumbicarbonat eller uopløseligt calciumcarbonat. Til miljø- og vandkvalitetstestning er beregning af bicarbonatkoncentrationen ud fra total alkalitet og pH et almindeligt krav.

Trin 1:Konverter total alkalinitet til molaritet

Total alkalinitet udtrykkes sædvanligvis i milligram pr. liter CaCO3. Divider værdien med 100 000 gmol⁻¹ for at opnå mol pr. liter (molaritet). Dette trin giver den basislinjekoncentration, der vil blive forfinet i de næste trin.

Trin 2:Erstat karbonatligningen med alkalinitetsudtrykket

Den generelle alkalinitetsformel er:

2×Total alkalinitet = [HCO₃⁻] + 2[CO₃²⁻] + [OH⁻]

Med carbonatkoncentrationen udtrykt som [CO₃²⁻] = (K₂ [HCO₃⁻])/[H⁺] , hvor K₂ = 5,6×10⁻¹¹, bliver ligningen:

2×Total alkalinitet = [HCO₃⁻] + 2×(K₂ [HCO₃⁻]/[H⁺]) + [OH⁻]

Trin 3:Løs for [HCO₃⁻]

Brug af forholdet [H⁺] = 10^(−pH) og hydroxidkoncentrationen [OH⁻] = 10^(−14 + pH) , er den algebraiske løsning:

[HCO₃⁻] = (2×Total Alkalinitet – 10^(−14 + pH)) / (1 + 2K₂ × 10^(pH))

Trin 4:Beregn bikarbonatkoncentration

Indsæt molariteten af CaCO₃ opnået i trin 1 i formlen ovenfor. Resultatet er bicarbonatkoncentrationen i mol pr. liter.

Hvad du skal bruge

• Samlet alkalinitet af prøven
• pH i prøven
• Blyant og papir
• Lommeregner
• Anden dissociationskonstant for kulsyre (K₂ = 5,6×10⁻¹¹)

Vigtig bemærkning

Afledningen antager, at calcium- og carbonatarter dominerer alkaliniteten. Hvis andre alkaliske komponenter - såsom ammoniak - er til stede, er en mere sofistikeret model påkrævet. Se det første link under afsnittet "Referencer" for yderligere vejledning.