Inhoud
In de chemie treedt een evenwicht op in een systeem wanneer twee tegengestelde reacties met dezelfde snelheid plaatsvinden. Het punt waarop dit evenwicht zich voordoet, wordt bepaald door de thermodynamica - of meer specifiek door de hoeveelheid vrijgekomen energie en de verandering in entropie geassocieerd met het proces. Onder gegeven omstandigheden van temperatuur en druk is de verhouding tussen reactanten en producten een constante die de evenwichtsconstante wordt genoemd. U kunt evenwichtsconstanten gebruiken om de concentratie HCO3- in een oplossing te berekenen als u de partiële druk van kooldioxide, CO2 kent.
Noteer de chemische vergelijkingen voor de reacties die opgelost koolstofdioxide veranderen in koolzuur, bicarbonaat en carbonaat. De vergelijkingen zijn als volgt:
H2O + CO2 <=> H2CO3 <=> H + en HCO3- <=> nog een H + en CO3 met een lading van -2.
Alle reacties in deze serie zijn in twee richtingen, met andere woorden, de reactie kan vooruit of achteruit gaan. U kunt de concentratie bicarbonaat, HCO3, bij evenwicht berekenen met behulp van evenwichtsconstanten.
Neem aan dat het systeem op kamertemperatuur en standaard atmosferische druk is, dat carbonaat alleen in verwaarloosbare hoeveelheden aanwezig is en dat bicarbonaat en koolzuur de dominante soort in oplossing zijn. Dit is een geldige veronderstelling als de pH 8 of 9 of lager is - met andere woorden in neutrale en zure oplossingen. In sterk alkalische oplossingen kun je het tegenovergestelde aannemen - dat koolzuur slechts in kleine hoeveelheden aanwezig is, terwijl bicarbonaat en carbonaat de dominante soort zijn.
Bereken de concentratie opgelost CO2 in mol per liter met behulp van Henrys Law, als volgt:
Totaal opgeloste CO2 = (2,3 x 10 ^ -2) * (gedeeltelijke CO2-druk)
Bereken de aanwezige hoeveelheid koolzuur met de volgende formule:
(1,7 x 10 ^ -3) * (concentratie opgelost CO2) = concentratie koolzuur
Vervang de koolzuurconcentratie in de volgende vergelijking, wat een redelijke benadering is, aangezien koolzuur een zwak zuur is:
4.3x10 ^ -7 = (X ^ 2) / (concentratie koolzuur)
Los X op door beide zijden te vermenigvuldigen met de concentratie koolzuur en vervolgens de vierkantswortel van beide zijden te nemen. Uw antwoord is de geschatte concentratie bicarbonaat.