2009 01 024822

a W v»il iwn $. I. DulK r    W.ru:iTrj 2M?

ISBN    0 by WN PWN 20U?

288

11. Gazy występujące w wodzie

Obliczanie rozpuszczalności ditlenku węgla i stężeń postaci węglanowych

Procedurę obliczania rozpuszczalności ditlenku węgla można przedstawić następująco. W wilgotnej atmosferze, w której stężenie C0₂ wynosi 378 ppmv. jego ciśnienie cząstkowe (w temp. 25 C) wynosi:

PCO, = (1.01 - I0^S - 3.2 - 10³) - 378 • 10"⁶ Pa = 36.9 Pa

Stosując równanie (11.2), obliczamy stężenie C0₂(aq):

IGJc = lC0₂(aq)] = 3.3 • 10 ⁷ mol L ¹ • Pa ¹ • 36.9 Pa =1.2-10 ⁵ mol • L“'

Stężenia innych postaci uwodnionego ditlenku węgla określa się na podstawie znanych zależności kwas-zasada. W tych i pozostałych obliczeniach nawiasy kwadratowe odnoszą się do stężeń molowych, stanowiących przybliżenie aktywności, co przedstawiono w rozdz. 10.

[H₂COt(aq)| = A'_r • (C0₂(aqł) = 2.4 • I0“⁸ mol • L"¹    (11.6)

K_ai = —

[HCO7JIH3O-

ICO,]

= 4.5- 10

(11.7)

W przypadku gdy poza ditlenkicm węgla nie występują dodatkowe źródła kwasu lub innych jego postaci węglanowych, wówczas:

(11.8)

(11.9)

IHCO7] = [H*0⁺] = (lC0₂(aq)J • tf_a,)^,/2 = 2.3 • I0"⁶ mol • L ¹ tOft] = «**£.% ** = Kr" mol-L-'

Ponieważ stężenie H₂CO? jest zawsze małe w porównaniu ze stężeniem C0₂(aq) 0.2% stężenia C0₂(aq), jak wynika z K_x — zazwyczaj się go nic oblicza. Względne udziały postaci HCOJ i COj~ zależą od właściwości roztworu, łącznie z wartością pH. W naszym przykładzie całkowita rozpuszczalność wszystkich postaci C0₂ wynosi 1.4 ■ 10“' mol ■ L ’. przy czym ilościowo najważniejsze są C0₂(aq) i HCO7(aq).

Powyższe obliczenia wskazują, że stężenie jonów oksoniowych (H»0~) w wodzie znajdującej się w stanie równowagi z atmosferycznym C()₂ wynosi w przybliżeniu 2 ■ 10^-6 mol • L^_l Irównanie (11.8)). co odpowiada pH 5.7. Jest to pH „czystego" deszczu lub próbki każdej innej czystej wody pozostającej w stanic równowagi z atmosferycznym C0₂, co było przedmiotem rozważań w rozdz. 5.

Wpływ obecności skał węglanowych na rozpuszczalność ditlenku węgla

W licznych miejscach w środowisku naturalnym woda pozostaje w kontakcie z atmosferycznym ditlenkicm węgla, a także z. wapieniem (CaCOr) lub innymi skałami wapiennymi. Jeżeli układ ten znajduje się w stanie równowagi, to stężenia wszystkich istotnych indywiduów chemicznych w wodzie można obliczyć w następujący sposób.