2009 01 025012

O. W iMłi S. J. DullY I'Amur ittufowuŁ*. ^.rujw 2U)? ISBN    O by PWN 2040

294

11. Gazy występujące w wodzie

Typowe wartości zasadowości obejmują zakres od < 50 do > 2(XX) jimol • L^-1. Zbiorniki wodne w regionach, gdzie skala macierzysta zawiera wapień, mają największą zasadowość.

Wśród dodatkowych indywiduów' chemicznych składających się na ANC naturalna materia organiczna (NMO), o bardzo zmiennym stężeniu, czasami wnosi znaczący wkład. Budowa chemiczna NMO zależy od jej źródła i historii, a stężenie centrów protonoakccp-torowych wynosi lOmmol - L^_l. Jezioro zawierające NMO o stężeniu I0|tg-mL^-1 (i żadnych innych donorów lub akceptorów protonów) powinno charakteryzować się zdolnością zobojętniania kwasów około

l()M ■ 10— = 100 pmol • L^-1 mL g

wynikającą jedynie z obecności NMO. Bardziej szczegółowy obraz właściwości NMO i jej zdolności do działania jako akceptora protonów przedstawiono w rozdz. 12.

Zasadowość jako bufor w wodach naturalnych

W jaki sposób węglany działają jak układ buforowy w ekosystemach wodnych? Aby odpowiedzieć na to pytanie, rozpatrzmy dw-ic próbki wody o pH 7. Pierwsza z nich jest wodą czystą, w drugiej próbce jest wystarczająco dużo węglanów, żeby jej zasadowość wynosiła 2(X)0 pmol • L^-1.

Jeżeli do I L czystej wody dodamy I L mocnego kwasu o stężeniu jonów H-,O^ł

1.0    mmol • L to pH ulegnie zmniejszeniu do 3,3. Jeżeli taką samą ilość kwasu wprowadzamy do próbki wody o dużej zasadowości, sytuacja jest bardziej złożona.

W pierwszej kolejności musimy ustalić, jakie indywidua chemiczne są obecne w wodzie. zanim dodamy do niej kwasu. Jeśli spojrzymy ponownie na rys. 1.2. to przy przesuwaniu się od małych do dużych wartości pH widzimy występowanie trzech postaci węglanów: C0₂. HCOJ i COj^-. Punkty przecięcia krzywych przypadają przy pH = pA"_;i| = 6.35 i pH = pAf_a2 = 10.33. Z przedstawionego wykresu podziału dla węglanów wynika, że w wodzie o pH = 7 stężenie COj jest do pominięcia, stężenie rozpuszczonego C0₂ niew ielkie, a większość węglanów występuje w postaci jonów HCO7. Zasadowość wody wynika więc głównie z obecności jonów HCOJ.

Jeśli 1 L kwasu o stężeniu jonów H«0' 1.0 mmol • L“' zostanie dodany do 1 litra wody o zasadowości 2000 jimol • L^-1 (czyli roztworu jonów HCO* o stężeniu 2<XX) jimol • L^-1 = 2,0 mmol • L^-1), to zachodzi reakcja prowadząca do powstania l L ■ 2.0 mmol L^_l - 1 L • 1 mmol L^-1 = 1 mmol C0₂ rozpuszczonego w 2 L roztworu

HCOJ (aq) -I- H,0⁺ -*■ C0₂(aq) -f 2H₂0    (11.27)

Stężenie C0₂ wynosi więc 1.0 mmol/2 L. a stężenie pozostałych po reakcji jonów HC07

1.0    mmol/2 L. Stężenie jonów oksoniowych można wówczas obliczyć z. przekształconego równania (11.7):

[H,O^ł ] = ^K" ' ^lC°^{2(aq)1    4,5} * ^,0~⁷ °-⁵ •^,0"³

IHC071

Odpowiada to wartości pH = 6.35.

0.5- 10-

= 4,5 10 mol - L

-1