Le dioxyde de carbone comme acide
La loi de Henry : Concentration constante dans l’eau
Rappelez-vous que la loi de Henry détermine la concentration de dioxyde de carbone dissous dans une solution aqueuse exposée à l’atmosphère. La concentration moyenne actuelle de CO2 est de 387 ppm, donc la concentration de dioxyde de carbone dans toutes les eaux de surface est :
- = P/KH = 3,87 x 10-4 atm/29,41 atm M-1 = 1,32 x 10-5 M
Les autres équilibres qui impliquent le dioxyde de carbone dissous N’affectent PAS la concentration de CO2 dans les eaux de surface. Si une partie du dioxyde de carbone est utilisée, une plus grande quantité passe en solution.
Il existe un équilibre entre l’eau et le CO2 dissous qui forme de l’acide carbonique.
L’acide carbonique, comme l’acide sulfurique, est un acide diprotique. Il possède deux protons acides qu’il peut perdre en deux étapes distinctes.
Première dissociation et HCO3-
Parce que le dioxyde de carbone dissous est en équilibre avec l’acide carbonique et que l’acide carbonique est en équilibre avec le bicarbonate et un proton dans l’eau, il est commode de considérer que le CO2(aq) est l’acide.
Vous savez que le pH est -log, le pOH est -log, et le pKw est -log(Kw). On utilise le même système pour les constantes d’équilibre. Dans les tableaux, les valeurs de pKa sont indiquées. Elles sont exprimées en -log(Ka). Pour la constante de dissociation du premier acide de CO2(aq), Ka1 = -log(4,25 x 10-7) = 6,37.
Dissociation seconde et CO32-
Le bicarbonate est un acide très faible avec un Ka2 de 5,0 x 10-11 et un pKa2 de 10,3.
Nous pouvons combiner ceci avec l’équation de la première dissociation pour trouver la concentration de l’anion carbonate dans l’eau qui est en équilibre avec l’air.
pH de l’eau de surface
Parce que Ka2 est si petit, la concentration d’équilibre de H+ dans l’eau de surface est dominée par Ka1. Nous pouvons utiliser cela pour calculer le pH de l’eau de surface lorsqu’aucun acide ou base supplémentaire n’est présent.
Sans acide ou base ajouté, = = x
x2 = (4.3 x 10-7)(1,32 x 10-5) = 5,7 x 10-12
x = 2,4 x 10-6
pH = -log(x) = 5,6
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