酸としての二酸化炭素
Henry’s Law.の項参照。 水中の濃度は一定
ヘンリーの法則は、大気にさらされた水溶液中の溶存二酸化炭素の濃度を決定することを思い出してください。 現在の平均的な二酸化炭素濃度は387ppmですから、地表水中の二酸化炭素濃度は
- = P/KH = 3.87 x 10-4 atm/29.41 atm M-1 = 1.32 x 10-5 M
その他の平衡で、溶存二酸化炭素に関わるものは地表水中の二酸化炭素濃度には影響を与えません。 炭酸ガスが使い切られると、より多くの炭酸ガスが溶液になります。
水と溶存炭酸ガスの間には、炭酸を形成する平衡があります。
炭酸は硫酸と同様に二価の酸である。
First Dissociation and HCO3-
溶解した二酸化炭素は炭酸と平衡にあり、炭酸は水中の重炭酸とプロトンと平衡にあるので、CO2(aq)を酸と考えるのが便利である。
pHは-log、pOHは-log、pKwは-log（Kw）であることはご存じでしょう。 平衡定数も同じ体系を使う。 表ではpKaの値が記載されています。 これらは-log(Ka)です。 CO2(aq)の第一酸解離定数では、Ka1 = -log(4.25 x 10-7) = 6.37.
Second Dissociation and CO32-
Bicarbonate is a very weak acid with the Ka2 of 5.0 x 10-11 and the pKa2 of 10.3.
これを第一解離の式と組み合わせて、空気と平衡になる水中の炭酸アニオンの濃度を求めます。
表面水のpH
表面水のH＋の平衡濃度はKa2が非常に小さいため、Ka1によって支配されていることがわかります。 これを利用して、酸や塩基を添加していないときの表層水のpHを計算することができる。
酸や塩基を添加していないときは = x
x2 = (4.3 x 10-7)()
x = 2.4 x 10-6
pH = -log(x) = 5.6
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