Dióxido de Carbono como Ácido
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A Lei de Henry: Concentração Constante na Água
Lembrem-se que a Lei de Henry determina a concentração de dióxido de carbono dissolvido numa solução aquosa exposta à atmosfera. A concentração média atual de CO2 é de 387 ppm, portanto a concentração de dióxido de carbono em toda a água superficial é:
- = P/KH = 3,87 x 10-4 atm/29,41 atm M-1 = 1,32 x 10-5 M
Outros equilíbrios que envolvem dióxido de carbono dissolvido NÃO afetam a concentração de CO2 na água superficial. Se algum dióxido de carbono for utilizado, mais vai para a solução.
Há um equilíbrio entre a água e o CO2 dissolvido que forma o ácido carbónico.
Ácido carbônico, como o ácido sulfúrico, é um ácido diprótico. Tem dois prótons ácidos que pode perder em duas etapas separadas.
Primeira Dissociação e HCO3-
Porque o dióxido de carbono dissolvido está em equilíbrio com o ácido carbônico e o ácido carbônico está em equilíbrio com o bicarbonato e um próton na água, é conveniente considerar o CO2(aq) como sendo o ácido.
Você sabe que o pH é -log, pOH é -log, e pKw é -log(Kw). Nós usamos o mesmo sistema para as constantes de equilíbrio. Nas tabelas, os valores de pKa são listados. Estes são -log(Ka). Para a primeira constante de dissociação ácida do CO2(aq), Ka1 = -log(4.25 x 10-7) = 6.37.
Segunda Dissociação e CO32-
Bicarbonato é um ácido muito fraco com um Ka2 de 5.0 x 10-11 e um pKa2 de 10.3.
Podemos combinar isto com a equação da primeira dissociação para encontrar a concentração de anião carbonato na água que está em equilíbrio com o ar.
pH da água superficial
Porque Ka2 é tão pequeno, a concentração de equilíbrio de H+ na água superficial é dominada por Ka1. Podemos usar isto para calcular o pH da água superficial quando não há ácido ou base adicional.
Sem ácido ou base adicionado, = = = 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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