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En chimie, un équilibre se produit dans un système lorsque deux réactions opposées se produisent au même rythme. Le point auquel cet équilibre se produit est défini par la thermodynamique - ou plus précisément par la quantité d'énergie libérée et le changement d'entropie associé au processus. Dans des conditions données de température et de pression, le rapport entre les réactifs et les produits est une constante appelée constante d’équilibre. Vous pouvez utiliser les constantes d'équilibre pour calculer la concentration de HCO3- dans une solution si vous connaissez la pression partielle de dioxyde de carbone, CO2.
Ecrivez les équations chimiques des réactions qui transforment le dioxyde de carbone dissous en acide carbonique, en bicarbonate et en carbonate. Les équations sont les suivantes:
H2O + CO2 <=> H2CO3 <=> H + et HCO3- <=> autres H + et CO3 avec une charge de -2.
Toutes les réactions de cette série vont dans les deux sens, en d’autres termes, la réaction peut aller en avant ou en arrière. Vous pouvez calculer la concentration de bicarbonate, HCO3, à l'équilibre à l'aide de constantes d'équilibre.
Supposons que le système se trouve à la température ambiante et à la pression atmosphérique normale, que le carbonate n'est présent qu'en quantités négligeables et que le bicarbonate et l'acide carbonique sont les espèces dominantes en solution. Ceci est une hypothèse valable si le pH est de 8 ou 9 ou moins - en solutions neutres et acides, en d'autres termes. Dans les solutions fortement alcalines, on peut faire l’hypothèse contraire: l’acide carbonique n’est présent qu’en faible quantité, alors que le bicarbonate et le carbonate sont l’espèce dominante.
Calculez la concentration de CO2 dissous en moles par litre en utilisant la loi de Henry, comme suit:
CO2 dissous total = (2.3 x 10 ^ -2) * (pression partielle de CO2)
Calculez la quantité d'acide carbonique présent à l'aide de la formule suivante:
(1,7 x 10 ^ -3) * (concentration de CO2 dissous) = concentration en acide carbonique
Remplacez la concentration en acide carbonique par l'équation suivante, ce qui est une approximation raisonnable, car l'acide carbonique est un acide faible:
4,3x10 ^ -7 = (X ^ 2) / (concentration d'acide carbonique)
Résoudre pour X en multipliant les deux côtés par la concentration en acide carbonique, puis en prenant la racine carrée des deux côtés. Votre réponse sera la concentration estimée de bicarbonate.