نظام الكربونات والقلوية
يُعد نظام الكربونات المخزن الحمضي-القاعدي السائد للمياه الطبيعية، حيث يربط ثاني أكسيد الكربون المذاب والبيكربونات والكربونات بالأس الهيدروجيني والقلوية.
Definition
التوازنات المقترنة لأنواع الكربون غير العضوي المذاب التي تخزن الأس الهيدروجيني للمياه الطبيعية، بالإضافة إلى القلوية كمقياس للقدرة على معادلة الحمض.
Scope
يغطي هذا الموضوع التوازنات بين ثاني أكسيد الكربون وحمض الكربونيك والبيكربونات وأيونات الكربونات، وتعريف وقياس القلوية، والتخزين المؤقت للمياه الطبيعية ومياه البحر، واستجابة النظام لإضافة الحمض أو القاعدة أو ثاني أكسيد الكربون.
Core questions
- كيف تتوزع أنواع الكربونات كدالة للأس الهيدروجيني؟
- ماذا تقيس القلوية وكيف يتم الحفاظ عليها؟
- لماذا تؤدي إضافة ثاني أكسيد الكربون إلى خفض الأس الهيدروجيني للماء؟
- كيف يتحكم نظام الكربونات في تشبع المعادن الكربونية؟
Key theories
- توازن الكربونات والحفاظ على القلوية
- يتوزع الكربون غير العضوي المذاب بين ثاني أكسيد الكربون والبيكربونات والكربونات وفقًا لتوازنات تعتمد على الأس الهيدروجيني، بينما يتم الحفاظ على القلوية، وهي قدرة مستقبل البروتون، تحت تبادل ثاني أكسيد الكربون وتوفر التخزين المؤقت للمياه الطبيعية.
Mechanisms
يذوب ثاني أكسيد الكربون ويترطب ليتحول إلى حمض الكربونيك، والذي يتفكك على خطوتين. تتغير الوفرة النسبية للبيكربونات والكربونات مع الأس الهيدروجيني، بينما تظل القلوية ثابتة عند إضافة أو إزالة ثاني أكسيد الكربون، وهذا هو السبب في أن امتصاص ثاني أكسيد الكربون يخفض الأس الهيدروجيني وتركيز أيون الكربونات دون تغيير القلوية.
Clinical relevance
يحدد نظام الكربونات القدرة التخزينية المستخدمة في معالجة المياه وتشبع الكربونات الذي يتحكم في ذوبان كربونات الكالسيوم؛ ويؤدي اضطرابه بسبب ثاني أكسيد الكربون البشري المنشأ إلى تحمض المحيطات.
History
تطور المعالجة الكمية لنظام الكربونات في المياه الطبيعية من خلال الكيمياء الفيزيائية وعلوم المحيطات في القرن العشرين وتم تدوينها في نصوص الكيمياء المائية.
Related topics
Seminal works
- stumm1996
- hoeghguldberg2007
Frequently asked questions
- لماذا تظل القلوية ثابتة عند إضافة ثاني أكسيد الكربون؟
- تؤدي إضافة ثاني أكسيد الكربون إلى تغيير توزيع أنواع الكربون وخفض الأس الهيدروجيني، لكنها لا تضيف شحنة صافية مستقبلة للبروتون، لذلك يتم الحفاظ على القلوية الكلية.