Sistema de Carbonatos y Alcalinidad
El sistema de carbonatos es el amortiguador ácido-base dominante de las aguas naturales, que vincula el dióxido de carbono disuelto, el bicarbonato y el carbonato con el pH y la alcalinidad.
Definition
Los equilibrios acoplados de las especies de carbono inorgánico disuelto que amortiguan el pH de las aguas naturales, junto con la alcalinidad como medida de la capacidad de neutralización de ácidos.
Scope
Este tema abarca los equilibrios entre el dióxido de carbono, el ácido carbónico, el bicarbonato y los iones carbonato, la definición y medición de la alcalinidad, la capacidad amortiguadora de las aguas naturales y el agua de mar, y la respuesta del sistema a la adición de ácido, base o dióxido de carbono.
Core questions
- ¿Cómo se distribuyen las especies de carbonato en función del pH?
- ¿Qué mide la alcalinidad y cómo se conserva?
- ¿Por qué la adición de dióxido de carbono disminuye el pH del agua?
- ¿Cómo controla el sistema de carbonatos la saturación de los minerales de carbonato?
Key theories
- Equilibrio de carbonatos y conservación de la alcalinidad
- El carbono inorgánico disuelto se reparte entre CO2, bicarbonato y carbonato según equilibrios dependientes del pH, mientras que la alcalinidad, la capacidad aceptora de protones, se conserva bajo el intercambio de dióxido de carbono y proporciona la capacidad amortiguadora de las aguas naturales.
Mechanisms
El dióxido de carbono se disuelve y se hidrata para formar ácido carbónico, que se disocia en dos pasos. La abundancia relativa de bicarbonato y carbonato cambia con el pH, mientras que la alcalinidad permanece fija a medida que se añade o se elimina dióxido de carbono, razón por la cual la absorción de dióxido de carbono disminuye el pH y la concentración de iones carbonato sin cambiar la alcalinidad.
Clinical relevance
El sistema de carbonatos establece la capacidad amortiguadora utilizada en el tratamiento del agua y la saturación de carbonato que controla la disolución del carbonato de calcio; su perturbación por el dióxido de carbono antropogénico impulsa la acidificación de los océanos.
History
El tratamiento cuantitativo del sistema de carbonatos en aguas naturales se desarrolló a lo largo de la fisicoquímica y la oceanografía del siglo XX y se codificó en textos de química acuática.
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Seminal works
- stumm1996
- hoeghguldberg2007
Frequently asked questions
- ¿Por qué la alcalinidad permanece constante cuando se añade dióxido de carbono?
- La adición de dióxido de carbono cambia la distribución de las especies de carbono y disminuye el pH, pero no añade carga neta de aceptores de protones, por lo que la alcalinidad total se conserva.