कार्बोनेट प्रणाली और क्षारीयता

कार्बोनेट प्रणाली प्राकृतिक जल का प्रमुख अम्ल-क्षार बफर है, जो घुली हुई कार्बन डाइऑक्साइड, बाइकार्बोनेट और कार्बोनेट को pH और क्षारीयता से जोड़ती है।

Definition

घुली हुई अकार्बनिक कार्बन प्रजातियों का युग्मित संतुलन जो प्राकृतिक जल के pH को बफर करता है, साथ ही अम्ल-उदासीनीकरण क्षमता के माप के रूप में क्षारीयता।

Scope

यह विषय कार्बन डाइऑक्साइड, कार्बोनिक एसिड, बाइकार्बोनेट और कार्बोनेट आयनों के बीच संतुलन, क्षारीयता की परिभाषा और माप, प्राकृतिक जल और समुद्री जल के बफरिंग, और प्रणाली की प्रतिक्रिया को अतिरिक्त अम्ल, क्षार या कार्बन डाइऑक्साइड के प्रति शामिल करता है।

Core questions

• pH के एक फलन के रूप में कार्बोनेट प्रजातियाँ कैसे वितरित होती हैं?
• क्षारीयता क्या मापती है और इसे कैसे संरक्षित किया जाता है?
• कार्बन डाइऑक्साइड जोड़ने से पानी का pH क्यों कम हो जाता है?
• कार्बोनेट प्रणाली कार्बोनेट खनिज संतृप्ति को कैसे नियंत्रित करती है?

Key theories

कार्बोनेट संतुलन और क्षारीयता संरक्षण

घुला हुआ अकार्बनिक कार्बन pH-निर्भर संतुलन के अनुसार CO2, बाइकार्बोनेट और कार्बोनेट के बीच विभाजित होता है, जबकि क्षारीयता, प्रोटॉन-स्वीकर्ता क्षमता, कार्बन डाइऑक्साइड विनिमय के तहत संरक्षित रहती है और प्राकृतिक जल का बफरिंग प्रदान करती है।

Mechanisms

कार्बन डाइऑक्साइड घुल जाती है और कार्बोनिक एसिड में हाइड्रेट हो जाती है, जो दो चरणों में अलग हो जाती है। बाइकार्बोनेट और कार्बोनेट की सापेक्ष प्रचुरता pH के साथ बदलती है, जबकि कार्बन डाइऑक्साइड को जोड़ने या हटाने पर क्षारीयता स्थिर रहती है, यही कारण है कि कार्बन डाइऑक्साइड का अवशोषण pH और कार्बोनेट आयन सांद्रता को कम करता है, बिना क्षारीयता को बदले।

Clinical relevance

कार्बोनेट प्रणाली जल उपचार में उपयोग की जाने वाली बफरिंग क्षमता और कैल्शियम कार्बोनेट के विघटन को नियंत्रित करने वाली कार्बोनेट संतृप्ति को निर्धारित करती है; मानवजनित कार्बन डाइऑक्साइड द्वारा इसका विक्षोभ महासागर अम्लीकरण को बढ़ावा देता है।

History

प्राकृतिक जल में कार्बोनेट प्रणाली का मात्रात्मक उपचार 20वीं सदी के भौतिक रसायन विज्ञान और समुद्र विज्ञान के माध्यम से विकसित किया गया था और जलीय-रसायन विज्ञान ग्रंथों में संहिताबद्ध किया गया था।

Seminal works

• stumm1996
• hoeghguldberg2007

Frequently asked questions

कार्बन डाइऑक्साइड मिलाने पर क्षारीयता स्थिर क्यों रहती है?

कार्बन डाइऑक्साइड मिलाने से कार्बन प्रजातियों का वितरण बदल जाता है और pH कम हो जाता है, लेकिन यह कोई शुद्ध प्रोटॉन-स्वीकर्ता आवेश नहीं जोड़ता है, इसलिए कुल क्षारीयता संरक्षित रहती है।