Sistema Carbonato e Alcalinidade

O sistema carbonato é o principal tampão ácido-base das águas naturais, ligando dióxido de carbono dissolvido, bicarbonato e carbonato ao pH e à alcalinidade.

Definition

Os equilíbrios acoplados de espécies de carbono inorgânico dissolvido que tamponam o pH das águas naturais, juntamente com a alcalinidade como medida da capacidade de neutralização de ácidos.

Scope

Este tópico abrange os equilíbrios entre dióxido de carbono, ácido carbônico, bicarbonato e íons carbonato, a definição e medição da alcalinidade, o tamponamento de águas naturais e da água do mar, e a resposta do sistema à adição de ácido, base ou dióxido de carbono.

Core questions

• Como as espécies de carbonato são distribuídas em função do pH?
• O que a alcalinidade mede e como ela é conservada?
• Por que a adição de dióxido de carbono diminui o pH da água?
• Como o sistema carbonato controla a saturação de minerais carbonáticos?

Key theories

Equilíbrio de carbonato e conservação da alcalinidade

O carbono inorgânico dissolvido se distribui entre CO2, bicarbonato e carbonato de acordo com equilíbrios dependentes do pH, enquanto a alcalinidade, a capacidade de aceitação de prótons, é conservada sob troca de dióxido de carbono e fornece o tamponamento das águas naturais.

Mechanisms

O dióxido de carbono dissolve-se e hidrata-se para formar ácido carbônico, que se dissocia em duas etapas. A abundância relativa de bicarbonato e carbonato varia com o pH, enquanto a alcalinidade permanece fixa à medida que o dióxido de carbono é adicionado ou removido, razão pela qual a captação de dióxido de carbono diminui o pH e a concentração de íons carbonato sem alterar a alcalinidade.

Clinical relevance

O sistema carbonato estabelece a capacidade de tamponamento utilizada no tratamento de água e a saturação de carbonato que controla a dissolução do carbonato de cálcio; sua perturbação pelo dióxido de carbono antropogênico impulsiona a acidificação dos oceanos.

History

O tratamento quantitativo do sistema carbonato em águas naturais foi desenvolvido através da físico-química e oceanografia do século XX e codificado em textos de química aquática.

Seminal works

• stumm1996
• hoeghguldberg2007

Frequently asked questions

Por que a alcalinidade permanece constante quando o dióxido de carbono é adicionado?

A adição de dióxido de carbono altera a distribuição das espécies de carbono e diminui o pH, mas não adiciona carga líquida de aceitador de prótons, portanto, a alcalinidade total é conservada.