In de chemie vindt een evenwicht plaats in een systeem wanneer twee tegengestelde reacties met dezelfde snelheid optreden. Het punt waarop dit evenwicht optreedt, wordt bepaald door de thermodynamica - of meer specifiek door de hoeveelheid energie die vrijkomt en de verandering in entropie die met het proces is geassocieerd. Onder bepaalde omstandigheden van temperatuur en druk is de verhouding tussen reactanten en producten een constante die de evenwichtsconstante wordt genoemd. U kunt evenwichtsconstanten gebruiken om de concentratie van HCO3- in een oplossing te berekenen als u de partiële druk van kooldioxide, CO2 kent.

Schrijf de chemische vergelijkingen op voor de reacties die opgeloste kooldioxide in koolzuur doen veranderen, bicarbonaat en carbonaat. De vergelijkingen zijn als volgt:

H2O + CO2 & lt; = & gt; H2CO3 & lt; = & gt; H + en HCO3- & lt; = & gt; nog een H + en CO3 met een lading van -2.

Alle reacties in deze reeks zijn tweerichtingsverkeer, met andere woorden, de reactie kan vooruit of achteruit gaan. Je kunt de concentratie van bicarbonaat, HCO3, bij evenwicht berekenen met behulp van evenwichtsconstanten.

Stel dat het systeem op kamertemperatuur en standaard atmosferische druk is, dat carbonaat alleen in verwaarloosbare hoeveelheden aanwezig is, en dat bicarbonaat en koolzuur zijn de dominante soort in oplossing. Dit is een goede veronderstelling als de pH 8 of 9 of lager is - in neutrale en zure oplossingen, met andere woorden. In sterk alkalische oplossingen kunt u de tegenovergestelde aanname maken - dat koolzuur in slechts kleine hoeveelheden aanwezig is, terwijl bicarbonaat en carbonaat de dominante soort zijn.

Bereken de concentratie opgelost CO2 in mol per liter met behulp van Henry's Wet, als volgt:

Totaal opgelost CO2 = (2,3 x 10 ^ -2) * (partiële druk van CO2)

Bereken de hoeveelheid koolzuur die aanwezig is met behulp van de volgende formule:

(1,7 x 10 ^ -3) * (concentratie van opgelost CO2) = koolzuurconcentratie

Vervang de koolzuurconcentratie in de volgende vergelijking, wat een redelijke benadering is omdat koolzuur een zwak is zuur:

4.3x10 ^ -7 = (X ^ 2) /(concentratie van koolzuur)

Los op voor X door beide zijden te vermenigvuldigen met de concentratie van koolzuur, en vervolgens het vierkant te nemen wortel van beide kanten. Je antwoord is de geschatte concentratie van bicarbonaat.

Tip

Bij evenwicht komen zowel de voorwaartse als de omgekeerde reacties met hetzelfde tempo voor. Op zichzelf gelaten, kan een systeem zoals een geopende cola snel een evenwicht bereiken tussen de partiële CO2-druk, de concentratie van koolzuur en de concentratie van bicarbonaat.