Door John Brennan | Bijgewerkt op 30 augustus 2022

Wanneer koolstofdioxide oplost in water, vormt het koolzuur (H₂CO₃). Dit zuur kan dissociëren en levert bicarbonaat (HCO₃⁻) of carbonaat (CO₃²⁻) op. Calciumionen in het water zullen met deze soorten reageren om oplosbaar calciumbicarbonaat of onoplosbaar calciumcarbonaat te produceren. Voor milieu- en waterkwaliteitstests is het berekenen van de bicarbonaatconcentratie op basis van de totale alkaliteit en pH een veel voorkomende vereiste.

Stap 1:Converteer de totale alkaliteit naar de molariteit

De totale alkaliteit wordt meestal uitgedrukt in milligram per liter CaCO₃. Deel de waarde door 100 000gmol⁻¹ om het aantal mol per liter (molariteit) te verkrijgen. Deze stap levert de basisconcentratie op die in de volgende fasen zal worden verfijnd.

Stap 2:Vervang de carbonaatvergelijking door de alkaliteitsuitdrukking

De algemene alkaliteitsformule is:

2×Totale alkaliteit = [HCO₃⁻] + 2[CO₃²⁻] + [OH⁻]

Waarbij de carbonaatconcentratie wordt uitgedrukt als [CO₃²⁻] = (K₂ [HCO₃⁻])/[H⁺] , waarbij K₂ = 5,6×10⁻¹¹, wordt de vergelijking:

2×Totale alkaliteit = [HCO₃⁻] + 2×(K₂ [HCO₃⁻]/[H⁺]) + [OH⁻]

Stap 3:Los [HCO₃⁻] op

Met behulp van de relatie [H⁺] = 10^(−pH) en de hydroxideconcentratie [OH⁻] = 10^(−14 + pH) , is de algebraïsche oplossing:

[HCO₃⁻] = (2×Totale alkaliteit – 10^(−14 + pH)) / (1 + 2K₂ × 10^(pH))

Stap 4:Bereken de bicarbonaatconcentratie

Voer de molariteit van CaCO₃ verkregen in stap 1 in de bovenstaande formule in. Het resultaat is de bicarbonaatconcentratie in mol per liter.

Wat je nodig hebt

• Totale alkaliteit van het monster
• pH van het monster
• Potlood en papier
• Rekenmachine
• Tweede dissociatieconstante voor koolzuur (K₂ = 5,6×10⁻¹¹)

Belangrijke opmerking

De afleiding gaat ervan uit dat calcium- en carbonaatsoorten de alkaliteit domineren. Als er andere alkalische componenten, zoals ammoniak, aanwezig zijn, is een geavanceerder model vereist. Raadpleeg de eerste link onder het gedeelte 'Referenties' voor aanvullende richtlijnen.