Em química, um equilíbrio ocorre em um sistema quando duas reações opostas estão ocorrendo na mesma velocidade. O ponto em que esse equilíbrio ocorre é definido pela termodinâmica - ou, mais especificamente, pela quantidade de energia liberada e pela mudança na entropia associada ao processo. Sob determinadas condições de temperatura e pressão, a razão entre reagentes e produtos é uma constante chamada constante de equilíbrio. Você pode usar constantes de equilíbrio para calcular a concentração de HCO3- em uma solução se conhecer a pressão parcial de dióxido de carbono, CO2.

Escreva as equações químicas para as reações que transformam dióxido de carbono dissolvido em ácido carbônico, bicarbonato e carbonato. As equações são as seguintes: @

H2O + CO2 < = > H2CO3 < = > H + e HCO3- < = > outro H + e CO3 com uma carga de -2.

Todas as reações nesta série são bidirecionais, em outras palavras, a reação pode ir para frente ou para trás. Você pode calcular a concentração de bicarbonato, HCO3, em equilíbrio usando constantes de equilíbrio.

Suponha que o sistema esteja à temperatura ambiente e à pressão atmosférica padrão, que o carbonato esteja presente apenas em quantidades desprezíveis e que o bicarbonato e o ácido carbônico sejam a espécie dominante em solução. Esta é uma suposição válida se o pH for 8 ou 9 ou inferior - em soluções neutras e ácidas, em outras palavras. Em soluções altamente alcalinas, você pode fazer a suposição contrária - que o ácido carbônico está presente apenas em pequenas quantidades, enquanto o bicarbonato e o carbonato são as espécies dominantes.

Calcule a concentração de CO2 dissolvido em moles por litro usando Henry's Lei, como segue:

CO2 dissolvido total = (2,3 x 10 ^ -2) * (pressão parcial de CO2)

Calcule a quantidade de ácido carbônico presente usando a seguinte fórmula:

(1,7 x 10 ^ -3) * (concentração de CO2 dissolvido) = concentração de ácido carbônico

Substitua a concentração de ácido carbônico na seguinte equação, o que é uma aproximação razoável, já que o ácido carbônico é um fraco ácido:

4.3x10 ^ -7 = (X ^ 2) /(concentração de ácido carbônico)

Resolva para X multiplicando ambos os lados pela concentração de ácido carbônico, em seguida, pegando o quadrado raiz de ambos os lados. Sua resposta será a concentração estimada de bicarbonato.

Dica

No equilíbrio, as reações direta e reversa ocorrem na mesma proporção. Deixado aos seus próprios dispositivos, um sistema como uma Coca-Cola aberta poderá em breve alcançar um equilíbrio entre a pressão parcial de CO2, a concentração de ácido carbônico e a concentração de bicarbonato.