Quando o dióxido de carbono se dissolve, ele pode reagir com a água para formar ácido carbônico, H2CO3. O H2CO3 pode dissociar-se e doar um ou dois íons de hidrogênio para formar um íon bicarbonato (HCO3-) ou um íon carbonato (carga de CO3 w /-2). Se o cálcio dissolvido estiver presente, ele reage para formar carbonato de cálcio insolúvel (CaCO3) ou bicarbonato de cálcio solúvel (Ca (HCO3-) 2). Se você estiver testando amostras de água para a saúde ambiental e /ou qualidade da água, talvez seja necessário calcular a concentração de bicarbonato. Para calcular a concentração de bicarbonato, primeiro você precisa encontrar alcalinidade total para sua amostra. O teste da alcalinidade total está além do escopo deste artigo; Se você precisar saber como fazer isso, o link em "Recursos" fornece instruções completas.

Converta da alcalinidade total para a molaridade. A alcalinidade total é geralmente uma medida de miligramas por litro de carbonato de cálcio; dividir por 100.000 (aproximadamente) gramas por mole para encontrar moles por litro ou molaridade. Molaridade é a concentração de uma substância em uma solução.

Substitua a equação pela concentração de carbonato como uma função da concentração de bicarbonato e pH para a equação da alcalinidade total. A expressão para alcalinidade total é 2 x alcalinidade total = [HCO3-] + 2 [CO3-2] + [OH-]. (Note que na química, os parênteses em torno de uma espécie se referem à sua concentração, então [HCO3-] é a concentração de bicarbonato). A equação da concentração de carbonato é [CO3 -2] = K2 [HCO3-] /[H +], onde K2 é a segunda constante de dissociação para o ácido carbônico. Substituir esta expressão nos dará 2 x alcalinidade total = [HCO3-] + 2 x (K2 [HCO3-] /[H +]) + [OH-].

Reorganize esta equação para resolver [HCO3- ]. Desde pH = -log [H +], [H +] = 10 ao pH negativo. Podemos usar essa informação e alguma álgebra para reescrever a equação como [HCO3-] = (2 x alcalinidade total) - (10 a (-14 + pH)) /(1 + 2K2 x 10 ao pH).

Plugue o valor para moles por litro de carbonato de cálcio que você encontrou anteriormente na equação para encontrar a concentração de bicarbonato.

Atenção

A fórmula só funcionará se os compostos de cálcio e carbonato se formarem a maior parte da contribuição para a alcalinidade total. Se você suspeitar que outros compostos como a amônia estão presentes, uma fórmula mais complexa será necessária; veja o primeiro link sob as "Referências" para detalhes.