Por John Brennan | Atualizado em 30 de agosto de 2022

Quando o dióxido de carbono se dissolve na água, forma ácido carbônico (H₂CO₃). Este ácido pode se dissociar para produzir bicarbonato (HCO₃⁻) ou carbonato (CO₃²⁻). Os íons de cálcio na água reagirão com essas espécies para produzir bicarbonato de cálcio solúvel ou carbonato de cálcio insolúvel. Para testes ambientais e de qualidade da água, calcular a concentração de bicarbonato a partir da alcalinidade total e do pH é um requisito comum.

Etapa 1:converter alcalinidade total em molaridade

A alcalinidade total é geralmente expressa em miligramas por litro de CaCO₃. Divida o valor por 100 000gmol⁻¹ para obter moles por litro (molaridade). Esta etapa produz a concentração de linha de base que será refinada nas próximas etapas.

Etapa 2:Substitua a equação do carbonato na expressão de alcalinidade

A fórmula geral de alcalinidade é:

2×Alcalinidade total = [HCO₃⁻] + 2[CO₃²⁻] + [OH⁻]

Com a concentração de carbonato expressa como [CO₃²⁻] = (K₂ [HCO₃⁻])/[H⁺] , onde K₂ = 5,6×10⁻¹¹, a equação se torna:

2×Alcalinidade total = [HCO₃⁻] + 2×(K₂ [HCO₃⁻]/[H⁺]) + [OH⁻]

Etapa 3:Resolver [HCO₃⁻]

Usando a relação [H⁺] = 10^(−pH) e a concentração de hidróxido [OH⁻] = 10^(−14 + pH) , a solução algébrica é:

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

Etapa 4:calcular a concentração de bicarbonato

Insira a molaridade de CaCO₃ obtida na Etapa 1 na fórmula acima. O resultado é a concentração de bicarbonato em moles por litro.

O que você precisa

• Alcalinidade total da amostra
• pH da amostra
• Lápis e papel
• Calculadora
• Segunda constante de dissociação para ácido carbônico (K₂ = 5,6×10⁻¹¹)

Nota importante

A derivação assume que as espécies de cálcio e carbonato dominam a alcalinidade. Se outros componentes alcalinos – como amônia – estiverem presentes, será necessário um modelo mais sofisticado. Consulte o primeiro link na seção “Referências” para obter orientação adicional.