Come calcolare alcalinità

Alcalinità è una caratteristica di acqua che quantifica la capacità dell'acqua di accettare ioni idrogeno (H +). Alcalinità dell'acqua naturale è principalmente dovuta alla presenza di due forme degli ioni di carbonato che agiscono come un sistema tampone. Alcalinità è una somma delle concentrazioni di ioni (rappresentato come parentesi quadre):

Alkalinity = [HCO3-] + 2x[CO3(-2)] + [OH-] - [H+].

Poiché HCO3 - e CO3(-2) carbonato ioni esistano in equilibrio, loro frazioni dipendono dal pH della soluzione. il pH è il modo per esprimere la concentrazione di H + come pH =-log10 [H +].Ad esempio, calcolare alcalinità a pH 9 se la totale concentrazione molare di ioni di carbonato in acqua è 0.1 M.

Istruzioni

• Calcolare le concentrazioni di ioni H + e OH dal pH della soluzione:Nota: che la notazione 'E-9' significa 'dieci al potere -9'.

[H+] = 1E(-pH) [OH-] =1E-14/[H+]

Nel nostro esempio a pH = 9: [H +] = 1E-9, e[OH-] = (1E-14)/(1E-9) = 1E-5 = 0.00001

• Calcolare le frazioni di ioni di carbonato che dipendono dal pH:

Fraction (HCO3(-)) = (K1 x [H+]) / (([H+] x [H+]) + (K1 x [H+]) + (K1 x K2)). Fraction (CO3(-2)) = (K1 x K2) / (([H+] x [H+]) + (K1 x [H+]) + (K1 x K2)).

K1 e K2 sono le costanti note che descrivono gli equilibri degli ioni di carbonato (Vedi riferimento):K1 = 4.45E-7; K2 = 4.69E-11.Nel nostro esempio:

fraction (HCO3(-)) = (4.45E-7 x 1E-9)/((1E-9 x 1E-9) + 4.45E-7 x 1E-9 + (4.45E-7 x 4.69E-11)) = 4.45E-16/(1E-18 + 4.45E-16 + 2.087E-17) = 4.45E-16/4.669E-16=0.953 fraction (CO3(-2)) = (4.45E-7 x 4.69E-11)/((1E-9 x 1E-9) + 4.45E-7 x 1E-9 +(4.45E-7 x 4.69E-11)) = 2.087E-17/(1E-18 + 4.45E-16 + 2.087E-17) = 2.087E-17/4.669E-16 = 0.045

Calcolare la concentrazione di ioni bicarbonato:[concentrazione] = [concentrazione totale dei carbonati] x frazione.Nel nostro esempio, la concentrazione totale dei carbonati è 0.1 M.

[HCO3-] = 0.953 x 0.1 M=0.0953 M [CO3(-2)] = 0.045 x 0.1 M =0.0045 M

Calcolare alcalinità.

Alkalinity = [HCO3-] + 2 x [CO3(-2)] + [OH-].

Nota: la concentrazione di H + è molto bassa (1E-9) e può essere omesso dall'equazione.Nel nostro esempio:

Alkalinity = 0.0953 + 2 x 0.0045 + 0.00001 = 0.1043 (eq/L)

CO3(-2) ione può accettare due ioni idrogeno o due equivalenti. Ecco perché la concentrazione di CO3(-2) viene moltiplicata per 2 e unità di alcalinità sono equivalenti per litro (eq/L).