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Na química, um equilíbrio ocorre em um sistema quando duas reações opostas ocorrem na mesma taxa. 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, ou seja, a reação pode avançar ou reverter. 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 as espécies dominantes em solução. Essa 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 assumir o contrário - 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 a Lei de Henrys, da seguinte maneira:
CO2 total dissolvido = (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, que é uma aproximação razoável, pois o ácido carbônico é um ácido fraco:
4,3x10 ^ -7 = (X ^ 2) / (concentração de ácido carbônico)
Resolva para X multiplicando os dois lados pela concentração de ácido carbônico e, em seguida, obtendo a raiz quadrada de ambos os lados. Sua resposta será a concentração estimada de bicarbonato.