En chimie, un équilibre se produit dans un système lorsque deux réactions opposées se produisent au même rythme. Le point auquel cet équilibre se produit est déterminé par la thermodynamique - ou plus précisément par la quantité d'énergie libérée et le changement d'entropie associé au processus. Dans des conditions données de température et de pression, le rapport entre les réactifs et les produits est une constante appelée constante d'équilibre. Vous pouvez utiliser les constantes d'équilibre pour calculer la concentration de HCO3- dans une solution si vous connaissez la pression partielle de dioxyde de carbone, CO2.

Écrivez les équations chimiques pour les réactions qui transforment le dioxyde de carbone dissous en acide carbonique, bicarbonate et carbonate. Les équations sont les suivantes:

H2O + CO2 < = > H2CO3 < = > H + et HCO3- < = > un autre H + et CO3 avec une charge de -2.

Toutes les réactions dans cette série sont bidirectionnelles, en d'autres termes, la réaction peut aller de l'avant ou inverser. Vous pouvez calculer la concentration de bicarbonate, HCO3, à l'équilibre en utilisant des constantes d'équilibre. Supposons que le système est à la température ambiante et à la pression atmosphérique normale, que le carbonate est présent en quantités négligeables et que le bicarbonate et l'acide carbonique l'espèce dominante en solution. Ceci est une hypothèse valable si le pH est de 8 ou 9 ou moins - dans des solutions neutres et acides, en d'autres termes. Dans les solutions fortement alcalines, on peut supposer que l'acide carbonique n'est présent qu'en quantités mineures, alors que le bicarbonate et le carbonate sont les espèces dominantes.

Calculer la concentration en CO2 dissous en moles par litre Loi, comme suit:

CO2 total dissous = (2,3 x 10 ^ -2) * (pression partielle de CO2)

Calculer la quantité d'acide carbonique présente à l'aide de la formule suivante:
>

(1,7 x 10 ^ -3) * (concentration de CO2 dissous) = concentration en acide carbonique

Substituer la concentration en acide carbonique dans l'équation suivante, ce qui est une approximation raisonnable car l'acide carbonique est faible acide:

4.3x10 ^ -7 = (X ^ 2) /(concentration d'acide carbonique)

Résolvez pour X en multipliant les deux côtés par la concentration d'acide carbonique, puis en prenant le carré racine des deux côtés. Votre réponse sera la concentration estimée de bicarbonate.

Astuce

À l'équilibre, les réactions avant et arrière se produisent au même rythme. Laissé à lui-même, un système comme une canette de Coca ouverte va bientôt atteindre un équilibre entre la pression partielle de CO2, la concentration d'acide carbonique et la concentration de bicarbonate.