Considere um corpo dágua natural à 25 ^circ C e 1 atm de pressão. Supondo esse ambiente um reservatório fechado com uma alcalinidade total de 2 times 10^-3 mol L^-1, determine a contribuição das espécies químicas nesse valor de alcalinidade em um meio com:
pH=6,0

Passo 1

Então, o enunciado pede o seguinte: temos um reservatório de água a 25 °C e 1 atm, com alcalinidade total de mol L⁻¹ e pH = 6,0. Queremos saber quanto cada espécie (bicarbonato, carbonato, hidróxido e próton) “pesa” nessa alcalinidade.
Conteúdo: equilíbrio ácido-base da carbonatação (pKa₁, pKa₂), conceito de alcalinidade ( ) e produto iônico da água ( ).

Passo 2

Definindo a alcalinidade:
Alk = [HCO3^-] + 2,[CO3^2-] + [OH^-] - [H^+ ]
Já sabemos M, M (pH=6) e M.

Passo 3

Agora precisamos da distribuição dos íons carbono em função do pH. Usamos as frações:
alpha0 = [H^+]^2[H^+]^2 + Ka1[H^+] + Ka1Ka2, alpha1 = Ka1[H^+][H^+]^2 + Ka1[H^+] + Ka1Ka2, alpha2 = Ka1Ka2[H^+]^2 + Ka1[H^+] + Ka1Ka2
Com e , e , fica:
denominador
Logo
e

Passo 4

Chamando de 2times10^-3 = CT,alpha1 + 2,CT,alpha2 + 10^-8 - 10^-6 a concentração total de carbono inorgânico ( CT = 2times10^-3 - (10^-8-10^-6)alpha1 + 2,alpha2 approx 2,001times10^-30,309029 approx6,48times10^-3 M ), usamos a fórmula da alcalinidade para achar :
Isolando :

Passo 5

Agora as concentrações:
[HCO3^-] = CT,alpha1 approx6,48times10^-3times0,309approx2,00times10^-3 M,
[CO3^2-] = CT,alpha2 approx6,48times10^-3times1,44times10^-5 approx9,34times10^-8 M
As contribuições para alcalinidade vêm de:
– bicarbonato: ,
– carbonato: ,
– hidróxido: ,
– próton: .

Resposta

Bicarbonato: mol L⁻¹
Carbonato: mol L⁻¹
Hidróxido: mol L⁻¹
Próton: mol L⁻¹

Exercícios relacionados