Em corpos d’água, o \mathrm{CO}_{2} dissolvido pode reagir formando \mathrm{H}_{2} \mathrm{CO}_{3}, \mathrm{HCO}_{3}{ }^{-} \mathrm{e} \mathrm{CO}_{3}{ }^{2-}. Explique como o aumento de \mathrm{H}^{+}afeta o equilíbrio entre bicarbonato e carbonato e as consequências para organismos calcários.

Passo 1

O enunciado trata da química do sistema carbonato em águas naturais, em que o dióxido de carbono dissolvido gera as espécies \mathrm{H_{2}CO_{3}}, \mathrm{HCO_{3}^{-}} e \mathrm{CO_{3}^{2-}}. O que se pede é entender como um aumento na concentração de \mathrm{H^{+}} (diminuição de pH) desloca o equilíbrio entre bicarbonato e carbonato e quais são as consequências desse deslocamento para organismos que formam estruturas calcárias (feitas de \mathrm{CaCO_{3}}). Para resolver, vamos usar:
1. As reações de equilíbrio ácido–base do sistema carbonato.
2. O princípio de Le Chatelier para entender o efeito do aumento de \mathrm{H^{+}}.
3. O conceito de estado de saturação do carbonato de cálcio e seu impacto biológico.

Passo 2

Escrevemos a reação essencial entre carbonato e bicarbonato e seu constante de dissociação (segunda dissociação do ácido carbônico):
\mathrm{CO_{3}^{2-} + H^{+} \;\rightleftharpoons\; HCO_{3}^{-}}
K_{a2} = \frac{[\mathrm{H^{+}}]\,[\mathrm{CO_{3}^{2-}}]}{[\mathrm{HCO_{3}^{-}}]}
Em água a 25\circC, \mathrm{p}K_{a2}\approx10{,}3.

Passo 3

Pelo princípio de Le Chatelier, se aumentamos [\mathrm{H^{+}}], a reação acima é deslocada no sentido de consumir \mathrm{H^{+}}, ou seja, converte \mathrm{CO_{3}^{2-}} em \mathrm{HCO_{3}^{-}}. Consequência direta:
  • A concentração de \mathrm{CO_{3}^{2-}} diminui.
  • A concentração de \mathrm{HCO_{3}^{-}} aumenta.

Passo 4

Organismos calcários (moluscos, corais, foraminíferos) dependem de \mathrm{CO_{3}^{2-}} para precipitar carbonato de cálcio:
\mathrm{Ca^{2+} + CO_{3}^{2-} \;\rightleftharpoons\; CaCO_{3}(s)}
Definimos o estado de saturação
\Omega = \frac{[\mathrm{Ca^{2+}}]\,[\mathrm{CO_{3}^{2-}}]}{K_{sp}}
Com queda de [\mathrm{CO_{3}^{2-}}], o valor de \Omega cai. Se \Omega<1, ocorre dissolução de \mathrm{CaCO_{3}} em vez de precipitação.

Passo 5

Portanto, o aumento de \mathrm{H^{+}} leva a:
– menor [\mathrm{CO_{3}^{2-}}], redução de \Omega;
– dificuldade ou impossibilidade de organismos formarem e manterem suas conchas e esqueletos de \mathrm{CaCO_{3}};
– aumento da taxa de dissolução de estruturas calcárias já existentes;
– impactos ecológicos como menor calcificação de corais e fragilidade de moluscos.

Resposta

O aumento de \mathrm{H^{+}} desloca o equilíbrio
\mathrm{CO_{3}^{2-} + H^{+}\rightleftharpoons HCO_{3}^{-}}
para a direita, consumindo \mathrm{CO_{3}^{2-}} e reduzindo sua concentração. Isso diminui o estado de saturação \Omega do \mathrm{CaCO_{3}}, prejudicando a precipitação e aumentando a dissolução das conchas e esqueletos calcários dos organismos aquáticos.

Exercícios relacionados