En química, se produce un equilibrio en un sistema cuando se producen dos reacciones opuestas a la misma velocidad. El punto en el que ocurre este equilibrio lo establece la termodinámica, o más específicamente, la cantidad de energía liberada y el cambio en la entropía asociado con el proceso. Bajo condiciones dadas de temperatura y presión, la relación entre los reactivos y los productos es una constante llamada constante de equilibrio. Puede usar constantes de equilibrio para calcular la concentración de HCO3- en una solución si conoce la presión parcial de dióxido de carbono, CO2.
Escriba las ecuaciones químicas para las reacciones que convierten el dióxido de carbono disuelto en ácido carbónico, bicarbonato y carbonato. Las ecuaciones son las siguientes:
H2O + CO2 < = > H2CO3 < = > H + y HCO3- < = > otro H + y CO3 con una carga de -2.
Todas las reacciones en esta serie son bidireccionales, en otras palabras, la reacción puede avanzar o retroceder. Puede calcular la concentración de bicarbonato, HCO3, en equilibrio usando constantes de equilibrio.
Suponga que el sistema está a temperatura ambiente y presión atmosférica estándar, que el carbonato solo está presente en cantidades insignificantes, y que el bicarbonato y el ácido carbónico son la especie dominante en solución. Esta es una suposición válida si el pH es 8 o 9 o menos - en soluciones neutras y ácidas, en otras palabras. En soluciones altamente alcalinas, puede hacer la suposición contraria: que el ácido carbónico está presente solo en cantidades menores, mientras que el bicarbonato y el carbonato son las especies dominantes.
Calcule la concentración de CO2 disuelto en moles por litro usando la fórmula de Henry. Ley, como sigue:
CO2 disuelto total = (2.3 x 10 ^ -2) * (presión parcial de CO2)
Calcule la cantidad de ácido carbónico presente usando la siguiente fórmula:
(1.7 x 10 ^ -3) * (concentración de CO2 disuelto) = concentración de ácido carbónico
Sustituya la concentración de ácido carbónico en la siguiente ecuación, que es una aproximación razonable ya que el ácido carbónico es débil ácido:
4.3x10 ^ -7 = (X ^ 2) /(concentración de ácido carbónico)
Resuelve para X multiplicando ambos lados por la concentración de ácido carbónico, luego toma el cuadrado raíz de ambos lados. Su respuesta será la concentración estimada de bicarbonato.
Consejo
En el equilibrio, tanto la reacción directa como la inversa ocurren al mismo ritmo. Dejado en sus propios dispositivos, un sistema como una lata de Coke abierta pronto alcanzará un equilibrio entre la presión parcial de CO2, la concentración de ácido carbónico y la concentración de bicarbonato.
