کربنات و بی کربنات

کربنات و بی کربنات:

کربنات، نمک یا اِستر کربنیک اسید است. کربنات آلی به ترکیب آلی حاوی گروه عامل –CO₃، همچون اتیلن کربنات (C₄H₆O₃) و پروپیلن کربنات (C₄H₆O₃)، گفته می شود. اکثر نمک های کربنات (به استثنای کربنات های سدیم، پتاسیم و آمونیوم)، در دما و فشار استاندارد، در آب محلول اند (با K_sp< 1×10^-8). بسیاری از نمک های بی کربنات، بخصوص بی کربنات سدیم و منیزیم، در آب به خوبی حل پذیرند. یون های کربنات و بی کربنات، هر دو قلیایی و از مؤلفه های اصلی قلیائیت آب های طبیعی هستند.

کربنات ها و بی کربنات های آب از: CO₂ جوّ، CO₂ حاصل از تنفس بیولوژیکی و هوازدگی سنگ ها منشأ می گیرند. در اثر هوازدگی سنگ های کربناتی، نمک های کربنات و بی کربنات به آب منتقل و در آن حل می شوند. در مناطقی که حاوی سنگ های غیر کربناتی هستند، تمام کربنات ها و بی کربنات های آب از جوّ و تنفس بیولوژیکی منشأ می گیرند؛ در صورتی که در مناطق حاوی سنگ های کربناتی، حدود 50 درصد کربنات ها و بی کربنات های آب از هوازدگی سنگ هاست.

در اثر انحلال CO₂ در آب، کربنیک اسید تشکیل می شود. چون کربنیک اسید، اسید دوپروتونی است، در دو مرحله پروتون زدایی می شود. یون بی کربنات (HCO₃^–) فراوردۀ مرحله اول پروتون زدایی و یون کربنات (CO₃^-2) فراوردۀ مرحله دوم پروتون زدایی کربنیک اسید است.

معادله 1:

ثابت تعادل واکنش بالا، موسوم به ثابت تفکیک اسید (K_a)، از رابطۀ زیر به دست می آید:

معادله 2:

واکنش تفکیک مرحله دوم به صورت زیر است:

معادله 3:

ثابت تعادل واکنش بالا از رابطۀ زیر تعیین می شود:

معادله 4:

مقادیر K_a1 و K_a2 به دما بستگی دارند (جدول 1).

جدول 1: ثابت های تفکیک کربنیک اسید (K_a1 و K_a2) و ثابت حاصل ضرب حل پذیری کلسیم کربنات (K_sp) در دماهای مختلف

با توجه به گستره pH آب های سطحی، معمولاً گونۀ غالب کربن معدنی در این آب ها، بی کربنات است. غلظت بی کربنات در آب های سطحی معمولاً کمتر از mg/L 500 و عمدتاً کمتر از mg/L 25 است. غلظت بی کربنات در آب باران، نوعاً کمتر از mg/L 10 است. در آب های زیرزمینی که غلظت های کلسیم و منیزیم آنها کم است، غلظت بی کربنات ممکن است به بیش از mg/L 1000 برسد. با توجه به اینکه به ندرت pH آب های سطحی به بیش از 9 می رسد، لذا غلظت کربنات در این آب ها قابل ملاحظه نیست و فقط در آب های زیرزمینی با pH قلیایی ممکن است غلظت کربنات با mg/L 10 برسد.

با اندازه گیری غلظت CO₂ آزاد، pH و دما، می توان غلظت HCO₃^– را از معادله 2 و غلظت CO₃^2- را از معادله 4 به دست آورد.

در آزمایشگاه آب شرکت آب راهبر محاسب به عنوان آزمایشگاه معتمد محیط زیست کلیه پارامترهای آب و همین طور خاک آنالیز می شود. این آزمایشگاه مجهز به دستگاه های پیشرفته و به روز دنیا می باشد که دقت کار را بالاتر می برد.  این آزمایشگاه در پردیس فنی مهندسی شهید عباسپورِ دانشگاه شهید بهشتی واقع شده است که یکی از قطب های آب و برق کشور از لحاظ علمی می باشد. برای ارسال نمونه و گرفتن مشاوره در زمینه آزمایش آب با ما تماس بگیرید.