Ποια ουσία ενεργεί ένα buffer σε φυσικό νερό;
Το σημαντικότερο σύστημα ρυθμιστικού διαλύματος σε φυσικά νερά είναι το σύστημα ανθρακικού ανθρακικού οξέος-ανθρακικού οξέος.
* Carbonic Acid ($ H_2CO_3 $) είναι ένα αδύναμο οξύ που σχηματίζεται όταν το διοξείδιο του άνθρακα ($ CO_2 $) διαλύεται στο νερό.
* διττανθρακικό ($ HCO_3^-$) είναι η συζευγμένη βάση του ανθρακικού οξέος.
* ανθρακικό ($ Co_3^{2-} $) είναι η συζευγμένη βάση του διττανθρακικού.
Οι αντιδράσεις ισορροπίας μεταξύ αυτών των τριών ειδών μπορούν να εκπροσωπούνται ως εξής:
$$ co_2 _ {(g)} + h_2o _ {(l)} \ rightleftharpoons h_2co_ {3 (aq)} $$
$$ h_2co_ {3 (aq)} \ rightleftharpoons h^ + _ {(aq)} + hco_ {3 (aq)}^-{} $$
$$ hco_ {3 (aq)}^- \ rightleftharpoons h^ + _ {(aq)} + co_ {3 (aq)}^{2-} $$
Οι σχετικές συγκεντρώσεις αυτών των τριών ειδών εξαρτώνται από το pH του νερού. Σε χαμηλό ρΗ, η συγκέντρωση του ανθρακικού οξέος είναι υψηλότερη, ενώ σε υψηλό ρΗ, η συγκέντρωση ανθρακικού άλατος είναι υψηλότερη. Το δισανθρακικό είναι το κυρίαρχο είδος σε ρΗ περίπου 8,3, το οποίο είναι το μέσο pH των φυσικών υδάτων.
Το σύστημα ανθρακικού ανθρακικού οξέος-ανθρακικού οξέος-ανθρακικού οξέος δρα ως ρυθμιστικό διάλυμα σε φυσικά νερά επειδή μπορεί να αντιδράσει τόσο με οξέα όσο και με βάσεις για να διατηρήσει ένα σχετικά σταθερό pH.
* Όταν ένα οξύ προστίθεται σε φυσικό νερό, τα διττανθρακικά και τα ανθρακικά ιόντα θα αντιδράσουν με τα ιόντα υδρογόνου για να σχηματίσουν ανθρακικό οξύ, μειώνοντας έτσι την οξύτητα του νερού.
* Όταν προστίθεται μια βάση σε φυσικό νερό, το ανθρακικό οξύ θα αντιδράσει με τα ιόντα υδροξειδίου για να σχηματίσει ιόντα διττανθρακικού και ανθρακικού άλατος, μειώνοντας έτσι τη βασικότητα του νερού.
