Определение содержания различных форм углекислоты в воде

Угольная кислота и ее соли – постоянные компоненты природных вод. Содержание свободной угольной кислоты Н₂СО₃ зависит от концентрации растворенной двуокиси углерода. Так как в форме угольной кислоты находится лишь незначительная часть растворенной СO₂ (около 1 %), то содержание свободной углекислоты в воде характеризуется суммой: Н₂СО₃ + СO₂. При этом расчет ведут не на кислоту, а на СO₂. Угольная кислота диссоциирует в водном растворе:

Н₂СО₃>Н⁺ + НСO₃^-;

НСO₃^- > Н⁺ + СО₃^2-

Константы диссоциации для I и II ступени:

К₁ = , К₂ = .

Из уравнений следует, что концентрация свободной угольной кислоты находите прямой зависимости от концентрации водородных ионов, а концентрация карбонатных ионов - в обратной. При рН< 4,2 в природных водах содержится только свободная углекислота и ионы НСО₃^-, причем с возрастанием рН увеличивается концентрация НСО₃^- ионов и понижается концентрация свободной угольной кислоты. При рН=8,4 в воде присутствуют практически только гидрокарбонаты (99,7%). При дальнейшем увеличен рН в воде наряду с НСО₃^-- ионами появляются СO₃^2- ионы, которые при рН > 10 становятся преобладающими.

Связанной считается углекислота в форме карбонатов. В форме гидрокарбонатов она состоит из связанной и полусвязанной кислоты (поровну), так как при кипячении половина гидрокарбонатов переходит в свободную углекислоту:

2НСO₃^- = СO₂ + СО₃^2- + Н₂O.