pH einer 1 mM CO2-Lösung
Aufgabe
Was ist der pH-Wert und die Gleichgewichtszusammensetzung einer 1 mM CO2-Lösung?
Vorgehensweise
Schritt 1. Wir beginnen mit reinem Wasser (untere Menütaste H2O). Nach Umschalten auf molare Einheiten (Kontrollkästchen Mol) gibt man 1 mM für DIC ein — siehe Bild rechts. Danach Taste Start.
[Optional: In die erste Zeile Filename kann man den Namen eintragen, unter dem man es speichern möchte. Hier wurde “dic” eingetragen.]
Schritt 2. Als erstes erhält man die Meldung, dass die Lösung nicht ladungsausgeglichen ist. Es gibt keine Kationen, um die Kationen zu kompensieren; der Ionenbilanzfehler ist 100%.
Zum Ladungsausgleich wähle man den Parameter “pH” (also das Kation H+), danach Taste weiter ≫.
Das Ergebnis wird sofort angezeigt: Der pH-Wert ändert sich von pH = 7 auf 4.68.
Schritt 3. Mit der Taste weiter ≫ öffnet man die Ergebnistabelle, welche drei Spalten enthält: das Inputwasser und die zwei berechneten Gleichgewichtszustände Output 1 (ohne Mineralphasen) und Output 2 (mit Mineralphasen und Redoxreaktionen).
In diesem Beispiel gibt es keine Mineralfällungen, die Ergebnisse in beiden Spalten sind daher gleich (bis auf den pe- und Eh-Wert, die hier irrelevant sind).
Schritt 4. Die vorangegangene Tabelle (oben) enthält die Konzentrationen der gelösten “Elemente” (in diesem Fall ist es nur der DIC), nicht aber die einzelnen Ionen und Komplexe. Mit der Taste Ionen gelangt man zu dieser Information — siehe Bild rechts. Die wichtigsten Daten sind blau eingerahmt.
Das einzige Kation ist H+ (= 0.021 mM) und das Anion ist HCO3- (= 0.021 mM), während CO2 ungeladen und der Wert von CO3-2 nahezu Null ist. Die Ladungsbalance ist damit erfüllt.
[Man beachte, dass das Inputwasser mit einem Ionenbilanzfehler von 100% komplett falsche Werte liefert, die zu ignorieren sind.]
Antwort
Der pH und die Gleichgewichtszusammensetzung einer 1 mM CO2-Lösung sind:
| pH | 4.68 | |
| CO2 | 0.979 mM | |
| HCO3- | 0.021 mM | |
| CO3-2 | 4.8 10-8 mM |
Die Summe aus CO2, HCO3- und CO3-2 ergibt DIC = 1 mM.