Comment calculer l'alcalinité

August 3

Alcalinité est une caractéristique de l'eau qui permet de quantifier la capacité de l'eau à accepter les ions hydrogène (H +). Alcalinité naturelle de l'eau est principalement due à la présence de deux formes des ions carbonates qui agissent comme un système tampon. Alcalinité est la somme des concentrations d'ions (comme représenté entre parenthèses):

Alkalinity = [HCO3-] + 2x[CO3(-2)] + [OH-] - [H+].

Etant donné que HCO3- et CO3 (-2) des ions carbonate existent en équilibre, leurs fractions dépendent du pH de la solution. Le pH est le moyen d'exprimer la concentration de H + tels que le pH = log10 [H +].
A titre d'exemple, le calcul de l'alcalinité à un pH de 9 si la concentration molaire totale des ions carbonate dans l'eau est de 0,1 M.

Instructions

1 Calculer les concentrations en ions H + et OH- ions du pH de la solution:
Remarque: cela signifie la notation 'E-9' 'dix en puissance -9'.

[H+] = 1E(-pH)
[OH-] =1E-14/[H+]

Dans notre exemple, à pH = 9: [H +] = 1E-9, et
[OH-] = (1E-14) / (1E-9) = 1E-5 = 0,00001

2 Calculer des fractions d'ions carbonates qui dépendent du pH:

Fraction (HCO3(-)) = (K1 x [H+]) / (([H+] x [H+]) + (K1 x [H+]) + (K1 x K2)).
Fraction (CO3(-2)) = (K1 x K2) / (([H+] x [H+]) + (K1 x [H+]) + (K1 x K2)).

K1 et K2 sont des constantes connues qui décrivent les équilibres d'ions carbonates (voir référence):
K1 = 4.45E-7; K2 = 4.69E-11.
Dans notre exemple:

fraction (HCO3(-)) = (4.45E-7 x 1E-9)/((1E-9 x 1E-9) + 4.45E-7 x 1E-9 + (4.45E-7 x 4.69E-11)) = 4.45E-16/(1E-18 + 4.45E-16 + 2.087E-17) = 4.45E-16/4.669E-16=0.953
fraction (CO3(-2)) = (4.45E-7 x 4.69E-11)/((1E-9 x 1E-9) + 4.45E-7 x 1E-9 +(4.45E-7 x 4.69E-11)) = 2.087E-17/(1E-18 + 4.45E-16 + 2.087E-17) = 2.087E-17/4.669E-16 = 0.045

3 Calculer la concentration d'ions carbonate:
[Concentration] = [concentration totale de carbonates] x fraction.
Dans notre exemple, la concentration totale en carbonates est de 0,1 M.

[HCO3-] = 0.953 x 0.1 M=0.0953 M
[CO3(-2)] = 0.045 x 0.1 M =0.0045 M

4 Calculer alcalinité.

Alkalinity = [HCO3-] + 2 x [CO3(-2)] + [OH-].

Remarque: la concentration en ions H + est très faible (1E-9) et peut être omise dans l'équation.
Dans notre exemple:

Alkalinity = 0.0953 + 2 x 0.0045 + 0.00001 = 0.1043 (eq/L)

CO3 (-2) ion peut accepter deux ions hydrogène ou deux équivalents. Ceci est la raison pour laquelle la concentration CO3 (-2) est multiplié par 2 et les unités d'alcalinité sont équivalents par litre (eq / L).