L'alcalinité est une caractéristique de l'eau qui permet de quantifier la capacité de l'eau à accepter les ions hydrogène (H +). L'alcalinité de l'eau naturelle est principalement due à la présence de deux formes des ions carbonates qui agissent comme un système tampon. L'alcalinité est la somme des concentrations en ions (comme représenté entre parenthèses):
Alcalinité = [HCO3-] + 2x [CO3 (-2)] + [OH-] - [H +].
Depuis HCO3- et CO3 (-2) des ions carbonate existent en équilibre, dépendent de leurs fractions 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 pH 9 si la concentration molaire totale des ions carbonate dans l'eau est de 0,1 M.
Calculer la concentration de H + et OH- ions de pH de la solution:
Remarque: ce que les moyens notation 'E-9' 'dix au pouvoir -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
Calculer fractions d'ions carbonate qui dépendent de 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 de carbonate (voir référence):
K1 = 4.45E-7- K2 = 4.69E-11.
Dans notre exemple:
fraction (HCO3 (-)) = (x 4.45E-7 1E-9) / ((1E-9 1E-9 x) + x 7 4.45E-1E-9 + (x-7 4.45E-11 4.69E) ) = 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
Calculer la concentration d'ions carbonate:
[Concentration] = [concentration totale en carbonates] x fraction.
Dans notre exemple, la concentration totale en carbonates est de 0,1 M.
[HCO3-] = 0,953 x 0,1 = 0,0953 M M
[CO3 (-2)] = 0,045 x 0,1 M = 0,0045 M
Calculer alcalinité.
Alcalinité = [HCO3-] + 2 x [CO3 (-2)] + [OH-].
Remarque: la concentration de H + est très faible (1E-9) et peut être omise dans l'équation.
Dans notre exemple:
Alcalinité = 0,0953 + 2 x 0,0045 = 0,1043 + 0,00001 (eq / L)
CO3 (-2) ion peut accepter deux des ions hydrogène ou deux équivalents. Voilà pourquoi la concentration CO3 (-2) est multiplié par 2 et les unités de l'alcalinité sont équivalents par litre (eq / L).