CHEMIE A TECHNOLOGIE VODY Laboratorní cvičení

4. cvičeníVÁPENATO-UHLIČITANOVÁ ROVNOVÁHAODKYSELOVÁNÍ VODY VÁPENCEM A DOLOMITEM4.1. Vápenato-uhličitanová rovnováhaUhličitan vápenatý CaCO 3 , vyskytující se v přírodě ve formě vápence a přítomnáv maltovinách a cementu, je sloučenina ve vodě málo rozpustná. Pro vodné roztoky platívztah:c(Ca 2+ ).c(CO 3 2- ) = K s = 10 -8,35 (pro 25 o C) [4.1]V přítomnosti CO 2 se rozpustnost CaCO 3 podstatně zvyšuje, neboť probíhá reakce:H 2 CO 3 + CaCO 3 = Ca(HCO 3 ) 2 [4.2]Hydrogenuhličitan vápenatý je na rozdíl od uhličitanu ve vodě velmi dobře rozpustný.Kyselina uhličitá je ve vodném roztoku disociována do dvou stupňů:c(H + ).c(HCO - 3 ) = K 1 .c(H 2 CO 3 ) [4.3]c(H + ).c(CO 2- 3 ) = K 2 .c(HCO - 3 ) [4.4]Disociační konstanty mají pro 25 o C hodnoty K 1 = 10 -6,35 , K 2 = 10 -10,33 .Při styku vody obsahující kyselinu uhličitou (příp. její formy v závislosti na hodnotěpH) s uhličitanem vápenatým (který je v přebytku) se vytvoří rovnováha ve smyslu rovnic[4.1] [4.3] a [4.4]. Vyloučením c(H + ) a c(CO 3 2- ) se získá vztah:−10,33K22+ − 2 102+ −cHCO (2 3)= c( Ca ). c( HCO3) =c( Ca ). c( HCO )−635 , −835,3K . K 10 . 101sc(CO 2 ) r = c(H 2 CO 3 ) r = 10 4,37 .c(Ca 2+ ).c(HCO 3 - ) 2 [4.5]Látkové koncentrace jsou uvedeny v mol/l. Pro vyjádření koncentrací v mmol/l platí:c(H 2 CO 3 ) r = 10 4,37 .10 -6 . c(Ca 2+ ).c(HCO 3 - ) 2 = 10 -1,63 . c(Ca 2+ ).c(HCO 3 - ) 2 [4.6]Pro zjednodušující případ c(Ca 2+ ) = 0,5.c(HCO 3 ) platí:c(CO 2 ) r = c(H 2 CO 3 ) r = 10 -1,931 . c(HCO 3 ) 3 [4.7]Výše uvedený vztah mezi koncentrací H 2 CO 3 (označenou též jako volný CO 2 ) akoncentrací HCO 3 - , které jsou v rovnováze mezi sebou a také s CO 3 2- a Ca 2+ je znázorněn naobr.4. Skutečnost, že se jedná o rovnovážnou koncentraci CO 2 se vyjadřuje označením (CO 2 ) r .Tyto rovnováha znamená, že přidáním CaCO 3 do vodného roztoku, v němž je ustavena,nedochází v něm ke koncentrační změně žádné ze složek na rovnováze zúčastněných.Plocha nad křivkou vyjadřující vápenato-uhličitanovou rovnováhu zobrazuje stav, uněhož dochází při styku vody s CaCO 3 k rozpouštění uhličitanu dle rovnice [4.2]. Příklademje stav znázorněný na obr.4 bodem A. Koncentrace volného CO 2 klesá jeho reakcí s CaCO 3 .218