Kemiquiz 7 mars

[jonasroman]

Vi har ett saltvatten med ett kh på 8 samt ett vatten som är i fullständig jämnvikt med luften. PH 8.1. Luftens halt av co2 är 0.04%. 

Vi åker nu med vattnet upp på en alptopp till 3000 meters höjd. 

Inväntar ny jämnvikt mellan luft o vatten. 

Vad händer med PH värdet?

och om det ändras, hur mkt ungefär?

vi förutsätter ett normalt lufttryck vid 0 m över havet på 1 atm. 

 

 

Ändrat 7 mars 2016 av jonasroman

[jonasroman]

 

 

OBS: Häng inte upp er på utgångs-pH't  på 8.1. Det kan möjligen vara 8.2 vid jämnvikt med luftens 400ppm CO2 samt kh 8. Strunt i det, det är skillnaden som är intressant och som frågan avser och den är samma oavsett utgångsvärdet. 

 

Svar: pH stiger till ungefär pH 8.25. 

Förklaring: 
För den som inte har sömnproblem kan man läsa fetstilen direkt. Den som famlar i mörkret efter ett bra sedativum kan läsa hela min förklaring;-)

Den relativa mängden av gaser inkl koldioxid förstås, är densamma oavsett lufttryck. Luften innehåller 0.04% CO2. Vid 0 meter över havet där vi har 1 atm i lufttryck är således partialtrycket av CO2 0.0004Atm. Alltså 1 Atm x 0.04%. 

Om vi har jämnvikt mellan luft o vatten(vilket vi antar i frågan) så är vattnets CO2 halt, CO2(aq) som vanligt enbart styrt av just luftens halt av CO2 enligt formeln
CO2(aq)=PCO2 x K
K är Henrys konstant för CO2. Den är som en konstant skall va, konstant. Olika för söt o saltvatten o temp men dessa parametrar är samma. 

Sambandet sedan mellan pH o CO2(aq) är i princip linjärt. I alla fall i de pH områden vi nu rör oss inom.  För den som vill veta exakt kan man härleda ut CO2(aq) ur karbonatbuffertkedjan och bryta ut H jonerna som en funktion av CO2(aq). Jag besparar er den formeln men plottar man i den in aktuella CO2 värden vid given alkalinitet får man en pH/CO2- kurva som är hyffsat linjär. 

Det betyder att om vi tex dubblar atmosfärens CO2 halt(då dubblas också CO2(aq) och H2CO3), så dubblar vi antalet H-joner i vattnet. 

För varje tusen meter sjunker lufttrycket med ungefär 10%. (Lite förenklat). 
Så på 3000m har vi en CO2-halt uttryckt i atm som är 30%lägre, (dvs ungefär 0.0004x0.7=0.00028atmCO2. )

H-jons halten på alptoppen sjunker alltså med 30% dvs H -jonshalten på alptoppen =H-Jons halten på marknivå X 0.7. 

pH är -lg(H)
lg 0.7 =0.15
Vi hade pH 8.1 från början dvs pH stiger till 8.1+0.15=8.25

Att jag hade med alkaliniteten 8 i frågan är helt ovidkommande och bara för att förvilla lite;-). Alkalinitet är nämligen oförändrad när CO2 ändras så den är även på alptoppen 8. Alkaliniteten påverkar förvisso att det blir just pH 8.1 vid markvärdet. Med 0 i alkalinitet (som exempel) får man ett pH i saltvatten som är i jämnvikt med luft på cirka pH 4.3. (Sötvatten 5.6).