Acido-base Curso Modelos Geoquímicos, UPC Carlos Ayora Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera, CSIC cayora@ija.csic.es

Conceptos En las soluciones acuosas una mínima parte de moléculas de agua (10-7/55.51) están disociadas: H2O = H+ + OH- por lo que H+ y OH- compiten con los metales y ligandos aniónicos. pH= -log aH+ Ácido: toda sustancia capaz de dar protones al disolverse en agua Base: id que acepta protones Ácido/base fuerte: se hallan casi completamente disociados (=0) NaOH + H+ = Na+ + H2O Ácido/base débil: solo están parcialmente disociados (1) HCO3- + H+ = CO2(aq) + H2O HCO3- = CO32- + H+ Anfólitos: son ácidos/bases débiles que pueden actuar como ácido o como base en función de la abundancia de protones en la solución

Conceptos Acidez: capacidad de una solución de dar protones Fuentes de acidez: Disolución de ácidos fuertes y débiles: Hidrólisis del agua por bases fuertes: Disolución de sales de ácidos fuertes y bases débiles:

Conceptos Alcalinidad: capacidad de una solución para aceptar protones = habilidad para resistir cambios de pH cuando el agua se mezcla con aguas o residuos ácidos. Fuentes de alcalinidad: Disolución de bases fuertes: cáustica -Hidrólisis del agua por bases débiles: Disolución de sales de ácidos débiles y bases fuertes: minerales !!

Sistema carbónico Es el principal responsable del pH en sistemas acuosos naturales. Interacción agua-atmósfera: Especiación acuosa: El total de C disuelto puede ser constante (ej. CT= 0.005 m) o bien puede variar para una pCO2 constante (ej.: atmósfera): Substituyendo por RA, R1 y R2

Sistema carbónico Sea cual sea el valor de CT: substituyendo por R1 y R2 despejando [CO2(aq)]: Normalizando respecto CT:

Alcalinidad de las aguas naturales Concepto químico de alcalinidad: bases fuertes presentes en el agua: Teniendo en cuenta que las aguas naturales también contienen carbonatos, H+ y OH-, el balance de carga será: Restando ambas igualdades, la alcalinidad: Substituyendo las especies por su valor en función de pCO2 y de H+ (RA,R1,R2) Pequeños cambios de acidez pueden producir cambios insignificantes o muy fuertes de pH

Valoración con ácido La alcalinidad se mide añadiendo un ácido y midiendo el pH hasta alcanzar un valor de referencia. Calcular la evolución del pH según la cantidad de HCl añadido Se supone que TIC es constante (no desgasifica CO2) y =1 Se parte de una solución a pH 12 (NaOH= 0.01 m), se añade HCl 0.1m Balance de cargas: La cantidad de ácido añadido: Y substituyendo las especies de C:

Problema Una descarga ácida de una mina de 20 L/s y pH 3.61 va a parar a un río de 130 L/s y pH=8.3. Calcular la alcalinidad y pH de la mezcla aguas abajo. Suponer que el agua siempre está en equilibrio con la atmósfera.