Acido-base Curso Modelos Geoquímicos, UPC Carlos Ayora Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua, CSIC

Conceptos En las soluciones acuosas una mínima parte de moléculas de agua (10 -7 /55.51) están disociadas: H 2 O = H + + OH - por lo que H + y OH - compiten con los metales y ligandos aniónicos. pH= -log a H+ Ácido: toda sustancia capaz de dar protones al disolverse en agua Base: id que acepta protones Ácido/base fuerte: se hallan casi completamente disociados (  =1) NaOH + H + = Na + + H 2 O Ácido/base débil: solo están parcialmente disociados (  0) HCO H + = CO 2 (aq) + H 2 O HCO 3 - = CO 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 y débiles: -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: Supongamos analizado el total de C disuelto (ej. C T = DIC = m) Substituyendo por RA, R1 y R2

Sistema carbónico Sea cual sea el valor de C T : substituyendo por R1 y R2 despejando [CO 2 (aq)]: Normalizando respecto C T :

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 p CO2 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 DIC es constante (no desgasifica CO 2 ) 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:

T4: 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.