Kohlensäure im Wasser
Kohlensäure = Kohlenstoffsäure
Summenformel:
H
2
CO
3
Strukturformel:
Zweiprotonige Säure
2 Dissoziationsstufen
2 pK-Werte
Bildung der Kohlensäure
Die Kohlensäure entsteht durch die chemische Reaktion von Kohlendioxid mit Wasser.
Aber
nur
etwa
0,2
%
des
im
Wasser
gelösten
Kohlendioxids
werden
zu
Kohlensäure
umgewandelt.
(w) = im Wasser gasförmig gelöst
Dissoziation der Kohlensäure zu Hydrogencarbonat
Die
Kohlensäure
als
zweiprotonige
Säure
dissoziiert
in
einer
ersten
Stufe
zum
Hydrogencarbonat-Ion: pK
1
*
(10°C) = 6,5
Dissoziation von Hydrogencarbonat zu Carbonat
In
einer
zweiten
Stufe
dissoziert
das
Hydrogencarbonat-Ion
(als
Säure)
zum
Carbonat-
Ion: pK
2
*
(10°C) = 10,5
(*Wenn
der
pH-Wert
des
Wassers
dem
pK-Wert
der
Säure
entspricht,
ist
die
Säure
zu
50% dissoziiert. Werte gelten für das vereinfachte Kohlensäuresystem)
Die Kohlensäureformen
Man spricht insgesamt von den Kohlensäureformen im Wasser:
CO
2(w)
Kohlendioxid
H
2
CO
3
Kohlensäure
HCO
3
-
Hydrogencarbonat
CO
3
2-
Carbonat
Sprachlich bezeichnet man häufig das gasförmige Kohlendioxid und das
Hydrogencarbonat-Ion ebenfalls als “Kohlensäure“.
Die Kohlensäureformen stehen im Wasser in einem Gleichgewicht miteinander:
Diese
chemischen
Dissoziationsreaktionen
sind
in
einem
offenen
System
aber
ohne
Einfluss
auf
die
Gleichgewichts-Konzentration
des
gasförmig
gelösten
CO
2
,
solange
eine
erneute
Gleichgewichtseinstellung
in
Kontakt
mit
der
Luft
möglich
ist:
Geht
gasförmig
gelöstes
CO
2
durch
chemische
Reaktion
verloren,
so
löst
sich
wieder
CO
2
aus
der
Luft
im
Wasser,
bis
der
ursprüngliche
Gleichgewichtszustand
wieder
hergestellt
ist.