Química Del Ac. Carbonico En Agua (Bajado De La Red)

Isótopos Ambientales en el Ciclo Hidrológico IGME. Temas: Guías y manuales. ISBN: 84-7840-465-1

9

QUÍMICA DEL ÁCIDO CARBÓNICO DEL AGUA

9.1 INTRODUCCIÓN
Uno de los problemas que aparecen al estudiar la composición isotópica del carbono del agua, sea dulce o salada, es el hecho de que el carbono inorgánico disuelto siempre consta de más de un componente. Además, la presencia del CO2gaseoso y del carbonato cálcico sólido puede ser importante. De hecho, los componentes y concentraciones que se tratan son: CO2 gaseoso (a veces expresado como CO2g), con una presión parcial PCO2 CO2 disuelto acuoso (expresado como CO2ac) Ácido carbónico disuelto, H2CO3, con a = [H2CO3] + [CO2aq] Bicarbonato disuelto, HCO3−, con b = [HCO3−] Carbonato disuelto, CO32−, con c = [CO32−]

solución decarbono disuelto, o de una mezcla de agua dulce y agua salada en un estuario, se ha de tener en cuenta el balance de masas total del 13C. En este capítulo se presentan varios ejemplos. b) Para medir la composición isotópica del carbono de una disolución se le ha de restar el CO2 total de la muestra después de que se produzca la acidificación, en lugar de hacerlo a partir de cada componente. Para poderrealizar la transformación necesaria del 13δ del carbono total disuelto al 13δ de cada componente, y viceversa, se necesita considerar la química del carbono inorgánico, es decir, del carbono inorgánico disuelto. Una vez que se conocen las concentraciones de las especies disueltas –se deducen en la próxima sección- el balance de masas del 13C queda:

Carbono orgánico disuelto total, DIC, con CT= a +b+c Carbonato sólido, CaCO3 (a veces se expresa por s) La ambigüedad del uso de isótopos del carbono se traduce en dos observaciones: 1) Las composiciones isotópicas de un único compuesto en relación a las de otro compuesto sólo poseen sentido geoquímico e hidrológico. Ya se ha expuesto un ejemplo que ilustra esta afirmación cuando se habla de la composición isotópica del carbono del aguasubterránea, tanto del 13C como del 14C (Figs.7.7 y 8.4). En otras palabras: el coeficiente de fraccionamiento isotópico es un cantidad físico/química fundamental siempre que represente el cociente entre dos relaciones isotópicas de compuesto únicos. Por ejemplo:
13α a/b

(9.1) o, si se insertan los símbolos de los que anteriormente se habló para expresar las diversas concentraciones y si secombinan la concentración del CO2ac y del ácido carbónico, H2CO3, éste último con una fracción casi despreciable, la composición isotópica del carbono total disuelto (CT = a + b + c) será: (9.2) y recíprocamente, si se insertan los factores de fraccionamiento adecuados, como previamente se mencionó: (9.3) Las próximas secciones se dedican al análisis de la composición de las aguas carbonatadas.

=13R /13R a b

y

13α

c/b

=

13R /13R c b

2) a) Por otro lado, la composición isotópica del carbono de una mezcla de compuestos es relevante a la hora de hacer un balance de masas. Por ejemplo, si se extrae el CO2 o el CaCO3 de una

101

Química del Ácido Carbónico del Agua

9.2 EQUILIBRIO DEL ÁCIDO CARBÓNICO
En presencia del CO2 gaseoso, el CO2 disuelto se intercambia conel CO2 gas: CO2(g) + H2O ⇔ CO2(ac) + H2O CO2(ac) + H2O ⇔ H2CO3 (9.4) (9.5)

ΣCO2 o ΣC o CID) se define como:
CT = [CO2ac] + [H2CO3] + [HCO3−] + [CO32−] = a + b + c

(9.13) La alcalinidad es una cantidad práctica, que resulta de la conservación de la electroneutralidad en las soluciones donde las concentraciones del ión metal (Na, Ca, Mg) y el pH son constantes: AT = [HCO3−] + 2[CO32−] + [OH−]− [H+] + [otros aniones de ‡cidos dŽbiles] (9.14) en la que se pueden incluir las concentraciones de otros ácidos débiles siempre que se busque una mayor precisión, como en el caso de los ácidos húmicos en el agua dulce o ácidos de boro (B(OH)4−) del agua salada. Bajo condiciones estándar [H+] y [OH−] son despreciables en comparación con las concentraciones de especies carbonatadas. La suma de...