Carbono inorgânico e alcalinidade

Carbono Inorgânico

O carbono inorgânico, presente em ecossistemas aquáticos na forma de CO2, H2CO3, HCO3- e CO32-, é muito importante para eles, pois influi na produtividade primária, nas cadeias alimentares e na sucessão biológica. A principal fonte de carbono inorgânico nesses sistemas é o gás carbônico, originado da respiração e decomposição de seres vivos, carreado pelas chuvas e águas subterrâneas, ou dissolução de sedimentos carbonatados do leito do corpo d’água (Esteves, 1998). Dentre os parâmetros nos quais o carbono inorgânico influi está a alcalinidade, tida como a capacidade de tamponamento no ambiente aquático. A alcalinidade total é medida no laboratório através de titulação potenciométrica até pH 4,35, conforme a técnica descrita em Mackereth et al. (1978), sendo os resultados expressos em meq. CO2/L. Surgiu, entretanto, em sala, a dúvida sobre este valor de pH: por que a capacidade tamponante do meio acaba em pH 4,35? A resposta está nos equilíbrios químicos de dissolução e dissociação do gás carbônico. Primeiro, ocorre a dissolução do CO2 (1). (1) CO2 (g)  CO2 (aq)

À temperatura ambiente, a solubilidade do dióxido de carbono é cerca de 90 cm3 de CO2 por 100 cm³ de água (cl/cg = 0.8). Em seguida, se estabelece um equilíbrio entre o CO2 dissolvido e o H2CO3 (2). (2) CO2 (aq) + H2O (l)  H2CO3 (aq)

A cinética desta reação é lenta. No equilíbrio, apenas uma pequena fração (0.2 1%) do CO2 dissolvido é convertido a H2CO3, conforme a equação:

K a1 

H 2CO3   1.7.10 3 CO2 l

O ácido carbônico é um ácido fraco, cuja dissociação ocorre em duas etapas (3) e (4): (3) H2CO3 + H2O  H3O+ + HCO3pKa1 (25 °C) = 6.37

(4)

HCO3- + H2O  H3O+ + CO32-

pKa2 (25 °C) = 10.25

Considerando o CO2 como um gás simples pode-se aplicar a lei de Henry que descreve o equilíbrio entre líquido e vapor. Assim: pCO2 = KH . xCO2 onde pCO2 é a pressão parcial do gás na atmosfera (Pa), K é a constante de Henry (Pa) e xCO2 é a fração molar do soluto na