Das vereinfachte Kohlensäuresystem

Wenn man Berechnungen im Kohlensäuresystem durchführen muss, versucht man, das System übersichtlicher zu machen und vereinfacht es. Man verzichtet auf die Angabe der Kohlensäure selbst, da sie nur in sehr geringen Konzentrationen im Wasser vorliegt. Die Reaktionsgleichung wird so dargestellt, als ob sich aus CO 2 und Wasser direkt Hydrogencarbonat bildet. Damit die Rechnungen trotzdem genau bleiben, werden die beiden Reaktionskonstanten der Ausgangsreaktionen zu einer neuen zusammengefasst. Die neue Größe bezeichnet man als CO 2(aq) (aq = aquatisch). In der Regel verzichtet man aber bei Darstellungen im vereinfachten System auf den Index (aq) .
CO 2 (aq) =    CO 2 +   H 2 CO 3 99,8  % 0,2 % CO 2 +   H 2 O   ⇌ HCO 3 - +  H + HCO 3 - ⇌ CO 3 2 - +  H + CO 2 +   H 2 O   ⇌ HCO 3 - +  H + ⇌ CO 3 2 - +  2 H +
I m vereinfachten Kohlensäuresystem gibt es dann noch 3 Kohlensäureformen:

CO

2

HCO

3

-

CO

3

2-

Kohlendioxid Hydrogencarbonat Carbonat

Auch in diesem vereinfachten Kohlensäuresystem kann man die Kohlensäureformen in einer Gleichung zusammenfassen.
Die Kohlensäureformen liegen in unterschiedlichen Anteilen im Wasser vor. Wie groß die Anteile sind, hängt allein vom pH-Wert (H + ) des Wassers ab. Ist der pH niedrig, liegen also viele H + -Ionen im Wasser vor, so ist das Reaktionsgleichgewicht ganz nach links verschoben, es liegt überwiegend CO 2 im Wasser vor, wenig Hydrogencarbonat und so gut wie kein Carbonat. Ist der pH hoch, liegen also wenige H + -Ionen im Wasser vor, so ist das Reaktionsgleichgewicht ganz nach rechts verschoben, es liegt überwiegend Carbonat im Wasser vor, wenig Hydrogencarbonat und so gut wie kein CO 2 . Im mittleren pH-Bereich überwiegt Hydrogencarbonat und die Anteile an CO 2 und Carbonat sind gering.
Verteilung der Kohlensäureformen in Abhängigkeit vom pH-Wert
Diese relativen Anteile der Kohlensäureformen sind in der Abbildung halblogarithmisch für ein geschlossenes System bei 10 °C dargestellt.

Das vereinfachte

Kohlensäuresystem

Wenn man Berechnungen im Kohlensäuresystem durchführen muss, versucht man, das System übersichtlicher zu machen und vereinfacht es. Man verzichtet auf die Angabe der Kohlensäure selbst, da sie nur in sehr geringen Konzentrationen im Wasser vorliegt. Die Reaktionsgleichung wird so dargestellt, als ob sich aus CO 2 und Wasser direkt Hydrogencarbonat bildet. Damit die Rechnungen trotzdem genau bleiben, werden die beiden Reaktionskonstanten der Ausgangsreaktionen zu einer neuen zusammengefasst. Die neue Größe bezeichnet man als CO 2(aq) (aq = aquatisch). In der Regel verzichtet man aber bei Darstellungen im vereinfachten System auf den Index (aq) .
CO 2 (aq) =    CO 2 +   H 2 CO 3 99,8  % 0,2 % CO 2 +   H 2 O   ⇌ HCO 3 - +  H + HCO 3 - ⇌ CO 3 2 - +  H +
I m vereinfachten Kohlensäuresystem gibt es dann noch 3 Kohlensäureformen:

CO

2

HCO

3

-

CO

3

2-

Kohlendioxid Hydrogencarbonat Carbonat

Auch in diesem vereinfachten Kohlensäuresystem kann man die Kohlensäureformen in einer Gleichung zusammenfassen.
Die Kohlensäureformen liegen in unterschiedlichen Anteilen im Wasser vor. Wie groß die Anteile sind, hängt allein vom pH-Wert (H + ) des Wassers ab. Ist der pH niedrig, liegen also viele H + -Ionen im Wasser vor, so ist das Reaktionsgleichgewicht ganz nach links verschoben, es liegt überwiegend CO 2 im Wasser vor, wenig Hydrogencarbonat und so gut wie kein Carbonat. Ist der pH hoch, liegen also wenige H + -Ionen im Wasser vor, so ist das Reaktionsgleichgewicht ganz nach rechts verschoben, es liegt überwiegend Carbonat im Wasser vor, wenig Hydrogencarbonat und so gut wie kein CO 2 . Im mittleren pH-Bereich überwiegt Hydrogencarbonat und die Anteile an CO 2 und Carbonat sind gering.
Verteilung der Kohlensäureformen in Abhängigkeit vom pH-Wert
Diese relativen Anteile der Kohlensäureformen sind in der Abbildung halblogarithmisch für ein geschlossenes System bei 10 °C dargestellt.