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Alkalinität Die definiert das Säurebindungsvermögen von Böden Gesteinen und natürlichem Wasser Der Grad der hängt von de

Alkalinität

Die Alkalinität definiert das Säurebindungsvermögen von Böden, Gesteinen und natürlichem Wasser. Der Grad der Alkalinität hängt von der Menge der enthaltenen basisch wirkenden Ionen, hauptsächlich dem Gehalt an Carbonaten ab. Daher unterscheidet man auch zwischen Gesamtalkalinität und Carbonatalkalinität. Aus der Alkalinität ergibt sich die Fähigkeit eines Stoffgemisches oder einer Lösung, Oxonium- oder Wasserstoffionen zu binden. Die Alkalinität einer Lösung kann quantitativ durch Titration mit einer Säure in Gegenwart eines Indikators ermittelt werden. Man nennt diese Größe deshalb auch Säurebindungsvermögen.

Pufferkapazität von Wasser Bearbeiten

Carbonatalkalinität Bearbeiten

Die Pufferkapazität von natürlichem Wasser wird vorwiegend durch den Gehalt an gelöstem Kohlenstoffdioxid, Hydrogencarbonaten und Carbonaten bestimmt.

Das Referenzsystem der Alkalinität ist das CO2-System. Es bildet im Wasser die Komponenten CO32− (Carbonat), HCO3− (Hydrogencarbonat oder Bicarbonat) und H2CO3 (Kohlensäure, vernachlässigbar gering). Damit lässt sich die Gesamtheit des in Wasser gelösten CO2 CT wie folgt darstellen:

[CO2*] ist das gelöste CO2.

Daraus ergibt sich folgende Definition der Carbonatalkalinität AC:

Der Faktor 2 bei [CO32−] erklärt sich dadurch, dass je Mol CO2 das Säurebindungsvermögen doppelt so groß ist. Im neutralen pH-Bereich ist die Carbonatalkalinität durch die Konzentration von HCO3− und CO32− bestimmt, da [OH−] und [H3O+] klein sind und umgekehrte Vorzeichen haben.

Die analytische Bestimmung erfolgt in der Regel durch Titration mit Salzsäure zum pH-Wert 4,3 oder bis zum Umschlag des Indikators Methylorange. Liegt der anfängliche pH-Wert einer Probe über 8,3, so kann zusätzlich als Zwischenstufe der Säureverbrauch bis zum pH 8,3 (Phenolphthalein als Indikator) notiert werden. Der Säureverbrauch bis pH 8,3 steht dann für die Umwandlung von Carbonat in Hydrogencarbonat. Der (weitere) Säureverbrauch bis pH 4,3 steht für die Umwandlung jeglichen Hydrogencarbonats in freies Kohlenstoffdioxid, auch des aus Carbonat in Hydrogencarbonat umgewandelten Hydrogencarbonats. Diese Größe wird im deutschen Sprachraum auch als „Säure-Bindungs-Vermögen“ („SBV“) bezeichnet und in der Regel in mval/l angegeben.

Alternativ zur Säuretitration kann auch das Gesamtcarbonatsystem durch Ionenchromatographie oder durch Kapillarelektrophorese bestimmt und rechnerisch anhand des pH-Wertes in die Komponenten des Kohlensäure-Systems aufgelöst werden.

Gesamtalkalinität Bearbeiten

Im Meerwasser sind weitere Ionen für das Säurebindungsvermögen von Wichtigkeit. Daher wird mit der Gesamtalkalinität gerechnet. Welche Ionen dabei berücksichtigt werden, ist je nach Definition verschieden. Dickson definierte beispielsweise Basen von schwachen Säuren (pK > 4,5 bei 25 °C) als Teil der Gesamtalkalinität AT:

Da die Konzentrationen von vielen Ionen vernachlässigt werden können, schlagen Zeebe und Wolf-Gladrow vor, als Vereinfachung nur Tetrahydroxyborat zusätzlich zur Carbonatalkalinität zu berücksichtigen:

Dies hängt von der anderweitig bekannten Beschaffenheit des Messgutes ab. So kann z. B. das Wasser in Fischzucht-Kreislaufanlagen oder Abwasser in Kläranlagen hohe Gehalte an Ammoniak und Phosphaten aufweisen, so dass diese in diesem Fall keineswegs zu vernachlässigen wären.

Siehe auch Bearbeiten

Literatur Bearbeiten

  • Richard E. Zeebe, Dieter A. Wolf-Gladrow: CO2 in Seawater: Equilibrium, Kinetics, Isotopes. Elsevier, 2001, ISBN 978-0-444-50579-8.
  • K. Grasshoff, Manfred Ehrhardt, Klaus Kremling: Methods of Seawater Analysis. 3. Auflage. Wiley-VCH, 2002, ISBN 978-3-527-29589-0.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Wissenschaft-Online-Lexika: Eintrag zu Alkalinität im Lexikon der Geowissenschaften.
  2. A. G. Dickson, C. Goyet: (Memento vom 3. März 2012 im Internet Archive), Kapitel 2, S. 3.
  3. „Ich habe mindestens zwanzig verschiedene Definitionen von Alkalinität gefunden“, Zitat eines Kohlenstoffzyklus-Modellierers in: Richard E. Zeebe, Dieter A. Wolf-Gladrow: CO2 in Seawater: Equilibrium, Kinetics, Isotopes. Elsevier, 2001, ISBN 978-0-444-50579-8.
  4. A. G. Dickson: An exact definition of total alkalinity and a procedure for the estimation of alkalinity and total inorganic carbon from titration data. Deep-Sea Research 28A, 609–623, doi:10.1016/0198-0149(81)90121-7.
  5. Richard E. Zeebe, Dieter A. Wolf-Gladrow: CO2 in Seawater: Equilibrium, Kinetics, Isotopes. Elsevier, 2001, ISBN 978-0-444-50579-8.
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Die Alkalinitat definiert das Saurebindungsvermogen von Boden Gesteinen und naturlichem Wasser Der Grad der Alkalinitat hangt von der Menge der enthaltenen basisch wirkenden Ionen hauptsachlich dem Gehalt an Carbonaten ab Daher unterscheidet man auch zwischen Gesamtalkalinitat und Carbonatalkalinitat Aus der Alkalinitat ergibt sich die Fahigkeit eines Stoffgemisches oder einer Losung Oxonium oder Wasserstoffionen zu binden Die Alkalinitat einer Losung kann quantitativ durch Titration mit einer Saure in Gegenwart eines Indikators ermittelt werden 1 Man nennt diese Grosse deshalb auch Saurebindungsvermogen Inhaltsverzeichnis 1 Pufferkapazitat von Wasser 1 1 Carbonatalkalinitat 1 2 Gesamtalkalinitat 2 Siehe auch 3 Literatur 4 EinzelnachweisePufferkapazitat von Wasser BearbeitenCarbonatalkalinitat Bearbeiten Die Pufferkapazitat von naturlichem Wasser wird vorwiegend durch den Gehalt an gelostem Kohlenstoffdioxid Hydrogencarbonaten und Carbonaten bestimmt Das Referenzsystem der Alkalinitat ist das CO2 System Es bildet im Wasser die Komponenten CO32 Carbonat HCO3 Hydrogencarbonat oder Bicarbonat und H2CO3 Kohlensaure vernachlassigbar gering Damit lasst sich die Gesamtheit des in Wasser gelosten CO2 CT wie folgt darstellen CT CO2 HCO3 CO32 2 CO2 ist das geloste CO2 Daraus ergibt sich folgende Definition der Carbonatalkalinitat AC AC HCO3 2 CO32 OH H3O Der Faktor 2 bei CO32 erklart sich dadurch dass je Mol CO2 das Saurebindungsvermogen doppelt so gross ist Im neutralen pH Bereich ist die Carbonatalkalinitat durch die Konzentration von HCO3 und CO32 bestimmt da OH und H3O klein sind und umgekehrte Vorzeichen haben Die analytische Bestimmung erfolgt in der Regel durch Titration mit Salzsaure zum pH Wert 4 3 oder bis zum Umschlag des Indikators Methylorange Liegt der anfangliche pH Wert einer Probe uber 8 3 so kann zusatzlich als Zwischenstufe der Saureverbrauch bis zum pH 8 3 Phenolphthalein als Indikator notiert werden Der Saureverbrauch bis pH 8 3 steht dann fur die Umwandlung von Carbonat in Hydrogencarbonat Der weitere Saureverbrauch bis pH 4 3 steht fur die Umwandlung jeglichen Hydrogencarbonats in freies Kohlenstoffdioxid auch des aus Carbonat in Hydrogencarbonat umgewandelten Hydrogencarbonats Diese Grosse wird im deutschen Sprachraum auch als Saure Bindungs Vermogen SBV bezeichnet und in der Regel in mval l angegeben Alternativ zur Sauretitration kann auch das Gesamtcarbonatsystem durch Ionenchromatographie oder durch Kapillarelektrophorese bestimmt und rechnerisch anhand des pH Wertes in die Komponenten des Kohlensaure Systems aufgelost werden Gesamtalkalinitat Bearbeiten Im Meerwasser sind weitere Ionen fur das Saurebindungsvermogen von Wichtigkeit Daher wird mit der Gesamtalkalinitat gerechnet Welche Ionen dabei berucksichtigt werden ist je nach Definition verschieden 3 Dickson 4 definierte beispielsweise Basen von schwachen Sauren pK gt 4 5 bei 25 C als Teil der Gesamtalkalinitat AT AT HCO3 2 CO32 OH H3O B OH 4 2 PO43 HPO42 H3PO4 SiO OH 3 NH3 Da die Konzentrationen von vielen Ionen vernachlassigt werden konnen schlagen Zeebe und Wolf Gladrow 5 vor als Vereinfachung nur Tetrahydroxyborat zusatzlich zur Carbonatalkalinitat zu berucksichtigen AT HCO3 2 CO32 OH H3O B OH 4 Dies hangt von der anderweitig bekannten Beschaffenheit des Messgutes ab So kann z B das Wasser in Fischzucht Kreislaufanlagen oder Abwasser in Klaranlagen hohe Gehalte an Ammoniak und Phosphaten aufweisen so dass diese in diesem Fall keineswegs zu vernachlassigen waren Siehe auch BearbeitenVersauerung der Meere AlkalitatLiteratur BearbeitenRichard E Zeebe Dieter A Wolf Gladrow CO2 in Seawater Equilibrium Kinetics Isotopes Elsevier 2001 ISBN 978 0 444 50579 8 K Grasshoff Manfred Ehrhardt Klaus Kremling Methods of Seawater Analysis 3 Auflage Wiley VCH 2002 ISBN 978 3 527 29589 0 Einzelnachweise Bearbeiten Wissenschaft Online Lexika Eintrag zu Alkalinitat im Lexikon der Geowissenschaften A G Dickson C Goyet Handbook of Methods for the Analysis of the Various Parameters of the Carbon Dioxide System in Sea Water Memento vom 3 Marz 2012 im Internet Archive Kapitel 2 S 3 Ich habe mindestens zwanzig verschiedene Definitionen von Alkalinitat gefunden Zitat eines Kohlenstoffzyklus Modellierers in Richard E Zeebe Dieter A Wolf Gladrow CO2 in Seawater Equilibrium Kinetics Isotopes Elsevier 2001 ISBN 978 0 444 50579 8 A G Dickson An exact definition of total alkalinity and a procedure for the estimation of alkalinity and total inorganic carbon from titration data Deep Sea Research 28A 609 623 doi 10 1016 0198 0149 81 90121 7 Richard E Zeebe Dieter A Wolf Gladrow CO2 in Seawater Equilibrium Kinetics Isotopes Elsevier 2001 ISBN 978 0 444 50579 8 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Alkalinitat amp oldid 219379299