炭酸や炭酸水素イオンの多く含まれる地下水のｐH変化について教えてください

質問

遊離炭酸が数百、炭酸水素イオンが数千のオーダーで含まれた温泉水（ｐH6.5付近）が循環ろ過の過程で9近くのpHにまで上がるという例があります。
この変化を化学反応式を交えて教えていただけたらと思います。

回答No.4

neta

ANo2ですが、次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)について考えると、
まず NaClO → Na^+ + ClO^- と電離して更に次の「加水分解」を起こします。
ClO^- + H2O ⇔ HClO + OH^- ；Kh=Kw/Ka=10^(-6.5)
NaClOの初濃度がC(M)の場合には、近似的に [OH^-]≒√(C*Kh)
になります。NaClOは「弱い塩基」になる訳ですね。
炭酸からの化学種や金属イオンの影響でpH=6.5付近になっていた
液性が、循環の過程で連続投与されたNaClOの加水分解によって、
pHを9付近まで上昇させているのではないでしょうか。

お礼

ご回答ありがとうございました。
NaClOの影響は大きそうですね。

回答No.3

usokoku

＞いうのが良く分かりません。

全炭酸が減少する
金属イオン濃度はかわらない

ので

M-HCO3 + H2O →　(略)
の平衡反応がが
M=CO3 + H2O →　(略)を主体とするように変化したので、アルカリ側に移動するのです。
-は単結合、=は二重結合。電荷は適当に合わせてください。M2にするとか、(HCO3)2にするとか。

お礼

ご回答ありがとうございました。
炭酸(弱酸)の解離には頭が混乱ですが、アルカリへの変化、勉強になりました！

回答No.2

neta

「循環ろ過」とは具体的にどのような操作を行っているのでしょうか。
加熱はしますか？何か特定の性質を持つ物質を除去しますか？
何かを加えたりしますか？それによって考え方も変わってくると思います。
また2つの化学種のオーダーについて書かれていますが、これは溶液のpHによって大きく変化します。
因みにpH=6.5のときは単純に計算すると、
[H2CO3]:[HCO3^-]:[CO3^2-]=50000:7500:1、
pH=9のときは、1:400:16になります。

補足

循環ろ過では、消毒薬として次亜塩素酸ナトリウムを連続注入しています。加熱はその過程で熱交換器を通っています。

回答No.1

usokoku

CO2+H2O →(本当は平衡反応なので、この記号は以下平衡反応に読み替えてください) CO2aq
CO2aq → H2CO3
H2CO3 → H + HCO3
H + HCO3 → 2H + CO3

PH6前後ですと、HCO3 + M(金属全般、Na, K, Ca, Al, ...) → MH-CO3　の平衡が成り立っているはず。
ここに加熱して、平衡が矢印の反対方向へ移動し、平衡反応が逆に移動して、CO2が空気中にきさん。

このあと、温度を下げても CO2が足らないですから、MH-CO3の中性が、Mイオンが多くなる状態に変化、
水が関係する平衡反応の結果として　CO2 イオンが主体とする平衡に移動して、アルカリになります。

お礼

早速の回答をありがとうございました。

「水が関係する平衡反応の結果として　CO2 イオンが主体とする平衡に移動して、アルカリになります。」というのが良く分かりません。

CO2が抜けてしまったために、矢印の反対方向に反応が進むということでしょうか。
下のような感じでしょうか。
MH-CO3→HCO3＋M＋H2O→H2CO3＋M＋OH→CO2＋M＋H2O＋OH