Karbonat dan bikarbonat

Satu dari interaksi yang lebih kompleks, dan salah satu yang sangat penting bagi aquaris, melibatkan carbonat (CO 3 ^2-). Karbonat terutama ion yang berpasangan dalam larutan, dengan hanya sekitar 15% benar-benar ada sebagai  CO 3 ^2- bebas pada suatu titik waktu tertentu. 

Fakta ini penting untuk pemeliharaan tingkat kalsium dan alkalinitas di akuarium, karena konsentrasi carbonate bebas yang dapat memicu terjadinya calsium carbonat (CaCO3). Jika kadar carbonate bebas meningkat terlalu banyak, kadar kalsium akan turun karena  terbentuknya CaCO3 .

Bentuk karbonat ion pasangan terutama dengan magnesium, membentuk  MgCO 3. Efek ini adalah salah satu alasan bahwa tingkat magnesium sangat penting dalam akuarium laut untuk pemeliharaan dan secara bersamaan dengan alkalinitas dan kalsium. Jika magnesium terlalu rendah, carbonate akan berada dalam bentuk bebas, dan akan lebih rentan menjadi endapan calsium carbonate.

Karbonat juga dapat berpasangan dengan ion natrium dan kalsium, membentuk NaCo 3 ^– dan CaCO 3. Larutan ion calsium carbonate terdengar aneh, tetapi pada dasarnya satu molekul CaCO3 yang larut dalam air; tidak diendapkan dari larutan. 

Fakta bahwa carbonate juga berpasangan dengan  ion natrium merupakan salah satu alasan bahwa salinitas berdampak pada jumlah kalsium dan alkalinitas yang dapat dipertahankan dalam larutan: salinitas yang lebih rendah berarti lebih sedikit sodium, yang berarti carbonate lebih bebas dan kemungkinan lebih besar CaCO 3 presipitasi.

Dalam air, hidrat karbon dioksida untuk membentuk H 2 CO 3 , yang kemudian dapat memecah (mengionisasi) menjadi proton (H ⁺ ), bikarbonat (HCO 3 ^– ) dan karbonat (CO 3 ^– ):

CO ₂ + H ₂ O ——> H ₂ CO ₃ —–> H ⁺ + HCO ₃ ^– —–> 2H ⁺ + CO ₃ ^–

Ketika CO 2 ditambahkan ke dalam air, sistem akan membentuk kesetimbangan dengan konsentrasi tertentu dari masing-masing molekul yang ditunjukkan di atas.

Dengan prinsip LeChatelier itu, jika ada sesuatu yang dihapus dari satu sisi kesetimbangan, kesetimbangan akan bergeser ke arah itu. 

Sebagai contoh, jika karbonat dihapus dari sistem, maka masing-masing reaksi yang ditunjukkan akan melanjutkan ke kanan, secara efektif menggantikan beberapa karbonat yang telah dihapus.

Yang penting, itulah efek yang terjadi di air laut ketika karbonat “dihapus” dengan membentuk pasangan ion. Hal ini hanya “bebas” konsentrasi  ini yang menentukan posisi kesetimbangan kimia, sehingga karbonat dalam bentuk sepasang ion tidak “dihitung”, dan keseimbangan bergeser kuat ke kanan. 

Jika kita hitung karbonat dalam segala bentuk (bebas dan ion dipasangkan) itu ditemukan jauh lebih tinggi di air laut daripada di air tawar pada pH yang sama, dan pasangan ion adalah alasan utama.

Efek yang sama dapat dilihat pada kelarutan CaCO 3 :

CaCO 3 _(padat) ——> Ca ⁺⁺ + CO 3 ^–

Dalam hal ini, jika CaCO 3 ditambahkan ke dalam air, maka terpisah menjadi Ca ²⁺ dan CO 3 ^– .Akhirnya, keseimbangan tercapai di mana tidak ada lagi CaCO 3 akan larut. Namun, jika beberapa carbonate akan dihapus oleh pasangan ion (dan beberapa Ca ²⁺ juga), maka CaCO3 dapat melarutkan untuk menggantikan yang “hilang.” Inilah sebabnya kenapa CaCO 3 15 kali lebih mudah larut dalam air laut daripada di air tawar.

Bikarbonat (HCO 3 ^– ) ada dalam air laut pada konsentrasi secara signifikan lebih tinggi dari carbonate, meskipun rasio yang tepat tergantung pada pH (banyak), suhu (sedikit) dan salinitas (sedikit). 

Pada pH 8,0, ada sekitar tujuh kali lebih banyak bikarbonat sebagai carbonate. Persentase karbonat meningkat sebagai pH naik sampai pada pH 8,9 (pada 25 ° C), ada konsentrasi yang sama karbonat dan bikarbonat. 

Tidak seperti karbonat, bikarbonat tidak  secara luas dapat berpasangan, dengan hanya sekitar 25% dapat berpasangan natrium, magnesium dan kalsium.

Kedua karbonat dan bikarbonat memiliki kepentingan penting untuk aquaris terumbu karang, dengan bikarbonat menjadi penting sebagai sumber  rangka , dan karbonat mengendalikan pengendapan kalsium karbonat .