假设我们在烧杯中装入蒸馏水,再加入碳酸钙粉末,在开放的条件下不断搅拌,使碳酸钙溶解,那么,最终的总碱度是多少?(实验装置如下,温度为25℃,假设大气二氧化碳浓度为400ppm,且不限时间)
当反应达到平衡时,有:
[H] + 2[Ca] =[HCO3] + 2[CO3] + [OH]
且:[Ca][CO3] =kSP(CaCO3)
通过模拟计算,我们可以得到如下的理论数据
平衡时,碳酸钙达到饱和,钙硬度约为50毫克碳酸钙/升在本系统中总碱度等于钙硬度,即总碱度接近50毫克碳酸钙/升;
总无机碳(DIC)接近 1 毫摩尔/升;请注意当钙硬度等于0时,DIC非常小,说明没有阳离子的存在,二氧化碳的溶解度非常低,水体中溶解的无机碳非常有限。
pH 从二氧化碳饱和的蒸馏水的5.65上升到碳酸钙饱和的接近8.2;
从上面的数据可以看出,二氧化碳饱和的纯水是很酸的,但少量的碳酸钙就可以大幅度改善水体的可养殖属性。当然,天然水体要比这“纯水”复杂得多,尽管如此,水的活度高的水体硬度和碱度都不会很高,因为在水的活度高的情况下,碳酸钙的溶解度积很小。