disosiasi co2

1. CO2 di Air Laut
Penting di Pelajari Karena:
1. Termasuk gas dominan di alam selain N2, O2 dan Ar
2. Komponen pembentuk efek gas rumah kaca (greenhouse)
3. Sebagian besar (98%) terlarut dalam air (terlarut + bereaksi dg air
membentuk ion HCO3
- dan CO3
2-)
4. Dalam beberapa kasus sulit diprediksi tingkah lakunya di air laut sbg
response pertubasi
Contoh: peningkatan 2 x konsentrasi di atmosfer, tidak
meningkatkan total DIC, tetapi hanya 10%
penurunan CO2 krn presipitasi CaCO3 di lap
permukaan laut, tidak diikuti dg penyerapan CO2 dari
atm, tetapi jika terjadi perubahan Alkalinitas, maka
CO2 lepas akibat produksi CaCO3

2. Sistem Karbonat
Atmosfer
CO2 (g)
CO2 + H2O HCO3
- + H+ CO3
2- + H+
Lautan

3. Sistem Karbonat
[CO2] = [CO2 (aq)] + [H2CO3]
CO2(g) CO2
CO2 + H2O HCO3
- + H+ CO3
2- + H+
Ko
K1 K2
Ko = Koef. Daya larut CO2 di air laut
K1* =
[HCO3
-] [H+]
[CO2]
K2* =
[CO3
2-] [H+]
HCO3
-

4. Sistem Karbonat
K*(konstanta kesetimbangan stoichiometri) tergantung T, P dan S
Total inorganik karbon terlarut (DIC) atau TCO2 atau CT :
DIC Ξ ΣCO2 = [CO2] + [HCO3
-] + [CO3
2-]
Selanjutnya :
[CO2] =
1 +
K*1 K*1K*2
[H+] [H+]2+( )
DIC
[HCO3
-] =
(1 +
K*1
K*2[H+]
[H+]
+ )
DIC
[CO3
2-] =
( )1 +
K*2 K*1K*2
[H+] [H+]2
+
DIC

5. Kesetimbangan Lain
Air dan hasil disosiasinya :
H2O
Kw
H+ + OH- ; Kw = konstan disosiasi air
K*w = [H+][OH-]
H+ adalah hidrat komplek berasosiasi dengan H3O+, H9O4
+
dlm air ion H+ bebas tidak ada
Asam Borat :
B(OH)3 + H2O B(OH)4
- + H+
KB
KB* =
[B(OH)4
-] [H+]
[B(OH)3]
sehingga BT = [B(OH)3] + [B(OH)4
-]

6. Pengaruh suhu, salinitas dan tekanan
- Pengaruhnya terhadap konstanta disosiasi, karena
konstanta kesetimbangan secara termodinamika
terkait dengan energi bebas standard reaksi, maka
perubahan suhu atau tekanan menghasilkan energi
yang berarti konstanta kesetimbangannya.
- Ketergantungan K thd T, S dan P, maka perubahan K
akan merubah komposisi spesies karbonat pada pH
yang sama.
- Penurunan T, S dan P meningkatkan pK* (menurunkan K*)

7. Pengaruh suhu, salinitas dan
tekanan
T (°C) S P(atm) pK*1 pK*2 pK*w pK*B
25 35 1 5,86 8,92 13,22 8,60
25 0 1 6,35 10,33 14,00 9,24
0 35 1 6,11 9,38 14,31 8,91
0 35 300 5,96 9,29 14,16 8,75

8. Pengaruh suhu, salinitas dan tekanan
(DOE, 1994)
ln K*1 = 2,83655 – 2307,1266/T – 1,5529413 lnT – (0,207608410 +
4,0484/T)√S + 0,0846834 S – 0,00654208 S3/2 + ln (1 – 0,001005 S)
ln K*2 = - 9,226508 – 3351,6106/T – 0,2005743 lnT – (0,106901773 +
23,9722/T)√S + 0,1130822 S – 0,00846934 S3/2 + ln (1 – 0,001005 S)
ln K*w = 148,96502 – 13847,26/T – 23,6521 lnT + (118,67/T -
5,977 + 1,0495 ln T)√S + 0,01615 S
ln K*B = (- 8966,90 – 2890,53 S1/2 – 1,728 S3/2 – 0,0996 S2)/T + 148,0248
+ 137,1942 S1/2 + 1,62142 S – (24,4344 + 25,085 S1/2 + 0,2474 S)lnT
+ 0,053105 S1/2 T

9. Ionic Strength dan Koef. Aktifitas
Peningkatan ion terlarut, aktifitas ion menurun krn:
1. Interaksi elektrostatis jauh
2. Pembentukan ion pairing dan komplek
Ionic Strength :
Suatu nilai yang digunakan untuk mencirikan larutan yang mengandung
konsentrasi ion berbeda
Atau I = ½ Σ Ci zi2 Dimana: Ci = konsentrasi ion ke-i
zi = muatan ion ke - i
Air laut nilai I ~ 0,7 pada S = 35 °/oo
Atau I =
19,924 S
1000 – 1,005 S
Nilai 30 < S < 40, I cukup linier yaitu
I = 0,02 S

10. Ionic Strength dan Koef. Aktifitas
Koef. Aktifitas
Aktifitas menunjukkan nilai dari tingkah laku ion dalam larutan, semakin
banyak ion akan menghambat gerak ion, sehingga aktifitas ion setara
dengan konsentrasi ion dan koef. aktifitas atau
{ A } = γA [A]
aktifitas Koef. akt konsentrasi
Pada kondisi ideal, koef aktifitas = 1
Deviasi terhadap tingkah laku ideal menimbulkan interaksi elektrostratis jauh
Pada air laut lebih komplek karena :
1. Ionic strength lebih tinggi
2. Adanya perbedaan ion dan perbedaan muatan membentuk ion
pairing dan komplek.

11. Contoh-contoh kesetimbangan ion pairing:
Ca2+ + CO3
2- CaCO3
o
Mg2+ + CO3
2- MgCO3
o
Na+ + CO3
2- NaCO3
-
Ca2+ + HCO3
- CaHCO3
+
Mg2+ + HCO3
- MgHCO3
+
Na+ + HCO3
- NaHCO3
Jadi selain ada interaksi antar ion, ion karbonat tidak bebas, yang
berarti bahwa dalam konstanta stoichiometri, konsentrasi ion
adalah gabungan antara ion bebas dan ion pairing
Akibat adanya ion pairing, maka ada koef. aktifitas ion bebas dan
koef. aktifitas total, namun untuk kondisi air yang tidak banyak
ion, kedua koef tersebut tidak berbeda. Pada air laut total koef
jauh lebih rendah dari koef bebas

12. Untuk koef aktifitas bebas (ion single) pada larutan elektolit lemah:
Log (γf) = - Az2√I Untuk I < 10-2,3 (Debye-Hückel)
Log (γf) = - Az2
√I
1+√I
- 0,2I Untuk I < 0,5 (Davies)
A = 1,82 x 106 (εT)-3/2 ; ε = 79; T = suhu dlm kelvin; pada suhu
25°C Nilai A = 0,5
Karena air laut I = 0,7, maka rumus diatas tidak berlaku, sehingga
perlu mempertimbangkan total koef aktifitas

13. Koef Aktifitas Total Ion air laut pada suhu 25°C dan S = 35 °/oo
Ion Terukur Terhitung Davies
Cl- 0,666 0,666 0,69
Na+ 0,668 0,664 0,69
H+ 0,590 0,581 0,69
OH- 0,255 0,263 0,69
HCO3- 0,570 0,574 0,69
B(OH)4- 0,390 0,384 0,69
Mg2+ 0,240 0,219 0,23
CO32- 0,039 0,040 0,23

14. Konstanta Kesetimbangan Stoichiometri,
Hibrit dan Termodinamika
Pada reaksi :
HCO3
- CO3
2- + H+
K2
Konstanta termodinamika adalah:
K2 =
{CO3
2-} {H+}
{HCO3
-}
Konstanta Hibrit (baik untuk oseanografi) :K’2 =
[CO3
2-] {H+}
[HCO3
-]
Konstanta stoichiometri:
K2* =
[CO3
2-] [H+]
[HCO3
-]

15. Pengaruh Ionic Strength pada pad pK*
Kombinasi termodinamika dan stoichimetri menghasilkan:
K2* = K2
γ[CO32-] γ[H+]
γ[HCO3-]
Misalnya: pada air tawar K2 = 10,33 dengan memperhatikan total koef:
pK*2 = pK2 - log ( ) = 10,33 – log [0,570/(0,59x0,039)]
γ[CO32-] γ[H+]
γ[HCO3-]
= 8,94 nilai dekat dengan hasil DOE (1994) yaitu 8,92

16. Skala pH
- Penting dalam penentuan spesiasi karbonat, jika diabaikan
akan memberikan kesalahan hasil.
- Terdapat perbedaan skala pH yang belum banyak diketahui
sehingga menimbulkan perbedaan dalam konstant keasaman
Definisi: (lama)
pH = - log [H+]
(teori baru dengan melibatkan aktifitas, tetapi tidak operasional,
karena secara experimen aktivitas individual ion sulit diukur)
pH = - log {H+}

17. Difinisi operasional oleh IUPAC adalah pH skala NBS yang didasarkan
pada larutan buffer standard dengan nilai pH dekat dengan – log {H+} atau
pHNBS ~ pH {H+}
Dimana referensi kedua definisi adalah aktifitas koef mendekati 1
pada saat [H+] mendekati 0 dalam air murni.
Ionic strength larutan buffer NBS baku ~ 0,1, sebaliknya air laut ~
0,7, jadi pengukuran dengan elektrode di air laut kurang baik.
Skala baru yang digunakan adalah Skala pH Total berdasarkan air laut
artifisial sebagai referensi, sehingga {H+}T mendekati 0
Selain skala pH total (pHT), skala pH bebas (pHF) dan skala pH air laut
(pHSWS) untuk mengukur air laut

18. pHF = - log [H+]F
pHT = - log ([H+]F + [HSO4
-]) = - log [H+]T
pHSWS = - log ([H+]F + [HSO4
-] + [HF]) = - log [H+]SWS
Di air laut terjadi protonasi SO4
2-, sehingga
HSO4
- H+ + SO4
2- K*s
Jadi Total hidrogen adalah
[H+]T = [H+]F + [HSO4-] atau [H+]F = [H+]T - [HSO4-]
= [H+]T (1+[SO4
2-]/K*S)-1
Karena K*s perlu akurat dan sulit ditentukan, kurang baik

19. Konversi antara skala pH
pHF = pHT + log (1 + ST/K*S)
= pHSWS + log (1 + ST/K*S + FT/K*F)
Konversi konstanta keasaman
= K2T* [H+]T[CO3
2-]/[HCO3
-]
= pK2T* - pHT- Log [CO3
2-]/[HCO3
-]
= pK2T* + log (1 + ST/K*S) - pHT
= pK2F* - pHT