LA SOLUBILITA' DELLA CO2 IN ACQUA La CO2 si scioglie in acqua ma reagisce anche con l'acqua per formare acido carbonico e bicarbonato. Le reazioni sono le seguenti: CO2 gas <==> CO2 H2O CO2 + 2 H2O <==> H2CO3 + H2O <==> HCO3- + H3O+ La concentrazione dell'acido carbonico (H2CO3) è trascurabile e la reazione della CO2 in acqua puo' essere semplificata come: CO2 + 2 H2O <==> HCO3- + H3O+ Il coefficiente di solubilita' della CO2 e' 0,03 mM/mmHg, mentre il pK della dissociazione e' 6,1 (Ka = 7,94x10-7 M, a 37oC). Il problema che ci poniamo e' come calcolare la concentrazione totale di CO2 in soluzione e il pH dato un qualunque valore di PCO2. Per risolvere questo problema utilizziamo la legge di Ostwald applicata alla dissociazione acida della CO2 (nella quale assumiamo la concentrazione dell'acqua come costante): Ka = α2 C / (1 - α) In questa equazione C rappresenta la concentrazione totale della CO2, data dalla somma di CO2 e HCO3-; il termine (α C) rappresenta la concentrazione del bicarbonato (o dello ione idronio) mentre la concentrazione della CO2 come tale è data dal prodotto [(1 - α) C]. La legge di Henry ci dice che la concentrazione della CO2 come tale e' data dal prodotto del suo coefficiente di solubilita' per la sua pressione parziale: [CO2 H2O] = 0,03 x PCO2 Abbiamo quindi un sistema costituito da due equazioni, con due incognite: α e [CO2 H2O], che puo' essere risolto come segue: C = 0,03 PCO2 / (1 - α) Ka = α2 x 0,03 x PCO2 / (1 - α)2) α2 (Ka - 0,03 x PCO2) - 2 α Ka + Ka = 0 α = [(2 Ka) + (4 Ka2 - 4 Ka2 + 0,12 Ka PCO2)0,5] / (2 Ka - 0,06 PCO2) Usando questa equazione possiamo costruire una tabella che ci riporta i valori di [CO2 H2O], [HCO3-], [CO2 totale], e pH per ogni valore di PCO2: PCO2 (mmHg) [CO2 H2O] (mM) [HCO3-] (mM) [CO2 totale] (mM)       α             pH       1.58 0.05 0.0061 0.05 0.114 5.21 2.51 0.08 0.0077 0.08 0.093 5.11 3.98 0.12 0.0097 0.13 0.075 5.01 6.31 0.19 0.0123 0.2 0.061 4.91 10 0.3 0.0154 0.32 0.049 4.81 15.85 0.48 0.0194 0.49 0.039 4.71 25.12 0.75 0.0245 0.78 0.031 4.61 39.81 1.19 0.0308 1.23 0.025 4.51 63.1 1.89 0.0388 1.93 0.02 4.41 100 3 0.0488 3.05 0.016 4.31