Determinação Experimental de Coeficiente de Atividade Médio para o Equilíbrio de Carbonato e Bicarbonato

Modelar sistemas contendo eletrólitos é importante em diversos processos químicos e industriais, especialmente nos cenários de petróleo e gás, como nas formações do pré-sal, onde a alta salinidade e a complexidade das matrizes iônicas influenciam os equilíbrios de fase e a termodinâmica das reações [1]. Estimativas confiáveis dos coeficientes de atividade sob essas condições são essenciais, mas os modelos tradicionais frequentemente falham ou exigem modelos multiparamétricos. Neste trabalho, são apresentados novos dados experimentais do coeficiente de atividade molar médio (y±) do par conjugado bicarbonato/carbonato em soluções aquosas contendo cloreto de sódio como eletrólito, em matrizes com uma ampla faixa de força iônica (0 a 5,0 mol.L⁻¹). Esses resultados são comparados com outras abordagens teóricas empregadas para a estimativa desses parâmetros. Todas as medições foram realizadas à temperatura ambiente e em triplicatas. As concentrações de bicarbonato e carbonato foram fixadas em 0,7 mol.L^-1 e 0,6 mol.L^-1, respectivamente, para todas as matrizes. As concentrações de carbonato e bicarbonato de cada solução foram aferidas por titulação. Os valores de pH foram obtidos utilizando um eletrodo combinado de vidro para pH. A partir das concentrações iniciais conhecidas e dos valores de pH medidos, calcularam-se os coeficientes de atividade médios em cada força iônica. Os resultados experimentais indicam que os coeficientes de atividade diminuem com o aumento da força iônica em toda a faixa estudada. Como esperado, modelos simples, como a lei limite de Debye–Hückel e suas extensões usuais, não conseguem reproduzir essa tendência de forma satisfatória. Esses resultados constituem um conjunto experimental robusto para o bicarbonato-carbonato em meios aquosos altamente salinos, fornecendo dados de referência para modelagem termodinâmica.