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<title>Alkalinität</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading">Alkalinität</h1>

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<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr">Die Alkalinität definiert das Säurebindungsvermögen von Böden, Gesteinen und natürlichem Wasser. Der Grad der Alkalinität hängt von der Menge der enthaltenen basisch wirkenden <a href="Ion" title="Ion">Ionen</a>, hauptsächlich dem Gehalt an <a href="Carbonate" title="Carbonate">Carbonaten</a> ab. Daher unterscheidet man auch zwischen Gesamtalkalinität und Carbonatalkalinität. Aus der Alkalinität ergibt sich die Fähigkeit eines Stoffgemisches oder einer <a href="L%C3%B6sung_(Chemie)" title="Lösung (Chemie)">Lösung</a>, <a href="Oxonium" title="Oxonium">Oxonium</a>- oder <a href="Proton_(Chemie)" title="Proton (Chemie)">Wasserstoffionen</a> zu binden. Die Alkalinität einer Lösung kann quantitativ durch <a href="Titration" title="Titration">Titration</a> mit einer <a href="S%C3%A4ure" class="mw-redirect" title="Säure">Säure</a> in Gegenwart eines <a href="Indikator_(Chemie)" title="Indikator (Chemie)">Indikators</a> ermittelt werden.<a href="#cite_note-1">[1]</a> Man nennt diese Größe deshalb auch Säurebindungsvermögen.

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Pufferkapazität_von_Wasser">Pufferkapazität von Wasser</h2></div>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Carbonatalkalinität">Carbonatalkalinität</h3></div>

Die <a href="Pufferkapazit%C3%A4t" title="Pufferkapazität">Pufferkapazität</a> von natürlichem Wasser wird vorwiegend durch den Gehalt an gelöstem <a href="Kohlenstoffdioxid" title="Kohlenstoffdioxid">Kohlenstoffdioxid</a>, <a href="Hydrogencarbonate" title="Hydrogencarbonate">Hydrogencarbonaten</a> und <a href="Carbonate" title="Carbonate">Carbonaten</a> bestimmt.

Das Referenzsystem der Alkalinität ist das CO2-System. Es bildet im Wasser die Komponenten CO32− (Carbonat), HCO3− (<a href="Hydrogencarbonate" title="Hydrogencarbonate">Hydrogencarbonat</a> oder <a href="Hydrogencarbonate" title="Hydrogencarbonate">Bicarbonat</a>) und H2CO3 (<a href="Kohlens%C3%A4ure" title="Kohlensäure">Kohlensäure</a>, vernachlässigbar gering). Damit lässt sich die Gesamtheit des in Wasser gelösten CO2 CT wie folgt darstellen:

[CO2*] ist das gelöste CO2.

Daraus ergibt sich folgende Definition der Carbonatalkalinität AC:

Der Faktor 2 bei [CO32−] erklärt sich dadurch, dass je Mol CO2 das Säurebindungsvermögen doppelt so groß ist. Im neutralen <a href="PH-Wert" title="PH-Wert">pH-Bereich</a> ist die Carbonatalkalinität durch die Konzentration von HCO3− und CO32− bestimmt, da [OH−] und [H3O+] klein sind und mit entgegengesetzten Vorfaktoren eingehen.

Die analytische Bestimmung erfolgt in der Regel durch Titration mit Salzsäure zum pH-Wert 4,3 oder bis zum Umschlag des Indikators <a href="Methylorange" title="Methylorange">Methylorange</a>. Liegt der anfängliche pH-Wert einer Probe über 8,3, so kann zusätzlich als Zwischenstufe der Säureverbrauch bis zum pH 8,3 (<a href="Phenolphthalein" title="Phenolphthalein">Phenolphthalein</a> als Indikator) notiert werden. Der Säureverbrauch bis pH 8,3 steht dann für die Umwandlung von Carbonat in Hydrogencarbonat. Der (weitere) Säureverbrauch bis pH 4,3 steht für die Umwandlung jeglichen Hydrogencarbonats in freies Kohlenstoffdioxid, auch des aus Carbonat in Hydrogencarbonat umgewandelten Hydrogencarbonats. Diese Größe wird im deutschen Sprachraum auch als „Säure-Bindungs-Vermögen“ („SBV“) bezeichnet und in der Regel in <a href="Val_(Einheit)" title="Val (Einheit)">mval</a>/<a href="Liter" title="Liter">l</a> angegeben.

Alternativ zur Säuretitration kann auch das Gesamtcarbonatsystem durch <a href="Ionenchromatographie" class="mw-redirect" title="Ionenchromatographie">Ionenchromatographie</a> oder durch <a href="Kapillarelektrophorese" title="Kapillarelektrophorese">Kapillarelektrophorese</a> bestimmt und rechnerisch anhand des pH-Wertes in die Komponenten des Kohlensäure-Systems aufgelöst werden.

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Gesamtalkalinität">Gesamtalkalinität</h3></div>

Im Meerwasser sind weitere Ionen für das Säurebindungsvermögen von Wichtigkeit. Daher wird mit der Gesamtalkalinität gerechnet. Welche Ionen dabei berücksichtigt werden, ist je nach Definition verschieden.<a href="#cite_note-3">[3]</a> Dickson<a href="#cite_note-4">[4]</a> definierte beispielsweise Basen von schwachen Säuren (pK > 4,5 bei 25 °C) als Teil der Gesamtalkalinität AT:

Da die Konzentrationen von vielen Ionen vernachlässigt werden können, schlagen Zeebe und Wolf-Gladrow<a href="#cite_note-5">[5]</a> vor, als Vereinfachung nur Tetrahydroxyborat zusätzlich zur Carbonatalkalinität zu berücksichtigen:

Dies hängt von der anderweitig bekannten Beschaffenheit des Messgutes ab. So kann z. B. das Wasser in Fischzucht-Kreislaufanlagen oder Abwasser in Kläranlagen hohe Gehalte an Ammoniak und Phosphaten aufweisen, so dass diese in diesem Fall keineswegs zu vernachlässigen wären.

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>Richard E. Zeebe, Dieter A. Wolf-Gladrow: CO2 in Seawater: Equilibrium, Kinetics, Isotopes. Elsevier, 2001, ISBN 978-0-444-50579-8.</li>

<li>K. Grasshoff, Manfred Ehrhardt, Klaus Kremling: Methods of Seawater Analysis. 3. Auflage. Wiley-VCH, 2002, ISBN 978-3-527-29589-0.</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><a href="#cite_ref-1">↑</a> Wissenschaft-Online-Lexika: Eintrag zu Alkalinität im Lexikon der Geowissenschaften.

</li>

<li id="cite_note-2"><a href="#cite_ref-2">↑</a> A. G. Dickson, C. Goyet: <style data-mw-deduplicate="TemplateStyles:r261891140">

/* start https://de.wikipedia.org/ */

.mw-parser-output .webarchiv-memento a{color:inherit}

/* end https://de.wikipedia.org/ */

</style><a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20120303174818/http://132.239.122.17/co2qc/handbook/chapter2.pdf">Handbook of Methods for the Analysis of the Various Parameters of the Carbon Dioxide System in Sea Water</a> (<a href="Webarchivierung#Begrifflichkeiten" title="Webarchivierung">Memento</a> vom 3. März 2012 im <a href="Internet_Archive" title="Internet Archive">Internet Archive</a>), Kapitel 2, S. 3.

</li>

<li id="cite_note-3"><a href="#cite_ref-3">↑</a> „<a rel="nofollow" class="external text" href="https://books.google.ch/books?id=VrumU3XvQ-gC&pg=PA27&sig=bKfHT6E3LyvDro1lZQsiF_5fFyI&hl=de">Ich habe mindestens zwanzig verschiedene Definitionen von Alkalinität gefunden</a>“, Zitat eines Kohlenstoffzyklus-Modellierers in: Richard E. Zeebe, Dieter A. Wolf-Gladrow: CO2 in Seawater: Equilibrium, Kinetics, Isotopes. Elsevier, 2001, ISBN 978-0-444-50579-8.

</li>

<li id="cite_note-4"><a href="#cite_ref-4">↑</a> A. G. Dickson: An exact definition of total alkalinity and a procedure for the estimation of alkalinity and total inorganic carbon from titration data. Deep-Sea Research 28A, 609–623, <a href="https://doi.org/10.1016/0198-0149(81)90121-7" class="extiw external" title="doi:10.1016/0198-0149(81)90121-7">doi:10.1016/0198-0149(81)90121-7</a>.

</li>

<li id="cite_note-5"><a href="#cite_ref-5">↑</a> Richard E. Zeebe, Dieter A. Wolf-Gladrow: CO2 in Seawater: Equilibrium, Kinetics, Isotopes. Elsevier, 2001, ISBN 978-0-444-50579-8.

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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