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Grundlagen des ozeanischen pH-Gehaltes

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Ein Betrag von R. Cohen and W. Happer

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1. Einführung

 

Es wird uns oft gesagt, dass das durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe freigesetzte CO2 eine gefährliche Versauerung der Ozeane verursachen wird. Tatsächlich werden die Ozeane auf absehbare Zeit angenehm alkalisch und lebensfreundlich bleiben. Diese kurze Notiz ist ein quantitativer Überblick über die physikalische Chemie des pH-Werts der Ozeane. Chemie und Algebra aus der Oberstufe sollten ausreichen, um der Diskussion zu folgen. Eine ausgezeichnete Einführung in die Chemie der Ozeane bietet das Buch: Seawater: Its Composition, Properties and Behavior, von Wright und Colling. Weitere Einzelheiten über den pH-Wert der Ozeane finden sich in einer kürzlich erschienenen Rezension von Tans.

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2. Alkalinität des ungesättigten Ozeans

 

Das Wasser der Ozeane ist salzhaltig, weil die Gesteine der Erde durch Regenwasser verwittert sind und weil sich Salze vom Meeresboden lösen, insbesondere in der Nähe von Plattengrenzen. Das Salzwasser enthält positive Ionen (Kationen), hauptsächlich Natrium Na+, Magnesium Mg2+, Kalzium Ca2+ und Kalium K+. Der Einfachheit halber kann man sich die Ionen als die starken Basen NaOH und Kaliumhydroxid KOH (Lauge) und das viel weniger lösliche Magnesiumhydroxid Mg(OH)2 und Kalziumhydroxid Ca(OH)2 (gelöschter Kalk) vorstellen. Der Ozean enthält auch negative Ionen (Anionen), vor allem Chlorid Cl- und Sulfat SO2 , wobei die Anionen von den starken Säuren, Salzsäure HCl und Schwefelsäure H2SO4, stammen. In Ermangelung eines besseren Wortes werden wir die Kationen der starken Basen und die Anionen der starken Säuren als pH-unabhängige Ionen bezeichnen. Die Konzentration der pH-unabhängigen Ionen wird durch normale Änderungen des pH-Wertes von Wasser nicht beeinflusst.

Die gesamte Studie steht hier.

Roger Cohen war einer der Mitbegründer der CO2-Koalition und ein hoch angesehener Physiker mit wichtigen Beiträgen zur Materialwissenschaft und zum Industriemanagement. Er verstarb am 10. September 2016, weniger als ein Jahr nach Fertigstellung dieser wichtigen Arbeit.

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Quelle

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