L’alcalinità dei carbonati misura la quantità di atomi di carbonato e bicarbonato carichi negativamente in una soluzione. Gli ioni bicarbonato sono costituiti da un atomo di idrogeno, un atomo di carbonio e tre atomi di ossigeno e hanno una carica di -1. Gli ioni carbonato hanno la stessa struttura degli ioni bicarbonato, ma senza l’atomo di idrogeno, e hanno una carica di -2. Entrambi gli ioni sono basici, quindi possono neutralizzare gli acidi se posti in una soluzione acida alle giuste concentrazioni. Si trovano spesso insieme nelle loro applicazioni più comuni, ma non sempre lo sono e non è richiesto un equilibrio tra loro in una data soluzione.
La misurazione dell’alcalinità dei carbonati è importante per preservare la purezza e l’integrità di un corpo idrico, quindi è particolarmente importante in contesti ambientali. Quando il pH dell’acqua è superiore a 8.3, la sua alcalinità tende a provenire dagli ioni carbonato, e al di sotto di tale soglia l’alcalinità di solito deriva dagli ioni bicarbonato. Se l’acqua ha un’alta alcalinità, può resistere ai cambiamenti di pH e rimanere relativamente neutra, ma se ha una bassa alcalinità, il suo pH ha il potenziale per scendere molto velocemente. Quando il pH si abbassa, il numero di ioni carbonato e bicarbonato diminuisce, fino a pH 4.5 circa, quando tutti gli ioni sono spariti. L’esatta alcalinità di un corpo idrico non è tanto importante quanto rientrare in un intervallo accettabile e questo intervallo può variare a seconda del corpo idrico monitorato.
Un contesto più comune in cui viene misurata l’alcalinità dei carbonati è il monitoraggio del pH delle piscine. L’alcalinità è strettamente legata al pH, quindi quando i kit per il test dell’acqua misurano il pH, misurano anche indirettamente l’alcalinità. In questo caso, c’è sempre un equilibrio tra ioni carbonato e ioni bicarbonato, anche se tendono ad esserci più ioni bicarbonato che ioni carbonato nell’acqua della piscina, poiché il pH dell’acqua della piscina spesso si aggira abbastanza vicino al pH neutro di 7.
L’alcalinità viene solitamente misurata in milligrammi per litro di carbonato di calcio, che è uno ione calcio legato a uno ione carbonato. L’alcalinità carbonatica ha anche un’applicazione nella determinazione della durezza dell’acqua. L’elevata alcalinità dei carbonati di solito si traduce in acqua più dura. Nonostante questa proprietà, gli ioni carbonato sono in realtà abbastanza utili anche per purificare l’acqua. Gli ioni carbonato e bicarbonato possono legarsi ai metalli tossici nell’acqua e farli precipitare fuori dall’acqua come solidi, agendo come un sistema di pulizia naturale e conferendo all’acqua una certa resistenza a determinati tipi di inquinamento.