L’alcalinité carbonatée mesure la quantité d’atomes de carbonate et de bicarbonate chargés négativement dans une solution. Les ions bicarbonate se composent d’un atome d’hydrogène, d’un atome de carbone et de trois atomes d’oxygène et ont une charge de -1. Les ions carbonate ont la même structure que les ions bicarbonate, mais sans l’atome d’hydrogène, et ils ont une charge de -2. Les deux ions sont basiques, ils peuvent donc neutraliser les acides s’ils sont placés dans une solution acide aux bonnes concentrations. Ils se retrouvent souvent ensemble dans leurs applications les plus courantes, mais ils ne le sont pas toujours, et un équilibre entre eux n’est pas requis dans une solution donnée.
La mesure de l’alcalinité carbonatée est importante pour préserver la pureté et l’intégrité d’un plan d’eau, elle est donc particulièrement importante dans des contextes environnementaux. Lorsque le pH de l’eau est supérieur à 8.3, son alcalinité a tendance à provenir des ions carbonate, et en dessous de ce seuil, l’alcalinité provient généralement des ions bicarbonate. Si l’eau a une alcalinité élevée, elle peut résister aux changements de pH et rester relativement neutre, mais si elle a une alcalinité faible, son pH a le potentiel de chuter très rapidement. Au fur et à mesure que le pH diminue, le nombre d’ions carbonate et bicarbonate diminue, jusqu’à un pH d’environ 4.5 lorsque tous les ions ont disparu. L’alcalinité exacte d’une masse d’eau n’est pas aussi importante que de se situer dans une plage acceptable, et cette plage peut varier en fonction de la masse d’eau surveillée.
Un contexte plus courant dans lequel l’alcalinité carbonatée est mesurée est de surveiller le pH des piscines. L’alcalinité est étroitement liée au pH, donc lorsque les kits d’analyse de l’eau mesurent le pH, ils mesurent également indirectement l’alcalinité. Dans ce cas, il y a toujours un équilibre entre les ions carbonate et bicarbonate, bien qu’il y ait généralement plus d’ions bicarbonate que d’ions carbonate dans l’eau de piscine, car le pH de l’eau de piscine oscille souvent assez près du pH neutre de 7.
L’alcalinité est généralement mesurée en milligrammes par litre de carbonate de calcium, qui est un ion calcium lié à un ion carbonate. L’alcalinité carbonatée a également une application dans la détermination de la dureté de l’eau. Une alcalinité carbonatée plus élevée se traduit généralement par une eau plus dure. Malgré cette propriété, les ions carbonate sont en fait également très utiles pour purifier l’eau. Les ions carbonate et bicarbonate peuvent se lier aux métaux toxiques dans l’eau et les précipiter hors de l’eau sous forme de solides, agissant comme un système de nettoyage naturel et conférant à l’eau une certaine résistance à certains types de pollution.