химический каталог




Введение в химию окружающей среды

Автор J.E.Andrews P.Brimblecombe T.D.Jickells P.S.Liss

металла и раствор бикарбоната кальция (Са2+ + 2НСОз~). В ходе дальнейшей реакции в пределах тетраэдрической сетки могут разорваться связи, близкие к ковалентным. Тетраэдрическая сетка является особенно непрочной там, где алюминий заместил кремний, поскольку связь кислород—алюминий имеет скорее ионный характер. Продукт реакции, высвобождаемый в раствор — это

в) Кристалл анортита , Раствор г) Кристалл анортита \ Раствор

W Кислород — Связь

• Кремний Поверхность

а Алюминий кристалла

Рис. 3.5. Реакции выветривания на поверхности полевого шпата: a — разрушенные связи протонируются ионами Н+, диссоциирующими от угольной кислоты, и связанный ионной связью Са2+ высвобождается в раствор; б— протонированная решетка; в — дальнейший разрыв ионных связей вызывает полное протонирование концевого тетраэдра; г — концевой тетраэдр полностью переносится в раствор в виде H4S1O4.

HjSiO,, (см. рис. 3.5). Уравнение (3.18) количественно выражает реакцию для богатого натрием (Na) полевого шпата, альбита:

2NaAlSi30,(„) + 9Н20(Ж) + 2H2C03(MI„) -> М^ОбСОЩмщ +

+ 2NaJeoI) + 2HCOj"(№,, + 4На&Ю,Ыт). (3.18)

В заключение можно сказать, что доминирующим процессом выветривания в верхнем слое коры является кислотный гидро32 ГЛАВА 3

НАЗЕМНАЯ СРЕДА 93

лиз, в результате которого образуются частично разрушенный и гидратированный остаток и растворенные в воде кремниевая кислота и бикарбонат. Однако следует помнить, что ббльшая часть континентальных областей Земли перекрыта более молодыми осадочными породами, включая хорошо растворимые, например известняк. Известняки распространены в молодых горных поясах, таких, как Европейские Альпы и Гималаи, где скорости физического выветривания высоки. Отсюда возможно, что на самом деле реакции выветривания в среднем направлены более в сторону выветривания осадочного слоя, чем континентальной коры. Изучение процессов выветривания в Альпах, по-видимому, подтверждает это. Воды альпийских ручьев содержат мало растворенного натрия и H4Si04, но богаты кальцием и HCOj". Можно полагать, что растворение известняка, а не полевого шпата, является ведущей в локальном плане реакцией выветривания.

3.5. Контроль скоростей реакций выветривания

Как видно, окисление органического вещества почв является причиной кислотности природных вод, что способствует химическому выветриванию. Отсюда следует, что на скорость реакций

| выветривания влияет биосфера. К другим важным факторам

I относятся рельеф суши, климат — особенно осадки и темперага тура, состав воды, тип материнской породы и кинетика реакции

li отдельных минералов. Для ясности эти факторы обсуждаются

1 раздельно, хотя в природе они действуют совместно.

3.5.1. Температура и скорость течения воды

Нагрев ускоряет химические реакции, снабжая их энергией (вставка 3.7). Для большинства реакций повышение температуры на 10 °С вызывает по крайней мере удвоение их скорости. Отсюда следует, что скорость выветривания в тропиках, где средняя годовая температура составляет около 20 °С, будет примерно вдвое больше, чем в районах, где средняя годовая температура около 12 °С.

Влияние температуры взаимосвязано с доступностью влаги. Сухой воздух жарких аридных местообитаний является неэффективным агентом выветривания. Редкая растительность и, следовательно, недостаток органического вещества приводят к пониженной концентрации органических кислот. Тесному контакту между частицами породы и кислотами, кроме того, препятствует отсутствие воды. Кратковременные дожди способствуют проникновению солей с поверхности в почву, но общее преобладание испарения над осадками приводит к тому, что растворимые соли имеют тенденцию выпадать на поверхности почвы, образуя корочки гипса, карбоната и других эвапоритовых минералов.

В гумидном тропическом климате выветривание происходит быстро — частично из-за того, что высокие температуры ускоряют реакции, но в основном потому, что постоянные ливни делают возможным быстрое вымывание и снос даже наиболее нерастворимых соединений, например оксидов алюминия и железа. Смывом постоянно удаляются (выщелачиваются) растворимые компоненты, что особенно важно в не полностью насыщенной зоне почв.

3.5.2. Кинетика реакций минералов и насыщение растворов

В предыдущем обсуждении предполагалось, что скорость выветривания минералов пропорциональна скорости потока воды, но это правильно только в том случае, если воды близки к насыщению (вставка 3.8) относительно выветриваемого минерала. Если поток воды непрерывен и достаточно интенсивен, достигается предел, после которого дальнейшее увеличение потока больше не является контролирующим скорость фактором.

94 ГЛАВА 3

НАЗЕМНАЯ СРЕДА 95

ВСТАВКА 3.7. Химическая энергия

Наука об изменениях энергии называется термодинамикой. Например, при сгорании графита выделяется энергия:

Сгрпфит + 02(Г) -» СОг(г). (1)

Суммарная выделенная энергия или изменение энергии при переходе от реагентов к продуктам называется изменением свободной энергии Гиббса (ДО и измеряется в килоджоул

страница 29
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81

Скачать книгу "Введение в химию окружающей среды" (5.03Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
бухгалтерские курсы где лучше
стоимость установки парктроников
Наборы ножей В наборе официальный сайт
короб для машины на крышу

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(03.12.2016)