![]() |
|
|
Введение в химию окружающей средыях на моль (кДж • моль-'). Если происходит выделение энергии, т. е. продукты реакции имеют меньшую свободную энергию, чем реагенты, Л С считается отрицательным. Величина 4(7° для сгорания графита при стандартных температуре (25 °С) и давлении (1 атм) равна -394,4 кДж ? моль"1. Существуют таблицы ДС многих реакций, значения AG° остальных реакций можно вычислить с помощью простой арифметической комбинации табличных значений. Теоретически любая реакция с отрицательным значением Ав протекает спонтанно — химический аналог воды, текущей с холма, — с выделением энергии. Обратная реакция требует притока энергии, т. е. С02(г) -> С^афи + Оад Лв° = + 394,4 кДж- моль-1. (2) Поскольку энергетически выгодные реакции протекают в прямом направлении, существует взаимосвязь между Дс? и константой равновесия (А') реакции Д<7 = -ЛПпЛГ, (3) где Г — абсолютная температура [измеряемая в Кельвинах (К)], Л — универсальная газовая постоянная (8,314 Дж ? моль-1 ? К-1), связывающая давление, объем и температуру для идеального газа (см. вставку 2.3). Преобразование уравнения (3) в логарифмическую форму дает AG = -RT2,m\gK, (4) что при 25 °С (298 К) приводит к Д> = - 5,707 lgtf (5) или (6)ДС" lgAT=5,707 Суммарная анергия, выделяющаяся при химической реакции, имеет две составляющие — энтальпию и энтропию. Изменение энтальпии (А#, Дж ? моль-1) является непосредственной мерой энергии, выделяI емой или поглощаемой в процессе реакции. Изменение энтропии (45, Дж ? моль-' К-') является мерой уровня неупорядоченности в системе. Большинство реакций протекает с увеличением неупорядоченности, например разделение соединения на составляющие его ионы. Энтальпия и энтропия взаимосвязанны: &G = AH-TAS. (?) В большинстве реакций преимущественное значение имеет энталь-пийный член, но в некоторых реакциях важна энтропия. Например, растворение удобрения нитрата калия (KNO3) протекает самопроизвольно. Однако величина ДЯ для реакции KN03(T„ -> К|гаи) + N07(KM„) (S) равна +35 кДж, и раствор поглощает тепло (становится холоднее) по мере растворения KN03. Несмотря на положительную энтальпию, сильное возрастание неупорядоченности (энтропии) в растворе при переходе от кристаллического вещества к ионам дает в целом энергетически выгодный баланс или отрицательное значение ДО реакции. Электродные потенциалы (?°; см. вставку 3.5) являются мерой переноса энергии и, таким образом, могут быть связаны с в: G°=-nFE°, (9) У нерастворимых минералов [растворимость < 1(Н моль • л-1 (вставка 3.8)], включая все силикаты и карбонаты, отделение ионов с поверхности идет очень медленно, настолько, что ионы никогда не накапливаются в растворе близко к поверхности кристалла. Скорость выветривания этих минералов, таким образом, зависит в основном от скорости отделения ионов с поверхности кристаллов, а не от эффективности вымывания (скорости потока воды). Только у очень растворимых минералов (растворимость >2 • 1<Н моль ? л-'), например эвапорито-вых, ионы могут быстро отделяться с поверхности кристалла, образуя вблизи нее микросреду, которая насыщена относительно растворяющегося минерала. Скорость растворения в таком случае контролируется эффективностью рассеивания ионов и воздействие вымыванием водой становится определяющим. где п — число перенесенных электронов иг-универсальная постоянная Фарадея (количество электричества, эквивалентное одному молю электронов, 6,02 • 1023е). 96 ГЛАВА 3 НАЗЕМНАЯ СРЕДА 97 ВСТАВКА 3.8. ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ, РАСТВОРИМОСТЬ МИНЕРАЛОВ И ПОКАЗАТЕЛЬ НАСЫЩЕНИЯ Динамическое равновесие между минералом и ЕГО насыщенным раствором (т. е. точкой, когда минерал больше не растворяется), например: СаСОз(кальцит) «-> СаТ^дн) + Са^в^ш), (1) количественно ВЫРАЖАЕТСЯ КОНСТАНТОЙ РАВНОВЕСИЯ (К), В ЭТОМ СЛУЧАЕ аСа^-аСОГ" К= . (2) оСаСО, Поскольку СаСОэ является твердым кристаллом кальцита, трудно выразить его присутствие с точки зрения активности (см. вставку 4.4). Это затруднение можно преодолеть, признав, что на реакцию между твердым веществом и его насыщенным раствором не влияет величина поверхности твердой фазы, присутствующей в растворе (до тех пор, пока смесь хорошо перемешана). Таким образом, активность твердого вещества практически постоянна; ей приписывается значение 1, или единица [см. уравнение (3)], и она не вносит никакого вклада в значение Кв уравнении (3). Константа равновесия для реакции между твердым веществом и его насыщенным раствором известна как произведение растворимости и обычно обозначается К%р. Произведения растворимости рассчитаны для многих минералов, при этом обычно использовалась чистая вода в стандартных условиях (давление 1 атм, температура 25 °С). Произведение растворимости для кальцита [уравнение (1)] равно аСаг+аСОз" Kv = а Саг+ ? аСО]- = 4,5 • 10"' моль2 • Л"2. (3) Произведение растворимости можно использовать для расчета растворимости (моль • л-1) минералов в чистой воде. В случае кальцита это просто, поскольку каждый моль растворяющегося СаС03 д |
< 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] |
|
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.
|
|