химический каталог




Введение в химию окружающей среды

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

ях 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

страница 30
< 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
заказать букетневесты
дачи с коммуникациями новая рига
Кликни и закажи компьютерную технику со скидкой, промокод "Галактика" - ШТК-М-33.6.6-1ААА с доставкой по Москве и другим регионам России.
гидравлическая обвязка холодильной машины

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)