химический каталог




Введение в химию окружающей среды

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

(например, дождевой воде) активность и концентрация практически равны.

В настоящей книге активность выражается в единицах моль л-', так же, как и концентрация. Активность обозначается а; результат умножения активностей ионов известен как произведение активностей ионов (ПАИ), как в (4.4).

Отметим также, что термодинамические константы равновесия тоже измеряются в единицах активности. Поэтому измеренные концентрации любых химических форм должны быть переведены в активности перед тем, как их сравнивают с термодинамическими данными.

Коэффициенты активности крайне трудно измерить в таких сложных растворах, как морская вода, — считается, что они составляют около 0,26 для Са2* и около 0,20 для карбонат-иона (COj~). Измеренные концентрации Са2* и COj~ на поверхности океана равны 0,01 и 0,00029 моль ? л-1 соответственно, и таким образом, можно вычислить произведение активностей ионов (ПАИ) (вставка 4.4).

ПАИ = оСа2+ х аСа2~ = 0,01 х 0,26 х 0,00029 х 0,2 =

= 1,5-Ю7 моль2-л-2. (4.4)

I

Это значение намного больше, чем произведение растворимости (см. вставку 3.8) кальцита (СаСОз), равное 4,5 • 10~' моль2 • Л"2. Степень насыщения (см. вставку 3.8) равна

Степень насыщения ?1 = ПАИ/АГ>Р.

(4.5)

(4.6)

Значение О, равное 1, означает насыщение, > 1 — пересыщение и < 1 _ недонасыщение. Взяв величины для кальцита, приведенные выше, получим

1,5- 10-'

П = 33,3;

4,5 ? 10-'

(4.7)

это означает, что морская вода пересыщена в отношении кальцита. В этом подходе не учитываются эффекты образования ионных пар (вставка 4.5). Из возможности образования ионных пар следует, что около 90 % имеющегося в морской воде кальция присутствует в виде свободных ионов, а оставшаяся часть представлена ионными парами CaSOj и CaHCOJ. Для СОз" вычислено, что только около 10 % существует в виде свободных ионов, а остальная часть присутствует в виде ионных пар с Mg2+, Са2* и Na*. В результате учета этих поправок значение ПАИ уменьшается следующим образом:

ПАИ = 1,5 х 10-' х 0,9 х 0,1 = 1,35 х 10~8 моль2 • л-2.

ВСТАВКА 4.5. Взаимодействия ионов и ионные пары

При растворении солей ионов в воде соли диссоциируют, высвобождая индивидуальные ионы. Заряженные ионы притягивают полярные молекулы воды таким образом, что положительно заряженный ион становится плотно окруженным кислородными атомами молекул воды (Рис. 1). Поэтому ионы а растворе находятся не в свободном состоянии, а взаимодействуют с молекулами воды. Например, ион водорода (Н*) гидратируется с образованием Н30*. Для простоты в химических Уравнениях используется простое обозначение Н*.

Кроме взаимодействия с молекулами воды, индивидуальные и°ны могут взаимодействовать с другими ионами с образованием "очных пар. Например, находящиеся в растворе ионы натрия и сульфата могут взаимодействовать с образованием ионной пары сульфата натрия:

Ма(вмш) + SO&UK) <-> NaSO;(raH). (1)

172

ОКЕАНЫ 173

(2)

Степень такого взаимодействия варьирует для разных ионов и измеряется константой равновесия. В данном случае

К = ONA+ -ESOJ"

Если известны все соответствующие константы равновесия, а также количества присутствующих ионов, можно вычислить соотношение различных ионов, связанных в определенную ионную пару. Результаты таких вычислений для морской воды (табл. 1) показывают, что образование ионных пар является распространенным явлением. При полном анализе свойств морской воды предполагается, что эти формы должны быть учтены.

Поскольку анионы, за исключением хлора (О"), присутствуют в более низких концентрациях, чем катионы, образование ионных пар оказывает намного большее влияние на анионы по сравнению с катионами. Степень соединения ионов в пары зависит от температуры, давления и солености.

Рис. 1. Ионные соли, растворенные в воде.

О =

Теперь, вычислив состояние насыщения, имеем:

1,35 ? 10-' = 3.

(4.8)

Отсюда следует, что поверхностная морская вода пересыщена в отношении кальцита в три раза. Применение различных подходов к этой проблеме, из которых все основаны на соответствующих допущениях, приводит к величинам Л, равным пересыщению в три или шесть раз. Обобщая, можно заключить, что поверхностная морская вода пересыщена в отношении кальцита, и можно ожидать спонтанного осаждения СО?Г.

Данные полевых исследований отчасти противоположны предположениям, основанным на химии равновесий. Абиогенное осаждение СаСОз представляется ограниченным и привязанным к географически и геохимически необычным условиям. Причины того, почему карбонаты неохотно выпадают из морской воды, до сих пор плохо поняты, но, по-видимому, включают в себя ингибирующие эффекты растворенных ионов и соединений. Даже в местах, где предполагается абиогенное выпадение — например, на знаменитых отмелях ооидов и белесых отложениях Багамов (вставка 4.6) — обычно трудно не принимать в расчет влияние посредничества микроорганизмов в процессе осаждения.

174 ГЛАВА 4

ОКЕАНЫ 175

ВСТАВКА 4.6. Абиогенное осаждение карбоната кальция

абиогенное происхождение iWfinV ИЛЫ могут имеп>

х

страница 51
< 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
журнальный столик из массива дерева фото
Фирма Ренессанс: лестницы из стекла - продажа, доставка, монтаж.
кинозал проект
квин 2017

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
(23.05.2017)