ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΟΙ ΒΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΥΔΑΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ

Transcript

1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΟΙ ΒΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΥΔΑΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ 6. Εισαγωγή Για να κατανοήσουμε την Χημεία της ρύπανσης των υδάτων είναι αναγκαίο να μελετήσουμε και να κατανοήσουμε τις φυσικοχημικές διεργασίες που συμβαίνουν στα φυσικά ύδατα. Η Χημεία των φυσικών υδάτων ονομάστηκε από τους Werner Stumm (ET Zurich) και Jmes Morgn (CALTEC) ΥΔΑΤΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ. Οι δύο επιστήμονες έθεσαν για πρώτη φορά τις βάσεις της Υδατικής Χημείας στο κλασσικό πλέον σύγγραμμά τους AQUATIC CEMISTRY ήδη από το 97. Από τότε, το σύγγραμμα αυτό, έχει εκδοθεί και ανανεωθεί φορές και έχει μεταφραστεί στις πλέον ομιλούμενες γλώσσες του κόσμου. Η Υδατική Χημεία των φυσικών υδάτων επηρεάζεται από όλες τις ιδιότητες (κυρίως τις φυσικές) του νερού. Τα περιβαλλοντικά χημικά φαινόμενα περιέχουν διεργασίες και αντιδράσεις γνωστές στους χημικούς, όπως: Α. Οξέων/βάσεων Β. Διαλυτότητας και καθίζησης αλάτων Γ. Οξειδοαναγωγής Δ. Συμπλόκων Αν και συνήθως μελετάμε αυτές τις αντιδράσεις κάτω από το πρίσμα της θερμοδυναμικής, η κινητική τους (μελέτη της ταχύτητας αντιδράσεων και διεργασιών) είναι πολύ σημαντική. Για λόγους απλοποίησης θα παραμείνουμε περισσότερο στη θερμοδυναμική μελέτη των διεργασιών και πιο επιφανειακά στη κινητική. Τα βιολογικά φαινόμενα (κυρίως αυτά που σχετίζονται με τη δράση των μικροοργανισμών) παίζουν ένα σημαντικό ρόλο. Π.χ. τα φύκη μέσω της φωτοσύνθεσης επιφέρουν αύξηση του p λόγω κατανάλωσης του : - C C. Ο κύκλος του στα υδατικά οικοσυστήματα και η οξύτητα των φυσικών υδάτων Το στα φυσικά ύδατα συμπεριφέρεται ως ασθενές οξύ. Λόγω της παρουσίας του στον αέρα και λόγω της παραγωγής, μέσω αποσύνθεσης, της οργανικής ύλης θεωρητικά είναι παρόν σε όλα τα φυσικά νερά. Π.χ. η βροχή από μη ρυπασμένες περιοχές είναι ελαφρώς όξινη, λόγω της παρουσίας του. Η συγκέντρωση του στον αέρα διαφέρει τοπικά και εποχιακά. Αυξάνεται κατά ppm ανά έτος!!! Στον αέρα για τους υπολογισμούς θεωρούμε ότι g 50 ppm ή 0,050 % της αέριας μάζας. Στους 5 C όταν ο καθαρός αέρας βρίσκεται σε επαφή με το νερό: η συγκέντρωση του στο νερό είναι q, M (Νόμος του enry, βλ. παρακάτω) Στο νερό: (q) Η Ο, 0 - μόνο μικρό μέρος του (q) είναι σε μορφή (μη διιστάμενο!)

2 7 Μελέτη του συστήματος / - / - στο Η Ο. 6,5, 0 4,45 ) ( 7 p O. - 0,, 0 4,69 p Η παρουσία, - και - εξαρτάται από το p. Την εξάρτηση αυτή την απεικονίζουμε μέσω των διαγραμμάτων p-α x (Εικόνα 7, αναφ. ). Ως α x ορίζουμε τα μοριακά κλάσματα των, - και -. α α α Αν υποκαταστήσουμε στις εξισώσεις αυτές τις συγκεντρώσεις με τα και : (III) (II) (I) α α α Λαμβάνοντας υπ όψιν μας ότι pκ 6,5, p 0,, κατασκευάζουμε το διάγραμμα της Εικόνας 7. Το διάγραμμα αυτό μας επιτρέπει την πρόβλεψη της μορφής που θα υπερισχύει σε ένα δεδομένο p. Α. p<<pκ (όξινα p) α (I) Β. p pκ (p 6,5)

3 8 α α α (II) Γ. p (pκ pκ ) (p 8,4) α στο μέγιστο δηλ. ~0,98 (ΙΙΙ) Δ. ppκ ( p0, αλκαλικά νερά) Η είναι αμελητέα επομένως στην εξίσωση (II) α (IV) Ε. p>>pκ Το Η είναι αμελητέα επομένως στην εξίσωση (III) α ~ (V) Εικόνα 7. Διάγραμμα p-α x για το Αν εξετάσουμε το διάγραμμα της Εικόνας 7 θα διαπιστώσουμε ότι στα φυσικά νερά - το ΗCΟ είναι σε μεγαλύτερη αφθονία από τις άλλες ουσίες που σχετίζονται με την παρουσία του στα νερό. Στα καθαρά νερά (π.χ. βροχή) : 5 C ( q), M Μπορούμε να θεωρήσουμε ότι το CΟ διίσταται στο νερό: O -

4 Oι συγκεντρώσεις Η και - υπολογίζονται από : 9 - ( 7 4,45 0 5,, /,46 0 4,45 0 ),5 0 6 p5,65 Αυτό εξηγεί γιατί σε μη-ρυπασμένη ατμόσφαιρα το νερό της βροχής είναι ελαφρά όξινο με ένα p<7.. Ο κύκλος του στα υδατικά οικοσυστήματα και η Αλκαλικότητα (Alklinity) των φυσικών υδάτων Γνωρίζοντας καλύτερα το σύστημα / - - / κατανοούμε καλύτερα την έννοια της αλκαλικότητας (Alk) καθώς τα ιόντα -, - και ΟΗ - είναι τα κυρίως υπεύθυνα γι αυτήν. Στα φυσικά νερά: Alk, eq/l ( L εξουδετερώνει, moles οξέος) O Η Alk εξαρτάται σημαντικά από το p. Επομένως πρέπει να μελετήσουμε τη σχετική συνεισφορά των -, - και ΟΗ - στο εύρος του p των φυσικών υδάτων δηλ. μεταξύ 7 και 0. Α. p7 Η συγκέντρωση O- πολύ χαμηλή για να συνεισφέρει. Στην Εικόνα 7 θα διαπιστώσουμε ότι στο p αυτό - >> -. Άρα η Alk θα εξαρτάται κυρίως από την συγκέντρωση -. Γνωρίζουμε ότι στα φυσικά νερά -, M. 4 ( q ),5 0 M ( σε pη 7) Η τιμή αυτή είναι κάπως υψηλότερη από την τιμή του (q) στο νερό όταν αυτό βρίσκεται σε ισορροπία με καθαρή ατμόσφαιρα (, Μ). Αυτό οφείλεται στην παρουσία του που παράγεται από την αποσύνθεση των φυτών. Β. p0 Με την ίδια Alk, eq/l Σε αυτό το p βλέπουμε στο διάγραμμα της Εικόνας 7 ότι και η συγκέντρωση του - είναι σημαντική. Alk - - O -, O - 4 w,00 0,00 0,

5 0 - Η λύση των τριών εξισώσεων μας δίνει: - 4, M -,8 0-4 M Άρα οι επιμέρους συνεισφορές στην Alk: - 4, eq/l - (,8 0-4 ) 4,6 0-4 eq/l O -, eq/l Έχουμε λοιπόν τις ίδιες τιμές Alk. Alk, eq/l Ανόργανος άνθρακας και αλκαλικότητα. Ο ανόργανος άνθρακας αποτελείται από τις εξής κυρίως ουσίες: Στις παρακάτω τιμές του p: C - - p 7: C p7,5 0-4,00 0-0, 0 - p0: C p0 0, , ,8 0-4 Οι υπολογισμοί αυτοί δείχνουν ότι ο διαλελυμένος ανόργανος άνθρακας σε p 7 έχει διπλάσια συγκέντρωση από την αντίστοιχη σε p 0. Σε p 0 η κυριότερη συνεισφορά στην αλκαλικότητα γίνεται από το ιόντα ΟΗ - (που δεν περιέχει άνθρακα) και -. Το κάθε ένα από τα - έχει δυο φορές την αλκαλικότητα ενός Η -. Αυτό μας υποδεικνύει ότι το υδατικό σύστημα σε p 0 μπορεί να συνεισφέρει στη φωτοσύνθεση διαλελυμένο ανόργανο άνθρακα αλλά όχι στην αλκαλικότητα. Συμπέρασμα : Τα φυσικά ύδατα μπορούν να δώσουν C ανόργ. για φωτοσύνθεση όταν αλλάζει το p χωρίς να αλλάζει η αλκαλικότητα. Αυτή η εξάρτηση από το p έχει σημαντικές συνέπειες στην φωτοσυνθετική δραστηριότητα των υδατικών οικοσυστημάτων. Η Ο hv {C O}O - Η Ο hv {C O}O - O Όσο καταναλώνεται ο C ανόργ. για την φωτοσύνθεση το p αυξάνεται. Η ποσότητα του C ανόργ. που μπορεί να καταναλωθεί, πριν το p γίνει απαγορευτικό για την αναπαραγωγή των φυκών, είναι ανάλογη της Alk. Από p 7 σε p 0, η ποσότητα του C ανόργ. που καταναλώνεται σε L Η Ο (με Alk, eq/l) είναι: C p7. L - C p0. L, 0 - mol - 6,8 0-4 mol 5,4 0-4 mol.

6 Δηλ. έχουμε αύξηση της βιομάζας κατά 5,4 0-4 mol/l. Καθώς ο απλός τύπος του είναι {C O}, η μάζα είναι 0 άρα παράγονται 6 mg/l βιομάζας. Αν υποθέσουμε ότι δεν έχουμε πρόσθετη ποσότητα τότε σε υψηλότερη Alk θα παραχθεί περισσότερη βιομάζα για την ίδια αλλαγή p ενώ σε χαμηλότερη Alk θα παραχθεί λιγότερη βιομάζα για τις ίδιες αλλαγές p. Οι βιολόγοι χρησιμοποιούν την Alk ως μέτρο παραγωγικότητας των υδατικών συστημάτων. Σε φυσικά νερά με μεγαλύτερη Alk το διαλύεται περισσότερο. Α. Καθαρό Η Ο (όπου Alk0) διαλυτότητα (S) του σε ατμόσφαιρα με 50 ppm : S (q) -,46 0-5,5 0-6,7 0-5 Μ Β. Η Ο με Alk, eq/l (NO) Η διαλυτότητα : (q) O - - S (q) -,46 0-5,00 0 -,0 0 - Μ Σε p < 7 πρέπει να αφαιρέσουμε τη συγκέντρωση των Η καθώς εξουδετερώνουν σημαντικό ποσοστό της αλκαλικότητας. Επομένως η αλκαλικότητα πρέπει να υπολογίζεται ως ακολούθως: Alk - - O - - Παράδειγμα Για ένα διάλυμα του οποίου η ολική αλκαλικότητα (συνεισφορά από Η -, - και O - ) έχει την τιμή.00 x 0 - eq/lt και η Η 4.69 x 0 -, ποιό θα είναι το ποσοστό - συνεισφοράς των στην τιμή της αλκαλικότητας; Απάντηση Εφόσον η Η 4.69 x 0 - τότε το p 0., σ αυτό το p βάση του διαγράμματος των ανθρακικών ισχύει ότι - - () Ακόμα w 4 O O, 0 Επομένως από την σχέση της αλκαλικότητας έχομε ότι: Alk O 0 λόγω της ()

7 0,6 0 O, , Τα ανθρακικά έχουν διπλή συνεισφορά στην αλκαλικότητα επομένως η % συνεισφορά τους θα είναι Παράδειγμα % συνεισφορά x / % Ποία είναι η αλκαλικότητα νερού που χαρακτηρίζεται από: α) Τ 0 - Μ και χλωριούχο κάλιο ΚCl T 0 - M, β) Ανθρακικό διάλυμα με p και C T 0 - M, γ) Ανθρακικό διάλυμα με p6. και σε ισορροπία με P 0 -.5, δ) Ανθρακικό διάλυμα με p6. και C T 0 - M. Δίνεται ότι Κ Η Απάντηση α) Η αλκαλικότητα είναι 0 γιατί κανένα από τα είδη που υπάρχουν δεν συνεισφέρουν β) Σε p όλα τα ανθρακικά είδη θα έχουν μετατραπεί σε, επομένως θα έχομε Alk - - O - Η - Η Alk Μ γ) Σε p6. έχομε ότι -, ακόμα σ αυτό το p μπορούμε να θεωρήσουμε ότι - 0 και O - 0 Η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα μπορεί να προσδιοριστεί από την σταθερά του enry: Κ P , Επομένως τόση θα είναι και η συγκέντρωση των όξινων ανθρακικών. Άρα: Alk δ) Πάλι μπορούμε να θεωρήσουμε ότι (εφόσον είναι το p6.) ότι -, ακόμα σ αυτό το p προσεγγιστικά μπορούμε να θεωρήσουμε ότι - 0 και O - 0. Επομένως από την σχέση που δίνει τον ολικό άνθρακα C totl Alk

8 .4 Το ασβέστιο (C) και άλλα μέταλλα στα φυσικά ύδατα Το ασβέστιο είναι το πιο άφθονο κατιόν των φυσικών υδάτων. Είναι το κατιόν που καθορίζει κυρίως την σκληρότητα του νερού και έχει χημεία περίπλοκη αλλά πιο απλή από αυτή των άλλων μετάλλων. Αποτελεί στοιχείο «κλειδί» των γεωχημικών διεργασιών. Όταν έχομε Η Ο με υψηλή περιεκτικότητα έχομε σαν αποτέλεσμα την διαλυτοποίηση ασβεστούχων πετρωμάτων όπως φαίνεται στην αντίδραση: C (s) (q) Η Ο C - Σε αντίθετη περίπτωση που έχομε μείωση στην συγκέντρωση του το C (s) καθιζάνει. Επομένως η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα στο νερό (q) καθορίζει την διαλυτότητα του C (s). Στα υπόγεια ύδατα το παράγεται ως ακολούθως: {C O} O Η Ο (από μικροοργανισμούς) Η ισορροπία μεταξύ C και καθορίζει πολλές παραμέτρους (βλ. Εικόνα 8) στο νερό όπως την αλκαλικότητα, το p και την συγκέντρωση C (q). Εικόνα 8. Ισορροπία μεταξύ και ανθρακικού ασβεστίου Στα φυσικά ύδατα σε ισορροπία: - και C είναι περίπου, Μ Αν η συγκέντρωση του (q), Μ, υπολογίζουμε τις συγκεντρώσεις των σημαντικότερων ουσιών ως ακολούθως: ( ) Η Ο - 4, (I)

9 , (II) Το προϊόν διαλυτότητας του C (καλσίτης): sp C - 4, (III) Διάλυση του C από : C (s) (q) Η Ο C - C sp 5 4,4 0 (IV) Αν υπολογίσουμε τις συγκεντρώσεις των C και - χρησιμοποιώντας την τιμή του (q) θα βρούμε : C 4, M και - 9, M. Υπολογίζουμε την - από την (ΙΙΙ): - 8, Μ Και την συγκέντρωση Η από: Κ 7 Βρίσκουμε Η 5,7 0-9 Μ ή p8,9.,09 0 αλκαλικότητα (Alk, ) είναι σχεδόν ίση με τη συγκέντρωση του - (9, ). Μπορούμε να θεωρήσουμε ότι - >> -, O -. Επομένως στα φυσικά ύδατα σε ισορροπία με στερεό C & :, M - 9, M - 8, M C 4, M 5,7 0-9 M p8,9 Παράγοντες όπως: Η ανατροπή της χημικής ισορροπίας. Η υψηλή σε μεγάλα βάθη (μικροοργανισμοί). Υψηλό p (ενσωμάτωση από φύκη) Προκαλούν μετατοπίσεις των τιμών των παραμέτρων αυτών. Όμως στα περισσότερα φυσικά ύδατα έχουμε αυτές τις συγκεντρώσεις..5 Μεταλλικά ιόντα στα φυσικά ύδατα Όπως αναφέρθηκε και στην εισαγωγή, εξαιτίας της αναζήτησης της χημικής σταθερότητας, τα μεταλλικά ιόντα συμπλοκοποιούνται κυρίως με μόρια του νερού:

10 5 M ( O ενυδατωμένο ιόν n ) x αλλά και άλλες ισχυρότερες βάσεις (δότες e - ). Τα ενυδατωμένα ιόντα των μετάλλων συμμετέχουν σε διάφορες αντιδράσεις: οξέων/ βάσεων Fe( O) 6 FeO( O) 5 (*) καθίζησης Fe( O) 6 Fe(O) (s) (*) O οξειδοαναγωγής Fe( O) 6 Fe(O) - (*) O e - Καταλήγοντας πάντα προς σταθερότερες χημικές μορφές (*). Για το λόγο αυτό τα ενυδατωμένα είδη των μετάλλων βρίσκονται σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις. Είναι σημαντικό να γνωρίζουμε την μορφή των χημικών ενώσεων των μετάλλων καθώς οι ιδιότητες (χημικές, περιβαλλοντικές, τοξικές κ.α.) των διαφόρων μορφών διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους..5. Αντιδράσεις σχηματισμού συμπλόκων και χηλικών ενώσεων Τα μεταλλικά ιόντα αντιδρούν με δότες ηλεκτρονίων (συμπλοκοποιητές) για να σχηματίσουν ενώσεις συναρμογής (σύμπλοκα). π.χ. Cd CN - CdCN Cd(CN) Cd(CN Μ n δότης e(lewis) Ένωση ή ιόν συμπλόκου ( n) ) n Ιόντα όπως το CN - είναι λιγότερο σημαντικοί παράγοντες για τον σχηματισμό συμπλόκων από ότι οι ενώσεις που σχηματίζουν με τα μεταλλικά ιόντα ενώσεις συναρμογής που ονομάζονται ΧΗΛΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ. Χαρακτηριστικά: Περισσότερο από ένα άτομα που μπορούν να σχηματίσουν δεσμούς με τα μέταλλα σχηματίζουν δακτυλίους: π.χ. P O 7 4- πυροφωσφορικό ιόν. Οι χηλικές ενώσεις παρουσιάζουν ιδιαίτερη χημική σταθερότητα.

11 Οι χηλικές ενώσεις εμφανίζονται σε μεγάλη ποικιλία δομών: π.χ. τετραεδρικό ΝΤΑ (Εικόνα 9) Διάφοροι συμπλοκοποιητές (καρβοξυλικά οξέα, φαινολικά ανιόντα, ετεροκυκλικές αζωτούχες ενώσεις, αμίνες, οργανοφωσφορικές ενώσεις) βρίσκονται στα φυσικά ή ρυπασμένα νερά. Οι ενώσεις αυτές συμπλοκοποιούν διάφορα μέταλλα σε φυσικά ύδατα, (πχ. Μg, C, Mn, Fe, Fe, Cu, Zn, VO, κ.α.) ή/και σε ρυπασμένα (Co, Ni, Sr, Cd, B, κ.α.) Πληθώρα αντιδράσεων μπορούν να συμβούν στα μέταλλα και τις ενώσεις που σχηματίζουν σύμπλοκα (π.χ. οξέων/βάσεων, οξειδοαναγωγής, κ.α) Παρουσία και προέλευση χηλικών ενώσεων στα νερά Οι συμπλοκοποιητές που σχηματίζουν με τα μέταλλα χηλικές ενώσεις είναι συχνά ρυπαντές και βρίσκονται στα: Αστικά λύματα Βιομηχανικά λύματα (μεταλλουργεία) Παράδειγμα: EDTA (αιθυλο-διαμινο-τετραοξικό ιόν) 6 - O CC C - NC C N - O CC C - To EDTA διαλυτοποίησε και μετέφερε σημαντικές ποσότητες ραδιενεργού Co από χώρους ταφής τοξικών στο Ok Ridge των ΗΠΑ (σε συγκεντρώσεις,4 0-7 M) ρυπαίνοντας έτσι υδροφόρους που βρισκόταν αρκετά μακριά από τους χώρους ταφής. Το EDTA: Είναι ανθεκτικό στη βιοαποδόμηση. Σχηματίζει χηλικές ενώσεις με ραδιενεργά ιόντα όπως το Am, Cm, Th και το πλουτώνιο Οι χηλικές ενώσεις, ως πιο υδατοδιαλυτές, συγκρατούνται λιγότερο από τα ορυκτά (είναι συχνά αρνητικά φορτισμένες, βλ. παρακάτω) και είναι πιο κινητικές. Οι ενώσεις αυτές θεωρούνται ρυπαντές γιατί έχουν την δυνατότητα να διαλυτοποιούν και να μεταφέρουν βαρέα μέταλλα. Ενώ γενικά δεν υπάρχουν πολύ επιλεκτικοί συμπλοκοποιητές για ορισμένα είδη μετάλλων, ορισμένες φυσικές ενώσεις (π.χ. ferrichrome) που προέρχονται από φύκη συμπλοκοποιούν σχηματίζοντας χηλικές ενώσεις με τον Fe (III). Έτσι ενώ άλλα είδη φυκών δεν υπεισέρχονται σ αυτή τη διαδικασία, αυτά τα είδη που έχουν την δυνατότητα συμπλοκοποίησης μπορούν να παρεμποδίσουν (παρουσία σιδήρου) την ανάπτυξη των άλλων φυκών..5. Υπολογισμοί Συγκεντρώσεων Συμπλόκων σταθερότητα των συμπλόκων εκφράζεται μέσω της σταθερά σχηματισμού Κ των συμπλόκων:

12 7 ZnN,9 0 Zn N Zn( N ) ZnN N, 0 Zn ZnN N ZnN N Zn( N ) σταθερά Β της συνολικής αντίδρασης: B Zn( N ) Zn N Zn N 8, 0 4 Zn( N ).5. Συμπλοκοποίηση από μη-πρωτονιωμένους συμπλοκοποιητές Στις περισσότερες περιπτώσεις υπάρχει ανταγωνισμός μεταξύ συμπλοκοποιητών και πρωτονίων. Για τον λόγο αυτό το p και η μορφή του συμπλοκοποιητή σε δεδομένες τιμές του p παίζουν ένα σημαντικό ρόλο. Ας πάρουμε σαν παράδειγμα το ΕDΤΑ. Σε p > 0 η ένωση αυτή χάνει όλα τα καρβοξυλικά της πρωτόνια και συμβολίζεται ως Υ O CC C - NC C N - O CC C - Παράδειγμα Αλκαλικά λύματα (p ) που περιέχουν Cu~5 mg/l και μη συμπλοκοποιημένο EDTA σε συγκέντρωση 00 mg/l (N C 0 O 8 N O, M.B. 7) - Σε ποια αναλογία ο Cu θα είναι σε μορφή συμπλόκου; - Ποια θα είναι η συγκέντρωση του ενυδατωμένου Cu ; Απάντηση α) Υπολογισμός της συγκέντρωσης του EDTA (Y 4- ). συνολική συγκέντρωση του EDTA είναι 5,4 0-4 Μ. Cu Y 4- CuY - 6, 0 8 Η αναλογία CuY Cu Y 4 5, , 0 8, 0 5 μας δίνει την απάντηση. Επομένως σχεδόν όλος ο Cu βρίσκεται υπό την μορφή του CuY -. Δηλαδή, η μέγιστη συγκέντρωση του Cu στο διάλυμα είναι 7,9 0-5 Μ, από την οποία το μεγαλύτερο μέρος βρίσκεται υπό μορφή CuY -. Η συγκέντρωση του ελεύθερου χαλκού:

13 8 Cu CuY Y 4 5 7, , 0 5,4 0 4, 0 0 Οποιοδήποτε φαινόμενο που θα εξαρτιόταν από την συγκέντρωση του Cu (από φυσιολογικό ή ηλεκτροχημικό) θα είναι τελείως διαφορετικό αν συνέβαινε στο παραπάνω διάλυμα ή σε κάποιο νερό με πολύ χαμηλότερο pη, ή με απουσία EDTA..5.4 Συμπλοκοποίηση με πρωτονιωμένες ενώσεις Γενικά οι συμπλοκοποιητές* είναι συζυγείς βάσεις οξέων κατά Brønsted. N 4 N N C * * N C - ένταση της συμπλοκοποίησης εξαρτάται από το p - Ανταγωνισμός μεταξύ Η και Μ n Για να το κατανοήσουμε πρέπει να μελετήσουμε την κατανομή των συμπλοκοποιητών σε σχέση με το p του περιβάλλοντος (διαλύματος). Παράδειγμα: Νιτριλοτριοξικό οξύ (NTA) C O - - OOCC N ή Τ - C O - To T - μπορεί να συμπλοκοποιήσει μέταλλα μέσω - και N (βλ. Εικόνα 9) Εικόνα 9. Θέσεις συμπλοκοποίησης ΝΤΑ

14 Έχουμε στάδια διάστασης του ΝΤΑ: 9 Η Τ Η Η Τ - T Κ α,8 0 p, 66 T T T T T, 0 p,95 T T T 5,5 0 T p 0,8 Εξαρτώμενο από την τιμή του p, το ΝΤΑ μπορεί να βρεθεί σε διάφορες μορφές. Η Τ, Η Τ -, ΗΤ - και Τ -. Στον παρακάτω Πίνακα και στην Εικόνα 0 παρουσιάζεται η σχέση του μοριακού κλάσματος (α x ) με το p. Εικόνα 0. Διάγραμμα p α x για το ΝΤΑ p α Η Τ α Η Τ - α ΗΤ - ατ - p<,00 0,00 0,00 0,00 pp (,66) 0,49 0,49 0,0 0,00 0,6 0,68 0,6 0,00 p (p p ) (,05) pρ (,95) 0,0 0,49 0,49 0,00 0,00 0,00,00 0,00 p (p p ) (6,65) pp (0,8) 0,00 0,00 0,50 0,50 p> 0,00 0,00 0,00,00

15 0 Παράδειγμα 4 Διαλυτοποίηση του Pb από στερεά μέσω ΝΤΑ Το NTA προέρχεται από τη χρήση απορρυπαντικών για οικιακές και βιομηχανικές χρήσεις (π.χ. στη μεταλλουργία για τη διαλυτοποίηση των βαρέων μέταλλων) Παράμετροι: - χημική σταθερότητα των χηλικών ενώσεων - συγκέντρωση των συμπλοκοποιητών στο Η Ο - p - μορφή του αδιάλυτου μεταλλικού υποστρώματος Μελέτη της διαλυτοποίησης του Pb από το στερεό Pb(O) από το ΝΤΑ σε p8,00. Απάντηση Σε p 8,00, από την Εικόνα 0 και τον παραπάνω πίνακα, παρατηρούμε ότι υπερισχύει η ουσία ΗΤ -. Διεργασία διαλυτοποίησης: Pb(O) (s) T - PbT - O - Η Ο Pb(O) (s) Pb O - sp Pb O -,6 0-0 Έχουμε επίσης: T T Pb T T T 5,5 0 PbT f w PbT Pb T O O,45 0 O, Pb( O ) ( s) T PbT O T PbT sp O w f O, Υποθέτουμε ότι έχουμε 5 mg/l N(C N) (Μ.Β.57) Η συνολική συγκέντρωση του ελεύθερου και συμπλοκοποιημένου είναι: ΝΤΑ 9,7 0-5 mmol/ml.

16 To σύστημα ΝΤΑ/Pb(O) βρίσκεται σε ισορροπία σε p ~8. To NTA μπορεί να είναι ως T - ή PbT -. PbT Η μορφή που υπερισχύει υπολογίζεται μέσω της αναλογίας και μέσω των Κ αν T λάβουμε υπ όψιν μας ότι σε p 8,00 η συγκέντρωση O M, PbT T & O PbT O T,07 0,00 0 sp 5 6 w f, Καθώς PbT - /T - ~0- σημαίνει ότι το περισσότερο ΝΤΑ στο διάλυμα βρίσκεται συμπλοκοποιημένο με τον Pb. Η συγκέντρωση του Pb (0mg/L) είναι 9, Μ δηλ. λίγο μικρότερη από αυτήν του ΝΤΑ (9,7 0-5 Μ). Το α PbT- μειώνεται όταν το p αυξάνεται. Βλέπουμε λοιπόν ότι οι αντιδράσεις σχηματισμού χηλικών ενώσεων είναι εξαρτώμενες από το p. Παράδειγμα 5 Αντιδράσεις του ΝΤΑ με ανθρακικά άλατα των μέταλλων. Ας υποθέσουμε ότι αντί του Pb(O) έχουμε Pb. To Pb είναι σταθερό σε συνθήκες Alk και p των φυσικών υδάτων. Το NTA (N) σε συγκέντρωση 5 ppm και p 7 βρίσκεται σε ισορροπία με το Pb. Πόσο ΝΤΑ θα συμπλοκοποιήσει τον Pb; Απάντηση Έχομε τις παρακάτω αντιδράσεις ' ' O 4,45 0 4, p p ' ' 6,5 0, - - σε p από 7-0 το υπερισχύει. Έτσι το που απελευθερώνεται από την αντίδραση του Pb με το ΝΤΑ θα βρίσκεται υπό την μορφή του -. Pb (s) T - Pb - ή Pb (s) Pb - Κsp Pb

17 Pb f T ' Pb T ( s) PbT Pb T T 5,5 0 T PbT PbT T T T,45 0 4,69 0 PbT ' sp f 4,06 0 Η διαλυτοποίηση του Pb (από το ΝΤΑ) σε PbT - εξαρτάται από τη συγκέντρωση - (υπενθύμιση: PbT - /T - / - ) Όπως γνωρίζουμε συνήθως η -, PbT T 4,06 0, ,6 Επομένως το μεγαλύτερο μέρος του ΝΤΑ σε ισορροπία με το Pb (S) θα βρίσκεται στο διάλυμα ως PbT -. Αν η συγκέντρωση του NTA είναι 5 ppm τότε η συγκέντρωση του Pb είναι περίπου 0 ppm Σε μεγαλύτερες σχετικά συγκεντρώσεις του -, η τάση της διαλυτοποίησης θα μειωθεί. Σε μικρότερες - το ΝΤΑ θα είναι πιο αποτελεσματικό στο να διαλυτοποιεί τον Pb από Pb..5.5 Ανταγωνισμός μεταξύ μετάλλων κατά τη διαδικασία της συμπλοκοποίησης Αναμένουμε ανταγωνισμό μεταξύ του πλέον άφθονου στο περιβάλλον C και των άλλων μετάλλων (σε αδιάλυτα άλατα) κατά το σχηματισμό συμπλόκων (και χηλικών ενώσεων). Σε p7 ο σχηματισμός συμπλόκου του C με το NTA μας δίνεται από την αντίδραση: C T - CT - CT 8 f (CT ) (NTA),48 0 5,5 0 7,75 0 C T

18 Το κλάσμα του ΝΤΑ ενωμένο ως. C, p 7 CT T CT εξαρτάται: C,00 0 ',00 0 7, Άρα η μεγαλύτερη ποσότητα του ΝΤΑ σε ισορροπία με 0 - C θα βρίσκεται υπό την μορφή CT που θα αντιδράσει ακολούθως με το Pb ως εξής: 77,5 Pb s C '' Pb T PbT - - C T CT '' ( ) ' CT CT PbT PbT T - - CT T C C PbT ' 4,06 0 7,75 0 5,4 Επομένως μπορούμε να προσδιορίσουμε την κατανομή του ΝΤΑ μεταξύ PbT - και CT -. Για τις εξής συνθήκες φυσικών υδάτων έχομε: C 0 - NTA σε ισορροπία με Pb - : PbT CT '' 7,00 0 5,4,00 0,00 0 C 0,54 Βλέπουμε ότι μόνο το / του ΝΤΑ θα βρίσκεται ως χηλική ένωση του μολύβδου, ενώ εν απουσία C σχεδόν όλο βρίσκεται ως PbT -. Άρα η παρουσία C καθορίζει το ποσοστό διαλυτοποίησης του Pb μέσω ΝΤΑ. Παράδειγμα: Θαλάσσιο νερό: Ανταγωνιστικές ισορροπίες μεταξύ Cl - και ΝΤΑ στο θαλάσσιο νερό. CT - Cd * Cl Cl * Cd Cl Cl Cd C T CdT Mg ** T MgT -

19 Όταν θεωρούμε τον σχηματισμό συμπλόκων μεταξύ Μ n (π.χ. Cd ) συμπλοκοποιητών, τότε θα πρέπει να λαμβάνουμε υπόψη μας άλλους πιθανούς συμπλοκοποιητές που βρίσκονται σε αφθονία στο ίδιο περιβάλλον (π.χ. Cl - ). Όταν έχομε περίσσεια Cl -, σχηματίζονται σύμπλοκα χλωρίου με το Cd (με * στην παραπάνω αντίδραση) Οι υψηλές συγκεντρώσεις Η καταστρέφουν το σύμπλοκο CdT - λόγω πρωτονίωσης του ΝΤΑ (με ** στην παραπάνω αντίδραση). Το C & το Mg ανταγωνίζονται το Cd για τον σχηματισμό συμπλόκων με το ΝΤΑ Κινητική της συμπλοκοποίησης στα φυσικά ύδατα Για να επιτευχθεί ισορροπία κατά τη συμπλοκοποίηση σημαντικοί παράγοντες είναι η ταχύτητα των αντιδράσεων και οι χρόνοι παραμονής των μεταλλικών ιόντων στο υπό μελέτη σύστημα. Me(Η Ο) m n L Me(Η Ο) m- L n Η Ο Η ανταλλαγή των συμπλοκοποιητών γίνεται σε δυο στάδια: (I) γρήγορο Me(Η Ο) m n L Me(Η Ο) m n. L (II) αργό Me(Η Ο) m n. L Me(Η Ο) m- L n Η Ο Έχομε αντιδράσεις ης τάξης: ή dmel/dt k MeL v k (Me(Η Ο) m n ) (L) Η ταχύτητα ανταλλαγής (k w ) μορίων O με συμπλοκοποιητές στα μεταλλικά ιόντα εξαρτάται από το p, τον ανταγωνισμό με το C (στα φυσικά ύδατα έχει συγκέντρωση 0 - Μ ενώ ο Cu π.χ. αντιστοίχως 0-8 ). Επίσης πρέπει να λάβουμε υπ όψιν μας ότι οι συγκεντρώσεις των μεταλλικών ιόντων και των συμπλοκοποιητών στα φυσικά νερά είναι πολύ μικρές. Στον παρακάτω πίνακα δίνονται κάποιες τιμές k w για διάφορα μέταλλα. Μεταλλικό ιόν k w (M - s - ) Cr,6 0-5 Mn,4 0 6 Fe, 0 Fe,5 0 5 Co 0 Co, 0 5 g Για την διενέργεια κινητικών μελετών είναι ιδιαίτερα σημαντική η αναλυτική χημεία που χρησιμοποιούμε. Λόγω των διαφόρων μορφών των μετάλλων που πρέπει να προσδιορίσουμε χρειαζόμαστε επιλεκτικές μεθόδους. Στις συγκεντρώσεις που εργαζόμαστε τα ηλεκτρόδια συνήθως δεν ανταποκρίνονται. Για τον λόγο αυτό χρησιμοποιούμε

20 ηλεκτροχημικές (π.χ. διαφορική πολαρογραφία, αντίστροφη βολταμετρία) και χρωματογραφικές μεθόδους (π.χ. χρωματογραφία ιόντων, Υγρή Χρωματογραφία Υψηλής Πίεσης, κ.α.). Συχνά ο συνδυασμός διαφόρων μεθόδων είναι αναγκαίος. Προφανώς αυτά ισχύουν και για τον προσδιορισμό μεταλλικών ιόντων και των συμπλόκων τους στα φυσικά νερά. 5.6 Πολυφωσφορικά άλατα στα φυσικά νερά Ο φωσφόρος (P) βρίσκεται στα φυσικά νερά σε μορφή οξοανιόντων. Πολλές από τις ενώσεις αυτές είναι συμπλοκοποιητές. Τις ιδιότητες αυτές των ενώσεων του φωσφόρου τις χρησιμοποιούμε για την συμπλοκοποίηση των ιόντων του ασβεστίου. Οι φωσφορικές ενώσεις προστίθενται στα απορρυπαντικά για να «φυλακίζουν» το C ώστε αυτό να μη παρεμποδίζει τη δράση των επιφανειοδραστικών σχηματίζοντας αδιάλυτες ενώσεις μαζί τους. Επίσης χρησιμοποιούμε τις ενώσεις του P για να παρεμποδίζουμε την καθίζηση του C σε εγκαταστάσεις νερού βιομηχανιών. Η υδρόλυση των πολυφωσφορικών στα φυσικά νερά μας δίνει το ορθοφωσφορικό ιόν που έχει τετραεδρική δομή. ΥΔΡΟΛΥΣΗ ΠΟΛΥΦΩΣΦΟΡΙΚΩΝ O O-P-O O - ΟΡΘΟΦΩΣΦΟΡΙΚΟ ΙΟΝ To ορθοφωσφορικό οξύ ( PO 4 ) διίσταται ως εξής: PO 4 PO - 4 pκ,7 PO - 4 PO - 4 pκ 7, PO - 4 PO - 4 pκ,6 Το πυροφωσφορικό ιόν P O 7 4- προέρχεται από τη συμπύκνωση ορθοφωσφορικών ιόντων. PO 4 - Η Ο P O 7 4- O - P O 0 5- Πυροφωσφορικό ( 4 P O 7 ) Τριφωσφορικό ( 5 P O 0 ) Κάθε μονάδα PO 4 είναι τετραεδρική. Τα p των δύο οξέων είναι:

21 6 4 P O 7 : p <, p,64, p 6,76, p 4 9,4 5 P O 0 : p, p <, p,0, p 4 6,50, p 5 9,4 Έτσι τα πολυμερικά φωσφορικά ιόντα χάνουν:. σε πρώτη φάση τα ενδιάμεσα(*) πρωτόνια και τα δύο τελικά (**σε κάθε άκρο). σε δεύτερη φάση τα δεύτερα (***) των δύο P ατόμων. Σε p4,5 χάνει Η: Σε p9,5 χάνει Η: mole οξέος Ο αριθμός των moles ατόμων P αντιστοιχεί ανά mole οξέος Ο αριθμός των moles των τελικών ατόμων P αντιστοιχεί ανά Το PO 4 διαφέρει, γιατί το ο Η το χάνει σε πολύ αλκαλικό p. Οι ενώσεις αυτές μπορούν να βρεθούν και σε κυκλική δομή. Συμπλοκοποίηση από πολυφωσφορικά: Τα γραμμικά πολυφωσφορικά είναι πολύ ισχυροί συμπλοκοποιητές ενώ τα κυκλικά πολυφωσφορικά λιγότερο ισχυροί συμπλοκοποιητές (δομική παρεμπόδιση)..7 Συμπλοκοποίηση από Χουμικές ενώσεις Οι σημαντικότεροι παράγοντες σχηματισμού συμπλόκων στα φυσικά νερά είναι οι χουμικές ενώσεις. Σχηματίζονται κατά την αποσύνθεση των φυσικών υλικών. Το παρακάτω σχήμα διαχωρισμού μας βοηθάει να κατατάξουμε τις διάφορες κατηγορίες χουμικών ενώσεων. Τα αδιάλυτα υλικά (χουμίνες, ΧΕ) προσροφούν οργανικές ενώσεις και κατιόντα από το νερό. Τα διαλυτά (φουλβικά οξέα, ΦΟ) συμπλοκοποιούν διάφορα μέταλλα. ΦΟ Υψηλά Μ.Β AMU Αρωματικό χαρακτήρα Ομάδες με οξυγόνο

22 7 ΧΕ C 45-55%, O 0-45%, -6%, N -5%, S 0-% Οι όροι χουμικές ενώσεις, φουλβικά και χουμικά οξέα, περικλείουν πληθώρα ενώσεων, των οποίων οι ακριβείς δομές δεν είναι εύκολα προσδιορίσημες. Η πιθανή δομή των φουλβικών οξέων παρουσιάζεται στην Εικόνα. Εικόνα. Πιθανή δομή φουλβικών οξέων Μία τέτοια ένωση έχει M.B. 666 και χημικό τύπο C 0 5 ( ) 6 (O) 5 (). Τα στοιχεία της δομής μας υποδεικνύουν ότι οι ενώσεις αυτού του τύπου μπορούν να σχηματίσουν εύκολα χημικούς δεσμούς με διάφορα μέταλλα. Δεσμοί ΧΕ με μεταλλικά ιόντα: Fe και Al : ισχυροί δεσμοί Μg : αδύνατοι Ni, Pb, C, Zn : ενδιάμεσοι δεσμοί Τα φουλβικά οξέα : διαλυτοποιούν κα μεταφέρουν μέταλλα (Fe) χρωματίζουν τα φυσικά ύδατα με ένα κιτρινωπό χρώμα (ονομάστηκαν Gelbstoffe δηλ. κίτρινες ουσίες) αποτελούν ένα έμμεσο ΣΗΜΑΝΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ: Κατά την απολύμανση του πόσιμου νερού που περιέχει υψηλές ποσότητες ΧΕ, με το χλώριο (Cl ) σχηματίζονται παραπροϊόντα απολύμανσης, όπως τα Τριαλομεθάνια (CCl, CCl Br, CClBr, CBr ), που είναι ιδιαίτερα τοξικά (ύποπτα καρκινογένεσης). ΑΣΚΗΣΕΙΣ. Να υπολογισθεί ο λόγος PbT - /Τ - για το ΝΤΑ όταν βρίσκεται σε ισορροπία με Pb σε διάλυμα που περιέχει Η -.00 x 0 - M.. ΝΤΑ σε χαμηλή συγκέντρωση αφήνεται να ισορροπήσει με Pb σε p 7 και με Η x 0-4 M. Να υπολογισθεί ο λόγος PbT - /Τ -.

23 . Ένα διάλυμα το οποίο αρχικά περιέχει.00 x 0-5 Μ CT - έρχεται σε ισορροπία με στερεό Pb. Στην κατάσταση ισορροπίας έχομε p 7.00 C.5 x 0 - M, και Η -.00 x 0 - M. Να βρεθεί το κλάσμα του PbT - σε σχέση με το συνολικό ΝΤΑ. 4. Νερό αλκαλικότητας.00 x 0 - eq/lt έχει p 7. Να υπολογισθούν οι τιμές των, -, - και ΟΗ Αναμίχθηκαν.00 x 0 - mole CCl, 0.00 mole NO και 0.00 mole N T και αραιώθηκαν στο λίτρο. Ποια θα είναι η συγκέντρωση των C στο προκύπτον μίγμα; 6. Διάλυμα που αρχικά περιέχει 5 mg/lt NTA αφήνεται να έρθει σε ισορροπία με στερεό - PbCΟ σε p 8.5 και με συγκέντρωση ίση με.76 x 0 - Μ. Με βάση τις πληροφορίες αυτές να υπολογισθεί η τιμή του λόγου PbT - /Τ Εξηγείστε τον έμμεσο ρόλο που παίζουν οι μικροοργανισμοί στο σχηματισμό σταλαγμιτών και σταλακτιτών. 8. Ένα επιφανειακό νερό έχει αλκαλικότητα meq/lt και p 7.8 να διερευνήσετε εάν το σύστημα βρίσκετε σε ισορροπία με την ατμόσφαιρα. (p.6 x 0-4 Atm, 0.09 M/Atm) 9. Να υπολογίσετε το p των παρακάτω διαλυμάτων (τα διαλύματα αυτά βρίσκονται σε ισορροπία με την ατμόσφαιρα) α) 0 - Μ O, β) 0 - M N γ) 5 x 0-4 M N δ) 5 x 0-4 M MgO. Δίνονται : p 0 -.5, 0 -.5, Το CCl είναι αρκετά διαλυτό ενώ το CF έχει Κsp μόνο.9 x 0 -. Ένα ρεύμα αποβλήτων που περιέχει x 0 - Μ ΗCl περνάει από το εσωτερικό πετρώματος C όπου έρχεται σε ισορροπία. Ποια χημική αντίδραση συμβαίνει; Υπολογίστε την σκληρότητα (σαν συγκέντρωση ιόντων ασβεστίου) και την αλκαλικότητα. Τι συμβαίνει όταν έχομε F ίδιας συγκέντρωσης αντί για Cl;. Το p επιφανειακού φυσικού ύδατος που έχει αλκαλικότητα ίση με meq/lt και p 6.5 πρόκειται ν αυξηθεί σε 8.. Για να συμβεί αυτό χρησιμοποιούνται τρόποι Αύξηση του p με προσθήκη ΝαΟΗ Αύξηση του p με προσθήκη Να και Αύξηση του p με απομάκρυνση Πόσα moles απαιτούνται σε κάθε περίπτωση και ποιες είναι οι μεταβολές του ολικού ανόργανου άνθρακα και της αλκαλικότητας; (Θεωρούμε ότι σύστημα δεν ανταλλάσσει με την ατμόσφαιρα).. Δείγμα νερού συλλέχθηκε για την μέτρηση της αλκαλικότητας του. Το p βρέθηκε ίσο με 9 και για όγκο δείγματος 00 ml απαιτήθηκαν 4 ml Η SO N για την τιτλοδότηση μέχρι το ισοδύναμο σημείο του δείκτη πορτοκαλί του μεθυλίου. Ποια η αλκαλικότητα του δείγματος σε meq/lt ; Ποια σε mg/lt C ;. Ποια είναι η ολική συγκέντρωση του ανόργανου άνθρακα (σε mg/lt) σε φυσικό νερό του που το p του είναι 7.8 και το νερό απαιτεί.7 ml 0.0 N Cl για να φτάσει το p δείγματος 00 ml σε 4.5. Ποιό είναι το κύριο συστατικό που συνεισφέρει στην αλκαλικότητα; 4. Να μελετηθεί η μεταβολή της διαλυτότητας του C (καλσίτης) σ ένα υπόγειο υδροφόρο σε σχέση με την μεταβολή της πίεσης του. 8

24 9 5. Επιφανειακό φυσικό νερό βρίσκεται σε ισορροπία με την ατμόσφαιρα (p Atm). Το νερό περιέχει επίσης θειούχα με Η S T 0-4 M και έχει p 8. Ποιό θα είναι το τελικό p εάν όλο το υδρόθειο διαφύγει στην ατμόσφαιρα; Δίνονται : Για τα ανθρακικά Κ 0-6., Κ 0-0., για το υδρόθειο Κ 0-7, Κ 0 -.9, επίσης η σταθερά enry Κ Η Ποια η μεταβολή που παρουσιάζεται στην αλκαλικότητα εξαιτίας διαφόρων περιβαλλοντικών διεργασιών όπως ) φωτοσύνθεση-αναπνοή, ) νιτροποίηση, ) αναγωγή θειικών στο υπολίμνιο. 7. Θεωρούμε μια λίμνη Λ με τα εξής χαρακτηριστικά : p 6., Alk 0-5 eq/lt, όγκο V L L, και επιφάνεια S m. Στην λίμνη πέφτει όξινη βροχή με ρυθμό R 89 cm/y η οποία έχει αλκαλικότητα Alk eq/l. ) Πόσο χρόνο θα πάρει ώστε Alk mix 0; ) Αν ο ολικός ανόργανος άνθρακας μετά την ανάμιξη C Tmix 0 - M ποιό θα είναι το p της λίμνης; 8. Συλλέχθηκε δείγμα νερού για την μέτρηση της αλκαλικότητας του. Να εξηγηθεί εάν η προσθήκη μικρής ποσότητας από τις παρακάτω ενώσεις πρόκειται να ελαττώσει, να αυξήσει ή να μην επηρεάσει την τιμή της αλκαλικότητας. α) Cl, β) Mg(O), γ) N SO 4, δ) N, ε) N, ζ) N 4, η) 9. Ποιος είναι ο λόγος - προς - σε p 9.. Αν η ολική συγκέντρωση διαλυμένου ανόργανου άνθρακα C T 0 - M ποια θα είναι η συγκέντρωση των - 0. Να υπολογισθεί η συνολική συγκέντρωση διαλυμένου ανόργανου άνθρακα C T σε διάλυμα που έχει p 6.5 και βρίσκεται σε ισορροπία με ατμοσφαιρικό συγκέντρωσης 50 ppm. Πως μεταβάλλεται εάν η συγκέντρωση του στην ατμόσφαιρα αυξηθεί στα 500 ppm (Σημείωση : συγκέντρωση ατμοσφαιρικού 50 ppm σημαίνει P Atm). Δίνονται 0.09 M/Atm, 0-6.5, Συλλέχθηκε δείγμα νερού από λίμνη που βρίσκεται σε περιοχή που κυριαρχούν τα ασβεστολιθικά πετρώματα (C ). Το δείγμα αυτό μετρήθηκε να έχει p8.44 και ολική συγκέντρωση ασβεστίου 55 ppm. α) Υπολογίστε τις συγκεντρώσεις των - και - και βρείτε την ολική αλκαλικότητα β) Η σκληρότητα του νερού μπορεί να ελαττωθεί με την προσθήκη άσβεστου (C(O) ) κατά την αντίδραση C(O) C - C (s) O Τι μάζα άσβεστου απαιτείται να αποσκληρύνει το νερό της λίμνης;. Έχοντας συνολική συγκέντρωση μολύβδου 0-5 M και συνολική συγκέντρωση ΝΤΑ 0 - Μ και τέλος p. να α) βρεθεί ποια είναι η κυρίαρχη μορφή του ΝΤΑ, β) ποιος ο λόγος Pb προς PbT -, γ) ποια η προσδιοριζόμενη συγκέντρωση Pb και τέλος δ) Η συγκέντρωση του Pb ξεπερνάει το γινόμενο διαλυτότητας του Pb(O) σε αυτές τις συνθήκες; Αν ναι τι νομίζετε ότι θα συμβεί;. Ένα ποτάμι έχει p 8. και συνολική συγκέντρωση διαλυμένου ανόργανου άνθρακα C T 0 - M. Στο ποτάμι αυτό χύνονται απόβλητα που περιέχουν 0 - Μ Η SO 4. Nα προσδιορισθεί η μέγιστη ποσότητα αποβλήτου, ώστε το p να μην γίνει μικρότερο του 6.7. Δίνονται Κ (για τα ανθρακικά) )

25 4. Συλλέγεται δείγμα νερού από δεξαμενή αποσκλήρυνσης και μετράται το p 9. Όγκος 00 ml απ αυτό το νερό απαιτεί. ml 0.0 Ν Η SO 4 για να τιτλοδοτηθεί μέχρι το ισοδύναμο σημείο της φαινολοφθαλεϊνης και.9 ml 0.0 Ν Η SO 4 για τιτλοδότηση μέχρι το ισοδύναμο σημείο του δείκτη πορτοκαλί του μεθυλίου. Να υπολογισθεί η φαινολοφθαλεϊνική αλκαλικότητα σε meq/lt και η ολική αλκαλικότητα σε meq/lt και mgr C / lt 40