Πολυτεχνείο Κρήτης Σχολή Μηχανικών Περιβάλλοντος Σηµειώσεις Κεφάλαιο 5: Αλληλεπίδραση υδατικών διαλυµάτων µε ιζήµατα και εδάφη! Διαλυτότητα και ρόφηση (Επιφανειακή Συµπλοκοποίηση)! Γινόµενο διαλυτότητας! Ιοντική ισχύς σε σχέση µε το ph! Επίδραση της υδρόλυσης στην διαλυτότητα! Επίδραση κοινού ιόντος! Επίδραση των χηµικών ειδών στην διαλυτότητα! Σχηµατισµός Επιφανειακών συµπλόκων
Κεφάλαιο 5 Αλληλεπίδραση υδατικών διαλυµάτων µε ιζήµατα και εδάφη Χηµικές Έννοιες: 1. Γινόµενο διαλυτότητας. Ιοντική ισχύς σε σχέση µε το ph. Επίδραση κοινού ιόντος 4. Ανάλυση χηµικών ειδών 5. Επιφανειακή συµπλοκοποίηση Εργαλεία: 1. Visual MINTEQ. Δείκτης Κορεσµού και Δείκτης Langelier. Επιφανειακό φορτίο Παραδείγµατα: 1. Κινητικότητα Βαρέων µετάλλων στο υπόγειο νερό. Αλληλεπίδραση βαρέων µετάλλων-οργανικών
5. Αντιδράσεις καταβύθισης - διαλυτοποίησης A z B y sp za y yb z Η σταθερό ισορροπίας, Κ sp, ονοµάζεται γινόµενο διαλυτότητας (solubility product). sp {A} {A z z B {B} y } y (S) Όµως η ενεργότητα του στερεού {Α z B y } (S) είναι 1, άρα z y sp {A} {B} Το συµβατικό γινόµενο διαλυτότητας. C sp [A] z [B] y ( sp z γ Α ) ( γ Β ) y Για αραιά διαλύµατα. C sp sp Το γινόµενο της διαλυτότητας είναι µία διαφορετική έννοια από την διαλυτότητα (solubility). ενός στερεού σε ένα διάλυµα. Η διαλυτότητα είναι τα mg/l ενός στερεού που διαλύεται σε ένα διάλυµα κάτω από δεδοµένες συνθήκες ενώ το γινόµενο της διαλυτότητας είναι η σταθερά ισορροπίας της αντίδρασης.
5. Διαλυτότητα του CaCO στο νερό Περίπτωση 1: Κλειστό σύστηµα H, OH - Ca,CO - HCO - H CO * CaCO (s) Νόµος δράσης των µαζών w [H ][OH ] (1) [ Η ][ ΗCO [H CO ] 1 * ] α () [ Η ][ CO [ HCO ] ] α () SP [Ca ][CO ] (4) Ισοστάθµιση µάζας S [Ca ] (5) S [H * CO ] [HCO ] [CO ] CT,CO (6) όπου S η διαλυτότητα του συστήµατος. Ισοστάθµιση φορτίου [Ca ] [H ] [OH ] [HCO ] [CO ] (7)
Περίπτωση : Ανοικτό σύστηµα CO (g) H, OH - * H CO Ca - -,CO HCO CaCO (s) Ισορροπία: Ισχύουν και πάλι οι εξισώσεις (1),(),(), (4) [ H * CO ] HPCO Οι Εξισώσεις (5),(6) & (7) ισχύουν αλλά C T,CO Περίπτωση : Ανοικτό σύστηµα και προσθήκη ισχυρού οξέος ή βάσεως C A C B CO (g) H, OH - * H CO Ca - -,CO HCO CaCO (s) S Έστω προσθήκη H SO 4 Ισχύουν οι εξισώσεις (1)-(6) Η εξίσωση (7) θα πρέπει να µετατραπεί στην: [Ca και C T,SO 4 ] [H ] [OH ] [HCO ] [CO ] [SO 4 [SO 4 ] ]
Για να εξετάσουµε αν το νερό είναι σε ισορροπία µε το CaCO (s) χρησιµοποιούµε τον δείκτη του Langelier ή δείκτη κορεσµού, L.I. ph α ph s Όπου ph α είναι το πραγµατικό ph και ph s είναι το ph κορεσµού Το ph κορεσµού µπορούµε να το βρούµε αν θεωρήσουµε τις ακόλουθες αντιδράσεις. CaCO CO (s) Ca H HCO CO Η συνολική αντίδραση είναι το άθροισµα των δύο CaCO (s) HCO H Ca και η σταθερά ισορροπίας είναι SP α όπου SP α {Ca }{HCO {H } } [Ca ][HCO [H ] ] γ Ca γ HCO XXXXXXXX λύνοντας ως προς το ph κορεσµού έχουµε ph S pα p SP p[ca ] p[ ΗCO ] log γ Ca log γ ΗCO Εάν L.I.0 ισορροπία µε CaCO L.I.>0 υπερκορεσµένο (θα τείνει να καθιζάνει στα συστήµατα κατανοµής) L.I.<0 ακόρεστο (θα τείνει να διαλύει τις επιστρώσεις του CaCO των γραµµών µεταβίβασης «διαβρωτικό)» Ο Δείκτης L.I. παρέχει πληροφορίες για την κατάσταση του διαλύµατος. Δεν πληροφορεί για το πόσο θα κατακρηµνιστεί.
Γενικά ο δείκτης κορεσµού στερεών (Solubility Index SI) δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση. SI log Q S όπου Q είναι το γινόµενο ενεργοτήτων των ιόντων (Ion Activity Product - IAP) και Κ sp είναι το γινόµενο διαλυτότητας. Όταν Q S τότε log Q S log1 0 SI Άρα: Όταν SI0 Ισορροπία SI<0 ακόρεστο SI>0 υπέρκορο καταβύθιση
ΠΙΝΑΚΑΣ 5.1 Παράδειγµα 1 Υπολογισµός διαλυτότητας Τα υπόγεια νερά στο Connecticut περιέχουν 00µg/L Βάριο. Αυτό προτείνεται ότι συµβαίνει ως αποτέλεσµα της διάλυσης του BaSO 4 (s) το οποίο αποτελεί µέρος του εδάφους. Είναι αυτό πιθανόν; Το p sp του BaSO 4 (s) είναι 8.9 και το µοριακό βάρος του Βαρίου είναι 17. g /mole. Δικαιολογείστε την απάντηση σας BaSO 4 (s) Βa SO - 4, sp 10-8.9 sp [Ba ] [ SO - 4 ] C T,Ba [Ba ] S C SO T [ SO4 ] S, 4 Άρα 8.9 5 sp S S 10 S.55 *10 M Έτσι η συγκέντρωση του Βαρίου είναι [Βa].55*10-5 mole/l * 17. g/mole 4.87 * 10 - g/l 4.87 mg/l 4870 µg/l Άρα δεν είναι πιθανόν η συγκέντρωση των 00 µg/l Βαρίου να προκύπτει από την διάλυση του BaSO 4 (s)
ΠΙΝΑΚΑΣ 5. Παράδειγµα Υπολογισµός διαλυτότητας Απαντήστε στα παρακάτω ερωτήµατα: α) Υπολογίστε την διαλυτότητα του Ag CrO 4 (s) στο νερό (5 0 C). Το sp είναι.5 *10-1. Μην λάβετε υπ όψιν τον σχηµατισµό άλλων χηµικών ειδών χρωµίου πέρα από το CrO 4 (αυτό είναι δυνατόν αν διατηρήσουµε το ph του νερού πάνω από 8.5). Η αντίδραση είναι: Ag CrO 4 (s) Ag CrO - 4 και το sp [Ag ] [CrO - 4 ] Τα ισοζύγια µάζας είναι C T, Ag [Ag ]S C T, CrO4 [CrO - 4 ] S sp (S) (S).5 *10-1 4S.5 *10-1 S 8.55 * 10-5 M β) Όταν το ph είναι κάτω του 8.5, τα χρωµικά (CrO - 4 ) µπορούν να υφίσταται αντιδράσεις οξέος/ βάσεως και να σχηµατιστούν HCrO - 4. To p a για την αντίδραση είναι 6.5. Ποια θα είναι η νέα διαλυτότητα του Ag CrO 4 (s) εάν µόνο ο σχηµατισµός των HCrO - 4 επιτρέπεται (ph 4.5-8.5); Η αντίδραση είναι: HCrO -1 4 H CrO - 4, pa6.5 Στην ισορροπία: sp [Ag ] [CrO - 4 ] (1) [ H ][ CrO4 ] a () [ HCrO ] Κ w [H ][OH - ] () 4
Ισοστάθµιση µάζας: C T, Ag [Ag ]S (4) C T,Cr [CrO - 4 ] [HCrO -1 4 ]S (5) Ηλεκτρο-ουδετερότητα [H ] [Ag ] [ΟΗ - ] [HCrO -1 4 ] [CrO - 4 ] (6) Από την (4) Από την () [Ag ]S 10 [ OH ] [ H 14 ] (5) [CrO 4 - ] α C T,Cr α S sp (S) (α S) 4α S S sp 4a [HCrO 4-1 ] α 1 C T,Cr α 1 S 14 sp 10 sp Άρα [ H ] a 1 a 4a [ H ] 4a sp 4a sp 4a 14 10 ( a1 a ) [ H ] 0 [ H ] Όµως a a και [ H ] a [ H ] a [ H 1 a ] Με δοκιµή και σφάλµα βρίσκουµε ph 8. Και 1.5*10 5 S 8.61*10 M (Παρατηρείται αύξηση στην διαλυτότητα) 6.5 10 4* 6.5 8. 10 10
ΠΙΝΑΚΑΣ 5. Παράδειγµα Σταθεροποίηση νερού Η προσθήκη EDTA στα νερά λεβήτων χρησιµοποιείται για να «σταθεροποιήσει» το νερό όσον αφορά την καταβύθιση του CaCO. a) Πόση ποσότητα EDTA απαιτείται για την πλήρη σταθεροποίηση (όχι καταβύθιση ή διαλυτοποίηση) του παρακάτω νερού λέβητα σε συνθήκες λειτουργίας. Δεδοµένα στις συνθήκες λειτουργίας: ph8,5 CaCO (S) H HCO Ca 10 [Ca ]10-5 M [HCO - ]10-5 M [Mg ]0,0 M Ca EDTA 4 (EDTA Ca) S 10 10,7 HCO Στην ισορροπία: [CaCO [ ][Ca ] 10 (S) ][H ]. Όµως [CaCO (S) ]1, άρα 5 10 [Ca ] 5,5 10 [Ca ] 10 8,5 10 [Ca ] προς αποµάκρυνση 10-5 -10-5,5 6,84*10-6 Μ[EDTA-Ca] EDTA Ca] 10 [Ca][EDTA] 6 (6,84 *10 ) 10 5,5 (10 )(EDTA) [ 10,7 10,7 11 [EDTA] 4,1*10 M (όλο το EDTA έχει αντιδράσει)
Άρα [EDTA] ολικό [EDTA] [EDTA-Ca]6,84*10-6 M ΠΙΝΑΚΑΣ 5. - ΣΥΝΕΧΙΖΕΤΑΙ b) Οι λέβητες συχνά είναι καλυµµένοι µε ένα λεπτό φίλµ από «προστατευτικό» CaCO. Γιατί η προσθήκη µεγάλης περίσσειας EDTA δεν θα ήταν σοφή κίνηση; Θα αποµάκρυνε το προστατευτικό φιλµ c) Πώς θα αλλάξει ο δείκτης κορεσµού Langlier µετά από την προσθήκη του EDTA; Βρείτε το L.I. πριν και µετά από την προσθήκη. Υποθέστε ότι το ph είναι σταθερό στην τιµή του 8,5. L.I.pH α -ph S ph S p α p S p[ca ] p[hco ] log γ Ca log γ ΗCO Επειδή τα διαλύµατα είναι αραιά log γ 0 και log γ 0 Πριν: p α p S -10,7 p[ca ] 5 p[hco - ] 5 Μετά: Μόνο το p[ca ] 5,5 θα αλλάξει Τελικά Δ(L.I.) p[ca ] f - p[ca ] I 5,5-5,00,5 Ca ΗCO
5.4 Διαγράµµατα pc-ph Fe Fe Fe(OH) Fe Fe H H (S) 4H H O FeOH O Fe(OH) Fe O Fe(OH) O Fe H OH 4 (OH) H 4H 4 H log log 6,74 log 1,16 SO 8 log log,85 Σχήµα 5.1 Διάγραµµα pc-ph του σιδήρου σε ισορροπία µε το υδροξείδιο του σιδήρου στους 5 ο C (από το βιβλίο των Snoeyink και Jenkins, 1980).
[CO - ]σταθερή
[Fe ]σταθερή
ΠΙΝΑΚΑΣ 5.4 Παράδειγµα 4 Υπολογισµός διαλυτότητας σιδήρου Ο Διαλυτός σίδηρος υπάρχει σε µορφές: Ο Δισθενές σίδηρος Fe (ανοιγµένη κατάσταση) και ο τρισθενές σίδηρος Fe (οξειδωµένη κατάσταση). Πολύ µικρή ποσότητα διαλυτού Fe υπάρχει παρουσία οξυγόνου γιατί οξειδώνεται ταχύτατα σε Fe σύµφωνα µε την αντίδραση: Fe (aq) ¼ O (aq) H Fe (aq) 1/H O (l) Επιπλέον δεν υπάρχει µεγάλη ποσότητα Fe στο διάλυµα γιατί καθιζάνει ως Fe(OH) (solid) σύµφωνα µε την αντίδραση: Fe ΟΗ - Fe(OH) (solid) Υποθέστε ιδανική συµπεριφορά εκτός εάν το µ έχει καθοριστεί. α) Υπολογίστε την συγκέντρωση του Fe (aq) σε moles/l που υπάρχει σε ισορροπία µε το Fe(OH) (solid) στους 5 0 C και ph 7.0 υποθέτοντας ότι δεν υπάρχει παρουσία οξυγόνου. β) Επαναλάβετε το ερώτηµα (α) χρησιµοποιώντας µ I0.005. γ) Πολλά καταβυθισµένα µέταλλα (π.χ. Fe(OH) (solid) ) µπορούν να διαλυτοποιηθούν είτε στην ανοιγµένη µορφή (Fe (aq) ) στις χωµατερές και στο βυθό των λιµνών όταν το οξυγόνο είναι παρόν σε µικρές συγκεντρώσεις. Γράψτε την συνολική αντίδραση που παριστάνει την ισορροπία µεταξύ των Fe (aq) και Fe(OH) (solid) παρουσία O (aq). Ποίο είναι το ΔG 0 αντίδρασης αυτής; δ) Υπολογίστε την συγκέντρωση Fe (aq) που βρίσκεται σε ισορροπία µε Fe(OH) (solid) σε ph 7.0 και 5 0 C όταν το νερό περιέχει 1Ε-8 mg/l οξυγόνου.
ΠΙΝΑΚΑΣ 5.4 - ΣΥΝΕΧΙΖΕΤΑΙ α) Fe ΟΗ - Fe(OH) (s) Όµως ΔG 0 f(fe ) -.5 cal, ΔG 0 f(οη - ) -7.595 cal, ΔG 0 f (Fe(OH) (solid) ) -166.0 cal. ΔG 0-166 * (-7.595) (-.5) -50.695 kcal/mole e 0 ( ΔG / RT ) e ( 50.695) 1.987*10 *98 e 85.6 1.59 *10 7 [ Fe [ Fe( OH ) ] 1 1.59* 10 7 [ Fe ][ OH ] [ Fe ][10 ] 1 ] 1.59 *10 *10 6.54 *10 M 7 6.54 *10 g M * 55.84.65 *10 mole 17 17 1 7 1 mg / L β) logγ ι 0.5 z i Iµ 1/ γ Fe Fe logγ 0.5() 0.005 0.18 0.481 logγ 0.5(1) 0.005 0.05 γ OH OH 0.9 Άρα [ Fe( OH ) ] 1 1.59* 10 7 [ Fe ][ OH ] [ Fe ][10 ] 1.59*10 7 γ Fe 7 1 [ Fe ].47 *10 7 [ Fe ] [10 ] γ OH γ) Από τις παρακάτω αντιδράσεις: 17 M Fe (aq) ¼ O (aq) H Fe (aq) 1/H O (l)
ΠΙΝΑΚΑΣ 5.4 - ΣΥΝΕΧΙΖΕΤΑΙ Fe ΟΗ - Fe(OH) (solid) Η Ο H ΟΗ - Προκύπτει η συνολική αντίδραση: Fe (aq) ¼ O (aq) Η Ο ΟΗ - Fe(OH) (solid) 1/H O ή διαφορετικά: Fe (aq) ¼ O (aq) ½ Η Ο ΟΗ - Fe(OH) (solid) Όµως ΔG 0 f(fe ) -0.cal, ΔG 0 f (O ).9 cal, ΔG 0 f (Η Ο) -56.69 cal, ΔG 0 f(οη - ) -7.595 cal, ΔG 0 f (Fe(OH) (solid) ) -166 cal. Δ G 0 ( 166) {( 0.) δ) ph 7, [O ]1 E-8 mg/l 1.9 4 ( 56.69) *( 7.595)} 4.148cal / mole [ Fe( OH ) ] Όµως [Fe(OH) 1/ (solid) ]1Μ, [Η Ο]1Μ [ Fe ][ O ] [ OH ] [ H O] 1/ 4 Άρα [Fe ] e 7.9 [(1E 11) / ] 1/4 [10 7 ].19 *1016 M XXXXX
5.5 Ανταγωνιστική επίδραση διάφορων υποκαταστατών -Διάγραµµα περιοχής επικράτησης Στα φυσικά νερά έχουµε πολλούς υποκαταστάτες, όπως το υδροξύλιο, τα ανθρακικά, τα θειικά, και άλλες οργανικές ουσίες. Fe( OH ) Fe( OH ) Fe( OH ) FeCO H ( S ) ( S ) ( S ) ( S ) O H Fe OH FeOH OH OH Fe OH Fe( OH ) CO p p p p S1 p w SP 14,5 9,4 5,1 S SP 10,7 14 Σχήµα 5. Διάγραµµα pc-ph του δισθενούς σιδήρου σε ισορροπία µε το υδροξείδιο του σιδήρου και ανθρακικό σίδηρο στους 5 ο C (από το βιβλίο των Snoeyink και Jenkins, 1980).
Σχήµα 5. Διάγραµµα περιοχής επικράτησης για το σύστηµα FeCO (s) /Fe(OH) (s) /H O στους 5 ο C (από το βιβλίο των Snoeyink και Jenkins, 1980).
ΠΙΝΑΚΑΣ 5.5 Παράδειγµα 5 Κατακρήµνιση στερεών Είναι επιθυµητό να ανακτηθεί ο Χαλκός από ένα όξινο διάλυµα που περιέχει 0.1 mm Cu και 0.1 mm Pb. Είναι σηµαντικό ότι ο Pb δεν θα πρέπει να αναµειγνύεται µε τον ανακτηµένο Χαλκό. α) Προτείνετε µια διαδικασία διαχωρισµού που να βασίζεται στην κατακρήµνιση των υδροξειδίων β) Ποια είναι η µέγιστη θεωρητική (µη ρυπασµένη ) ανάκτηση του χαλκού; γ) Ποια είναι η αναλογία Cu προς Pb που είναι θεωρητικά διαθέσιµα στο διάλυµα; Αντιδράσεις Κατακρήµνισης: Pb(OH) (s) Pb OH -, sp.5*10-16 Cu(OH) (s) Cu OH -, sp 1.6* 10-19 Στο όξινο διάλυµα [Pb ] [Cu ] 10-4 Μ Για το Pb : sp.5*10-16 (S)(S) 4S.5*10 4-16 6 S Pb.97 *10 M Για το Cu : sp 1.6* 10-19 (S)(S) 4S 7 S Cu.4 *10 sp [Pb ][OH - ] -log sp -log[pb ] - log [ΟΗ - ] p sp p[pb ] poh M Όµως pohph14 poh14-ph Άρα: p[pb ] p sp -8 ph p[pb ] 15.6-8 ph p[pb ]ph-1.4
ΠΙΝΑΚΑΣ 5.5 - ΣΥΝΕΧΙΖΕΤΑΙ Οµοίως p[cu ]ph-9. Έτσι κατασκευάζεται το διάγραµµα: α) Για να κατακρηµνιστεί το Cu(OH) από το διάλυµα θα πρέπει: sp [Pb ][OH - ].5*10-16 10-4 *[ΟΗ - ] poh5.8 ph8. 19 sp 1.6*10 8 β) [ Cu ] 6.7 *10 M 5.8 [ OH ] (10 ) 4 8 10 6.7 *10 Η µέγιστη θεωρητική ανάκτηση του χαλκού είναι: *100 99.96% 4 10 γ) [ Cu ] 4 6.7 *10 [ Pb ], ή 0.06%
ΠΙΝΑΚΑΣ 5.6 Παράδειγµα 6 Κατακρήµνιση στερεών Σε ένα διάλυµα που περιέχει 0.010 Μ Βα και 0.010 Μ Ca, γίνεται προσθήκη SO - 4 (ως Na SO 4 ) σε µικρές ποσότητες. α) Σε ποια [SO - 4 ] θα αρχίσει να καθιζάνει ΒaSO 4 ; β) Σε ποια [SO - 4 ] θα αρχίσει να καθιζάνει CaSO 4 ; γ) Ποια είναι η συγκέντρωση του [Βα ] στο διάλυµα όταν αρχίζει να καθιζάνει CaSO 4 ; δ) Σε ποιο εύρος συγκέντρωσης [SO - 4 ] µπορεί το Βα να διαχωριστεί ποσοτικά από το Ca ; ε) Κατασκευάστε το διάγραµµα pc -pso - 4 για Βα και Ca. Δίνεται Κ SO 1.0 * 10-8 για το ΒaSO 4 Κ SO.0 * 10-5 για το CaSO 4 α) {Βa }{ SO - 4 } 1.0 * 10-8 Υπόθεση: αγνοείστε την επίδραση της ιοντικής ισχύς Άρα: {0.01}{ SO - 4 } 1.0 * 10-8 { SO - 4 }1.0 * 10-6 Μ β) { Ca }{ SO - 4 }.0 * 10-5 {0.01}{ SO - 4 }.0 * 10-5 { SO - 4 }.0 * 10 - Μ γ) {Βa }{ * 10 - Μ - } 1.0 * 10-8 {Βa }5.0 * 10-6 Μ δ) Στην Ποσοτική ανάλυση θα πρέπει η συγκέντρωση του [Βa ] να είναι µικρότερη από 0.1 % της συγκέντρωσης [Ca ]. Έτσι το εύρος της συγκέντρωσης των [ SO - 4 ] είναι σχετικά µικρό, από 0.001 Μ SO - 4 0.00 Μ Στην πράξη 99% του Βa αποµακρύνεται στο εύρος συγκέντρωσης από 0.0001 Μ SO - 4 0.00 Μ
ΠΙΝΑΚΑΣ 5.6 - ΣΥΝΕΧΙΖΕΤΑΙ ε) log [Βa ] log [SO 4 - ] -8.0 pc Ba Ba SO4 log[ SO ] 8.0 pc pc 4 8.0 log [Ca ] log [SO - 4 ] -4.7 pc 4. 7 4 Ca pc SO
ΠΙΝΑΚΑΣ 5.7 Παράδειγµα 7 Κατακρήµνιση στερεών Μπορεί το FeCO (σιδερίτης ) να κατακρηµνιστεί στο ακόλουθο διάλυµα στους 5 0 C και µ 10 - Μ; Δίνεται: ph8.0, αλκαλικότητα 10 - Μ, συγκέντρωση του FeSO 4(aq) 10 - M Για τον σιδερίτη pκ SO 10.4 στους 5 0 C FeCO (S) Fe CO - Κ SO {Fe } {CO - } Κ SO.981 *10-11, T 1 98 και Τ 78 Κ Από πίνακες ΔΗ 0 f (Fe ) -1.0 cal/mole, ΔΗ 0 f (CO - ) -161.6 cal/mole και ΔΗ 0 f (FeCO (S) ) -150 cal/mole Για την αντίδραση το ΔΗ 0 είναι: ΔΗ 0 rxn v i (Σ προϊόντα )- v i (Σ αντιδρώντα ) ΔΗ 0 rxn (-1.0 - -161.6 150) cal/mole -.6 cal/mole ln 1 ln ΔH R 0 1 T 1 60cal / mole T1 1.98cal / mole 1 78 1 98 ln(.981 *10-11 ) -ln -.9785 -ln.9469.9785 19.9684
ln -19.9684.17 * 10-9 στους 5 0 C. ΠΙΝΑΚΑΣ 5.7 - ΣΥΝΕΧΙΖΕΤΑΙ Παρατηρούµε ότι το στερεό είναι πιο διαλυτό στους 5 0 C. Σηµειώνεται ότι σε ph 8.0 η αλκαλικότητα θα είναι ίση µε HCO - (κύριο είδος) Στην ισορροπία στους 5 0 C.1 10 9 γ [ Fe ] γ [ CO ] SO Το γινόµενο της ενεργότητας των ιόντων (Ion Activity Product, IAP) είναι: γ HCO 0,891 και γ CO 0,6, Fe CO ΙΑΡ 0.68 [0.001] 0.6 [.70* 10-5 ] 1.68 *10-8 ΙΑΡ > Κ SO άρα θα καθιζάνει
ΠΙΝΑΚΑΣ 5.8 Παράδειγµα 8 Κατακρήµνιση στερεών Είναι ο σιδερίτης, FeCO, ή το Fe(OH) (S) που ελέγχει την διαλυτότητα του Fe(II) στα ανοξικά νερά όπου [Alk] 10-4 M και ph6.8; Δίνονται τα ακόλουθα: p SP (σιδερίτης)10.4 p SP (Fe(OH) ) 14.5 στους 5 0 C στους 5 0 C pa 1 (H CO ) 6. pa (HCO - ) 10.5 Αρχικά θα πρέπει να βρεθεί η συγκέντρωση του [CO - ]. Σε ph 6.8 η αλκαλικότητα θα είναι ίση µε HCO - (κύριο είδος). Χρησιµοποιείται το a για την εύρεση του [CO - ]: 6.8 10.5 [ H ][ CO ] 10.5 [10 ][ CO ] a 10 10 [ CO 4 ].8 * 10 [ HCO ] [1*10 ] Διαλυτότητα FeCO : [Fe ] [CO - ] 10-10.4 [Fe ] 1.4 *10 - Μ Διαλυτότητα Fe(OH) : [Fe ][ΟΗ - ] 10-14.5 [Fe ][10-7. ] 10-14.5 [Fe ] 0.794 Μ 8 M Αυτή η τιµή δείχνει ότι το Fe(OH) είναι πιο διαλυτό από το σιδερίτη, άρα το FeCO ελέγχει την διαλυτότητα του Fe(II). Το είδος µε την χαµηλότερη συγκέντρωση ελέγχει την διαλυτότητα. Άρα S 1.4 *10 - Μ
5.6 Λυµένες Ασκήσεις Άσκηση 1. Τα χηµικά χαρακτηριστικά µιας καρστικής πηγής από τα Λευκά Όρη της Κρήτης είναι τα ακόλουθα: Ολική αλκαλικότητα 5 x 10-4 eq/liter, [Ca ] 10-4 M, ph8.6 και ολικά διαλυµένα στερεά 50 mg/l. Υπολογίστε τον δείκτη Langelier συµπεριλαµβάνοντας την επίδραση της ιοντικής ισχύος του δείγµατος. Η θερµοκρασία είναι 5 ο C.