Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Хендерсон П. -> "Неорганическая геохимия" -> 97

Неорганическая геохимия - Хендерсон П.

Хендерсон П. Неорганическая геохимия: Пер. с англ.. Под редакцией В. А. Жарикова — М.: Мир, 1985. — 339 c.
Скачать (прямая ссылка): inorg_chem1985.pdf
Предыдущая << 1 .. 91 92 93 94 95 96 < 97 > 98 99 100 101 102 103 .. 134 >> Следующая

Рекомендуемая дополнительная литература
Economie Geology. Special Issue on Stable Isotopes as Applied to Problems of
Ore Deposits. Vol. 69, No. 6, 1974. Fame G. Principles of Isotope Geology. J. Willey & Sons. 464 pp., 1977. Hoefs J. Stable Isotope Geochemistry. Springer-Verlag. New York, 140 pp., 1973. lager E., Hunziker J. C. (eds.). Lectures in Isotope Geology. Springer-Verlag,
New York. 329 pp., 1979.
Часть III
ВОДНЫЕ СИСТЕМЫ
10. Континентальные воды
10.1. Химическое выветривание. Выветривание горных пород— это одновременно механический и химический процесс. Изверженные и метаморфические породы в условиях, преобладающих на земной поверхности, термодинамически неустойчивы, что создает движущую силу реакций растворения и разрушения минералов. Процесс выветривания редко достигает равновесного состояния, потому что системы почти всегда открыты, перемешивание вещества в системах неполное, а изменения переменных параметров обычно быстры по сравнению со скоростью выветривания.
При выветривании водный раствор (и/или газ) взаимодействует с породой, в результате чего получаются раствор иного состава, остаток нерастворимых веществ исходной породы и новые вещества—вторичные минералы. Среда, в которой происходит выветривание, транспортирует эти продукты и при этом фракционирует исходный материал на различные осадочные отложения и природную воду.
В данном разделе мы рассмотрим химическое выветривание и начнем с растворимости и стабильности некоторых главных породообразующих минералов. Затем будут приведены расчеты основных типов реакций выветривания, рассмотрено влияние рН, окислительно-восстановительного потенциала и состава пород.
Минералы могут растворяться в водной фазе либо путем простых реакций конгруэнтного растворения, например
5Ю2 + 2Н20 ^=±: Н48Ю4, (10.1)
кварц кремневая
кислота
либо инконгруэнтно:
М§С03 + 2Н20 т—>" ^ё(ОН)2 + НС03" + Н+. (10.2)
магнезит брусит
В этих двух примерах в качестве водной фазы взята чистая вода. В природе же это часто почвенные или подземные воды,
10. Континентальные воды 253
которые являются активными агентами выветривания. Обычно они слабокислые вследствие поглощения СОг, выделившегося при дыхании организмов. Дождевая вода также слабокислая (рН«5~6), потому что в ней растворено некоторое количество атмосферного С02, в результате чего образуется слабый раствор угольной кислоты. Воды ручьев и рек незначительно варьируют по величине рИ, но часто близки к нейтральным. (Взаимодействие морской воды с породами обсуждается в следующей главе.)
10.1.1. Конгруэнтное растворение. Конгруэнтное растворение многих минералов сильно зависит от рН. Возьмем, например, растворимость БЮ2. Соответствующие константы равновесия составляют [379]:

Рис. 10.1. Зависимость рассчитанной растворимости аморфного кремнезема от рН; температура 25 °С.
БЮ, + 2НаО 4=2= Н45Ю4 кварц кремневая
кислота
БіОз + 2Н20 <—Н4ЗЮ4 аморфный кремнезем
Н4БЮ4 -<—>¦ НЙ5Ю4-+Н+
\%К — —3,7 (25°С) , (10.3) 2,7, (10.4)
1йд-=_9,46. (10.5)
Эти равновесия позволяют рассчитать растворимость кварца и аморфного кремнезема как функцию рН. Расчетная кривая (рис. 10.1) для аморфного кремнезема показывает, что при рН менее 8 растворимость постоянна (10~2,7 М), но быстро растет при более высоких рН. По величине константы равновесия для реакции (10.3) видно, что растворимость кварца на порядок ниже, чем растворимость аморфного кремнезема. При значениях рН больше 11 кривая, изображенная на рис. 10.1, должна быть несколько изменена, потому что начинают играть роль следующие равновесия:
НзБЮ-в Н25Ю42~ + Н+ ]§/С--= —12,56, (10.6)
4Н45Ю4 Нв5140122- + 2Н++ 4НаО 1е/С = —12,57. (10.7)
254 Часть III
Это повышает расчетную растворимость, но такие величины рН лежат за пределами обычно встречающихся в природных водах значений (при 25 °С).
Многие карбонаты подвергаются химическому выветриванию по конгруэнтным химическим реакциям. В этом случае главный механизм выветривания — действие кислот. Кислота образуется при реакции углекислого газа, поступающего из атмосферы или образующегося в результате дыхательного цикла почвенных организмов, с водой:
С02 + НаО Н+ + НС03-\ (Ю.8)
Конгруэнтная реакция растворения для кальцита, например, может быть записана следующим образом:
СаСОд + Н+ ч=±: Са2+ + НС03~. (10 .9)
Сумма этих двух реакций показывает, что каждый двухзаряд-ный ион кальция балансируется двумя однозарядными бикарбо-натными анионами.
10.1.2. Карбонатное равновесие. Вышеприведенные реакции имеют большое значение, так как они показывают взаимосвязь между парциальным давлением углекислого газа в атмосфере и максимальной растворимостью кальцита в воде в равновесии с атмосферой. Сделаем здесь краткое отступление, чтобы показать, как концентрация некоторых растворенных частиц может быть рассчитана с помощью констант равновесия соответствующих реакций (при 25°С):
СаСОд ч= => Са2+ + С03°- 1?/С = —8,3, (10.10)
Н2СОд - н+ + нссц~ кк = —6,4, (10.11)
нсо,- -»¦ н++ ссц2- —10,3, (10.12)
Предыдущая << 1 .. 91 92 93 94 95 96 < 97 > 98 99 100 101 102 103 .. 134 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed