Общая химия. Избранные главы - Вольхин В.В.
ISBN 5-88151-282-0
Скачать (прямая ссылка):
Пусть в почве содержатся осадки Cd(OH)2 и CdCO3. Проанализируем их растворимость в почвенном растворе, содержащем №2ЭДТА и ионы Ca2+.
Решение. Составим уравнения реакций и выпишем из справочной литературы значения констант равновесия для этих реакций при 25 0C
Cd(OH)2(l<) *=fc Cd2+(P) + 20Н-(р), ПР[Са(ОН)2] = КГ14,3,
CdCO300 *=fe Cd2+(P) + С032""(р), nP[(CdC03)]= 10"ш,
Cd2+(P) + ЭДТА2"(Р) 4=fc СаЭДТА(р), ?, = 1016,5.
В почвенном растворе обычно присутствуют ионы Ca2+ в высоких концентрациях. При pH > б они также образуют комплексы с ЭДТА2".
Са2+(Р) + ЭДТА2"(р) СаЭДТА(р), К, = 1010'7.
Составим суммарное уравнение реакции растворения Cd(OH)2 в присутствии ЭДТА2-.
Cd(OH)2(K) Ч=Ь Cd2+(P) + 2OH-(P), nP[Cd(OH)2] - 1(ГЮ,
Cd2+(p) + ЭДТА2-(р) *=fc СаЭДТА(р), K1 = 1016,5,
Уравнение суммарной реакции:
Cd(OH)2(K, + ЭДТА2-(р) СаЭДТА(р) + 201-Г(р„ К
Отсюда
K=np[Cd(OH)2]^, =1СГ|4,3-1016'5= 102'2.
Аналогичный расчет для CdCO3 приводит к следующему результату: K = nP[CdC03K, =КГ'-1,7-1016'5 = 102'8.
В обоих случаях константы равновесия суммарных реакций имеют положительные значения, что свидетельствует о возможности растворения осадков за счет комплексообразования. Сопоставляя значения К, приходим к выводу, что CdCO3 растворяется в большей мере, чем Cd(OH)2.
312
В.В. Вольхин. Общая химия
Вычислим отношение констант образования комплексов Cd2+H Ca2+.
K1
i(Cd) 10 1(Ca) 10
16,5
,5,8
10,7
= 10'
K1
Величина отношения свидетельствует о том, что конкуренция Ca2+ и Cd2+ при комплексо-образовании может приводить к преимущественному переходу ионов Cd2+ из осадка в раствор по крайней мере при молярном отношении Ca2' : Cd2 более 106 (приближенная оценка). Такое их молярное отношение в почве вполне реально.
Комментарий. При выполнении расчета не учитывалась зависимость устойчивости комплексов от pH растворов. При pH < б комплексы ионов Ca2+ с ЭДТА2^ становятся неустойчивыми. Устойчивость комплексов Cd2+ с ЭДТА2^ также зависит от pH растворов. Поэтому результаты расчетов более корректны при pH >б.
Радионуклиды в почве - это новая проблема, порожденная авариями на атомных электростанциях и предприятиях по переработке отработанного ядерного топлива и по производству плутония. Распространение радионуклидов иногда увеличивается за счет того, что при дезактивации одежды и оборудования в воду добавляют оксала-ты, цитраты, динатривую соль ЭДТА и другие реагенты, образующие с катионами комплексные соединения. Комплексообразоваиие усиливает подвижность радионуклидов в окружающей среде.
Опасность поступления радионуклидов в почву состоит прежде всего в том, что они включаются в пищевые циклы. Радионуклид 137Cs следует в химических процессах за калием, а радионуклид 90Sr - за кальцием. На фоне повышенного содержания калия и кальция в почве процесс перехода радионуклидов в состав микроорганизмов и растений растягивается во времени и распространяется на много биоциклов. Поэтому важно оценить способность радионуклидов мигрировать в почве.
Радионуклид 137Cs вступает в ионный обмен с минералами монтмориллонитовой группы, а также с некоторыми слюдами и удерживается в их кристаллической решетке достаточно прочно. Поэтому от 50 до 90 % цезия (в зависимости от состава почвы) переходит в фиксированное состоянии. Однако от 5 до 30 % радионуклида присутствует в почве в обменном состоянии, а от 2 до 25 % - в кислотно-растворимом. Доля поглощенного почвой цезия возрастает с увеличением содержания гумуса в почве. Подвижная часть радионуклида мигрирует преимущественно в направлении фильтрации поверхностных дождевых вод. Радионуклид частично попадает в подземные воды, реки и водоемы. В водоемах цезий накапливается постепенно в донных отложениях
Радионуклид 90Sr также участвует в ионном обмене как с минеральными, так и с органическими компонентами почв, но доля фиксированного стронция оказывается ниже, чем цезия. Часть радионуклида стронция закрепляется в малорастворимых соединениях кальция. В кислых почвах подвижность стронция выше. Подвижность радионуклида стронция понижается при известковании почвы, при этом соответственно уменьшается его поступление в растения. Большая часть стронция накапливается в корнях растений, меньшая - в листьях, еще меньшая - в зернах. Исходя из этой простой зависимости, оценивают возможное загрязнение радионуклидом стронция разных видов сельскохозяйственной продукции.
Попадая в организм человека и животных, стронций накапливается, главным образом, в костях и молоке, а радиоцезий - в мышечных тканях. Биологический период полувыведения радионуклидов цезия и стронция из организма человека составляет
Химия окружающей среды
313
70 дней и 11 лет соответственно (см. раздел 5.5). Чтобы ослабить процесс поступления радионуклидов в организм животных, в пищу им добавляют препараты, содержащие соединения стабильных изотопов цезия и стронция (метод изотопного разбавления). Возможно также введение в желудочно-кишечный тракт специальных препаратов - антидотов, которые способствуют переходу радионуклидов в малорастворимое состояние (адсорбция или осаждение).
