Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
53
Таблица 2.1. Произведения растворимости природных соединений
YAl(OH)3 гиббсит аВе(ОН)2
Cd(OH)2 Cu(OH)2 " Fe(OH)2 амакинит Fe(OH)3 Mg(OH)2 брускт Mn(OH)2 пирохро-ит
Mn(OH)3 Pb(OH)2 ?U02(OH)2 PZn(OH)2
BaCO3 витерит BeCO3
CaCO3 кальцит
CdCO3 отавит
CoCO3 сфероко-5альтит 7еС03 сидерит VIgCO3 магнезит VInCO3 родохрозит
NiCO3
PbCO3 церуссит SrCO3 стронцианит
ZnCO3 смитсонит CaMg(CO3J2 доломит
Cu2(CO3) (OH)2 малахит Cu3(COa)2(OH)2 азурит
Pb3(COa)2(OH)2 гидроцеруссит
BaSOi барит CaSO4 ангидрит CaSO4 •2H2O гипс CuSO4 ?5H2O халь-кантит Hg2SO4
PbSO4 англезит SrSO4 целестин
Al(OH)3= Be(OH)2= Cd(OH)2= Cu(OH)2= Fe(OH)2= Fe(OH)3= Mg(OH)2 Mn(OH)2
Г идроксиды
=А13++30Н-
=Ве2++20Н-
=Cd2++20H-
=Cu2++20H-
=Fe2++20H-
=Fe3++30H-
=Mg2++20H-
=Mn2++20H-
Mn(OH)3=Mn3++30H-Pb(0H)2=Pb2++20H-U02(OH)2=U022++20H-Zn(OH)2=Zn2++20H-
Кйрбонаты
BaCO3=Ba2++C032-BeC03=Be2++C032" CaC03=Ca2++C032~ CdC03=Cd2++C032-CoC03=Co2++C032-
FeCO3= MgCO3: MnCO3= NiCO3= PbCO3= SrCO3=
Fe2++C032-=Mg2++C032' =Mn2++C032-Nia++C032-
:РЬ2+ + С032-
Sr2++C032-
ZnC03=Zn5++C032-CaMg(C03)2=Ca2++Mg2+ + + 2CO32-
Cu2(CO3) (OH)2=2Cu2++C032-+ +2OH-
Cu3 (CO3) 2 (OH) 2=3Cu2++ +2C032-+20H-Pb3(C03)2(OH)2=3Pb2+ + +2CO32-+2OH-
Сульфаты
BaS04=Ba2+ + S042-
CaS04=Ca2+ + S042-
CaSO4 ? 2H2O=Ca2+ + SO42-+2H2O
CuS04-5H2O=Cu2++SO4a-+5H20
Hg2S04=Hg22++S042-
PbS04=Pb2++S042-
SrS04=Sr2++S042-
1,5-10-34 4,0-10-22 4,4-10-ls 2,2-10-20 7,9-10-'* 1,6-10"39 6,8-10-12 2.2-10-1» —33,82 —21,40 —14,36 —19,65 —15,10 —38,80 —11,17 -12,65 1-10-3« 1,4-10-20 1,3-10-22 3,4-10-17 —3S.00 —19,85 —21,89-—16,47 4,8-10-9 1,45-10-7 3,3-10-9 Ы0-'2 1,4-10-10 —8,32
—6,84
—8,48
—12,00
-9,84 2,9-10-11
3,5-10-8
4,8-10-"
1,5-10-7
3,6-10-14
5,2-10-10 —10.54
-7.46
—10.32
—6,82
—13,44
—9,23 5,0-10-" 2,0-10-17 —10,30 —16,70- 6,8-10-34 '-33,17 1,2-10-45 —44,92 1,4-10-47 —46,85 1,8-10-'0 3.7-10-5 2,5-10-5 2,2-10-3 —9,74 —4,4^ —4.60 -2,65 5,8-10-7 1,7-10-« 2,1-10-7 -6.24 -7,77 —6,68 54
Продолжение табл. 2.1
CuS ковеллин Cu2S халькозин FeS троилит HgS киноварь MnS алабандин NiS миллерит PbS галенит ZnS сфалерит CuFeSj халькопирит
Сульфиды
CuS=Cu2+ + S2-Cu2S = 2Cu++S2-FeS=Fe2++S2~ HgS=Hg2++S2-MnS=Mn2+ + S2~ NiS=Ni2++S2-PbS=Pb2++S2-ZnS=Zn2+ + S2-CuFeS2=Cu2++ Fe2++2S2-
1,4-10-" 2,3-10-« 3,4-10-17 1,9-10-53 I1I-IO-13 8,7-10-22 8,7-10-2* 1,1-10"" 2,3-10-"
—35,85 —47,64 —16,47 —52,72 —12,96 —21,06 -28,06 -24,96 -56,64
/C= [Ca2+] [F-]2. Из этого положения следует понятие о произведении растворимости.
Произведение растворимости — это константа равновесия гетерогенной химической реакции растворения (или обратной реакции осаждения) малорастворимой соли в растворе. В условиях равновесия при данных температуре и давлении:
АаВь = аА + ЬВ и ПР—ДОДО;
C0DdE6 = cC + dD + е? и ПР = [С]е [D]d [EY.
Например:
CaSO4 = Ca2++ S02:4; ПР = [Ca2+][SO2M;
ангидрит
Cu2(CO3)(OH)2 = 2Cu2+ + С02-3 + 20Н-;
малахит |
ПР = [Cu2+]2 [С02"3][ОН"]2.
Эта константа проистекает из закона действующих масс, она приобретает вид произведения в связи с тем, что активность твердой фазы в уравнении закона действующих масс принимается равной единице. Произведение растворимости является важной характеристикой веществ, определяющей возможность его растворения или осаждения в воде данного химического состава. Очень важно, что значение произведения растворимости при данных температуре и давлении не зависит от состава раствора; это величина постоянная. При [Л]а[Б]ь>ПР раствор пересыщен по отношению к данному веществу и вероятно его осаждение. При [Л]а[В]&<ПР раствор ненасыщен и вероятно растворение твердой фазы. Произведения растворимости природных соединений, изучаемых в гидрогеохимии, приведены в табл. 2.1.
(2.5> (2-6)
Поскольку произведение растворимости есть величина постоянная, существует правило произведения растворимости. Из него следует, что добавление к насыщенному раствору какой-либо соли раствора другой соли, содержащей ион, одноименный с первой, приведет к уменьшению растворимости первой соли и к выпадению ее в осадок. Так растворимость флюорита CaF2 снизится, если к его насыщенному раствору добавить любой раствор, содержащий Ca2+. Для нас это правило важно тем, что оно регламентирует геохимические условия образования различных минералов из подземных вод при их смешении в водоносных горизонтах.
Принцип Ле-Шателье (или принцип подвижного равновесия) — это правило, характеризующее влияние изменения внешней среды на термодинамическую систему и положение в ней равновесия. Разработка этого принципа связана с именами Я. Вант-Гоффа, К. Брауна и А. Ле-Шателье. Принцип Ле-Шателье следует из второго закона термодинамики и является основой для управления равновесными химическими процессами. Он формулируется следующим образом: если на систему, находящуюся в истинном равновесии, оказывают воздействие извне путем изменения каких-либо условий, определяющих положение равновесия, то равновесие смещается в направлении того процесса, протекание которого ослабляет эффект произведенного воздействия. В понятие условий в данном случае могут входить температура, давление и концентрации реагирующих веществ. Гаким образом, если изменить концентрацию какого-либо иона» зходящего в математическое выражение закона действующих масс, то для сохранения постоянства константы равновесия при наличии источника вещества должны измениться концентрации других ионов. В применении к гетерогенной системе «вода — порода» это означает, что для возвращения системы в исходное равновесное состояние необходим или переход из твердой фазы в раствор дополнительных масс веществ, или наоборот их осаждение из водной фазы.
