Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
Известно также увеличение устойчивости карбонатных комплексов у многих 8- и 18-электронных элементов.
Наоборот, устойчивость многих высокоустойчивых при 25 0C комплексов (р/С25°> 10) с ростом температуры уменьшается. Известно, что с ростом температуры происходит умень-
9S
шение устойчивости хлоридных комплексов у таких сильнейших комплексообразователей как Cu+, Au+, Au3+, Hg2+, а также снижение устойчивости гидросульфидных комплексов цинка, свинца, меди и др.
И, наконец, у комплексов промежуточной силы (рК25? 4—10) влияние температуры выражено очень слабо, порядок их устойчивости с ростом температуры принципиально слабо изменяется.
Поскольку главные компоненты химического состава подземных вод —это сильные электролиты, образующие между собой слабые комплексы, с ростом температуры степень ассоциации веществ в подземных водах значительно увеличивается. Более того, при повышении температуры подземных вод многие типичные катионогенные элементы, такие как литий, натрий, калий, приобретают свойства элементов-комплексообразовате-лей. Поэтому в термальных водах, особенно в термальных рассолах, возрастают вероятность и геохимическая значимость таких комплексных соединений как NaCl0, KCl0, LiCl0, NaSO4" KSO4", LiSO4" NaF0 и др. Все это означает, что общая картина миграционных форм элементов в термальных водах глубоких водоносных горизонтов может сильно отличаться от их миграционных состояний в хлоридных водах приповерхностных зон земной коры.
Влияние давления на устойчивость комплексных соединений химических элементов в общем противоположно влиянию температуры. Но при тех масштабах изменений давления, которые наблюдаются в реальных водоносных горизонтах, его влияние на устойчивость комплексов не столь значительно, сколь влияние температуры. Изменение констант устойчивости комплексных соединений с ростом давления на 100 МПа для многих соединений сопоставимо с изменением этих констант при изменении температуры на 50—100 °С.
Экспериментальные методы определения устойчивости комплексных соединений при высоких температурах и давлениях очень сложны. Поэтому для предсказания температурных и барических зависимостей констант устойчивости в геохимии обычно используют расчетные методы. Сущность этих методов рассмотрена в работах [26, 29, 36].
I
3.8. СВЯЗЬ МИГРАЦИОННЫХ ФОРМ ЭЛЕМЕНТОВ
С ИХ ПОЛОЖЕНИЕМ В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ
Д; Н.-МЕHД?Л EEBA
Из всего изложенного в этой главе следует, что существует закономерное изменение природных форм водной миграции химических элементов в зависимости от их физико-химических -свойств, определяемых положением этих элементов в периоди-
?96
n о д г р у г I Л Ы Ea ~a Ша Ш1а "УТЦ" Н5 Шб ВГ5 г
?5*5 "215 I
BH5
SSS SPS
,Ni4- Со СЙ
1Ш
Рис; 3.8. Классификация химичеоких элементов по их вероятиым миграционным формам в природных водах 126-]:
7 — катноногенные элементы; 2—5 — хомплексообразователн соответственно 8- я 18-элокт-роввые; 4—5 — анноногенные элементы соответственно S- и 18-электронные
ческой системе Д. И. Менделеева. В этой системе катноногенные, анноногенные, а также элементы-комплексообразователи (8- и 18-электронные) сосредоточены в отдельные поля и группировки, положение которых в периодической системе показано на рис. 3.8. На основании таких закономерных расположений в периодической системе элементов, различающихся по своим миграционным формам в подземных водах, возможно прогнозировать гидрогеохимические особенности еще неизученных элементов.
3.9. МЕТОДЫ УСТАНОВЛЕНИЯ МИГРАЦИОННЫХ ФОРМ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ
Миграционные формы элементов в подземных водах устанавливают расчетными и экспериментальными методами. Расчеты основаны на принципах химической термодинамики, С их помощью вычисляют количественные соотношения между вероятными для вод данного химического состава формами элементов. Такие расчеты делятся на два основных типа: а) нахождение равновесного состояния всего многокомпонентного водного раствора; б) расчет форм одного химического элемента в предполагаемой и ограниченной несколькими компонентами системе.
Первый вид расчетов сложный, поскольку необходимо учесть все вероятные формы всех химических элементов в многокомпонентной системе и все конкурирующие реакции, происходящие в этой системе. Такие расчеты многокомпонентных систем выполняются с помощью ЭВМ по специально созданным компьютерным программам (см. гл. 15).
7-1149
97
Второй путь расчетов может быть осуществлен «вручную» без использования ЭВМ. Можно рассчитать миграционные формы какого-либо химического элемента в упрощенной гидрогеохимической системе, если комплексообразование этого элемента в ней осуществляется всего с одним-тремя основными лигандами. Расчет основан на том положении, что количественные соотношения между присутствующими в подземных водах формами какого-либо элемента-комплексообразователя зависят с одной стороны от констант нестойкости (или устойчивости) комплексных соединений, а с другой — от концентраций лигандов. Этот расчет сводится к совместному решению системы уравнений материального баланса и закона действующих масс.
