Химический состав неосновных ионов.

В химии морской воды преобладают семь основных ионов. Однако оказалось, что в ней есть и другие ионы и элементы (практически вся таблица элементов Менделеева). Концентрации растворенных металлов достаточно малы — обычно порядка наномоль на литр. Наличие металлов связано с различными источниками.

Это:

1) окислительно-восстановительные реакции на океаническом (морском) дне;

2) атмосферные процессы;

3) привнесение ионов металлов с речной водой.

В настоящее время эти процессы активизировались в связи с антропогенной деятельностью (сжигание угля, плавление металлов).

Химизм растворенных в воде металлов подразделяется на три класса, описывающие поведение их в процессах химического круговорота:

1) консервативный класс;

2) поведение по типу питательных веществ;

3) класс реакций выноса (извлечения).

Химический состав и круговорот ионов

В открытом океане происходят глобальные химические циклы. Привнос ионов в морскую воду определяется тремя источниками — это реки, атмосферные осадки и гидротермальные источники. Для химического круговорота главных ионов в морской воде важным индикатором процессов являются времена пребывания ионов. Эти времена пребывания очень продолжительны и составляют от 1 000 лет до 100 млн. лет. Расчет времени пребывания основывается на предположении, что основным источником ионов, которые привносятся в океан, являются реки и второстепенные источники — это привносы из атмосферы и гидротермальные воды из океанических горных хребтов.

Вынос ионов.

К основным процессам удаления ионов относят:

• выброс ионов в атмосферу (потоки «море — воздух»);

• процессы отложения в виде эвапоритов, химического осаждения карбонатов, абиогенного осаждения карбонатов кальция, опаловых силикатов, сульфидов;

• гидротермальную циркуляцию морской воды через срединные океанические хребты.

Потоки «море — воздух» у главных ионов вызваны разрывами пузырей и ударами волн на поверхности моря. В результате морские соли выбрасываются в атмосферу, основная их часть немедленно падает обратно в море. Другая часть переносится на большие расстояния и попадает в речную воду. Считается, что эти переносимые по воздуху морские соли имеют такой же относительный ионный состав, что и морская вода. С точки зрения глобальных запасов переносимые по воздуху морские соли являются важным стоком из морской воды только для K⁺ и Сl^– .

Эвапориты.

Испарение воды способствует осаждению составляющих ее солей, так называемых эвапоритных минералов. Осаждение начинается с наименее растворимых солей и заканчивается наиболее растворимыми. Когда испаряется примерно половина (47 %) объема воды, выпадает СаСО₃ . Затем при приблизительно четырехкратном увеличении солености выпадает СаSО₄ · 2Н₂О (гипс). Когда испаряется около 90 % воды, при концентрациях растворенных солей около 220 г/л выпадает NaСl. Затем начинают кристаллизоваться некоторые соли магния (Мg²⁺). Если процесс испарения продолжается, выпадают высокорастворимые соли калия (K⁺). В настоящее время процесс накопления эвапоритных минералов в значительной степени слабее, чем в доисторические времена.

Выводы

• Специфика химических процессов морской воды определяется ее высокой ионной силой, высоким содержанием ионов натрия и хлора и выполнимостью закона Дитмара, согласно которому количественные соотношения между главными компонентами основного солевого состава всегда постоянны.

• Морская вода — естественный водный раствор различных солей, в котором основную массу составляют ионы натрия, магния, калия, кальция, хлора, серы, а также содержатся взвешенные твердые частицы, растворенные газы, некоторые органические соединения.

• В открытом океане происходят глобальные химические циклы, которые обусловлены циркуляцией ионов. К основным процессам выноса ионов относят: выброс ионов в атмосферу из морской воды, химическое осаждение карбонатов, абиогенное осаждение карбонатов кальция, опаловых силикатов, сульфидов. Поступление ионов в морскую воду происходит за счет гидротермальных источников, выпадения атмосферных осадков и речных стоков.

Контрольные вопросы

1. Назвать характерные особенности морской воды и ее отличие от пресных вод.

2. От чего зависит ионная сила морской воды?

3. Какими главными ионами определяется соленость морских вод?

4. Сформулировать закон Дитмара.

5. Что такое хлорность воды?

6. Дать определение единицы концентрации — промилле.

7. Напишите уравнение гидролиза FеСl₃ и СuSО₄ по стадиям