Лабораторная работа № 6 Процессы растворения твердых веществ в природных водах

Для описания процессов взаимодействия между твердыми веществами и природными водами используются методы равновесной термодинамики. В общем виде такое взаимодействие можно представить уравнением

Константа равновесия процесса определяется из уравнения

;

где а_i – активность продуктов и исходных веществ при установлении равновесия

В стандартных условиях при 298 К и 101,3 кПа:

;

В условиях отличных от стандартных:

,

где K⁰, T⁰, K₁, T₁ – константы равновесия и температуры реакций в стандартных и рассматриваемых условиях.

Влияние давления на значение константы равновесия можно оценить по уравнению:

Р – давление в рассматриваемых условиях

Растворимость определяется по формуле (без учета ионной силы и концентрации одноименных ионов):

Варианты.

Определить растворимость минералов при стандартных и заданных условиях, пользуясь данными таблиц 17, 18.

вариант	минералы	условия
1	Магнезит и доломит	Р=1,0 атм, t=200C
2	Арагонит, кальцит	Р=1,0 атм, t=230C
3	Барит, арканит	Р=1,0 атм, t=150C
4	Сидерит, родохрозит	Р=1,0 атм, t=180C
5	Родохрозит, цинкозит	Р=1,0 атм, t=300C
6	Флюорит, галит	Р=1,0 атм, t=350C
7	Йодерит, сильвин	Р=1,0 атм, t=400C
8	Гематит, магнетит	Р=1,0 атм, t=450C
9	Вилиамит, бромирит	Р=1,0 атм, t=500C
10	K-селитра, стренгит	Р=1,0 атм, t=100C
11	Халькантит, англезит	Р=1,0 атм, t=170C
12	Целестин, гунтит	Р=1,0 атм, t=270C

Лабораторная работа № 7 Вычисление коэффициентов миграции и биологического поглощения

Цель работы: Научиться вычислять коэффициенты водной миграции и биологического поглощения

Задачи:

• Рассчитать степень минерализации воды, исходя их содержания главных катионов и анионов;

• Рассчитать коэффициент водной миграции химических элементов в морской и пресной воде;

• Рассчитать коэффициент биологического поглощения химических элементов растительностью;

• Построить диаграммы накопления элементов.

Общие сведения

Интенсивность миграции элемента в данной геохимической системе тем выше, чем ниже его концентрация. Интенсивность водной миграции характеризуется коэффициентом водной миграции:

,

где m_x содержание элемента в воде, г/л; а – минерализация воды, г/л;

n_х – процентное содержание элемента в водовмещающих породах или в литосфере (кларк), %.

Интенсивность биологического поглощения химического элемента определяется коэффициентом биологического поглощения К_б:

;

С – содержание элемента в золе растения, С_к – содержание в горной породе (кларк). Концентрация и кларк должны быть приведены к одним единицам. Вместо Кларка элемента в горной породе можно использовать данные об их содержании в земной коре.

Порядок выполнения работы

1. Каждому студенту выдается номер варианта. Рассчитать коэффициенты водной миграции химических элементов исходя из данных о минерализации воды (табл. 6) и используя справочные табличные данные о распространенности химических элементов в Мировом океане (табл.15).

Таблица 6

Содержание ионов в морской и пресной водах, г/л

ион	Содержание в морской воде	Содержание в речной воде
Na+	10,60	5,8×10-3
Mg2+	2,50	3,4×10-3
Ca2+	0,40	20×10-3
K+	0,39	2,1×10-3
Cl-	18,98	5,7×10-3
SO42-	2,65	12×10-3
HCO3-	0,14	35×10-3

Варианты.

№	Набор химических элементов
1	Si, Na, Cu, U;
2	Al, Fe, K, Cu,
3	Mg, Ti, V, Li,
4	P, C, Zn, W,
5	Th, Cr, Ni, Au,
6	Y, Sc, Cu, Pb,
7	Be, Mn, Zr, Sm,
8	Ca, Cr, Ni, Ti,
9	W, Mo, Zn, Sn,
10	Sb, Ni, Au, Ag;
11	As, V, Mn, Sr,
12	U, Zr, Hf, Ce,

2. По таблице 2 рассчитать коэффициенты биологического поглощения. Построить диаграммы, отражающие накопление элементов различными видами растений.

Таблица 7

Содержание металлов в фитомассе растений (лесостепного и

степного Поволжья), мг/кг

Вар.		деревья	кустарники	травы
1	Ti	36	29	15
2	Mn	123	122	94
3	Fe	163	246	324
4	V	19	18	23,9
5	Cr	8	11	8,2
6	Co	3	33,6	6,9
7	Ni	6	6,7	8
8	Cu	28	32	27
9	Zn	30	28,5	39
10	Pb	0,5	0,51	1,05
11	Sr	31,53	37,39	35,67
12	Rb	5,13	7,00	10,62

3. Построить диаграммы накопления тяжелых металлов мхами (табл.3), и рассчитать коэффициенты биологического поглощения.

Таблица 8

Содержание ТМ во мхах (мкг/г) в странах Западной и Восточной

Европы в 2000 г.

Вар.	ТМ	Швеция	Финляндия	Норвегия	Россия (Санкт-Петербург)
1	As	0,16	0,16	0,13	0,17
2	Cr	0,68	1,06	0,69	1,42
3	Cu	4,36	3,38	4,26	5,19
4	Hg	0,017	0,042	0,052	0,040
5	Pb	4,3	3,0	2,7	4,7
6	Cd	0,18	0,12	0,09	0,26

вар	ТМ	Польша	Германия	Литва	Россия (Калининградская область)
7	Fe	429	343	623	324
8	Cr	0,89	0,91	1,27	1,03
9	Cu	8,03	7,14	6,45	4,56
10	Ni	1,57	1,13	1,36	4,87
11	Pb	9,9	4,6	8,3	11,2
12	Cd	0,36	0,21	0,15	0,15