Геохимические процессы в системе природная вода – горная порода 3

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Геохимические процессы в системе природная вода – горная порода 3

Содержание

2. Окислительно-восстановительные процессы Под окислением понимаем процесс отдачи (восстановитель окисляется), под восстановлением – приема (окислитель восстанавливается) электронов.
3. Примеры реакций Фотосинтез: 106CO2 + 16NO3- + HPO42- + 122H2O +18H+ + 686 кал/моль ––> С106
4. Примеры реакций сульфатредукция: SO4 2- + 2H2O + 2Cорг –––> H2S + 2HCO3-; SO4 2- +
5. окислительно-восстановительный потенциал Eh Каждая природная вода характеризуется определенной величиной окислительно-восстановительного потенциала Eh, который, как и рН,
6. Ео – нормальный (стандартный) потенциал реакции В земной коре окисление и восстановление, как правило, протекают при
7. Примеры использования стандартных потенциалов Е0 для геохимических построений Щелочные и щелочноземельные металлы (Na, K, Ca) обладают
8. На величину Еh природных вод влияют свободный O2, Н2S, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Mn4+, V3+‚ V5+‚ Н+,
9. Oкислительная и восстановительная среды Для каждого элемента окислительная и восстановительная среда характеризуется различным Еh (имеют значение
10. Смешение вод разного химического состава Большинство природных вод представляет собой сложные смеси по минерализации, составу, температуре,
11. Процесс смешения природных вод представляет собой более сложное физико-химическое явление. Прямолинейная зависимость А. Н. Огильви, по-видимому,
12. Если с – концентрация г/л, то масса растворенного вещества cV = c1V1 + c2V2 если V2
13. Сравнивая фактические (сfact ) и полученные по уравнениям смешения (сteor) концентрации, судим о протекающих процессах, увеличивающих
14. При этом наиболее вероятными процессами являются либо переход растворенных компонентов в твердую фазу, либо переход компонентов
16. Скачать презентацию

Слайд 2

Окислительно-восстановительные процессы
Под окислением понимаем процесс отдачи (восстановитель окисляется), под восстановлением –

приема (окислитель восстанавливается) электронов.
Большое значение этих процессов объясняется огромным энергетическим эффектом окислительно-восстановительных реакций, коренным образом меняющим геохимическую обстановку в водах.

Слайд 3

Примеры реакций
Фотосинтез:
106CO2 + 16NO3- + HPO42- + 122H2O +18H+ +

686 кал/моль ––>
С106 H263 O110 N16 P +138O2;
окисление сульфидов:
FeS2 + 2H2O + 3O2 –––> 2SO42- + Fe2+ +4H+ +2e;
окисление сероводорода:
H2S –––> So + 2H+ +2e;

Слайд 4

Примеры реакций
сульфатредукция:
SO4 2- + 2H2O + 2Cорг –––> H2S +

2HCO3-;
SO4 2- + 2H + + 2Cорг –––> H2S + 2CO2;
нитрификация – денитрификация:
NH4 +, N2 <===> NO2-, NO3-
окисление-восстановление железа:
Fe2+, Fe3+ <===> Fe(OH)3 , Fe2O3 , Fe3O4

Слайд 5

окислительно-восстановительный потенциал Eh
Каждая природная вода характеризуется определенной величиной окислительно-восстановительного потенциала Eh,

который, как и рН, определяется с помощью потенциометра или колориметрически.
Еh может быть определен и для условий окисления и восстановления определенного элемента или иона.

Слайд 6

Ео – нормальный (стандартный) потенциал реакции
В земной коре окисление и восстановление,

как правило, протекают при значениях окислительно-восстановительного потенциала, отличных от Е0. Нестандартные потенциалы Еh отвечают самым различным условиям давления, температуры, реакции (рН) и концентрации.
Их можно рассчитать на основе термодинамических уравнений. Хотя Еh сильно отличаются от Е0, их соотношения для разных элементов нередко выдерживаются.

Слайд 7

Примеры использования стандартных потенциалов Е0 для геохимических построений
Щелочные и щелочноземельные металлы

(Na, K, Ca) обладают низкими стандартными и нестандартными потенциалами Е0 и Еh (значительно ниже водорода) и переходят в состояние положительно заряженного катиона. Эти элементы являются сильными восстановителями, они разлагают воду, выделяя из нее водород.
В земной коре они легко вступают в химические соединения. Неизвестны самородные Na, К, Са и т. д.
Au и Pd, наоборот, с большим трудом отдают свои валентные электроны, их потенциалы положительные, они с трудом вступают в химические соединения и находятся преимущественно в самородном состоянии. Остальные элементы занимают промежуточное положение.

Слайд 8

На величину Еh природных вод влияют свободный O2, Н2S, Fe2+, Fe3+,

Mn2+, Mn4+, V3+‚ V5+‚ Н+, органические соединения и другие «потенциалзадающие компоненты».

В природных водах Еh колеблется от +0,7 до —0,5 В.
Поверхностные и грунтовые воды, со свободным O2, чаще всего характеризуются более узким интервалом Еh - от +0,150 до +0,700 В.
Трещинно-грунтовые воды изверженных пород даже на глубине 250—300 м имеют Еh более 0.
Для подземных вод, связанных c нефтяными залежами, Еh значительно ниже 0 (местами до -0,5 В). В этих условиях развиваются процессы восстановления SО42-, Fe3+ и других ионов.

Слайд 9

Oкислительная и восстановительная среды
Для каждого элемента окислительная и восстановительная среда характеризуется

различным Еh (имеют значение также концентрация элемента в водах, их температура, рН и т.д.).
Например, при Еh, равном 0,7 В, сильнокислая среда восстановительна для трехвалентного железа (Fe3+ -- > Fe2+) и окислительна для Cu2+, так как для восстановления Cu2+ в сильнокислой среде необходим более низкий Еh.

Слайд 10

Смешение вод разного химического состава
Большинство природных вод представляет собой сложные смеси

по минерализации, составу, температуре, плотности и другим характеристикам. Еще А. Н. Огильви [1909] показал, что для таких смесей между содержанием отдельных компонентов С и общей минерализацией М существует линейная зависимость
С = аМ+b
где а и b — постоянные параметры (а — угловой коэффициент. b — отрезок на оси ординат).

Слайд 11

Процесс смешения природных вод представляет собой более сложное физико-химическое явление.
Прямолинейная зависимость

А. Н. Огильви, по-видимому, описывает довольно редкие случаи и может использоваться лишь как методический прием при анализе результатов смешения, показывая, насколько естественный процесс отклоняется от идеального.
Объемы смешивающихся природных растворов (в 1 л или кг)
V = V1 + V2 = 1

Слайд 12

Если с – концентрация г/л, то масса растворенного вещества
cV = c1V1

+ c2V2
если V2 = 1 – V1, то
с = c1V1 + c2(1 – V1)
Далее получаем долю одного из растворов для идеальных условий смешения (без физико-химических процессов)
V1 = (c – c2)/(c1 – c2)
И возможность расчета концентрации для идеальных условий сteor

Слайд 13

Сравнивая фактические (сfact ) и полученные по уравнениям смешения (сteor) концентрации,

судим о протекающих процессах, увеличивающих или уменьшающих содержание компонента в воде.
K = сfact / сteor
В общем случае смешение приводит к нарушению физико-химического равновесия между подземными водами и вмещающими породами.

Слайд 14

При этом наиболее вероятными процессами являются либо переход растворенных компонентов в

твердую фазу, либо переход компонентов твердой фазы в раствор, либо обменные реакции.
Выпадение из раствора тех или иных составляющих, по существу, является началом процесса минералообразования, который может исходить как в поверхностных бассейнах, так и в подземных водах.

Геохимические процессы в системе природная вода – горная порода 3

Содержание

Окислительно-восстановительные процессыПод окислением понимаем процесс отдачи (восстановитель окисляется), под восстановлением –

Примеры реакцийФотосинтез: 106CO2 + 16NO3- + HPO42- + 122H2O +18H+ +

Примеры реакцийсульфатредукция: SO4 2- + 2H2O + 2Cорг –––> H2S +

окислительно-восстановительный потенциал EhКаждая природная вода характеризуется определенной величиной окислительно-восстановительного потенциала Eh,

Ео – нормальный (стандартный) потенциал реакцииВ земной коре окисление и восстановление,

Примеры использования стандартных потенциалов Е0 для геохимических построенийЩелочные и щелочноземельные металлы