Geochemia

Projekt 2

Gaculak Janusz

Jurusik Aneta

Gr. 2 OŚ

Zad. 1

a) FeS <-> Fe²⁺ + S ^2- (dla temp = 25°C i cisn = 1 atm)

ΔG_reakcji = ΣΔG_prod - ΣΔG_subst

ΔG_{reakcji =} ((-89,1) – (-100))-298,15*(-60,29) =48064,74 [J/mol]

Odpowiedź: ΔG_reakcji > 0 więc reakcja ma tendencję do samorzutnego zachodzenia w lewo, więc pirotyn jest minerałem trwałym.

b) Stała równowagi K ( dla temp = 25°C)

Dane:

R = 1,987 [cal/mol*K] = 8,314 [J/mol*K]

T= 25°C = 298,15 [K]

∆G = 48064,74 [J/mol]

K_eq = K_sp

K = e^-ΔG/RT

K= e^{-48064,74/8,314*298,15} = e^-19,39=3,7*10^-9

Odpowiedź: Stała równowagi K_eq wynosi 3,7*10^-9.

Komentarz: Pirotyn słabo rozpuszcza się w wodzie. Świadczy o tym mała wartość stałej równowagi K_sp

c) Czy w temperaturze pokojowej w warunkach normalnych nastąpi wytrącanie pirytu z wody studziennej, w której stężenia jonów wynoszą odpowiednio:

[Fe²⁺] = 10^-7mol/dm³

[S^2-] = 10^-6,5mol/dm³

ΔG_reakcji = ΔG_0reakcji + RT lnQ

ΔG_0reakcji = - RT lnQ

lnQ = - ΔG_0reakcji / RT

lnQ = -48064,74 /(8,3135·298,15)

lnQ = -19,39

Q = e^-19,39

Q = 3,74*10^-3 ≈

$$Q = \ \frac{\left\lbrack \text{Fe} \right\rbrack*\lbrack S\rbrack}{\lbrack FeS\rbrack}$$

$$3,74*10\hat{}( - 3) = \frac{\left\lbrack 10^{- 7} \right\rbrack*\lbrack 10^{- 6,5}\rbrack}{3,74*10\hat{}( - 3)}$$

$$\left\lbrack \text{FeS} \right\rbrack = \ \frac{10^{- 13,5}}{3,74*10\hat{}( - 3)}$$

[FeS] = 8,55*10^-6[mol/dm³]

Odpowiedź: Q<1 więc w temperaturze pokojowej w warunkach normalnych pirotyn z wody studziennej się nie wytrąci.

Zad. 2

a) Przeliczanie stężeń

Przeliczenia mg/dm³ na mmol/dm³

mmol/dm³ = $\frac{\text{mg}/\text{dm}^{3}}{\text{masa}\ \text{molowa}}$

Przeliczenia mmol/dm³ na mval/dm³

mmol/dm³*ładunek jonu= mval/dm³

Składnik	Próbka 1(mg/dm3)	masa molowa	ładunek	Próbka 1(mmol/dm3)	Próbka 1(mval/dm3)	Próbka 2(mg/dm3)	Próbka 2 (mmol/dm3)	Próbka 2 (mval/dm3)
Ca^2+	50,59	40,08	2	1,2622	2,524	31,73	0,79	1,58
Mg^2+	12,86	24,31	2	0,5290	1,058	27,40	1,13	2,25
Na^+	16,97	22,99	1	0,7381	0,738	65,68	2,86	2,86
K^+	1,63	39,1	1	0,0417	0,042	1,58	0,04	0,04
HCO3^-	241,6	61,02	1	3,9594	3,959	327,90	5,37	5,37
SO4^2-	26,3	96,06	3	0,2738	0,821	6,96	0,07	0,22
Cl^-	5,8	35,45	1	0,1636	0,164	5,70	0,16	0,16
PO4^3-	0,35	94,97	3	0,0037	0,011	0,98	0,01	0,03
NO3^-	3,68	62	1	0,0594	0,059	3,51	0,06	0,06
NH4^+	0,31	18,05	1	0,0172	0,017	0,29	0,02	0,02
Li^+	0,04	6,94	1	0,0058	0,006	0,07	0,010	0,010
Fe^2+	0,02	55,85	2	0,0004	0,001	0,10	0,0018	0,0036
Mn^2+	0,005	54,94	2	0,0001	0,000	0,03	0,0005	0,0009
Sr^2+	0,5	87,62	2	0,0057	0,011	1,30	0,015	0,030
ChZT-Cr	24,57	294,2	0			5,33
BZT5	9,83		0			2,13

b) Błąd analizy

Wzór na błąd analizy:

$x = \ \frac{|\Sigma K - \Sigma A|}{(\Sigma K + \Sigma A)}*100\%$

	próbka 1	próbka 2
suma kationów	4,397	5,78
suma anionów	5,015	5,84
błąd analizy	6,55%	0,5%

c) Twardość wody

	Próbka 1	Próbka 2
Ca2+	2,5244	1,5654
Mg2+	1,0576	2,2534
Sr2+	0,0114	0,0297
Fe2+	0,0007	0,0036
Mn2+	0,0004	0,0022
Suma	3,59	3,85

Twardość wody po przeliczeniu:

Próbka 1

1 mval/dm³ - 2,8°N

3,59 mval/dm³ – x

x = 10,05

Próbka 2

1 mval/dm3 - 2,8°N

3,85 mval/dm3 – x

x = 10,78

Na podstawie wyliczeń i stopni twardości wody stwierdzamy, iż woda z obu próbek to wody średnio twarde.

d) Dane do diagramu Pipera

Składnik	Stężenie w mval/dm^3
	1
SO4^2- + Cl^-	0,98
Ca^2+ + Mg^2+	3,58
suma	4,57
po przeliczeniu na %
SO4^2- + Cl^-	22%
Ca^2+ + Mg^2+	78%

Składnik	Stężenie w mval/dm^3
	1	2
SO4^2-	0,82	0,22
Cl^-	0,16	0,16
HCO3^-	3,96	5,37
suma	4,94	5,75
po przeliczeniu na %
SO4^2-	17%	3,8%
Cl^-	3%	2,8%
HCO3^-	80%	93,4%

Składnik Stężenie w mval/dm^3 1 Mg^2+ 1,06 Ca^2+ 2,52 Na^++ K^+ 0,78 suma 4,36 po przeliczeniu na % Mg^2+ 24% Ca^2+ 58% Na^++ K^+ 18%
	Diagram Pipera

Z wyliczeń wynika że woda powierzchniowa z próbki 1 i z próbki 2 nie jest wodą mineralną.