2009 01 024045

O W V4iliw<« S J DulT>    JU) i

ISBN WMWI. 15.124-1.0By WN PfcN *HI>

10. Rozkład indywiduów chemicznych w ekosystemach wodnych

duów chemicznych przedstawione są w dwóch wymiarach, jako funkcja dwóch niezależnych zmiennych. Istnieją oczywiste korzyści wynikające z takich wykresów, w których jednocześnie brane są pod uwagę dwa czynniki. Musimy mieć jednak świadomość, że niektóre informacje, np. szczegółowy opis stężeń, zostają pominięte w celu zobrazowania wyników na płaskiej powierzchni.

Aktywność elektronów wyrażona jako p£

Wykresem dwóch zmiennych powszechnie stosowanym do opisu zachowania się substancji chemicznych w hydrosferze jest wykres pE/pH, nazywany również wykresem Pourbaix’go. Przedstawimy teraz sposób konstrukcji i interpretacji takich wykresów, ale uprzednio musimy zapoznać się z wielkością pE.

Analogicznie do pH, miary kwasowości wodnego roztworu, wielkość pE definiujemy jako ujemny dziesiętny logarytm aktywności elektronów¹

pE = ~log«_c    (10.33)

Duża ujemna wartość pE wskazuje na dużą aktywność elektronów w roztworze i stąd panujące w nim warunki redukujące. Sytuacja taka ma miejsce w pozbawionych tlenu (warunki anacrobowc) zbiornikach wodnych, np. w bagnach i mokradłach. Odwrotnie, duża dodatnia wartość pE sugeruje niewielką aktywność elektronów w roztworze i występowanie w niej warunków utleniających (warunki aerobowe). jak w dobrze napowietrzonych wodach powierzchniowych. Praktycznie obserwowane wartości pE wód mieszczą się w zakresie od ok. —12 do 25. Rozpatrzmy teraz pokrótce przyczyny występowania takiego zakresu.

Chociaż definicja pE jest prosta i zrozumiała dla chemików, bezpośrednie pomiary aktywności elektronów nie są łatwe do przeprowadzenia w taki sposób, jak się mierzy pH. Aby przedstawić, w jaki sposób oblicza się i mierzy pE. prześledźmy podane przykłady.

Rozpatrzmy prostą reakcję połówkową

K_cq =

Fc^2+(aq)	(10.34)
"Fe’-	(10.35)
E,q •	(10.36)

«Fc^J*

Po zlogarytmowaniu obu stron równania (10.36) i wprowadzeniu pE otrzymujemy

pE = - log a_e = log + log    (10.37)

^flFc^;-

1

Zarówno w definicji pH jak i definicji pE stosujemy aktywności. W tym paragrafie w rozważaniach dotyczących stanu równowagi będziemy używać aktywności dla wszystkich indywiduów, Jed nakże, przyznając się do niekonsekwencji, powrócimy w dalszych obliczeniach do stężeń w przypadku rozpuszczonych substancji, innych niz jony oksoniowc i wodorotlenkowe oraz elektrony