2009 01 024643

a W v»il iwn $. I. DulK r    W.ru:iTrj 2M?

ISBN    0 by WN PWN 20U?

282

11. Gazy występujące w wodzie

czone w zbiorniku wodnym ulatniają się w pewnym stopniu w powietrze podczas ciepłej i wietrznej pogody. W tych warunkach stan równowagi nigdy nie jest osiągany, natomiast na szybkość parowania znacząco wpływają ruchy powietrza i wody oraz temperatura ra/em y. innymi wymienionymi czynnikami. W tym rozdziale będziemy rozpatrywać jedynie sytuacje równowagowe.

11.1. Gazy proste

Prawo Henry’ego opisujące równowagę między gazami w powietrzu i w wodzie

Terminem gaz prosty określamy takie gazy. jak ditlen i diazot. które rozpuszczają się w wodzie w postaci 0-> i N< i które nic wchodzą w żadne dalsze reakcje z wodą. W stanic równowagi stężenie gazu prostego w roztworze wodnym określa prawo Henry’ego. które oparte jest na prawie Raoulta. Jest ono spełnione w przypadku niewielkich stężeń gazów w wodzie (zazwyczaj rzędu milimoli lub mniejszego). W podstawowej postaci prawo to można przedstawić za pomocą następującego równania:

_Pi = Kx_c    (11.1)

w którym _Pe oznacza ciśnienie cząstkowe gazu w atmosferze, wyrażone w Pa, stała K zależy od rodzaju gazu. temperatury i rozpuszczalnika (w kontekście środowiska rozpuszczalnikiem jest zawsze woda), natomiast x_v jest równowagowym ułamkiem molowym (liczbą nicmianowaną) substancji rozpuszczonej w masie fazy ciekłej (wodnej).

Do naszych celów bardziej stosowną (i dostatecznie dokładną w przypadku niewielkich wartości stężeń spotykanych w próbkach środowiskowych) postacią równania (11.1). w której zastosowano jednostki molowe do wyrażenia stężenia wodnych roztworów, jest

[G]_c = K_llPf    (11.2)

przy czym |G]_C jest równowagowym stężeniem substancji rozpuszczonej w fazie ciekłej (wodnej) wyrażonym w mol ■ L~\ K\\ jest stalą Henry'ego (mol - L^-1 • Pa^-1), natomiast p_s, podobnie jak w równaniu (11.1). jest ciśnieniem cząstkowym gazu w masie atmosfery ziemskiej (Pa).

Kiedy powołujemy się na inne dane źródłowe, gdzie prawo Hcnry'cgo stosowano do obliczeń .środowiskowych, należy zwrócić uwagę na konkretną postać algebraiczną równania oraz jednostki stosowane do wyrażenia stężeń gazu w obu fazach (tj. gazowej i wodnej) (zapoznaj się z zadaniem 11.5). Jednostki stężenia można określić na podstawie wymiaru stałej Hcnry’cgo. Wartości ATh rozmaitych gazów, zdefiniowane równaniem (11.2), podano w tab. 11.1.

Stężenie ditlenu w wodach naturalnych

Stężenie ditlenu w wodzie, który pozostaje w bezpośrednim kontakcie z otaczającą atmosferą, jest bardzo istotnym parametrem. Można obliczyć jego równowagową