Жидкая фаза почв. Трофимов С.Я - 64 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

66
5) Новая запись уравнений материального баланса. Получение системы уравнений,
содержащих в качестве переменных концентраций свободных форм металлов и
концентраций лигандов.
6) Решение системы уравнений и получение концентрации свободных ионов. Расчет
концентраций остальных ионных форм.
7) Полученные данные о составе раствора используются для нового расчета ионной силы
и коэффициентов активностей ионов, и весь алгоритм расчета повторяется. Такое
повторение продолжается до тех пор, пока состав раствора при i-той итерации
перестает отличаться от состава, полученного при i-1 итерации (или эта разница
составляет ошибку, допускаемую целями исследователя).
Описанный алгоритм может быть пояснен на примере расчета состава соединений
свинца в растворе, содержащем ионы Cl
-
,SO
4
2-
, CO
3
2-
,OH
-
и фульват-ион (Ful
-
). Тогда общая
концентрация свинца выразится через сумму концентраций всех его ионных форм
следующим уравнением баланса:
С(Pb)=[Pb
2+
]+[PbOH
+
]+[PbCl
+
]+[PbSO
4
0
]+[PbCO
3
0
]+[PbFul
+
] (56)
Концентрация каждого комплекса может быть выражена через концентрацию
свободного иона свинца, иона лиганда, константу образования этого комплекса и
коэффициенты активности:
[PbOH
+
]=
c
1
[Pb
2+
]
.
[OH
-
] =
Т
1

Pb2+
.
OH-
[Pb
2+
]
.
[OH
-
] (57)
[PbCl
+
]
=
c
2
[Pb
2+
]
.
[Cl
-
]=
Т
2
.

Pb2+
Cl-
[Pb
2+
]
.
[Cl
-
] (58)
[PbSO
4
0
]=
c
3
[Pb
2+
]
.
[SO
4
2-
]=
Т
3
.

Pb2+
.
SO42-
[Pb
2+
]
.
[SO
4
2-
] (59)
[PbCO
3
0
]=
c
4
[Pb
2+
]
.
[CO
3
2-
]=
Т
4
.

Pb2+
.
CO32-
[Pb
2+
]
.
[CO
3
2-
] (60)
[PbFul
+
]=
c
5
[Pb
2+
]
.
[Ful
-
]=
Т
5
.

Pb2+
.
Ful-
[Pb
2+
]
.
[Ful
-
] (61)
При отсутствии конкурирующих реакций по лигандам их концентрации равнозначны
общим аналитическим концентрациям – (L). Тогда, комбинируя уравнения 57-61 и уравнение
материального баланса, можно выразить общую концентрацию свинца следующим образом:
С(Pb)=[Pb
2+
]{1+
c
1
.
(OH)
-
+
c
2
.
(Cl
-
)+
c
3
.
(SO4
2-
)+
c
4
.
(CO
3
2-
)+
c
5
.
(Ful
-
)} (62)
где выражение в скобках соответствует 1/
Pb
. Рассчитав концентрацию свободного Pb, далее
находят концентрации отдельных ионных форм.
Термодинамические расчеты позволяют установить, что состояние ряда элементов,
главным образом, ионов металлов, склонных к образованию комплексов, в растворах с
разным рН, принципиально различно. 
 5) Новая запись уравнений материального баланса. Получение системы уравнений,
     содержащих в качестве переменных концентраций свободных форм металлов и
     концентраций лигандов.
 6) Решение системы уравнений и получение концентрации свободных ионов. Расчет
     концентраций остальных ионных форм.
 7) Полученные данные о составе раствора используются для нового расчета ионной силы
     и коэффициентов активностей ионов, и весь алгоритм расчета повторяется. Такое
     повторение продолжается до тех пор, пока состав раствора при i-той итерации
     перестает отличаться от состава, полученного при i-1 итерации (или эта разница
     составляет ошибку, допускаемую целями исследователя).
      Описанный алгоритм может быть пояснен на примере расчета состава соединений
свинца в растворе, содержащем ионы Cl-,SO42-, CO32-,OH- и фульват-ион (Ful-). Тогда общая
концентрация свинца выразится через сумму концентраций всех его ионных форм
следующим уравнением баланса:
         С(Pb)=[Pb2+]+[PbOH+]+[PbCl+]+[PbSO40]+[PbCO30]+[PbFul+]                   (56)
      Концентрация каждого комплекса может быть выражена через концентрацию
свободного иона свинца, иона лиганда, константу образования этого комплекса и
коэффициенты активности:
         [PbOH+]=c1[Pb2+] .[OH-] =Т1Pb2+.OH-[Pb2+] .[OH-]                  (57)
         [PbCl+] = c2[Pb2+] . [Cl-]=Т2. Pb2+ Cl-[Pb2+] . [Cl-]              (58)
         [PbSO40]=  c3[Pb2+] . [SO42-]=Т3.Pb2+.SO42-[Pb2+] . [SO42-]         (59)
         [PbCO30]=  c4[Pb2+] . [CO3 2-]=Т4.Pb2+.CO32-[Pb2+] . [CO32-]        (60)
         [PbFul+]=  c5[Pb2+] . [Ful-]=Т5.Pb2+.Ful-[Pb2+] . [Ful-]           (61)
      При отсутствии конкурирующих реакций по лигандам их концентрации равнозначны
общим аналитическим концентрациям – (L). Тогда, комбинируя уравнения 57-61 и уравнение
материального баланса, можно выразить общую концентрацию свинца следующим образом:
        С(Pb)=[Pb2+]{1+c1.(OH)-+c2.(Cl-)+c3.(SO42-)+c4.(CO32-)+c5.(Ful-)} (62)
где выражение в скобках соответствует 1/Pb. Рассчитав концентрацию свободного Pb, далее
находят концентрации отдельных ионных форм.
      Термодинамические расчеты позволяют установить, что состояние ряда элементов,
главным образом, ионов металлов, склонных к образованию комплексов, в растворах с
разным рН, принципиально различно.




                                                   66

Страницы