Projekt II(1), GIG, semestr 5, Geochemia

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->Joanna Policht nr indeksu 247932Marzena Połed nr indeksu 247933Rok 3GiG gr 7Projekt II (1)Dwiczenie 1.Dostałeś w spadku działkę budowlaną w okolicach Polkowic. Teren jest częściowo uzbrojony. Jestkanalizacja, ale wodę musisz mied swoją. Zamawiasz studnię wierconą, która kosztuje Cię dośd sporo,bo zwierciadło wód gruntowych, jak się okazało, jest tam głęboko. Podobno, jak twierdzi sąsiad: „toprzez te kopalnie pod nami”. Z przerażeniem myślisz, że Twoja woda może pochodzid z poziomupiaskowców kruszconośnych bogatych w pirotyn. Zanim wyślesz próbkę do analizy na żelazopostanawiasz policzyd, ile żelaza byłoby w wodze, gdyby była ona w równowadze z pirotynem.Ponadto woda z tej studni wierconej jest bardzo zimna (ma ok. 5oC). Zastanawiasz się, czy jak sięogrzeje, np. przy myciu zębów, to czy nie wytrąci się z niej pirotyn?czy pirotyn jest trwałym minerałem w reakcji rozpuszczania?FeS ↔ Fe2++ S2-(dla T = 25oC i P = 1 atm.)oblicz stałą równowagi K (równa w tym wypadku stałej rozpuszczalności Ksp) dla temperatury wody wstudni 5oC. Jeżeli założymy, że jedynym źródłem Fe i S w wodzie jest rozpuszczający się pirotyn tostężenie żelaza w wodzie studziennej wyniesie√������������mol/dm3(ponieważ Ksp= [Fe2+]*[S2-], [Fe2+]=[S2-]).jeśli Twoja woda studzienna ogrzeje się do 25oC to, czy spowoduje to wytrącanie się pirotynu?Obliczenia:a) Aby sprawdzid czy pirotyn jest trwałym minerałem w reakcji rozpuszczania należy obliczydenergię swobodną GibbsaΔG i określid jej znak. Do tego potrzeba wyliczyd entalpię ientropię reakcji.FeS ↔ Fe2++ S2-(dla T = 25oC i P = 1 atm.)Tabela 1FazaFeSFe2+S2-T=273+25=298KEntalpia:ΔH-100960-8910033000ΔS60,33-138,00-15,00ΔHro=∑ΔHop-∑ΔHosΔHro=[33000+(-89100)]-(-100960)=44860 [J/mol] (reakcja endotermiczna)Entropia:ΔSro=∑ΔSop-∑ΔSosΔSro=(-138-15)-60,33=-213,33 [J/mol*K]Energia swobodna Gibbsa:ΔGr=ΔH-TΔSΔGr=44860-298*(-213,33)=108432,34 [J/mol]Odp: Pirotyn jest trwałym minerałem w reakcji rozpuszczania (gdyż energia swobodnaGibbsa>0)b)Aby obliczyd stałą równowagi K (która jest równa w tym wypadku stałej rozpuszczalności Ksp)onależy najpierw obliczyd Kspdla temperatury25 C, a następnie wstawid ten wynik dorównania Van’t Hoffa w celu wyliczeniaKspdla temperatury5oC.W tym celu należy wykorzystad wzór:0= ΔGr+RT*lnKsp, gdzie R jest stałą gazową.0=108432,34+8,314*298lnKsp1-108432,34=2477,572lnKsp12lnKsp1=-43,766Ksp1=e-43,766Ksp1=9,8326*10-20/loglogKsp1=-19,01Ksp125’C=10-19,01Równanie Van’t Hoffa:����−������������ ����ln������������=(��������������������Ksp1=10-19,01Ksp2=?T1=298KT2=278K−������������)-ΔHro=-44860P:−448608,314Ksp 2Ksp 11278−1298= −1,303L:��������=Ksp2-lnKsp1ln Ksp2=-43,766-1,303ln Ksp2=-45,069Ksp2=e-45,07Ksp2=2,67*10-20/loglog Ksp2=-19,57Ksp25’C=10-19,57����������������������������=1,64*10-10Odp: Stała rozpuszczalności Ksp dla temperatury wody w studni 5oC wynosi 10-19,57.Stężenie żelaza w wodzie studziennej wynosi √Ksp czyli √10-19,57= 1,64*10-10mol/dm3 .c) Analizując wyniki z podpunktu b), gdzie obliczono stałą rozpuszczalności dla pirotynu wtemperaturze 5oC (Ksp25’C=10-19,57) i 25oC (Ksp25’C=10-19,01) wynika, iż Kspw temperaturze 25oCjest wyższe niż przy temperaturze 5oC (co jest zgodne z zasadą – wraz ze wzrostemtemperatury rozpuszczalnośd rośnie). Im wyższa wartośd Ksptym minerał trudniejrozpuszczalny, czyli jeśli pirotyn nie wytrąca się przy temperaturze 5oC – gdzie Kspjest niższe,to przy temperaturze 25oC też się nie wytrąci.Dwiczenie 2.Powtórz to samo zadanie przyjmując, że piaskowce kruszconośne są bogate w greenockit (CdS).Drugie zadanie należy wykonad analogicznie do pierwszego.a) Aby sprawdzid czy greenockit jest trwałym minerałem w reakcji rozpuszczania należy obliczydenergię swobodną GibbsaΔG i określid jej znak. Do tego potrzeba wyliczyd entalpię ientropię reakcji.CdS↔ Cd2++ S2-(dla T = 25oC i P = 1 atm.)Tabela 23FazaCdSCd2+S2-T=273+25=298KEntalpia:ΔH-149600-7590033000ΔS70,29-73,20-15,00ΔHro=∑ΔHop-∑ΔHosΔHro=[33000+(-75900)]-(-149600)=106700 [J/mol] (reakcja endotermiczna)Entropia:ΔSro=∑ΔSop-∑ΔSosΔSro=(-73,20-15)-70,29=-158,49[J/mol*K]Energia swobodna Gibbsa:ΔGr=ΔH-TΔSΔGr=106700-298*(-15849)=153930,02 [J/mol]Odp: Greenockit jest trwałym minerałem w reakcji rozpuszczania (gdyż energia swobodnaGibbsa>0)b)Aby obliczyd stałą równowagi K (która jest równa w tym wypadku stałej rozpuszczalności Ksp)należy najpierw obliczyd Kspdla temperatury25oC, a następnie wstawid ten wynik dorównania Van’t Hoffa w celu wyliczeniaKspdla temperatury5oC (analogicznie jak wzadaniu 1.)Należy skorzystad ze wzoru:0= ΔGr+RT*lnKsp, gdzie R jest stałą gazową.0=153930,02+8,314*298lnKsp1-153930,02=2477,572lnKsp1lnKsp1=-62,1294Ksp1=e-62,1294Ksp1=1,04*10-27/loglogKsp1=-26,98Ksp125’C=10-26,98Równanie Van’t Hoffa:����−������������ ����ln������������=(��������������������Ksp1=10-26,98Ksp2=?T1=298KT2=278K−������������)-ΔHro=-106700P:−1067008,314Ksp 2−298= −3,09827811L:��������Ksp 1=Ksp2-lnKsp1ln Ksp2=-62,12-3,098ln Ksp2=-65,218Ksp2=e-65,218Ksp2=4,74*10-29/loglog Ksp2=-28,324Ksp25’C=10-28,32����������������’����=6,92*10-15Odp: Stała rozpuszczalności Kspdla temperatury wody w studni 5oC wynosi 10-28,32.Stężenie kadmu w wodzie studziennej wynosi√Kspczyli √10-28,32= 6,92*10-15mol/dm3.c) Jak w zadaniu 1., analizując wyniki z podpunktu b), gdzie obliczono stałą rozpuszczalności dlagreenockitu CdS w temperaturze 5oC (Ksp25’C=10-28,32) i 25oC (Ksp25’C=10-26,98) wynika, iż Kspwtemperaturze 25oC jest wyższe niż przy temperaturze 5oC. Wraz ze wzrostem temperaturyrozpuszczalnośd rośnie. Im wyższa wartośd Ksptym minerał trudniej rozpuszczalny, czyli jeśligreenockit nie wytrąca się przy temperaturze 5oC – gdzie Kspjest niższe, to przy temperaturze25oC też się nie wytrąci.5 [ Pobierz całość w formacie PDF ]