Смешение вод. Ионные реакции. Принцип Ле Шателье - изменения в равновесных системах происходят в направлении, противодействующем внешнему воздействию

ГЕОХИМИЯ ВОДЫ

 

Смешение вод. Ионные реакции. Принцип Ле Шателье - изменения в равновесных системах происходят в направлении, противодействующем внешнему воздействию

 

 

В земной коре часто наблюдается смешение вод, приводящее к реакции между ионами. Это происходит, например, в устьях рек, где пресная речная вода смешивается с соленой морской. В зоны разломов нередко поступают воды из различных водоносных горизонтов. Контакты между такими водами представляют обычно геохимические барьеры, на которых концентрируются элементы. Ионные реакции возможны и при изменении температуры вод, давления и других параметров. В результате из вод осаждаются различные минералы.

 

Из школьного курса химии известна .классическая ионная реакция осаждения сульфата барпя: приливая к раствору хлористого бария (Ва2+ + 2С1~) раствор сульфата натрия (2Na+ + S042~), получают нерастворимый осадок

 

Аналогичные реакции протекают и в природе. Например, во многих районах глубинные воды артезианских бассейнов представляют собой хлоридные рассолы, содержащие ионы хлора (CI"), натрия (Na+), щелочноземельных металлов (Ва2+, Sr2+, Са2+, Mgz+).

 

На крыльях артезианских бассейнов, а также по зонам разломов эти глубинные рассолы поднимаются в верхние структурные этажи, где смешиваются с карбонатными и сульфатными подземными водами. В результате осуществляются ионные реакции — из вод осаждаются сульфаты и карбонаты щелочноземельных металлов.

 

На сульфатном барьере:

Са2+ из хлоридного рассола +SO|— инфильтрующихся

вод      ->CaS04

Ва2+   то же  —»-BaS04

Sr2+    то же  -s-SrS04

На карбонатном барьере:

Саг+ из хлорндного рассола +СО|~инфил1/грующихся

вод      -*СаС03

Sr2+    то же  -vSiCOa

Ва2+   , то же ->-ВаС03

 

Так происходит огипсование пород — накопление в них гипса (CaS04 • 2Н20), кальцитизация пород (СаС03). Образуются жилы кальцита, гипса, барита (BaS04), целестина (SrS04), стронцианита (SrC03), витерита (ВаС03)

 

При изучении ионных реакций особенно большое значение приобрела химическая термодинамика, методы которой позволяют определять направленность реакций, условия формирования минералов. Качественное решение вопроса во многих случаях дает знаменитый принцип Ле Шателье, согласно которому изменения в равновесных системах происходят в направлении, противодействующем внешнему воздействию. Например, осенью при понижении температуры из вод соленого озера осаждаются минералы, образование которых сопровождается выделением тепла. Напротив, весной при повышении температуры эти минералы растворяются и тепло поглощается.

 

Виды вод по составу ионов. Природные воды электрически нейтральны, в связи с чем количество катионов в них эквивалентно количеству анионов. Между понньш составом вод и общей минерализацией обычно наблюдается соответствие. Так, в пресных водах среди анионов чаще всего преобладает НС03~, реже — S042-, а среди катионов — Са2+. Для солоноватых и особенно соленых вод и рассолов характерно преобладание среди анионов С1~, реже S042-, а среди катионов — Na+ (реже Mg'+ и Са2+)<

 

Виды вод, выделенные по ионному составу, играют важную роль как источники питьевого и технического водоснабжения, разнообразного минерального сырья и т. д. Рассмотрим кратко лишь два контрастных вида.

 

 



 

К содержанию книги: Геохимия природных вод

 

Последние добавления:

 

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОШЛОЕ ПОДМОСКОВЬЯ   КАЛЕДОНСКАЯ СКЛАДЧАТОСТЬ     Поиск и добыча золота из россыпей    ГЕОЛОГИЯ КАВКАЗА    Камни самоцветы