Экспериментальные методы изучения миграционных форм весьма трудоемки и длительны. Их определяют расчетами и использованием специальных компьютерных программ.
Вначале рассмотрим классификацию миграционных форм вещества по размерам частиц. К.Е. Питьева выделяет ? три формы миграции вещества в подземных водах: 1 истинно-растворенная (размер частиц порядка 1 нм=10 Å); 2 коллоидная (до 1000 Å); 3 взвешенная (>1000 Å, Крайнов-более 5 мкм). 1 нм=10-9 м, 1 Å=10-8 см=10-10 м.
Взвеси – это грубодисперсные гетерогенные системы. Р.А. Хорн разделяет их на тонкодисперсные (видны только в микроскоп) и грубодисперсные (видны невооруженным глазом) – муть. В морях и водоемах во взвешенном состоянии находится осадочный материал. Движение воды взмучивает осадок. Взвеси не имеют практической значимости для миграции химических элементов в подземных водах. Миграция веществ в виде взвесей характерна преимущественно для поверхностных вод.
Коллоиды в миграции компонентов подземных вод играют также подчиненную роль. Коллоидные системы – это гетерогенные системы, состоящие из дисперсной фазы, равномерно распределенной в дисперсионной среде. Существует поверхность раздела фаз. Поверхность коллоидных частиц несет заряд и может поглощать ионы из воды, задерживая их либо на поверхности (адсорбция), либо ионы могут проникать внутрь (абсорбция). ? Строение коллоидной мицеллы. Коллоиды в подземных водах образуют только отдельные компоненты: 1) кремний, т.к. в растворе существует в виде ортокремниевой кислоты, которая полимеризуется [H4SiO4]n. 2) элементы-гидролизаты, гидролизующиеся в подземных водах с образованием малорастворимых соединений: Al3+, Fe3+, Mn4+; Fe3+ + 3 HOH = Fe(OH)3 + 3H+,
nFe(OH)3 = [Fe(OH)3]n. Коллоидные растворы обладают физическими свойствами
Коллоидные системы неустойчивы и происходит коагуляция коллоидных частиц с образованием гидрогеля. Коллоидная форма миграции характерна для зоны гипергенеза. «Это весь комплекс физико-химических явлений, которые протекают на границе между атмосферой и твердой земной оболочкой» – А.Е. Ферсман.
Преобладающей в подземных водах миграционной формой вещества являются истинно-растворенные вещества. Это могут быть растворы электролитов (в ионной форме) и неэлектролитов (в молекулярной форме, напр., органические вещества, газы). Среди электролитов Гаррелс и Крайст выделили два класса: неассоциированные (диссоциированные), как Na+ Cl-, и ассоциированные, как H2CO3 ↔ H+ + OH-.
Позже С.Р. Крайнов, В.М. Швец и др.выделили уточнили эту классификацию. Все истинно растворенные в воде вещества они делят на простые диссоциированные формы и комплексные ионы. К простым относят такие формы, составляющие которых не могут существовать в растворе раздельно: катионы (Na+, Mg2+, Th4+, U6+), анионы (F-, NO3-, SO42-, PO43-), нейтральные молекулы (O2, NH3, CO2, CH4). С+4 и S6+, N5+ отдельно в подземных водах не существуют. Комплексные соединения – это форма, образованная ассоциацией двух или более простых форм, каждая из которых способна существовать независимо (CaHCO3+, Ca(SO4)22-, BeF42-, K3[Fe(CN)6], [Cu(NH3)4](OH)2. ? Как устроено комплексное соединение. Его строение объясняет координационная теория Вернера. Оно имеет центральную часть (ядро), роль которого выполняет обычно катион. Окружающие ядро атомы или группы атомов называются лигандами (или аддендами). Совокупность всех лигандов называется координационной сферой, а их число называется координационным числом. Комплексные соединения в водных растворах могут распадаться (диссоциировать); константа равновесия этого процесса, выраженная согласно закона действующих масс, для индивидуального комплексного соединения называется константой нестойкости. Константы нестойкости, обратные им величины (1/К=К’) – константы устойчивости и их логарифмы (lgK’=pK) рассчитаны и приведены в геохимических справочниках.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.