Bài giảng Hóa môi trường: Chương 3 - TS. Võ Nguyễn Xuân Quế

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hóa môi trường" Chương 3 - Dung dịch đất, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Khái niệm dung dịch đất; Độ ẩm đất ;Thành phần ion trong dung dịch đất; Phân bố các dạng hóa học của thành phần ion trong dung dịch đất;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa môi trường: Chương 3 - TS. Võ Nguyễn Xuân Quế

CHƯƠNG 3: DUNG DỊCH ĐẤT TS. Võ Nguyễn Xuân Quế
NỘI DUNG CHÍNH Khái niệm dung dịch đất Độ ẩm đất Thành phần ion trong dung dịch đất Phân bố các dạng hóa học của thành phần ion trong dung dịch đất
DUNG DỊCH ĐẤT Vai trò nước trong đất: o Nguồn nước cho thực vật phát triển o Dung môi hòa tan muối o Kiểm soát không khí và nhiệt độ đất o Kiểm soát tình trạng xói mòn Khái niệm: o Dung dịch đất là thành phần pha lỏng trong đất, bao gồm nước và các chất hòa tan là các ion ở trạng thái hydrate hóa hoặc tạo phức với các phối tử vô cơ và hữu cơ.
THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA DUNG DỊCH ĐẤT Các thành phần hòa tan: cation, anion, carbon hữu cơ hòa tan Thay đổi theo không gian và thời gian. Là sản phẩm của các phản ứng xảy ra trong đất.
ĐỘ ẨM Khái niệm: Độ ẩm là khái niệm chỉ lượng nước được giữ trong đất Phân tích độ ẩm: o Sấy đất ở 105oC cho đến khi khối lượng không đổi 𝑘ℎố𝑖 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑛ướ𝑐 𝑏𝑎𝑦 ℎơ𝑖 (𝑔) o Độ ẩm khối lượng (%) = x 100% 𝑘ℎố𝑖 𝑙ượ𝑛𝑔 đấ𝑡 𝑘ℎô (𝑔) o Chuyển đổi sang độ ẩm thể tích thông qua dung trọng đất
CÁC LOẠI ĐỘ ẨM Độ ẩm bảo hòa (độ ẩm toàn phần - Maximum Retentive Capacity) Độ ẩm đồng ruộng (field capacity) Độ ẩm cây héo (Permanent Wilting Percentage ) Độ hút ẩm khô kiệt (Hygroscopic Coefficient)
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐỘ ẨM ĐẤT Sa cấu và cấu trúc đất Hàm lượng chất hữu cơ Sự hiện diện của muối Độ sâu
THÀNH PHẦN ION TRONG DUNG DỊCH ĐẤT Thành phần ion trong dung dịch đất được xác định thông qua: o Thành phần thực tế (intensity factor) o Thành phần bổ sung từ khoáng vô cơ (capacity factor) Phân tích thành phần ion trong dung dịch đất giúp dự đoán các phản ứng xảy ra trong môi trường đất (bioavailability, mobility và chu trình địa hóa của dinh dưỡng và các thành phần vô cơ, hữu cơ trong đất) Phương pháp phân tích: o Hút chân không o Ly tâm o Chiết bão hòa
THÀNH PHẦN ION TRONG DUNG DỊCH ĐẤT Các thành phần ion trong dung dịch đất gồm có: o Cation: Ca2+, Mg2+, K+, Na+, NH4+, Al3+, Si4+ o Anion: HCO3-, SO42-, Cl-, NO3-
THÀNH PHẦN ION TRONG DUNG DỊCH ĐẤT Nồng độ: lượng chất tan trong một đơn vị thể tích dung dịch Hoạt độ: nồng độ hiệu dụng của ion trong dung dịch, biểu thị khả năng phản ứng của ion trong dung dịch a 𝑖 =  𝑖 C𝑖 Cường độ ion của dung dịch: đặc trung cho tổng nồng độ hiệu dụng của các ion trong dung dịch (tổng tương tác tĩnh điện giữa các ion trong dung dịch) hoặc
THÀNH PHẦN ION TRONG DUNG DỊCH ĐẤT  Tồn tại ở 3 dạng hòa tan: o Ion tự do ở trạng thái hydrate hóa o Ion pair (outer-sphere complex) o Ion soluble complex (inner-sphere complex)  Điều kiện thúc đẩy phản ứng tạo phức giữa các ion trong dung dịch: o Các cation và anion có điện tích lớn (>=2) o Sự hiện diện của các phối tử là các anion vô cơ (trừ NO3- và Cl-) o Sự hiện diện của các kim loại chuyển tiếp (hoặc kim loại nặng) và các phối tử hữu cơ (không có điện tích hoặc điện tích âm) o Sự hiện diện ở nồng độ cao của các phối tử o pH cao
PHẢN ỨNG HYDRATE HÓA & PHẢN ỨNG THỦY PHÂN CỦA CÁC CATION Phản ứng hydrate hóa: Mn+ + x H2O  M(H2O)xn+ Phản ứng thủy phân xảy ra khi H+ tách khỏi phân tử nước bao xung quanh các ion hydrate hóa, hình thành inner-sphere complex [M(H2O)x]n+ [M(OH)y (H2O)x-y](n-)+ + H+ pH thấp pH cao dung dịch có tính acid Dạng tồn tại của các cation trong dung dịch phụ thuộc vào thế ion IP = Z/r
THẾ ION (IONIC POTENTIAL) Ionic potential IP = Z/r Z: ionic charge, r: ionic radius 2+ 2+ Ion có bán kính nhỏ, điện tích lớn thì thế ion càng cao IP thấp Hydrate hóa Thủy phân IP cao
PHÂN BỐ CÁC DẠNG HÒA TAN CỦA ION TRONG DUNG DỊCH ĐẤT (SPECIATION) Tổng nồng độ của một thành phần hòa tan trong dung dịch đất là tổng nồng độ các dạng hòa tan bao gồm ion tự do và các dạng phức hòa tan khác (chemical species) o VD: trong dung dịch đất có pH = 4 chứa các phối tử SO42- và oxalate2- , thì Al có thể tồn tại ở các dạng sau: Để xác định phân bố các dạng hòa tan của một thành phần hòa tan trong dung dịch đất ở điều kiện cân bằng, ta có thể tính toán dựa vào hằng số cân bằng, hằng số cân bằng nhiệt động và lý thuyết acid-bazơ của Lewis
PHÂN BỐ CÁC DẠNG HÒA TAN CỦA ION TRONG DUNG DỊCH ĐẤT (SPECIATION)
HẰNG SỐ CÂN BẰNG (K) aA + bB = cC + dD (𝐸) 𝑐 (𝐷) 𝑑 𝐾 𝑒q = (𝐴) 𝑎 (𝐵) 𝑏  Biều diễn trạng thái cân bằng của các phản ứng: o Tạo phức ion pair hoặc ion dissolve complex o Chelation o Thủy phân o Acid-bazơ o Hòa tan chất rắn o Hấp phụ hóa học o Trao đổi ion
HẰNG SỐ KẾT HỢP/ PHÂN LY (ASSOCIATION/DISSOCIATION CONSTANT) Ion pair:
HẰNG SỐ TẠO PHỨC (COMPLEXATION CONSTANT) Ion soluble complex:
HẰNG SỐ THỦY PHÂN (HYDROLYSIS CONSTANT)
PHÂN BỐ CÁC DẠNG HÒA TAN CỦA ION TRONG DUNG DỊCH ĐẤT (SPECIATION) Dung dịch đất có thể chứa 100-200 dạng hòa tan khác nhau, bao gồm các cation kim loại và các phối tử hữu cơ. Dạng hóa học của chúng thay đổi theo pH