Карбонат это химия: Карбонаты — это… Что такое Карбонаты?

Содержание

Карбонаты — это… Что такое Карбонаты?

Модель карбоната иона

Карбона́ты и ги́дрокарбонаты — соли и эфиры угольной кислоты (H2CO3). Среди солей известны нормальные карбонаты (с анионом СО32−) и кислые или гидрокарбонаты (с анионом НСО3).

Растворимость

Из нормальных карбонатов в воде растворимы только соли щелочных металлов, аммония и таллия. Вследствие гидролиза растворы их показывают щелочную реакцию. Малорастворимы нормальные карбонаты кальция, бария, стронция и свинца. Все кислые карбонаты хорошо растворимы в воде; кислые карбонаты сильных щелочей также имеют слабощелочную реакцию.

Химические свойства

  • При нагревании кислые карбонаты переходят в нормальные карбонаты:

  • При сильном нагревании нормальные карбонаты разлагаются на оксиды и углекислый газ:

Распространение в природе

Нормальные карбонаты широко распространены в природе, например: кальцит СаСО3, доломит CaMg(CO

3)2, магнезит MgCO3, сидерит FeCO3, витерит ВаСО3, баритокальцит BaCa(CO3)2 и др. Существуют и минералы, представляющие собой основные карбонаты, например, малахит CuCO3·Cu(ОН)2.

Гидрокарбонаты натрия, кальция и магния встречаются в растворённом виде в минеральных водах, а также, в небольшой концентрации, во всех природных водах, кроме атмосферных осадков и ледников. Гидрокарбонаты кальция и магния обуславливают так называемую временную жёсткость воды. При сильном нагревании воды (выше 60 °C) гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются на углекислый газ и малорастворимые карбонаты, которые выпадают в осадок на нагревательных элементах, дне и стенках посуды, внутренних поверхностях баков, бойлеров, труб, запорной арматуры и т. д., образуя накипь.

Применение

Карбонаты кальция, магния, бария и др. применяют в строительном деле, в химической промышленности, оптике и др. В технике, промышленности и быту широко применяется сода (Na

2CO3 и NaHCO3): при производстве стекла, мыла, бумаги, как моющее средство, при заправке огнетушителей, в кондитерском деле. Кислые карбонаты выполняют важную физиологическую роль, являясь буферными веществами, регулирующими постоянство реакции крови.

Карбонаты органические

Сложные эфиры угольной кислоты. Средние ациклические карбонаты — бесцветные жидкости с эфирным запахом; не растворимы или труднорастворимы в воде, этаноле, диэтиламине, аммиаке, растворяются в эфире, ацетоне, бутиламине, бензиламине; образуют азеотропные смеси с водой, спиртами, тетрахлорметаном, этиленхлоргидрином, гексаном, циклогексаном. Циклические — жидкие или легкоплавкие твёрдые вещества; растворяются в воде, смешиваются с ароматическими углеводородами, спиртами, карбоновыми кислотами, ацетоном, хлороформом; не растворимы в алифатических углеводородах, сероводороде; образуют азеотропные смеси с гликолями. Наиболее употребителен диметилкарбонат (см. Карбонилирование)

[1].

Литература

  • Химия 9. — М.: Вентана-Граф, 2010. — С. 287.

Примечания

  1. Химия 9. — М.: Вентана-Граф, 2010. — С. 287.

См. также

Карбонаты — это… Что такое Карбонаты?

Модель карбоната иона

Карбона́ты и ги́дрокарбонаты — соли и эфиры угольной кислоты (H2CO3). Среди солей известны нормальные карбонаты (с анионом СО32−) и кислые или гидрокарбонаты (с анионом НСО3).

Растворимость

Из нормальных карбонатов в воде растворимы только соли щелочных металлов, аммония и таллия. Вследствие гидролиза растворы их показывают щелочную реакцию. Малорастворимы нормальные карбонаты кальция, бария, стронция и свинца. Все кислые карбонаты хорошо растворимы в воде; кислые карбонаты сильных щелочей также имеют слабощелочную реакцию.

Химические свойства

  • При нагревании кислые карбонаты переходят в нормальные карбонаты:

  • При сильном нагревании нормальные карбонаты разлагаются на оксиды и углекислый газ:

Распространение в природе

Нормальные карбонаты широко распространены в природе, например: кальцит СаСО3, доломит CaMg(CO3)2, магнезит MgCO3, сидерит FeCO3, витерит ВаСО3, баритокальцит BaCa(CO3)2 и др. Существуют и минералы, представляющие собой основные карбонаты, например, малахит CuCO3·Cu(ОН)2.

Гидрокарбонаты натрия, кальция и магния встречаются в растворённом виде в минеральных водах, а также, в небольшой концентрации, во всех природных водах, кроме атмосферных осадков и ледников. Гидрокарбонаты кальция и магния обуславливают так называемую временную жёсткость воды. При сильном нагревании воды (выше 60 °C) гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются на углекислый газ и малорастворимые карбонаты, которые выпадают в осадок на нагревательных элементах, дне и стенках посуды, внутренних поверхностях баков, бойлеров, труб, запорной арматуры и т. д., образуя накипь.

Применение

Карбонаты кальция, магния, бария и др. применяют в строительном деле, в химической промышленности, оптике и др. В технике, промышленности и быту широко применяется сода (Na2CO3 и NaHCO3): при производстве стекла, мыла, бумаги, как моющее средство, при заправке огнетушителей, в кондитерском деле. Кислые карбонаты выполняют важную физиологическую роль, являясь буферными веществами, регулирующими постоянство реакции крови.

Карбонаты органические

Сложные эфиры угольной кислоты. Средние ациклические карбонаты — бесцветные жидкости с эфирным запахом; не растворимы или труднорастворимы в воде, этаноле, диэтиламине, аммиаке, растворяются в эфире, ацетоне, бутиламине, бензиламине; образуют азеотропные смеси с водой, спиртами, тетрахлорметаном, этиленхлоргидрином, гексаном, циклогексаном. Циклические — жидкие или легкоплавкие твёрдые вещества; растворяются в воде, смешиваются с ароматическими углеводородами, спиртами, карбоновыми кислотами, ацетоном, хлороформом; не растворимы в алифатических углеводородах, сероводороде; образуют азеотропные смеси с гликолями. Наиболее употребителен диметилкарбонат (см. Карбонилирование)

[1].

Литература

  • Химия 9. — М.: Вентана-Граф, 2010. — С. 287.

Примечания

  1. Химия 9. — М.: Вентана-Граф, 2010. — С. 287.

См. также

Карбонаты — это… Что такое Карбонаты?

Модель карбоната иона

Карбона́ты и ги́дрокарбонаты — соли и эфиры угольной кислоты (H2CO3). Среди солей известны нормальные карбонаты (с анионом СО32−) и кислые или гидрокарбонаты (с анионом НСО3).

Растворимость

Из нормальных карбонатов в воде растворимы только соли щелочных металлов, аммония и таллия. Вследствие гидролиза растворы их показывают щелочную реакцию. Малорастворимы нормальные карбонаты кальция, бария, стронция и свинца. Все кислые карбонаты хорошо растворимы в воде; кислые карбонаты сильных щелочей также имеют слабощелочную реакцию.

Химические свойства

  • При нагревании кислые карбонаты переходят в нормальные карбонаты:

  • При сильном нагревании нормальные карбонаты разлагаются на оксиды и углекислый газ:

Распространение в природе

Нормальные карбонаты широко распространены в природе, например: кальцит СаСО3, доломит CaMg(CO3)2, магнезит MgCO3, сидерит FeCO3, витерит ВаСО3, баритокальцит BaCa(CO3)2 и др. Существуют и минералы, представляющие собой основные карбонаты, например, малахит CuCO3·Cu(ОН)2.

Гидрокарбонаты натрия, кальция и магния встречаются в растворённом виде в минеральных водах, а также, в небольшой концентрации, во всех природных водах, кроме атмосферных осадков и ледников. Гидрокарбонаты кальция и магния обуславливают так называемую временную жёсткость воды. При сильном нагревании воды (выше 60 °C) гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются на углекислый газ и малорастворимые карбонаты, которые выпадают в осадок на нагревательных элементах, дне и стенках посуды, внутренних поверхностях баков, бойлеров, труб, запорной арматуры и т. д., образуя накипь.

Применение

Карбонаты кальция, магния, бария и др. применяют в строительном деле, в химической промышленности, оптике и др. В технике, промышленности и быту широко применяется сода (Na2CO3 и NaHCO3): при производстве стекла, мыла, бумаги, как моющее средство, при заправке огнетушителей, в кондитерском деле. Кислые карбонаты выполняют важную физиологическую роль, являясь буферными веществами, регулирующими постоянство реакции крови.

Карбонаты органические

Сложные эфиры угольной кислоты. Средние ациклические карбонаты — бесцветные жидкости с эфирным запахом; не растворимы или труднорастворимы в воде, этаноле, диэтиламине, аммиаке, растворяются в эфире, ацетоне, бутиламине, бензиламине; образуют азеотропные смеси с водой, спиртами, тетрахлорметаном, этиленхлоргидрином, гексаном, циклогексаном. Циклические — жидкие или легкоплавкие твёрдые вещества; растворяются в воде, смешиваются с ароматическими углеводородами, спиртами, карбоновыми кислотами, ацетоном, хлороформом; не растворимы в алифатических углеводородах, сероводороде; образуют азеотропные смеси с гликолями. Наиболее употребителен диметилкарбонат (см. Карбонилирование)

[1].

Литература

  • Химия 9. — М.: Вентана-Граф, 2010. — С. 287.

Примечания

  1. Химия 9. — М.: Вентана-Граф, 2010. — С. 287.

См. также

Карбонаты — это… Что такое Карбонаты?

Модель карбоната иона

Карбона́ты и ги́дрокарбонаты — соли и эфиры угольной кислоты (H2CO3). Среди солей известны нормальные карбонаты (с анионом СО32−) и кислые или гидрокарбонаты (с анионом НСО

3).

Растворимость

Из нормальных карбонатов в воде растворимы только соли щелочных металлов, аммония и таллия. Вследствие гидролиза растворы их показывают щелочную реакцию. Малорастворимы нормальные карбонаты кальция, бария, стронция и свинца. Все кислые карбонаты хорошо растворимы в воде; кислые карбонаты сильных щелочей также имеют слабощелочную реакцию.

Химические свойства

  • При нагревании кислые карбонаты переходят в нормальные карбонаты:

  • При сильном нагревании нормальные карбонаты разлагаются на оксиды и углекислый газ:

Распространение в природе

Нормальные карбонаты широко распространены в природе, например: кальцит СаСО3, доломит CaMg(CO3)2, магнезит MgCO3, сидерит FeCO3, витерит ВаСО3, баритокальцит BaCa(CO3)2 и др. Существуют и минералы, представляющие собой основные карбонаты, например, малахит CuCO3·Cu(ОН)

2.

Гидрокарбонаты натрия, кальция и магния встречаются в растворённом виде в минеральных водах, а также, в небольшой концентрации, во всех природных водах, кроме атмосферных осадков и ледников. Гидрокарбонаты кальция и магния обуславливают так называемую временную жёсткость воды. При сильном нагревании воды (выше 60 °C) гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются на углекислый газ и малорастворимые карбонаты, которые выпадают в осадок на нагревательных элементах, дне и стенках посуды, внутренних поверхностях баков, бойлеров, труб, запорной арматуры и т. д., образуя накипь.

Применение

Карбонаты кальция, магния, бария и др. применяют в строительном деле, в химической промышленности, оптике и др. В технике, промышленности и быту широко применяется сода (Na2CO3 и NaHCO3): при производстве стекла, мыла, бумаги, как моющее средство, при заправке огнетушителей, в кондитерском деле. Кислые карбонаты выполняют важную физиологическую роль, являясь буферными веществами, регулирующими постоянство реакции крови.

Карбонаты органические

Сложные эфиры угольной кислоты. Средние ациклические карбонаты — бесцветные жидкости с эфирным запахом; не растворимы или труднорастворимы в воде, этаноле, диэтиламине, аммиаке, растворяются в эфире, ацетоне, бутиламине, бензиламине; образуют азеотропные смеси с водой, спиртами, тетрахлорметаном, этиленхлоргидрином, гексаном, циклогексаном. Циклические — жидкие или легкоплавкие твёрдые вещества; растворяются в воде, смешиваются с ароматическими углеводородами, спиртами, карбоновыми кислотами, ацетоном, хлороформом; не растворимы в алифатических углеводородах, сероводороде; образуют азеотропные смеси с гликолями. Наиболее употребителен диметилкарбонат (см. Карбонилирование)[1].

Литература

  • Химия 9. — М.: Вентана-Граф, 2010. — С. 287.

Примечания

  1. Химия 9. — М.: Вентана-Граф, 2010. — С. 287.

См. также

Урок по химии: «Карбонаты». (9 класс)

Урок химии в 9-м классе по теме «Карбонаты».

Тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний и способов действий

Цели:

Задачи урока:

1)Образовательные: Повторение средних и кислых солей на примере карбонатов и гидрокарбонатов, их взаимосвязи и переходов друг в друга. Качественная реакция на карбонат — ион.

2)Развивающие: Развитие познавательной активности и самостоятельности учащихся, формирование исследовательских навыков.

3)Воспитательные: Формирование валеологической грамотности учащихся.

Применяемые технологии: технология развития критического мышления, технология разноуровневого обучения.

Методы обучения: проблемный, исследовательский.

Организационные формы: фронтальная, индивидуальная, групповая

Оборудование: наборы реактивов для проведения опытов, компьютерная презентация, карточки разного цвета с заданиями для самостоятельной работы.

Ход урока.

I. МОТИВАЦИОННЫЙ ЭТАП.

Приветствие: Ребята, я рада встрече с вами, давайте улыбнемся друг другу и пожелаем, чтобы наш урок прошел плодотворно.

Учитель — Сегодня мы продолжим знакомиться с химией удивительного элемента углерода.

Алмаз, графит, метан и нефть…

Его соединений нам не счесть.

Но мы знакомству с ними рады,

Их изученье будет

Лучшей нам наградой.

II. АКТУАЛИЗАЦИЯ ОПОРНЫХ ЗНАНИЙ.

1) Давайте вспомним какие кислородсодержащие соединения углерода мы изучили на прошлом уроке.

Учитель — Один человек пойдет к доске и запишет уравнения реакций следующих превращений:

CO CO2  H2CO3   CO2

Учитель — А остальные пока отгадывают мои загадки:

1) В минеральной воде я бурлю,

В топочном газе летаю,

Растениям пользу несу,

Пожар затухать заставляю. (Углекислый газ)

2) Я тоже газ, оксид углерода,

Мы с «углекислым» из одного рода.

Но если c гемоглобином соединяюсь,

Тотчас кричите все: «Я задыхаюсь!». (Угарный газ)

3) Как только в воде растворяется,

Тотчас кислотность среды повышается.

Но стоит раствору со мной постоять,

Процесс разложения отправляет всё вспять. ()

Учитель — Где на практике мы можем наблюдать процесс, описанный в последней загадке?

Ответ: Когда пьем газированную воду. Мы видим выделение пузырьков углекислого газа.

Демонстрация. Проверим кислотность среды. Какая среда здесь должна быть? Что произойдет с синей лакмусовой бумажкой? (Станет красной)

(Провожу проверку написания цепочки превращений.)

Учитель — Как в лабораторных условиях можно получить углекислый газ? Запишите уравнение реакции.

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2

Демонстрация. Как можно определить наличие углекислого газа?

Ответ: Горящая лучинка гаснет, так как углекислый газ не поддерживает горения.

Учитель — А теперь, чтобы вспомнить соединения углерода заполним кластер:

Учитель — Вспоминаем, какие вещества называют солями?

Ответ: Соли это сложные вещества, состоящие из ионов металла и кислотного остатка. На зовите следующие соли: Na2CO3, NaHCO3, CaCO3, Ca(HCO3)2. Какое общее название у этих солей?

Ответ: Карбонаты.

III. ЦЕЛЕПОЛОГАНИЕ.

Учитель — Тема нашего урока: «Карбонаты и гидрокарбонаты». (Учащиеся записывают тему урока в тетрадях.)

Изучив эту тему, мы узнаем:

Правда ли, что…

  • Угольная кислота дает два вида солей – карбонаты и гидрокарбонаты?

  • Содой можно потушить пожар?

  • В состав пекарского порошка входит гидрокарбонат натрия?

  • Мел и мрамор – это одно и то же вещество?

  • Яичная скорлупа содержит карбонат кальция?

  • Качественная реакция на карбонаты – это реакция с кислотами?

Учитель — Что мы должны узнать? Что должны уметь?

Цели урока:

1.Знать состав солей, названия.

2. Научиться распознавать опытным путем эти соли.

3. Изучить свойства солей.

4. Изучить практическое значение карбонатов.

5. Использовать знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для

безопасного обращения с веществами и материалами.

IV. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА.

1) Учитель — Итак, вспомним, как называются соли угольной кислоты?

Ответ: Карбонаты и гидрокарбонаты.

Учитель — Действительно, будучи двухосновной, угольная кислота образует два ряда солей: средние — карбонаты, например CaCO3 и кислые — гидрокарбонаты, например Ca(HCO3)2. Из карбонатов в воде растворимы только соли натрия, калия и аммония. Кислые соли, как правило, растворимы в воде.

Так, если через известковую воду пропускать углекислый газ, то она сначала помутнеет из-за выпавшего в осадок нерастворимого в воде карбоната кальция, однако при дальнейшем пропускании углекислого газа помутнение исчезает в результате образования растворимого гидрокарбоната кальция:

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O

CaCO3 + H2O + CO2= Ca(HCO3)2

Гидрокарбонат кальция нельзя выделить в виде кристаллов, так как он разлагается при нагревании:

Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2

2) Сообщение ученика — геолога. Записанные уравнения реакции играют огромную роль в формировании облика нашей планеты. Углекислый газ создает подземные дворцы в толщах карбонатных пород. Он способен под землёй перемещать тысячи тонн известняка. По трещинам в горных породах вода, содержащая растворенный в ней CO2, попадает в толщу известняка, образуя полости — карстовые пещеры. Гидрокарбонат кальция существует только в растворе. Грунтовые воды перемещаются его в земной коре, испаряя в подходящих условиях воду, и в результате вновь образуются кристаллы CaCO3. Так образуются в пещерах свисающие вниз причудливые сталактиты и прямостоящие сталагмиты, похожие на колонны сказочных дворцов.

CaCO3 – карбонат кальция. Геологи называют его минерал кальцит. Его содержат такие горные породы, как мел, известняк и мрамор. Мел используется в производстве бумаги и резины, побелки. Школьный мел известен всем.

Мрамор – это минерал скульпторов.

Известняк – прекрасный строительный материал.

3) Учитель — Именно наличием гидрокарбонатов кальция и магния в природной воде и объясняется её временная жесткость. Почему временная? Потому что при нагревании растворимый гидрокарбонат кальция снова превращается в нерастворимый карбонат:

Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2

Эта реакция приводит к образованию накипи на стенках котлов, труб парового отопления и домашних чайников.

Чтобы научиться избавляться от накипи, нужно знать качественную реакцию на карбонаты.

4) Учитель — Записываем: «Качественная реакция на карбонаты и гидрокарбонаты».

Демонстрация: Если добавить к карбонатам раствор кислоты, то происходит выделение углекислого газа:

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H2O

CO32- + 2H+ = H2O+ CO2

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2

CO32- + 2H+ = H2O+ CO2

NaHCO3 + HCl = NaCl + CO2 + H2O

HCO3 + 2H+ = H2O+ CO2

Учитель — Теперь, когда вы знаете качественную реакцию на карбонат -ион, чтобы вы предложили сделать, чтобы убрать накипь в чайнике дома?.

Ответ: прокипятить его с кислотой.

5) Историческая справка: Об удивительном свойстве карбонатов растворяться в кислотах знала, очевидно, и египетская царица Клеопатра, которая, по преданию, выпила во время пира кубок вина с растворенной в уксусе жемчужиной. А жемчуг – это минерал арагонит CaCO3.

6) Практическая задача. Впрочем, знание азов химии необходимо не только великим, но и простым людям. На одной из железнодорожных станций в восьмидесятые годы прошлого века произошла авария, при которой на рельсы из повреждённых цистерн вылилась серная кислота. За двое суток руководство станции так и не решило проблемы нейтрализации кислоты, которая за это время «съела» рельсы, не считая экономического ущерба, который был нанесён остановкой движения. Каково же решение проблемы, если учесть, что рядом со станцией работал карьер, где добывали мел.

Как бы вы решили эту задачу?

Ответ: Необходимо было посыпать рельсы мелом.

Запишите уравнение реакции, которую вы использовали при решении этой практической задачи: CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + H2O + CO2

CO32- + 2H+ = CO2 + H2O

7) Сообщение агрохимика.

Если на вашем участке кислая почва, то можно уменьшить уровень кислотности почвы с помощью известкования. В результате почва становится более рыхлой, прочнее удерживает влагу, усиливается деятельность полезных микроорганизмов, в почву поступает необходимое для растений питательное вещество кальций.

Для этого достаточно добавить в землю молотый известняк. Такая процедура называется известкованием почвы. Это наиболее экономически выгодный прием повышения урожая.

Химизм процесса: CO32- + H+ = HCO3

8) Сообщение ученика — кондитера.

Кондитеры применяют соли угольной кислоты (гидрокарбонат натрия – питьевую соду, гидрокарбонат аммония или их смеси с некоторыми органическими кислотами) при получении теста. При термическом разложении солей выделяется большое количество углекислого газа и воды. По этой причине тесто приобретает пористость и сильно увеличивается в объеме.

2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2↑ + H2O NH4NO3 = NH3 + CO2 + H2O

9) Сообщение ученика — пожарного.

Всем нам необходимо знать, как работает огнетушитель. В огнетушителе находится баллон с раствором карбоната натрия (соды) и ампула с серной кислотой. При использовании огнетушителя начинается реакция, протекающая с выделением углекислого газа. Углекислый газ прекращает доступ кислорода, прекращая процесс горения.

10) Применение карбонатов и гидрокарбонатов. (Заполняем таблицу).

Формула СaСO3 –это мел, известняк и мрамор

Агрохимия

Известняк снижает кислотность почвы.

Кондитерское производство

Сода NaHCO3 используется в хлебопечении

Пожаротушение

Сода NaHCO3 используется в хлебопечении.

Аналитическая химия

Сода NaHCO3 используется в хлебопечении.

V. ЗАКРЕПЛЕНИЕ.

1) Экспериментальное задание. (На партах пробирки: №1 — мел, №2 -яичная скорлупа, №3 — пищевая сода, №4 — кальцинированная сода, в отдельной склянке соляная кислота, пипетка, спички)

Докажите, что все эти вещества являются карбонатами или гидрокарбонатами. Запишите уравнения реакций. Проверь, что во всех случаях выделяется углекислый газ.

2) Учитель — Наступило время ответить на вопросы, которые мы поставили в начале урока.

Правда ли, что…

  • Угольная кислота дает два вида солей – карбонаты и гидрокарбонаты? (ДА)

  • Содой можно потушить пожар? ? (ДА)

  • В состав пекарского порошка входит гидрокарбонат натрия? ? (ДА)

  • Мел и мрамор – это одно и то же вещество? ? (ДА)

  • Яичная скорлупа содержит карбонат кальция? ? (ДА)

  • Качественная реакция на карбонаты – это реакция с кислотами? ? (ДА)

3) Задача. А теперь представьте: у вас в квартире ремонт. В двух ведрах приготовлены материалы для ремонта: суспензия мела для побелки потолков в комнате и суспензия гашеной извести для побелки кухни. Помогите родителям их отличить.
Ответ: различить два раствора можно с помощью уксусной кислоты: при ее добавлении к суспензии мела будет выделяться CO2, который обнаруживается по пузырькам и шипению, а при добавлении кислоты к суспензии Ca(OH)2 происходит реакция нейтрализация, которая не сопровождается внешними эффектами.
CaCO3 + 2CH3COOH = (Ch4COO)2Ca + CO2 + H2O
Ca(OH)2 +2CH3COOH = (Ch4COO)2Ca + 2H2O
VI. РЕФЛЕКСИЯ.

А сейчас сядьте поудобнее, можно закрыть глаза, расслабьтесь и обдумайте все, что происходило на уроке, выполните рефлексивный тест. Поставьте + напротив высказывания, с которым вы согласны.

1. Я узнал (а) много нового.

2. Мне это пригодится в жизни.

3. На уроке было над чем подумать.

4. На все возникшие у меня вопросы я получил (а) ответы.

5. На уроке я поработал (а) добросовестно.

Поднимите руки те, кто поставил пять плюсов, у кого получилось четыре, у кого три?

Итог урока. Я думаю это мне ваша оценка. Благодарю вас за урок

VII. Домашнее задание: & 34, упр.6 а),

по желанию приготовить дома «шипучку»

Карбонат кальция: свойства и все характеристики

Характеристики и физические свойства карбоната кальция

Практически не растворяется в воде.

Рис. 1. Карбонат кальция. Внешний вид.

Основные характеристики карбоната кальция приведены в таблице ниже:

Молекулярная формула

CaCO3

Молярная масса, г/моль

100

Плотность, г/см3

2,74 – 2,83

Температура плавления, oС

825

Температура разложения, oС

900 – 1000

Растворимость в воде (25oС), г/100 мл

0,0015

Получение карбоната кальция

Основной способ получения карбоната кальция заключается в смешивании твердого оксида кальция с водой — образуется так называемое известковое молоко. Так как гидроксид кальция немного растворяется в воде, то после отфильтровывания известкового молока получается прозрачный раствор – известковая вода, которая мутнеет при пропускании через неё диоксида углерода.

CaO + H2O = Ca(OH)2;

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓.

Химические свойства карбоната кальция

Карбонат кальция — это средняя соль, образованная сильным основанием (гидроксид кальция Ca(OH)2) и слабой кислотой (угольная H2CO3). В водном растворе он гидролизуется. Гидролиз протекает по аниону. Наличие анионов OH свидетельствует о щелочном характере среды.

CaCO3↔ Ca2+ +CO32-;

Ca2+ +CO32- + HOH ↔ HCO3 + Ca2+ + OH;

CaCO3 + HOH ↔ Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2↓.

Карбонат кальция взаимодействует с концентрированными растворами сильных минеральных кислот:

CaCO3 + 2HClconc = CaCl2 + CO2↑ + H2O.

Он способен реагировать с щелочами в водных растворах:

CaCO3 + 2NaOHaq = Na2CO3 + Ca(OH)2↓.

Взаимодействие карбоната кальция с другими солями возможно только если продукт взаимодействия выводится из реакционной среды:

CaCO3 + 2NH4Clcon = CaCl2 + 2NH3↑ + CO2↑ + H2O.

При нагревании данная соль разлагается:

CaCO3 = CaO + CO2↑ (t,oС = 900 — 1000).

Пропускание диоксида углерода через раствор карбоната кальция приводит к образованию кислой соли – гидрокарбоната кальция:

CaCO3 + CO2 + H2O ↔Ca(HCO3)2.

Применение карбоната кальция

Карбонат кальция нашел широкое применение в различных отраслях промышленности. Так, например, его используют в пищевой (добавка Е710 – белый краситель) и бумажной промышленности, при производстве полимеров, лакокрасочных материалов, бытовой химии и т.д.

Примеры решения задач

Урок химии в 9-м классе по теме «Карбонаты

Тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний и способов действий

Цели:

Образовательная:

  • Повторение средних и кислых солей на примере карбонатов и гидрокарбонатов, их взаимосвязи и переходов друг в друга. Качественная реакция на карбонат — ион.

Развивающая:

  • развитие познавательной активности и самостоятельности учащихся,
  • формирование исследовательских навыков

Воспитательная:

  • формирование валеологической грамотности учащихся.

Применяемые технологии: технология развития критического мышления, технология разноуровневого обучения

Методы обучения:

  • проблемный,
  • исследовательский.

Организационные формы:

  • фронтальная,
  • индивидуальная,
  • групповая

Оборудование:

  • наборы реактивов для проведения опытов,
  • компьютерная презентация <Приложение1>,
  • карточки разного цвета с заданиями для самостоятельной работы.

Ход урока

Приветствие: Я рада встрече с вами, давайте улыбнемся друг другу и пожелаем, чтобы наша встреча прошла плодотворно.

1. Стадия » вызов» ( мотивация, актуализация знаний, целеполагание ).

У доски ученица выполняет индивидуальное задание:

Запишите уравнения реакций переходов:

CO -> CO2 -> H2CO3 -> CO2

Демонстрация:

  • Открывание бутылки с газированной водой, определение среды раствора.
  • Какие соединения есть у углерода?

Кластер: Рисунок1

— Что уже изучено?

— Что предстоит изучить? Тема (Слайд 1-приложение1)

— Зачем нам это нужно?

(Ответы детей)

Кстати, зеленый цвет идеален для работы, он расслабляет и сосредотачивает одновременно.

Что мы должны узнать? Что должны уметь?

— Состав солей, названия — Распознавать опытным путем эти соли

— Свойства солей

— Практическое значение карбонатов

Использовать знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

— безопасного обращения с веществами и материалами

— критической оценки информации о веществах, используемых в быту.

2. Стадия осмысления (получение новой информации)

Для того чтобы приобрести ЗУН я предлагаю вам выполнить несколько заданий: (слайд 2- приложение1)

— Заполнение таблицы

— Мини-исследование

— Задание практической направленности

Предлагаю просмотреть первое задание. Оно вам дано на листочках желтого цвета, обратите внимание на экран.

Текст на слайде: (слайд 3- приложение1)

«Желтый цвет ассоциируется с солнцем и интуицией, это цвет спелых овощей и фруктов, несет в себе позитивное начало, он помогает сконцентрировать внимание, стимулирует нервную систему, способствует улучшению памяти, повышает аппетит»

— Лечение цветом называется хромотерапией или цветотерапией и широко применяется на практике представителями нетрадиционной медицины.

Таблица 1. Практическое значение природных карбонатов

Формула Химическое название Техническое название Области применения
Na2CO3      
NaHCO3 Гидрокарбонат натрия    
K2CO3      
CaCO3      
   
   

 Практическое значение природных карбонатов

Формула Химическое название Техническое название Области применения
  Карбонат натрия    
  Гидрокарбонат натрия    
  Карбонат калия    
  Карбонат кальция    
   
   
  Гидрокарбонат аммония    

Какие вопросы возникли при выполнении задания?

Проверьте правильность выполнения по информации со слайда (слайды 4-5- приложение1)

Что узнали при выполнении данного задания? (сверяем с ЗУН)

Мотивация:

В романе Г.Р. Хаггарда «Клеопатра» описан такой эпизод:

: она вынула из уха одну из тех огромных жемчужин : и : опустила жемчужину в уксус. Наступило молчание, потрясенные гости, замерев, наблюдали, как несравненная жемчужина растворяется в крепком уксусе. Вот от него не осталось и следа, и тогда Клеопатра подняла кубок, покрутила его, взбалтывая уксус, и выпила весь до последней капли».

Какая реакция прошла? К какому заданию мы переходим?

Ребята объединяются в группы (групповая дифференциация) и выполняют лабораторные опыты, выбирая задания по степени трудности.

Задание дается на листочках синего цвета, на слайде информация: (сл.6- приложение1)

«Синий цвет ассоциируется со спокойствием и умом, создает атмосферу умиротворения, снимает раздражительность, понижает высокую температуру при болезни. Это универсальный цвет для тех, кто хочет сбросить вес — как никакой другой цвет, синий снижает аппетит».

Учитель: при выполнении опытов спокойствие и ум помогут правильно и без вреда для здоровья, т.е. соблюдая технику безопасности, сделать эту работу, что не нужно забывать при выполнении опытов? (Техника безопасности)

Инструктивная карта 1

Мини-исследование

Задание: Проведите реакцию взаимодействия мела и карбоната натрия с соляной кислотой

(поместите немного мела и раствора карбоната натрия в пробирки и налейте 1- 2 мл соляной кислоты)

Тема: Качественная реакция на карбонаты

Цель:

Гипотеза:

Результаты исследования

Что делаю? Что наблюдаю? Уравнение реакции
   

Вывод: На основе выполненных опытов :

Инструктивная карта 2

Мини-исследование

Задание: В трех пробирках даны кристаллические вещества: карбонат калия, хлорид калия и сульфат калия. Определите, где находится карбонат.

Тема: Распознавание карбонатов.

Цель:

Гипотеза:

Результаты исследования

Что делаю? Что наблюдаю? Уравнение реакции
   

Вывод:

Инструктивная карта 3

Мини-исследование

Задание: Проверьте какой из предложенных 2 минералов является карбонатом? Является ли накипь карбонатом?

Тема:

Цель:

Гипотеза:

Результаты исследования

Что делаю? Что наблюдаю? Уравнение реакции
   

Вывод:

Какой вывод можем сделать по проведенным исследованиям?

Обращение к ЗУН, что добавили?

3. Задание практической направленности.

Посмотрите на слайдах (слайд 7- приложение1) какие чудеса создает природа.

Зачем мы о них говорим? Ваши предположения?

Такие чудесные пещеры образуются там. Где есть известковые отложения, в основе реакция, уравнение которой:

CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2

    нерастворим                        растворим

Демонстрация: пропускание CO2 через известковую воду через помутнение до прозрачного и помутнение при нагревании.

Мотивация:

Для чего каждый из нас обязательно должен изучать химию?( к ЗУН)

Чтобы использовать знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

— безопасного обращения с веществами и материалами

— критической оценки информации о веществах, используемых в быту.

Представляют какие — то карбонаты опасность для нас в быту?

Какими знаниями о карбонатах мы можем воспользоваться в жизни?

(слайд 8- приложение1)

На слайде: Оранжевый цвет согревает, действует омолаживающе. Энергия оранжевого пробуждает инициативность, предприимчивость, избавляет от разочарования и благотворно действует на почки.

Задания группам на листочках оранжевого цвета:

Задание 1 (юношам)

  • Как можно устранить временную жесткость воды в бытовых условиях, почему нужно её устранять? Каким веществом можно удалить накипь и почему?

Задание 2 (девушкам)

  • Зачем соду добавляем при приготовлении теста для тортов, печенья и других изделий? Обязательно её «гасить» кислотой?

Задание 3 (будущим медикам)

  • Почему для устранения изжоги в желудке нужно использовать 3%-ный раствор пищевой соды? Чем можно заменить его?

Задание 4 (садоводам- огородникам)

  • В какие почвы для известкования можно вносить доломитную муку (CaCO3 и MgCO3) и почему?

Обсуждение результатов работы.

Д.З. Параграф 30 (учебник «Химия-9», автор О.С.Габриелян)

  • Проверить есть ли в составе предметов бытовой химии карбонаты и какие?
  • Сочинение или сказку «Карбонаты в моей жизни» или «Карбонаты в природе

3. Стадия размышления и рефлексии.

А сейчас сядьте поудобнее, можно закрыть глаза, расслабьтесь и обдумайте все, что происходило на уроке, выполните рефлексивный тест (слайд 8 - приложение1):

1. Я узнал (а) много нового.

2. Мне это пригодится в жизни.

3. На уроке было над чем подумать.

4. На все возникшие у меня вопросы я получил (а) ответы.

5. На уроке я поработал (а) добросовестно.

Поднимите руки те, кто поставил пять плюсов, у кого получилось четыре, у кого три?

Итог урока. Я думаю это мне ваша оценка. Благодарю вас за урок. Сдайте тетради, чтобы я тоже могла оценить вашу работу на уроке.

Химия карбонатов — Центр научного обучения

Карбонат кальция является основным минеральным компонентом известняка. Его химические и физические свойства лежат в основе современного использования известняка, а также уникальных известняковых ландшафтов сельской местности.

Карбонат кальция – минеральные формы

Основным минеральным компонентом известняка является кристаллическая форма карбоната кальция, известная как кальцит. Хотя кристаллы кальцита принадлежат к тригональной кристаллической системе, показанной ниже, встречается большое разнообразие форм кристаллов.

Одиночные кристаллы кальцита обладают оптическим свойством, называемым двойным лучепреломлением (двойное лучепреломление). Это сильное двойное лучепреломление приводит к тому, что объекты, рассматриваемые через чистый кусок кальцита, кажутся двойными.

Другая минеральная форма карбоната кальция называется арагонит. Его кристаллическая решетка отличается от кальцита, что приводит к другой форме кристаллов – орторомбической системе с игольчатыми кристаллами.

Растворимость

Карбонат кальция имеет очень низкую растворимость в чистой воде (15 мг/л при 25°C), но в дождевой воде, насыщенной углекислым газом, его растворимость увеличивается за счет образования более растворимого бикарбоната кальция.Карбонат кальция необычен тем, что его растворимость увеличивается при понижении температуры воды.

Повышенная растворимость карбоната кальция в дождевой воде, насыщенной углекислым газом, является движущей силой эрозии известняковых пород, приводящей к образованию в течение длительных периодов времени каверн, пещер, сталагмитов и сталактитов. Дождевая вода слабокислая, и когда она встречается с известняком, часть карбоната кальция вступает в реакцию с образованием раствора бикарбоната кальция.

+

+

CACO 3

( S )

+

CO 2 ( г )

+

H 2 o ( л )

CA (HCO 3 ) 2 ( AQ ( AQ )

в течение длительных периодов времени, это продолжающееся действие дождевой воды растворяется на некоторых из известняка, создавая под землю каверны и пещеры.Образование сталактитов и сталагмитов, по сути, представляет собой обратный процесс растворения, поскольку богатая бикарбонатами вода, капающая с потолка пещеры, частично испаряется, оставляя после себя отложения карбоната кальция.

CA (HCO 3 ) 2 ( AQ )

CACO 3 ( S )

+

CO 2 ( г )

+

H

H 2 o ( л )

Тепловое разложение

При нагревании выше 840 ° C карбонат кальция разлагается, выделения газа углекислого диоксида и оставляя после себя оксид кальция – белое твердое вещество.

CACO 3 ( S )

CO 2 ( G )

+

CAO ( S )

Оксид кальция известен как известь и является одним из 10 основных химических веществ, ежегодно производимых путем термического разложения известняка.

Термическое разложение карбоната кальция с образованием извести является одной из старейших известных химических реакций.В течение нескольких тысяч лет известь использовалась в растворе (паста из извести, песка и воды) для склеивания камней друг с другом в зданиях, стенах и дорогах. Схватывание раствора включает несколько химических реакций.

Во-первых, известь «рассчитана» водой, чтобы изготовить гидроксид кальция (SLACK LIME

CAO ( S )
Lime

+

H 2 o ( l ) )
вода

CA (OH)

2 ( S )

5 ( S )
SLACH LIME

Со временем это реагирует с углекислым газом в воздухе, чтобы сформировать кристаллы карбонат кальция, который связывает песчинки вместе, образуя твердый материал, похожий на камень.

CA (OH) 2 ( S ) SLACT LIME

+

CO 2 ( г ) ( G )
Углекисный диоксид

СаСО 3 ( с )
карбонат кальция

+

Н 2 О ( л )
воды

реакции с кислотами

Как и все карбонаты металлов, карбонат кальция реагирует с кислыми растворами с образованием углекислого газа.Именно эта реакция отвечает за шипение известняка при попадании на его поверхность разбавленной соляной кислоты.

+

1

2HCL ( AQ )

+

CACO 3

( S )

+

CO 2 ( г )

+

H 2 O ( L )

+

CaCl 2 ( AQ )

Limestone, который состоит в основном из карбоната кальция, веками применялась в сельском хозяйстве.Его разбрасывают по полям для нейтрализации кислых соединений в почве и снабжения кальцием, который является важным питательным веществом для растений. Сегодня, в зависимости от требований к почве, фермеру доступны следующие варианты:

  • известь – CaO
  • гашеная известь – Ca(OH) 2
  • дробленый чистый кальцитовый известняк – CaCO 3
  • известь Momigtic (CO 3 ) 2

В медицине антациды, содержащие небольшое количество карбоната кальция, используются для лечения «кислотного желудка».Происходящая химическая реакция включает нейтрализацию избытка кислоты карбонатом кальция. Такие бренды, как Quick-Eze и TUMS, содержат карбонат кальция в качестве «активного» ингредиента.

+

2HCL ( AQ )
Желудок Кислота

+

CACO 3 ( S ) ( S )
Antacid

+

CO 2 ( G ) +

H 2 O ( l )

+

CaCl 2 ( AQ )

Природа of science

Пытаясь понять окружающий мир, ученые часто ищут модели поведения, позволяющие сформулировать общие правила или принципы.Однако бдительный ученый должен быть непредвзятым и знать, что всегда есть исключения из общего правила, например, когда растворимость карбоната кальция уменьшается с повышением температуры.{2-}\) и имеет тригональную плоскую молекулярную структуру, состоящую из атома углерода, окруженного тремя атомами кислорода.Ион карбоната является умеренно сильным основанием, поэтому по определению основания Льюиса он притягивает протоны в водных растворах. Он несет формальный заряд -2. Карбонат связывается с катионами металлов, обычно образуя нерастворимые соединения.

Введение

Термин «карбонат» обычно используется для обозначения одной из его солей или карбонатных минералов. Наиболее известными карбонатами являются карбонат кальция (\(CaCO_3\)) и карбонат натрия (\(Na_2CO_3\)).

Рисунок 1.{2−}\)

Реакция с элементами группы 1

Все щелочные металлы реагируют с ионами карбоната и образуют термически стабильные соединения. Исключением из этого правила является \(Li_2CO_3\). Литий и магний имеют очень похожие свойства. Их сходство называется диагональным отношением, , возможно, из-за их сопоставимого размера. Следовательно, литий и его соединения не реагируют так же, как другие элементы группы 1. Ниже приведены некоторые примеры карбонатов щелочных металлов:

  • Карбонат лития , \(Li_2CO_3\) : можно использовать для лечения пациентов с маниакально-депрессивным психозом.{2-} \longrightarrow Na_2CO_3\]

Реакция с элементами группы 2

Карбонаты группы 2 являются наиболее важными минералами щелочноземельных металлов. Их нерастворимость в воде и растворимость в кислых растворах делает их идеальным резервуаром для нефти. Одним из наиболее значительных карбонатов группы 2 является карбонат кальция, который является основным компонентом известняка . Известняки используются в основном для строительных камней, включая производство очков, портландцемента и формирование известняковых пещер.{2-} \longrightarrow CaCO_3\)

Для получения чистого CaCO 3 из известняка необходимо предпринять три шага:

  1. Кальцинирование : разложение известняка тепловой энергией \[CaCO_{3 \; (s)} \longrightarrow CaO_{(s)} + CO_{2 \; (g)}\]
  2. Гашение : добавление воды к \(CaO_{(s)}\) \[CaO_{(s)} + H_2O_{(l)} \longrightarrow Ca(OH)_{2 \ ; (s)}\]
  3. Карбонизация : Превращение \(Ca(OH)_2\) в водной форме в осажденный \(CaCo_3\) \[Ca(OH)_{2 \; (s)} + CO_{2 \; (g)} \longrightarrow CaCO_{3 \; (s)} + H_2O_{(l)}\]

Практическое применение карбонатов

Вода с постоянной жесткостью содержит HCO 3 .При добавлении Na 2 CO 3 (стиральная сода) вода смягчается, а в жесткой воде осаждаются кальций и магний. Фильтрат сульфидной группы аммония при обработке CO 3 2- дает осадок четвертой группы (Mg, Ca, Sr, Ba). Водный карбонат-анион является ключевым реагентом, получившим название карбонатной группы. После серии осаждений раствор будет содержать Na, K, NH 4 (обычные водорастворимые соли). Бикарбонаты используются в лаборатории для предотвращения травм или повреждений от использования сильных кислот; например, рассыпая бикарбонатный порошок в местах потенциальной утечки кислоты, случайные разливы нейтрализуются.

Интересные факты о карбонатах

  • Карбонат является умеренно сильным основанием.
  • Щелочные металлы могут быть добыты в форме: Na 2 CO 3 , карбонат натрия.
  • За исключением Li 2 CO 3 , карбонаты щелочных металлов термически стабильны.
  • Карбонат лития использовался для лечения людей, страдающих маниакально-депрессивным психозом.
  • Карбонат натрия (кальцинированная сода) используется в производстве стекла.
  • Карбонат кальция представляет собой известняк.
  • Бикарбонат натрия можно выделить и продать или преобразовать в карбонат натрия путем нагревания.

Внешние ссылки

  • Для получения дополнительной информации о карбонатных породах нажмите здесь.
  • Хоукс, Стивен Дж. «Стекло не течет, не кристаллизуется и не является жидкостью». J. Chem. Образовательный 2000 77 846.
  • Лажье, Клаудия; Оливьери, Алехандро. «Расчет растворимости карбонатов и фосфатов в воде под влиянием конкурентных кислотно-основных реакций. J. Chem. Educ. 1990 , 67 , 934.C

Участники

  • Кэндис Чан (UCD), Вики Во (UCD), Маргарет Хуан 906 (3UCD)

    Химия карбонатов эксперимента по обогащению CO2 в открытом океане in situ (antFOCE) в сравнении с краткосрочными изменениями в прибрежных водах Антарктики

  • МГЭИК. Изменение климата, 2014 г.: Обобщающий отчет. Вклад рабочих групп I, II и III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата .(МГЭИК, 2014 г.).

  • Сэнфорд, Т., Фрумхофф, П. К., Люерс, А. и Галледж, Дж. Повествование о климатической политике в условиях опасного потепления в мире. Природа Изменение климата 4 , 164–166 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Peters, G. P. и др. . Задача удержать глобальное потепление ниже 2°C. Природа Изменение климата 3 , 4–6 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Ле Кере, К. и др. . Глобальный углеродный бюджет 2016. Earth Syst. науч. Данные 8 , 605–649, https://doi.org/10.5194/essd-8-605-2016 (2016).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Орр, Дж. К. и др. . Антропогенное закисление океана в двадцать первом веке и его влияние на кальцифицирующие организмы. Природа 437 , 681–686 (2005).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья пабмед Google ученый

  • Пёртнер, Х.-О. и др. . В «Изменение климата 2014: последствия, адаптация и уязвимость». Часть A: Глобальные и отраслевые аспекты. Вклад Рабочей группы II в Пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата (под редакцией К.Б. Филда, В.Р. Барроса, Д.Дж. Доккена, К.Дж. Мах, М.Д. Мастрандреа, Т.Е. Билир, К.Л. Б. Гирма, Э. С. Киссель, А. Н. Леви, С. МакКракен, П. Р. Мастрандреа и Л. Л. Уайт) 411–484 (2014).

  • Крекер, К.J. и др. . Воздействие закисления океана на морские организмы: количественная оценка чувствительности и взаимодействие с потеплением. Glob Change Biol 19 , 1884–1896, https://doi.org/10.1111/gcb.12179 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Фабри, В. Дж., МакКлинток, Дж. Б., Матис, Дж. Т. и Гребмайер, Дж. М. Окисление океана в высоких широтах: вожак. Океанография 22 , 160–171 (2009).

    Артикул Google ученый

  • Doney, S.C. и др. . Воздействие изменения климата на морские экосистемы. Ежегодный обзор морской науки 4 , https://doi.org/10.1146/annurev-marine-041911-111611 (2012).

  • McNeil, B. I. & Matear, R. J. Закисление Южного океана: переломный момент при концентрации CO в атмосфере 450 ppm 2 . PNAS 105 , 18860–18864 (2008 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Steinacher, M., Joos, F., Frölicher, T.L., Plattner, G.K. & Doney, S.C. Неизбежное закисление океана в Арктике, спроецированное с помощью модели глобального сопряженного углеродного цикла и климата NCAR. Биогеонауки 6 , 515–533, https://doi.org/10.5194/bg-6-515-2009 (2009).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Беднаршек Н. и др. . Массовое растворение живых птероподов в Южном океане. Nature Geosci 5 , 881–885, https://doi.org/10.1038/ngeo1635 (2012).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Хофманн, Г. Е. и др. . Влияние подкисления океана на обызвествляющие организмы в морских экосистемах: взгляд от организма к экосистеме. Ежегодный обзор экологии, эволюции и систематики 41 , 127–147 (2010).

    Артикул Google ученый

  • Гаттузо, Дж. П. и др. . Free Ocean CO 2 Системы обогащения (FOCE): текущий статус и будущие разработки. Биогеонауки 11 , 4057–4075, https://doi.org/10.5194/bgd-11-4001-2014 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Керрисон П., Холл-Спенсер Дж.М., Саггетт, Д. Дж., Хепберн, Л. Дж. и Стейнке, М. Оценка изменчивости pH в прибрежном источнике CO 2 для исследований подкисления океана. Эстуарии, прибрежные и шельфовые науки 94 , 129–137 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Рибеселл, У. и Гаттузо, Ж.-П. Уроки, извлеченные из исследований подкисления океана. Природа Изменение климата 5 , 12–14 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Кейрос, А. М. и др. . Расширение масштабов экспериментальных исследований подкисления и потепления океана: от отдельных людей до экосистемы. Glob Change Biol 21 , 130–143 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Мэтсон, П. Г., Уошберн, Л., Марц, Т. Р. и Хофманн, Г.E. Абиотические и биотические факторы изменения рН океана под припайным морским льдом в проливе Мак-Мердо, Антарктида. PLoS ONE 9 , e107239 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Вальдбуссер, Г. Г. и Солсбери, Дж. Э. Окисление океана в прибрежной зоне с точки зрения организма: множественные системные параметры, частотные области и среда обитания. Annual Review of Marine Science 6 , 221–247, https://doi.org/10.1146/annurev-marine-121211-172238 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья пабмед Google ученый

  • Роден, Н. П., Шедвик, Э. Х., Тилбрук, Б. и Трулл, Т. В. Годовой цикл химического состава карбонатов и десятилетние изменения в прибрежной части залива Прюдс, Восточная Антарктида. Морская химия 155 , 135–147 (2013).

    КАС Статья Google ученый

  • Смит, В.О., Динниман М.С., Хофманн Э.Э. и Клинк Дж.М. Влияние смены ветров и температур на океанографию моря Росса в 21 веке. Письма о геофизических исследованиях 41 , 1624–1631 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Хофманн, Г. Е. и др. . Высокочастотная динамика pH океана: сравнение нескольких экосистем. PLoS ONE 6 , e28983, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0028983 (2011 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Капсенберг Л., Келли А. Л., Шоу Э. К., Марц Т. Р. и Хофманн Г. Э. Изменчивость рН прибрежной Антарктики влияет на разработку экспериментов по подкислению океана. науч. Реп . 5 (2015).

  • Шрам, Дж. Б., Шенрок, К. М., МакКлинток, Дж.Б., Амслер, К.Д. и Ангус, Р.А. Многочастотные наблюдения за химическим составом карбонатов морской воды на центральном побережье западной части Антарктического полуострова. Polar Research 34 (2015).

  • Уолц П., Кирквуд В., Пельтцер Э., Хестер К. и Брюэр П. В OCEANS 2008-MTS/IEEE Kobe Techno-Ocean . 1–4 (IEEE).

  • Кирквуд В. и др. . В разделе «Подводные технологии» (UT), Симпозиум IEEE 2011 г. и Семинар 2011 г. по научному использованию подводных кабелей и связанных с ними технологий (SSC).1–8 (IEEE).

  • Клайн, Д. И. и др. . Краткосрочный эксперимент по обогащению in situ CO 2 на острове Херон (Великобритания). науч. Отчет 2 , 413–411 (2012).

    Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Кокс, Т. Е. и др. . Влияние обогащения in situ CO 2 на структурные характеристики, фотосинтез и рост средиземноморской морской травы Posidonia oceanica . Биогеонауки 13 , 2179–2194, https://doi.org/10.5194/bg-13-2179-2016 (2016).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Zeebe, R. & Wolf-Gladrow, D. CO 2 в морской воде: равновесие, кинетика, изотопы. В серии книг по океанографии Elsevier, 65 346 (Elsevier Amsterdam 2005).

  • МГЭИК. Изменение климата, 2013 г.: Основы физических наук.Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата . (2013).

  • Брюэр, П. Г. и Голдман, Дж. К. Изменения щелочности, вызванные ростом фитопланктона. Лимнол. Океаногр 21 , 108–117 (1976).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Арчер, Д., Эмерсон, С. и Реймерс, К. Растворение кальцита в глубоководных отложениях: pH и O 2 результаты микроэлектрода. Geochimica et Cosmochimica Acta 53 , 2831–2845 (1989).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Законы, Э. А. Коэффициенты фотосинтеза, новая продукция и чистая продукция сообщества в открытом океане. Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers 38 , 143–167 (1991).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Бендеры, М., Orchardo, J., Dickson, M.-L., Barber, R. & Lindley, S. In vitro потоки O 2 по сравнению с 14 производством C и другими показателями скорости во время эксперимента JGOFS в экваториальной части Тихого океана. Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers 46 , 637–654 (1999).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Лежандр, П. и Андерсон, М. Дж. Анализ избыточности на основе расстояния: проверка многовидовых реакций в многофакторных экологических экспериментах. Экологические монографии 69 , 1–24 (1999).

    Артикул Google ученый

  • Андерсон М. Дж. и Робинсон Дж. Перестановочные тесты для линейных моделей. Статистический журнал Австралии и Новой Зеландии 43 , 75–88 (2001).

    MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

  • Маклеод А. и Лонг С.Обогащение углекислым газом в свободном воздухе (FACE) в исследованиях глобальных изменений: обзор. Достижения в области экологических исследований 28 , 1–56 (1999).

    КАС Статья Google ученый

  • Гибсон, Дж. А. Э. и Трулл, Т. В. Годовой цикл f CO 2 под морским льдом и в открытой воде в заливе Прюдс, Восточная Антарктида. Морская химия 66 , 187–200, https://doi.org/10.1016/s0304-4203(99)00040-7 (1999).

    КАС Статья Google ученый

  • Легге, О. Дж. и др. . Сезонный цикл потока CO 2 из атмосферы в океан в заливе Райдер, западная часть Антарктического полуострова. Письма о геофизических исследованиях 42 , 2934–2942 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Мэтсон П.Г., Марц Т.Р. и Хофманн Г.E. Высокочастотные наблюдения pH под антарктическим морским льдом в южной части моря Росса. Antarctic Science 23 , 607–613 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Шедвик Э., Трулл Т., Томас Х. и Гибсон Дж. Уязвимость полярных океанов к антропогенному закислению: сравнение арктических и антарктических сезонных циклов. науч. 3 , 2339–2339 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Эглстон, Э.С., Сабин, К.Л. и Морел, Ф.М. Повторное посещение Ревеля: Буферные факторы, которые количественно определяют реакцию химии океана на изменения DIC и щелочности. Global Biogeochemical Cycles 24 (2010).

  • Джонс, Э. М. и др. . Закисление океана и состояние насыщения карбонатом кальция в прибрежной зоне Западно-Антарктического полуострова. Глубоководные исследования, часть II: актуальные исследования в океанографии 139 , 181–194 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Беднаршек Н., Тарлинг Г., Филдинг С. и Баккер Д. Динамика популяции и биогеохимическое значение Limacina helicina antarctica в море Скотия (Южный океан). Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography 59 , 105–116 (2012).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Пек, Л.С., Уэбб, К. Э. и Бейли, Д. М. Чрезвычайная чувствительность биологических функций к температуре у антарктических морских видов. Функциональная экология 18 , 625–630 (2004).

    Артикул Google ученый

  • Пек, Л. С. Перспективы выживания антарктических водных видов в условиях изменения климата. Frontiers in Zoology 2 , 8 (2005).

    Артикул Google ученый

  • Пек, Л.С., Пауэлл, Д.К. и Тайлер, П.А. Очень медленное развитие у двух антарктических двустворчатых моллюсков, младенческого моллюска Laternula elliptica и гребешка Adamussium colbecki . Mar Biol 150 , 1191–1197 (2007).

    Артикул Google ученый

  • Бирн М. и др. . Уязвимость кальцинирующей личиночной стадии антарктического морского ежа Sterechinus neumayeri к подкислению и потеплению океана в ближайшем будущем. Glob Change Biol 19 , 2264–2275, https://doi.org/10.1111/gcb.12190 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Гонсалес-Бернат, М. Дж., Ламаре, М. и Баркер, М. Влияние пониженного pH морской воды на оплодотворение, эмбриогенез и развитие личинок антарктической морской звезды Odontaster validus . Polar Biol 36 , 235–247, https://doi.org/10.1007/s00300-012-1255-7 (2013).

    Артикул Google ученый

  • Ю, П. С. и др. . Затухание роста с прогрессированием графика развития у эмбрионов и ранних личинок Sterechinus neumayeri , выращенных в условиях повышенного содержания CO 2 . PLoS ONE 8 , e52448 (2013).

  • МакКлинток, Дж. Б. и др. . Быстрое растворение раковин слабокальцинированных макроорганизмов антарктического бентоса указывает на высокую уязвимость к закислению океана. Antarctic Science 21 , 449–456 (2009).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Пек, Л. С. Перспективы выживания в Южном океане: уязвимость бентосных видов к изменению температуры. Antarctic Science 17 , 497–507 (2005).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Легге, О. Дж. и др. .Сезонный цикл процессов карбонатной системы залива Райдер, Западная часть Антарктического полуострова. Глубоководные исследования, часть II: актуальные исследования в океанографии 139 , 167–180 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Кларк, Г. Ф., Рэймонд, Б., Риддл, М. Дж., Старк, Дж. С. и Джонстон, Э. Л. Уязвимость мелководных антарктических экосистем с преобладанием беспозвоночных. австр. Экол. 40 , 482–491, https://doi.org/10.1111/aec.12237 (2015 г.).

    Артикул Google ученый

  • Кларк, Г. Ф. и др. . Управляемые светом переломные моменты в полярных экосистемах. Glob Change Biol 19 , 3749–3761 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Дирсен, Х. М., Смит, Р. К. и Вернет, М. Динамика талой ледниковой воды в прибрежных водах к западу от Антарктического полуострова. ПНАС 99 , 1790–1795 (2002).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Холл-Спенсер, Дж. М. и др. . Вулканические жерла углекислого газа демонстрируют воздействие окисления океана на экосистему. Природа 454 , 96–99 (2008).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья пабмед Google ученый

  • Бассо, Л., Hendriks, I.E., Rodríguez-Navarro, A.B., Gambi, M.C. & Duarte, C.M. Экстремальные условия pH в естественной вентиляционной системе CO 2 (Италия) влияют на рост и выживание ювенильных раковин загонов ( Pinna nobilis ). Эстуарии и побережья 38 , 1986–1999 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • Томпсон, Б.А.В., Голдсуорси, П.М., Риддл, М.Дж., Снейп, И. и Старк, Дж.С.Влияние загрязнения обычным и биоразлагаемым смазочным маслом на пополнение инфауны в антарктических отложениях: полевой эксперимент. Журнал экспериментальной морской биологии и экологии 340 , 213–226 (2007).

    КАС Статья Google ученый

  • Диксон А. Г., Сабина К. Л. и Кристиан Дж. Р. Руководство по передовым методам измерения CO 2 в океане. В специальном выпуске PICES Vol.3 191 (2007).

  • Хансен Х. и Королев Ф. Определение питательных веществ. В Methods of Seawater Analysis , Third Edition (редакторы К. Грассхофф, К. Кремлинг и М. Эрхардт) 159–228 (Wiley-VCH Verlag GmbH, 2007).

  • Van Heuven, S., Pierrot, D., Lewis, E. & Wallace, D. Программа MATLAB, разработанная для системных расчетов CO 2 . ОРНЛ/CDIAC-105b. Центр анализа информации об углекислом газе, Окриджская национальная лаборатория , Министерство энергетики США, Ок-Ридж, Теннесси 530 (2011).

  • Рой, Р. Н. и др. . Константы диссоциации угольной кислоты в морской воде при солености от 5 до 45 и температуре от 0 до 45°С. Морская химия 44 , 249–267 (1993).

  • Мартц, Т. Р., Коннери, Дж. Г. и Джонсон, К. С. Испытания Honeywell Durafet® для применения с pH морской воды. Лимнол. океаногр. Методы 8 , 172–184 (2010).

    КАС Статья Google ученый

  • Бреснахан, П.J., Martz, T.R., Takeshita, Y., Johnson, K.S. & LaShomb, M. Передовой опыт автономного измерения pH морской воды с помощью Honeywell Durafet. Методы океанографии 9 , 44–60 (2014).

    Артикул Google ученый

  • Учида, Х., Кавано, Т., Канеко, И. и Фукасава, М. Калибровка на месте оптодных датчиков кислорода. Журнал атмосферных и океанических технологий 25 , 2271–2281 (2008).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Гарсия, Х. Э. и Гордон, Л. И. Растворимость кислорода в морской воде: более подходящие уравнения. Лимнол. океаногр. 37 , 1307–1312 (1992).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Роден, Н. П., Тилбрук, Б., Трулл, Т. В., Вирчу, П. и Уильямс, Г. Д. Динамика круговорота углерода в сезонной зоне морского льда Восточной Антарктиды. Журнал геофизических исследований: океаны 121 (2016).

  • Муччи, А. Растворимость кальцита и арагонита в морской воде при различной солености, температуре и общем давлении в одну атмосферу. Американский научный журнал 283 , 780–799 (1983).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Андерсон М. Дж. Новый метод непараметрического многомерного дисперсионного анализа. австр. Экол. 26 , 32–46 (2001).

    Google ученый

  • Андерсон, М. Дж., Горли, Р. Н. и Кларк, К. Р. PERMANOVA + для PRIMER: Руководство по программному обеспечению и статистическим методам . (ПРАЙМЕР-Э, 2008).

  • Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка браузера на прием файлов cookie

    Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

    Изменчивость химического состава карбонатов морского льда: тематическое исследование, сравнивающее важность осаждения икаита, донных ледяных водорослей и течений через невидимую полынью

    Статус : исправленная версия этого препринта была принята для журнала TC и, как ожидается, появится здесь в надлежащее время.

    Брент GT Else 1 , Арали Кранч 1 , Ричард П. Симс 1,a , Саманта Джонс 1 , Лаура А. Далман 2,b , Кристофер Дж. Река 2, c c Сигал 3,4 , Рэндалл К. Шариен 5 и Таня Гуха 1 Brent G.T. Else et al. Брент Г. Т. Элс 1 , Арали Кранч 1 , Ричард П.Симс 1,a , Саманта Джонс 1 , Лора А. Далман 2,b , Кристофер Дж. Манди 2 , Ребекка А. Сигал 3,4 , Рэндалл К. Шариен 5 6 9051 и Таня Гуха 1
    • 1 Факультет географии, Университет Калгари, Калгари, Альберта, Канада
    • 2 Центр науки о наблюдении за Землей, Университет Манитобы, Виннипег, Манитоба, Канада
    • 3 Arctic Eider Society, San
    • 4 SmartIce Sea Ice Monitoring & Information Inc., Сент-Джонс, Канада
    • 5 Факультет географии, Университет Виктории, Виктория, Британская Колумбия, Канада
    • a Сейчас в: Колледж наук о жизни и окружающей среде Эксетерского университета, Эксетер, Великобритания
    • b в настоящее время находится: Институт морских и антарктических исследований Университета Тасмании, Хобарт, Австралия
    • 1 Факультет географии Университета Калгари, Калгари, Альберта, Канада
    • 2 Центр исследований Земли, Университет Манитобы, Виннипег, Манитоба, Канада
    • 3 Общество Арктики Эйдера, Канада
    • 4 SmartIce Sea Ice Monitoring & Information Inc., Сент-Джонс, Канада
    • 5 Факультет географии, Университет Виктории, Виктория, Британская Колумбия, Канада
    • a Сейчас в: Колледж наук о жизни и окружающей среде Эксетерского университета, Эксетер, Великобритания
    • b сейчас по адресу: Институт морских и антарктических исследований Университета Тасмании, Хобарт, Австралия
    Скрыть сведения об авторе Получено: 07 октября 2021 г. – Принято на рассмотрение: 27 октября 2021 г. – Начало обсуждения: 27 октября 2021 г.

    Известно, что химический состав карбонатов морского льда играет роль в глобальных углеродных циклах, но его важность неясна отчасти из-за расхождений в сообщаемых результатах.Изменчивость физических и биологических факторов обычно используется для объяснения различий между исследованиями. На Канадском арктическом архипелаге «невидимые полыньи» — области сильных течений, тонкого льда и потенциально высокой биологической продуктивности — являются примерами чрезвычайной пространственной изменчивости. Мы использовали невидимую полынью в качестве естественной лаборатории для изучения влияния предполагаемых начальных условий образования льда, скорости роста льда и биомассы водорослей на распределение карбонатных видов путем сбора достаточного количества кернов для проведения статистического сравнения между участками, расположенными внутри и снаружи. оф, полынья возле Икалуктуттияка (Кембриджский залив, Нунавут, Канада).На обоих участках самый верхний 10-сантиметровый горизонт льда показал признаки дегазации CO 2 , в то время как распределение карбонатов в среднем и самом нижнем 10-сантиметровом горизонтах в значительной степени соответствовало распределению солености. В полынье в верхнем ледяном горизонте были значительно выше объемный общий неорганический углерод (TIC), общая щелочность (TA) и соленость, возможно, из-за условий ледостава, которые благоприятствовали образованию шуги. Горизонты среднего льда были статистически неразличимы между участками, что позволяет предположить, что скорость роста льда не является важным фактором для распределения карбонатов в условиях середины зимы.На более мощном (не полыньем) участке наблюдались более высокие биомасса водорослей, TIC и TA в нижнем горизонте. Химический состав карбонатов в нижнем горизонте можно объяснить распределением солености, при этом сильные течения на участке полыньи потенциально играют роль в опреснении; биология не оказала заметного влияния. Мы действительно видели признаки осаждения карбоната кальция, но с небольшим влиянием на соотношение TIC : TA и небольшой разницей между участками. Поскольку различия были ограничены относительно тонкими слоями вверху и внизу, усредненные по вертикали значения TIC : TA не отличались значимо между сайтами.Это дает некоторое обоснование для использования единого объемного значения для каждого параметра при моделировании воздействия морского льда на химический состав океана при низком разрешении. Точное значение, которое следует использовать (в частности, для отношения TIC : TA), вероятно, зависит от региона, но потенциально может быть приблизительно определено на основе информации об исходной морской воде и солености морского льда. Дальнейшие выводы ожидаются после тщательного взаимного сравнения существующих данных.

    Брент Г.Т. Эльс и соавт.

    Просмотрено

    Всего просмотров статей: 434 (включая HTML, PDF и XML)
    HTML ПДФ XML Всего Дополнение БибТекс КонецПримечание
    326 92 16 434 33 7 7
    • HTML: 326
    • PDF: 92
    • XML: 16
    • Всего: 434
    • Дополнение: 33
    • БибТекс: 7
    • КонецПримечание: 7
    просмотров и загрузок (рассчитано с 27 октября 2021 г.)
    Месяц HTML ПДФ XML Всего
    Октябрь 2021 79 12 3 94
    ноябрь 2021 г. 103 22 1 126
    Декабрь 2021 45 17 2 64
    Январь 2022 29 12 2 43
    Февраль 2022 54 20 6 80
    март 2022 16 9 2 27
    Общее количество просмотров и загрузок (рассчитано с 27 октября 2021 г.)
    Месяц просмотров HTML загрузок PDF загрузок XML
    Октябрь 2021 79 12 3
    ноябрь 2021 г. 182 34 4
    Декабрь 2021 227 51 6
    Январь 2022 256 63 8
    март 2022 310 83 14
    март 2022 326 92 16

    Просмотры (географическое распространение)

    Всего просмотров статей: 381 (включая HTML, PDF и XML) Из них 381 с указанием географии и 0 с неизвестным происхождением.

    Итого: 0
    HTML: 0
    PDF: 0
    XML: 0

    Последнее обновление: 29 марта 2022 г.

    Химия карбонатов и изотопные характеристики подземных вод водоносных горизонтов Люблянско Поле и Люблянско Барье в Словении

    Водоносные горизонты Люблянско Поле и Люблянско Барье являются основными ресурсами подземных вод для нужд Любляны, столицы Словении.Химия карбонатов и изотопный анализ подземных вод были проведены для получения новых гидрогеологических данных, которые должны послужить основой для усовершенствования гидрогеологических концептуальных моделей обоих водоносных горизонтов. Всего было отобрано 138 проб подземных вод в 69 точках отбора проб из обоих водоносных горизонтов. Ионы основных карбонатов и стабильный изотоп кислорода использовались для выявления различий в областях перезарядки водоносных горизонтов. Были выделены четыре группы подземных вод: (1) водоносный горизонт Люблянско-Поле с более высокими значениями Ca 2+ , так как в области его питания преобладает известняк, (2) северная часть водоносного горизонта Люблянско-Барье, с преобладанием доломита в области его питания, ( 3) центральная часть водоносного горизонта Люблянско Барье, который залегает ниже поверхностного слоя непроницаемой глины и беден карбонатами, и (4) водоносный горизонт Брест и Ишки Вршай в южной части Люблянско Барье с более высокой Mg 2+ в грунтовых водах и доломите преобладает в области его подпитки.Радиоактивный изотоп тритий также использовался для оценки возраста подземных вод. Отобранные пробы подземных вод являются свежими с активностью трития от 4 до 8 TU и временем пребывания до 10 лет.

    1. Введение

    Водоносные горизонты Люблянско поле и Люблянско Барье являются двумя наиболее важными источниками подземных вод для Любляны, столицы Словении, и ее окрестностей. Подземные воды эксплуатируются на пяти насосных станциях: Сентвид, Клече, Храстье и Яршки прод из водоносного горизонта Люблянско поле и Брест из водоносного горизонта Люблянско Барье.Природные условия исследуемой территории характеризуются высокой уязвимостью водоносных горизонтов, большими скоростями подземного стока и переноса загрязняющих веществ, сильной взаимосвязью между поверхностными и подземными водами [1].

    Химический состав подземных вод является важным фактором, определяющим их использование для бытовых, ирригационных и промышленных целей. Он в значительной степени контролируется взаимодействием с минеральным составом водоносного горизонта, через который он протекает. В любом районе подземные воды имеют свой уникальный химический состав из-за нескольких процессов, таких как взаимодействие почвы и горных пород во время пополнения и течения подземных вод, длительное хранение в водоносном горизонте, растворение минеральных веществ и т. д. [2].Реакции между подземными водами и минералами горных пород оказывают значительное влияние на качество воды, а также полезны для понимания генезиса подземных вод [3]. Химический состав подземных вод аллювиальных водоносных горизонтов обычно отражает химический состав преобладающего типа породы в окружающих областях пополнения запасов. Кальций, магний и бикарбонат являются преобладающими ионами, присутствующими в подземных водах в районе исследований. Богатые карбонатами породы, такие как известняк, доломитовый известняк и доломит, являются основными исходными материалами для карбонатного выветривания.Имеющиеся в этих породах карбонаты растворяются и добавляются в систему подземных вод за счет дождевой и ирригационной инфильтрации и движения подземных вод [4, 5].

    На качество подземных вод водоносных горизонтов также влияют такие антропогенные факторы, как промышленность, сельское хозяйство, деятельность населения, транспорт, удаление отходов и нерегулируемая система канализации [6]. Таким образом, геохимия подземных вод отражает порой сложную историю пути их течения через различные типы горных пород в сочетании с антропогенными воздействиями [7].

    Использование основных ионов в качестве естественных трассеров [8] стало очень распространенным методом определения путей течения в водоносных горизонтах [9]. Основными химическими параметрами, описывающими карбонатное равновесие подземных вод, являются кальций (Ca 2+ ), магний (Mg 2+ ), их молярное соотношение (Ca/Mg) и гидрокарбонат (). Обычно молярное соотношение между кальцием и магнием в подземных водах зависит от литологического состава участков питания подземных вод. То есть, если мольное отношение Ca/Mg равно 1, преобладает растворение доломита, а более высокое отношение свидетельствует о большем вкладе растворения кальцитовых минералов [10].

    Также стабильные изотопы кислорода и водорода являются очень хорошими индикаторами для определения областей питания водоносных горизонтов, поскольку значения изотопов остаются постоянными в низкотемпературных водоносных горизонтах [11]. Высотные и континентальные эффекты оказывают основное влияние на стабильные изотопы в подземных водах. На больших высотах, где средние температуры ниже, осадки изотопно обеднены [12] со скоростью истощения кислорода-18 около 0,3‰   на 100 м. Таким образом, высотный эффект очень полезен для различения областей питания подземных вод на больших и малых высотах [11].Эффект    заключается в наблюдении, что метеорная вода более обеднена кислородом-18 по мере удаления от источника (океана) водяного пара и называется континентальным изотопным эффектом [13]. Однако в небольших гидрологических бассейнах континентальным эффектом можно пренебречь, в то время как в более крупных системах этот эффект необходимо учитывать. Тритий — радиоактивный изотоп водорода с периодом полураспада 12,4 года, который входит в гидрологический цикл в виде осадков. Его присутствие в подземных водах свидетельствует об активном питании.Поскольку он является частью молекулы воды, он предлагает единственный доступный метод прямого датирования воды [11]. Учитывая, что значения содержания трития в подземных водах различаются как в пространстве, так и во времени, важно установить ближайшую точку измерения осадков, чтобы обеспечить ориентир для оценки пополнения запасов подземных вод и времени прохождения [14].

    Химический и изотопный состав подземных вод водоносных горизонтов изучается с 1997 г. [15–18]. Предыдущие исследования были сосредоточены только на изучении отдельных водоносных горизонтов.По данным Jamnik et al. [19] подземные воды водоносного горизонта Люблянско поле частично пополняются за счет подземных вод водоносного горизонта Люблянско Барье, поэтому целью данного исследования было изучение взаимодействия между этими двумя водоносными горизонтами. Однако целью представленного исследования было получение новых гидрогеологических данных и знаний об обоих водоносных горизонтах, которые послужили бы основой для улучшения гидрогеологических концептуальных моделей обоих водоносных горизонтов. В этой области мы провели обширный гидрохимический и изотопный анализ подземных вод, включая параметры, важные для понимания механизмов пополнения водоносного горизонта, времени удержания подземных вод в водоносном горизонте и, наконец, сброса из водоносного горизонта в водоем реки Сава.

    1.1. Характеристики области исследования

    Область исследования, расположенная в центральной части Словении, состоит из двух водоносных горизонтов: Люблянско поле и Люблянско Барье. Люблянское поле находится в северной части Любляны, а Люблянское Барье — в южной части, и они разделены холмами Головец, Грайски гребень и Рожник (рис. 1).


    С геологической точки зрения районы Люблянского поля и Люблянского барья представляют собой впадины, образованные тектоническим опусканием и постепенным заполнением аллювиальными и озерными отложениями [20, 21].Возвышенности Головец, Грайски гребень и Рожник представляют собой обнажения каменноугольного и пермского фундамента впадины, приподнятого над поверхностью более молодых отложений. Синя Горица, Блатна Брезовица, Внанье Горице и другие холмы в южной части Люблянско Барье имеют аналогичное происхождение. В южной и западной части Люблянского Барье фундамент состоит из водопроницаемых мезозойских известняков и доломитов, тогда как в других местах фундамент состоит из вышеупомянутых каменноугольных и пермских аргиллитов, кварцевых песчаников и конгломератов, характеризующихся очень низкой гидравлической проводимостью.

    Заполнение котловины отложениями было очень интенсивным в плейстоцене, когда река Сава транспортировала материал с альпийских ледников на Люблянское поле [21]. Отложения сложены хорошо проницаемыми гравийно-песчаными пластами с линзами конгломератов. Благодаря значительной мощности, которая в наиболее глубоких частях превышает 100 м, и хорошей проницаемости этот песчано-гравийный водоносный горизонт содержит значительное количество подземных вод. Безнапорный водоносный горизонт Люблянского поля пополняется рекой Сава и местными осадками, просачивающимися через зону аэрации.В северо-западной части Люблянского поля, в районе Рое и Томачево, водоносный горизонт пополняется рекой Сава. Подземные воды сбрасываются обратно в реку Сава в юго-восточной части Люблянского поля.

    Люблянско Барье состоит из чередующихся аллювиальных и озерных отложений. Аллювиальные отложения были принесены в Люблянско-Барье реками и ручьями с лежащих южнее холмов Крымско-Мокришко. Гравий рек Ишка, Боровнишчица и Желимельщица простирается далеко на север, где достигает гравия рек Градащица и Глинщица, а также Савы, которая текла по южной стороне холма Рожник до конца последнего ледникового периода.Аллювиальные отложения плейстоцена и голоцена включают переслаивание озерных отложений. Обычны линзы из глины, песка и торфа. Гравий часто бывает илистым или глинистым. Поверхность в центральной части Люблянского Барье покрыта глинистым илом с многочисленными остатками брюхоногих моллюсков. Общая мощность отложений до 170 м [20].

    Приповерхностные голоценовые водоносные горизонты Люблянско-Барье пополняются непосредственно за счет осадков и поверхностных водотоков, в то время как более глубокие песчано-гравийные водоносные горизонты, сформированные на проницаемом известняковом и доломитовом фундаменте, питаются водой из обширного карстового водосбора к югу и западу от Люблянского Барье.Из-за неоднородности отложений гидрогеологические условия на Люблянско Барье более сложные, чем на Люблянском поле. Водоносные горизонты Люблянско Барье расположены в доломитовом фундаменте и в пластах гравия. Последние разделены менее проницаемыми слоями и поэтому содержат артезианские подземные воды. Подземные воды Люблянско Барье сбрасываются в реку Любляницу и Люблянское Поле через узкий проход между Грайским гребнем и долиной Рожник и Дравлье [19, 20].

    2.Материалы и методы
    2.1. Отбор и анализ проб подземных вод

    Пробы подземных вод отбирались дважды (осенью 2010 г. и весной 2011 г.) в каждом месте отбора проб в условиях базового стока подземных вод. Всего было отобрано 44 пробы из водоносного горизонта Люблянско поле и 25 проб из водоносного горизонта Люблянско Барье. Пробные площадки в обоих водоносных горизонтах включают 28 насосных станций водоснабжения, 5 промышленных колодцев, 2 частных колодца, 29 скважин и 5 поверхностных вод. Изотопный состав кислорода () и активность трития ( 3 H) отслеживались в ежемесячных осадках Геологической службой в Любляне с 2010 года.

    Стандартные процедуры отбора проб, транспортировки и хранения проб подземных вод соответствовали стандартам ISO [22–24]. Пробы воды из колодцев и скважин отбирали насосом Grundfos MP-1 со скоростью откачки 0,2 л/с. Во время откачки параметры поля (электропроводность, pH и температура воды) измерялись прибором WTW pH/Conductivity pH/Cond 340i SET. Пробы подземных вод отбирались, когда измеренные полевые параметры пресных подземных вод на объекте были стабильными.

    Пробы подземных вод отбирались в полиэтиленовые бутылки. Для соответствующих мажорных ионов (Ca 2+ , Mg 2+ , и ) и радиоактивного изотопа трития ( 3 H) было отобрано 1 л пробы воды, а для стабильных изотопов кислорода ( 18 O/ 16 O) Было отобрано 0,1 л пробы воды.

    Мажорные ионы проанализированы в лаборатории коммунального предприятия Водовод-Канализация д.о.о. Любляна. Метод ионной хроматографии (IC Metrohm) использовали для определения различных основных ионов, выраженных в мг/л.Точность измерений выражается как относительное стандартное отклонение (RSD), которое составляет 0,46% для Ca 2+ и 1,03% для Mg 2+ . Значения предела обнаружения (LOD) составляют 4,0 мг/л для Ca 2+ и 2,0 мг/л для Mg 2+ соответственно. Аналитическая погрешность для определения Ca 2+ составила мг/л, а для Mg 2+    мг/л, где означает концентрацию в образце [25].

    Пробы подземных вод на радиоактивный изотоп тритий ( ​​ 3 H) были проанализированы в Институте Йожефа Стефана в Любляне методом электролитического обогащения.Концентрации трития выражают в тритиевых единицах (TU), где 1 TU определяет наличие одного атома трития в 10 18 атомов водорода (H) [14]. Предел обнаружения сообщается в соответствии с критериями Кюри [26] и определяется для каждой пробы воды индивидуально, со значениями в диапазоне от 0,41 до 1,18 TU. Сообщаемые неопределенности рассчитываются в соответствии с GUM (1995) и выражаются как значение комбинированной стандартной неопределенности удельной активности и соответствуют доверительному интервалу с достоверностью 68% [27].

    Пробы подземных вод на стабильные изотопы кислорода ( 18 O/ 16 O) были проанализированы в лаборатории Hydroisotop GmbH в Германии. Масс-спектрометр Finnigan MAT 250 использовали для определения изотопного соотношения стабильных изотопов. Соотношение стабильных изотопов выражается в дельта-обозначении () в частях на тысячу (‰), что сравнивает соотношение между тяжелыми и легкими изотопами в образце с эталонным стандартом Венского стандарта средней океанской воды (V-SMOW) [11] . Максимальная заявленная аналитическая погрешность для 18 O составляет ±0.15‰  , а точность прибора лучше 0,03‰.

    3. Результаты и обсуждение
    3.1. Химические и изотопные характеристики подземных вод водоносных горизонтов Люблянско Поле и Люблянско Барье

    На основе химического и изотопного анализов мы получили хорошее представление о гидрохимических процессах (взаимодействии порода-вода), происходящих в обоих водоносных горизонтах района исследований. Получены новые данные о природном химическом составе подземных вод и их возрасте.

    На первом этапе подземные воды обоих водоносных горизонтов были разделены на 4 основные группы в соответствии с их гидрогеологическим и географическим положением точек отбора проб (рис. 1–3): (I) подземные воды Люблянского поля, (II) подземные воды северной части Люблянско Барье, (III) подземные воды средней части Люблянско Барье, (IV) подземные воды южной части Люблянско Барье — Брест и Ишки Вршай. В Таблице 1 приведены оценки некоторых химических параметров подземных вод Люблянско Поле и Люблянско Барье водоносных горизонтов.

    + + + + + + + + + + Арифметическое среднее 9002 + + 40,5 Арифметика девяносто одна тысяча восемьсот семьдесят пять Среднее 12,0

    + Молярное отношение
    Са 2+ Mg 2+ Са / Mg О Тритий
    мг / л мг / л/ мг / л ТУ
    +
    Ljubljansko полье водоносного горизонта ()
     Среднее арифметическое 9009 18,9 2,60 292 -8,9 5,84
    Стандартное отклонение 10,7 2,9 0,3 29 0,2 1,3
    Медиана 82,5 19 2.7 292 292 -89.9 6.1
    минимум 59.0 13.5 1.30 230 -9.4 0,41
    Максимальная 100,0 27.5 3.12 369 -8,6 7,97
    Северная часть Ljubljansko Barje водоносного горизонта ()
    арифметики Среднее 77.4 27.0 27.0 329 329 -898-8.999 5.5
    Стандартное отклонение 28.9 3,1 0,8 75 0,2 1,2
    Медиана 69,8 26.5 1.6 315 -8,8 5,3
    Минимум 46,0 23.5 1.0 238 238-9.0
    Максимальный 124,0 31.5 31,5 3,0 446 -8-8.6 7.3
    Средняя часть Ljubljansko Barje водоносного горизонта ()
    41,8 17,8 1,6 227 -9,3 3.1
    Стандартное отклонение 16.1 9.2 9.2 9.2 0.5 86 86 0.3 3.1
    Median 39.8 13,3 1,4 198 -9,3 2,1
    Минимум 21,5 9,7 1,1 127 -10,0 0,2
    Максимальная 70,0 36,0 2,4 383 -9,1 8,5
    Брест и ISKI vršaj в южной части Ljubljansko Barje водоносного горизонта ()
    среднее арифметическое 61.0 30,9 1,2 322 -9,5 7,1
    Стандартное отклонение 10,2 4,8 0,0 52 0,1 1,5
    Медиана 58,5 30.0 1,2 317 317 -95.5 6.9
    минимум 50.5 26.0 1.1 273 — 9.6 5.8
    Максимум 82,0 1,2 429 -9,2 11,2
    Поверхностные воды ()
    46.0 16.0 21 208 208 -99.1-9.1 5,4
    Стандартное отклонение 15.9 9.0 0,9 77 0,4 1,7
    Медиана 49,0 2,3 231 -9,0 6,1
    Минимальное 17,5 4.6 1,0 68 -9,6 2,2
    Максимальная 66,5 31,0 3,5 294 -8,5 6,6



    На рисунках 2 и 3 показано соотношение между /Ca 2+ и /Mg 2+ в подземных водах.Показано, что наибольшей минерализацией обладают подземные воды из водоносных горизонтов Люблянско-поле (I) и Брестского и Ишки-вршайского водоносных горизонтов (IV). При одинаковой концентрации подземные воды водоносного горизонта Люблянско поле имеют более высокую концентрацию кальция и более низкую концентрацию магния, чем подземные воды водоносного горизонта Бреста и Ишки Вршай. Разница составляет примерно от 20 до 30 мг/л для обоих химических параметров.

    Мы можем интерпретировать эти результаты тем, что подземные воды водоносного горизонта Бреста и Ишки-вршай отражают литологические характеристики холмов Крымско-Мокришко (1100 м  a.s.l.), который представляет собой основную область питания водоносного горизонта. Повышенное содержание магния в подземных водах связано со значительным количеством доломитов в этом районе. Сходные гидрохимические характеристики указаны и для подземных вод северной части водоносного горизонта Люблянско Барье (II), но результаты более разбросаны и не образуют четко выраженной группы; поэтому эти точки отбора проб не заключены в пунктирный эллипс, отмеченный как (II). Эти подземные воды сбрасываются в реку Любляницу и в водоносный горизонт Люблянского поля через узкий проход между Грайским гребнем, Рожником и долиной Дравле.

    Подземные воды средней части водоносного горизонта Люблянско Барье (III) представляют собой инфильтрированные воды из зоны питания реки Градащица и залегают ниже непроницаемых глинистых слоев на поверхности. Основными литологическими породами являются каменноугольные и пермские сланцы и песчаники, бедные карбонатами, в то время как мезозойские известняки и доломиты составляют лишь незначительную часть. Это является причиной значительно более низкой минерализации подземных вод. Другие точки отбора проб расположены рядом с точками отбора проб в водоносных горизонтах Брест и Ишки-Вршай и имеют схожие характеристики карбонатов подземных вод, что позволяет предположить, что доминирует пополнение карбонатами южной периферии водоносного горизонта.

    На рис. 4 показано соотношение между Ca 2+ и Mg 2+ в подземных водах обоих водоносных горизонтов. Подземные воды делятся на 2 группы в зависимости от площади их питания. На графике показана умеренная корреляция между Ca 2+ и Mg 2+ (; ) для подземных вод с преобладанием известняка в зонах питания. В эту группу входят подземные воды из водоносного горизонта Люблянского поля и поверхностные воды рек Любляница и Сава. Подземные воды из Брестского и Ишки-Вршайского водоносных горизонтов классифицируются как типичные доломитовые подземные воды, так как эти точки отбора проб лежат вблизи теоретической линии для доломитовых подземных вод, рассчитанной на основе молярного отношения Ca/Mg, равного 1 [10].


    Подземные воды водоносных горизонтов также могут быть разделены на основе подземных вод. На рисунке 5 показаны основные характеристики подземных вод водоносного горизонта Люблянского поля. Большинство значений варьируются от -8,6 до -9,2 ‰. Река Сава истощена из-за ее преимущественно горного питания. Выраженное истощение с было также обнаружено в точках отбора проб Рое и ЮА 1, что указывает на преобладание дренирования реки Сава в водоносный горизонт.


    На Рисунке 6 показаны два источника пополнения подземных вод водоносного горизонта Люблянского поля: инфильтрация местных осадков и сток вод реки Сава с областью питания в основном в Юлийских Альпах и горах Караванке.Среднее значение изотопного состава кислорода () воды реки Сава составляет -9,5‰, а в месячных осадках -8,51‰   на наблюдательном пункте Геологической службы в Любляне. Подземные воды, пополняемые за счет воды реки Сава, имеют меньшее содержание растворенных карбонатов по сравнению с водами, пополняемыми за счет местных осадков. Было обнаружено, что водная станция Яршки прод и Рое содержат в основном более высокую долю воды реки Сава. Эти точки отбора проб расположены вдоль реки Сава, где важно влияние пополняемых вод реки Сава.Кроме того, в центральной части гидростанции Клече также преобладает подземный сток реки Сава, а в периферийных скважинах гидростанции Клече и Храстье преобладает влияние местных осадков.


    На рис. 7 показаны изотопные характеристики подземных вод водоносного горизонта Люблянско Барье. Большинство значений варьируются от -9,0 до -9,5 ‰. Подземные воды из северной части водоносного горизонта более обогащены кислородом-18, чем из других водоносных горизонтов. Это связано со значительным влиянием местных осадков на этот открытый водоносный горизонт.Значения для подземных вод в этой части колеблются от -8,6 до -9,0‰.


    На основании выделяются воды рек Любляница и Градащица. Район их питания выходит далеко за пределы нашего района исследований, а его подземные воды обогащены кислородом-18 из-за более низкой высоты района питания. Подобные наблюдения были замечены в ручье Мостек, вода в котором колеблется от -8,5 до -9,0 ‰.

    Поскольку основной зоной питания водоносного горизонта Люблянско-Барье являются Крымско-Мокришские холмы со средней высотой 1100 м над уровнем моря.с.л., подземные воды обеднены кислородом-18 из-за высотного эффекта.

    Подземные воды из водоносного горизонта Ишки Вршай, отобранные из скважин, расположенных к северо-востоку от реки Ишка (БР-7 и БР-9), более обогащены кислородом-18. Это связано с влиянием местных осадков, которые более обогащены кислородом-18 по сравнению с осадками, выпадающими на холмах Крымско-Мокришко. Как упоминалось ранее, химический состав местных осадков отражается в химическом составе подземных вод Брестского и Ишки-Вршайского водоносных горизонтов.Грунтовые воды колеблются от -9,2 до -9,6 ‰.

    На Рисунке 8 четко показаны три основные группы подземных вод: из водоносного горизонта Брест и Ишки Вршай, из средней части водоносного горизонта Люблянско Барье и из северной части водоносного горизонта Люблянско Барье.


    Подземные воды из водоносных горизонтов Брест и Ишки-Вршай и подземные воды из северной части водоносного горизонта Люблянско-Барье показывают аналогичную положительную корреляцию между и . Аналогичная зависимость наблюдается во многих подземных водах Словении.Причина кроется в зависимости обоих параметров от высоты площадей питания водоносных горизонтов. На это влияет высотный изотопный эффект в осадках [11], который для континентальной части Словении составляет −0,28‰  /100 м [28], а на содержание в грунтовых водах влияет более низкое парциальное давление CO 2 в почве из-за более холодных и мелких почв на больших высотах [29].

    По этим причинам измеренные значения, показанные на графике выше (Рисунок 8), можно интерпретировать следующим образом: более отрицательные значения и более низкая концентрация представляют подземные воды с большей площадью питания, а более положительные значения и более высокая концентрация представляют собой подземные воды. с более низкими площадями питания водоносного горизонта.Значения на графике нанесены в виде вытянутого облака из-за смешения подземных вод разного происхождения. График показывает, что подземные воды из водоносного горизонта Люблянско-Барье пополняются с больших высот с холмов Крымско-Мокришко и Полхограйско (на графике 8 внизу слева), в то время как значения справа вверху в основном показывают локальную инфильтрацию осадков в низинах самого водоносного горизонта. Стрелка на графике выше показывает известное общее направление увеличения высоты области перезарядки на основе наблюдаемых данных. Описанные выше зависимости также показаны на рис. 9.В связи с этим возникает вопрос, почему подземные воды из средней части водоносного горизонта Люблянско Барье отличаются по химическому и изотопному составу от подземных вод из северной части водоносного горизонта Люблянско Барье и водоносного горизонта Ишки Вршай?


    Различные гидрохимические характеристики подземных вод средней части водоносного горизонта Люблянско Барье могут быть объяснены смешением подземных вод двух разных источников: питания из карбонатных холмов Крымско-Мокришко на южной периферии водоносного горизонта (; ) и питания из некарбонатных северо-западных периферия водоносного горизонта, где преобладают каменноугольные и пермские кварцевые песчаники и сланцы (; ).Область питания из ручья Мостек в основном состоит из этих литологий. В пользу такой интерпретации свидетельствует вероятная линия смешения нанесенных грунтовых вод из средней части водоносного горизонта Люблянско Барье, которая ориентирована на измеренные значения воды из ручья Мостек.

    Возраст и время пребывания подземных вод в водоносном горизонте можно оценить на основе активности трития в подземных водах, смоделированной экспоненциальной моделью трития подземных вод [14]. Исходными данными для модели являются данные об активности трития в осадках в пункте наблюдения Геологической службы в Любляне, которая в настоящее время составляет около 6 единиц трития (TU).Измеренная активность трития в осадках сравнима с активностью трития, полученной в ходе прошлых исследований в Словении и соседних странах. Вреча и др. [28] представляют среднегодовую активность трития в осадках Любляны и Загреба в период 1996–2004 гг. примерно в 9 TU. Многолетние записи трития на континентальных станциях Любляна и Загреб показали, что в прошлом среднегодовая активность трития в осадках непрерывно снижалась после достижения глобального атмосферного максимума в 1963 г. в результате испытаний термоядерных бомб [30, 31].

    На рис. 10 представлены результаты измерений активности трития в подземных водах водоносных горизонтов. Большая часть активности трития в подземных водах водоносного горизонта Люблянско-Поле колеблется между 5 и 7 TU, а в подземных водах водоносного горизонта Люблянско-Барье — между 4 и 8 TU, и поэтому оба могут быть классифицированы как «современные воды» [28, 32].


    Подземные воды в точках отбора проб ВА-4 и РТВ в водоносном горизонте Люблянско поле и подземные воды из средней части водоносного горизонта Люблянско Барье имеют тритиевую активность ниже 2 TU, что указывает на «субсовременные подземные воды» со временем пребывания более 50 лет [32, 33 ].Снижение активности трития в этих водах является результатом радиоактивного распада в замкнутом водоносном горизонте, где течение подземных вод очень медленное. Это может быть связано с отсутствием сообщения водоносного горизонта с поверхностью; в противном случае активность трития была бы выше.

    В месте отбора проб BR 1a в водоносном горизонте Бреста и Ишки-Вршай активность трития значительно повышена до 11 TU. Аналогично повышенная тритиевая активность 9 TU также была обнаружена в средней части водоносного горизонта Люблянско Барье в точке отбора проб DBG-3.Такие значения выше, чем в текущих средних осадках, поэтому согласно тритиевой модели изотопного возраста подземных вод эти воды могут быть классифицированы как «более старые воды» со временем пребывания от 10 до 50 лет. Повышенная активность трития в этой воде свидетельствует о «бомбовом тритии» ядерных экспериментов 1960-х годов [14]. Пездич [15] представил аналогичные результаты, согласно которым измеренная активность трития в подземных водах, родниках и поверхностных реках Люблянско Барье достигает 13,4 TU, а долгосрочные средние значения (годы) 17.5 ТУ. Также Kožar Logar et al. [34] представил активность трития в подземных водах Люблянко Барье с максимальным значением 16 TU.

    3.2. Взаимодействие подземных вод между водоносными горизонтами Люблянско-Барье и Люблянско-Поле

    Взаимодействие подземных вод между водоносными горизонтами можно оценить на основе карбонатных характеристик (мольное соотношение Ca/Mg и ) подземных вод, поскольку подземные воды из водоносного горизонта Люблянско-Барье также частично пополняют водоносный горизонт Люблянско-Поле.

    На рис. 11 показана взаимосвязь между молярным отношением Ca/Mg и .Четко показано, что зоны питания водоносного горизонта Люблянско Барье в основном состоят из доломита, так как молярное соотношение Ca/Mg колеблется от 1,0 до 1,5 [10]. Более высокие значения можно найти в подземных водах водоносных горизонтов Брест и Ишки Вршай, а также в северной части водоносного горизонта Люблянско Барье, где локальная инфильтрация осадков в подземные воды влияет на состав подземных вод.


    Значения молярного соотношения Ca/Mg в подземных водах водоносного горизонта Люблянского поля колеблются между 2.5 и 3.0, которые отражают преобладание известняков над доломитами в области питания водоносного горизонта [10]. Точки отбора проб VA-4 и RTV, расположенные вблизи границы между этими двумя водоносными горизонтами, являются исключением со значениями молярного отношения от 1,3 до 1,9. Грунтовые воды водоносного горизонта Люблянско Барье имеют более высокую долю магния; поэтому мы можем предположить, что подземные воды из водоносного горизонта Люблянско-Барье встречаются в обоих местах отбора проб. Однако при одинаковых концентрациях в подземных водах значение мольного отношения Ca/Mg у РТВ выше, чем у ВА-4.Это можно объяснить расположением RTV в водоносном горизонте Люблянско поле, которое находится дальше от границы двух водоносных горизонтов, где воздействие на подземные воды Люблянско Барье ниже. Мы можем оценить, что подземные воды в точке отбора проб РТВ содержат примерно 50% подземных вод из Люблянско Барье, а в ВА-4 этот процент составляет почти 100%.

    4. Выводы

    Целью представленного исследования было получение новых данных о перемешивании и динамике подземных вод в водоносных горизонтах Люблянско поле и Люблянско Барье на основе гидрохимических и изотопных данных подземных вод.Полученные данные были использованы для выявления различий в площадях подпитки этих двух водоносных горизонтов. Подземные воды были разделены на 4 группы.

    Подземные воды водоносного горизонта Люблянского поля с повышенным содержанием кальция пополняются за счет инфильтрации местных осадков и стока вод реки Сава, имеющих область питания в основном в Юлийских Альпах и горах Караванке, где преобладают известняковые породы. Вода реки Сава обеднена за счет области ее питания в основном из высокогорных районов. Выраженное истощение отмечено также в местах отбора проб, в которых существенно влияние пополняемых вод р. Сава, а более положительные значения отмечены в точках отбора проб, где преобладает локальная инфильтрация осадков, более удаленных от р. Сава.

    Подземные воды северной части водоносного горизонта Люблянско-Барье впадают в реку Любляницу и в водоносный горизонт Люблянско-Поле через узкий проход между Грайским гребнем, Рожником и долиной Дравле. Подземные воды имеют сходные гидрохимические характеристики с подземными водами Брестского и Ишки-Вршайского водоносных горизонтов, где повышенная концентрация магния обусловлена ​​значительной долей доломитов в зоне питания. Подземные воды здесь более обогащены, чем в остальной части водоносного горизонта, за счет инфильтрации местных осадков в низинах, оказывающих большое влияние на этот открытый водоносный горизонт.

    Подземные воды средней части Люблянского Барье залегают ниже поверхностного покрова непроницаемых глин и имеют значительно меньшую минерализацию из-за менее проницаемых малокарбонатных каменноугольных и пермских пород в области их питания. В этой части водоносного горизонта происходит смешение подземных вод с карбонатными доломитовыми водами с южной периферии водоносного горизонта, с одной стороны, и некарбонатными подземными водами с западной периферии водоносного горизонта Люблянско Барье, подпитываемыми рекой Градащица, с другой стороны.

    Подземные воды из водоносного горизонта Брест и Ишки-Вршай классифицируются как типичные доломитовые подземные воды из-за повышенного содержания магния. Подземные воды отражают литологические характеристики холмов Крымско-Мокришко, которые представляют собой основную область питания водоносного горизонта. Также указывалось на истощение подземных вод в результате изотопного высотного эффекта.

    Кроме того, возраст подземных вод и время пребывания были оценены в соответствии с активностью трития, измеренной в осадках и подземных водах.Многолетние наблюдения за тритием показали, что в прошлом среднегодовая активность трития в осадках непрерывно снижалась после достижения глобального атмосферного максимума в 1963 г. в результате испытаний термоядерной бомбы. Измеренная активность трития в осадках сравнима с активностью трития, полученной в ходе прошлых исследований в Словении и соседних странах. Зарегистрированная среднегодовая активность трития в осадках в период 1996–2004 гг. составляла около 9 TU. Активность трития в осадках на наблюдательном пункте Геологической службы в Любляне в настоящее время составляет около 6 тритиевых единиц (ТЕ).

    Большинство подземных вод двух водоносных горизонтов классифицируются как «современные воды» со временем пребывания до 10 лет. Подземные воды, отобранные на границе между двумя водоносными горизонтами, и подземные воды из средней части водоносного горизонта Люблянско-Барье имеют активность трития ниже 2 TU, что указывает на «субсовременные подземные воды» со временем пребывания более 50 лет. Снижение активности трития в этих водах является результатом радиоактивного распада в закрытом водоносном горизонте. В точке отбора проб BR 1a в водоносном горизонте Бреста и Ишки-Вршай измеренная активность трития составила до 11 TU.Аналогичная повышенная активность трития со значением 9 TU также была обнаружена в средней части водоносного горизонта Люблянско Барье в точке отбора проб DBG-3. Эти воды могут быть классифицированы как «более старые воды» со временем пребывания от 10 до 50 лет. В этих водах повышенная активность трития указывает на «бомбовый тритий» ядерных экспериментов 1960-х годов.

    Взаимодействие подземных вод между водоносными горизонтами Люблянско поле и Люблянско Барье оценивалось также на основе карбонатных характеристик подземных вод.Значения молярного отношения Ca/Mg колеблются от 2,5 до 3,0 в подземных водах водоносного горизонта Люблянского поля, что указывает на преобладание известняков в зоне питания. С другой стороны, значения молярного отношения Ca/Mg в подземных водах водоносного горизонта Люблянско-Барье ниже и колеблются от 1,0 до 1,5, что указывает на то, что доломит является преобладающей породой в зоне питания. Значения мольного отношения в подземных водах в точках отбора проб ВА-4 и РТВ составляют 1,3 и 1,9. Они лежат вблизи границы этих двух водоносных горизонтов, где влияние подземных вод Люблянского Барье является важным, поскольку они впадают в водоносный горизонт Люблянского поля.Мы оценили степень этого влияния на обеих точках отбора проб. В ВА-4, лежащей непосредственно на границе двух водоносных горизонтов, влияние составляет почти 100%. В точке отбора проб RTV влияние составляет примерно 50%, так как она находится вдали от границы, во внутренней части водоносного горизонта Люблянского поля.

    Полученные количественные результаты являются основой для совершенствования гидрогеологических концептуальных моделей обоих водоносных горизонтов, что позволит более точно моделировать динамику подземных вод и перенос загрязняющих веществ в водоносном горизонте.Полученные данные также послужат основой для дальнейшего планирования использования подземных вод как из водоносных горизонтов для питьевого водоснабжения, так и для планирования мероприятий по охране водных ресурсов.

    Благодарности

    Это исследование было проведено Геологической службой Словении и является частью европейского проекта Life INCOME (LIFE07 ENV/SLO/000725) при участии Коммунального предприятия Водовод-Канализация о.О.О., Антона Мелика Географического института SRC SASA, Geo -log, Технический университет Дармштадта и Агентство по охране окружающей среды Республики Словения.Проект финансировался Европейской комиссией, муниципалитетом Любляны и Министерством окружающей среды и территориального планирования Республики Словения.

    Возникновение, получение и свойства карбонатов – химия 2e

    Цели обучения

    К концу этого раздела вы сможете:

    • Описать получение, свойства и использование некоторых репрезентативных карбонатов металлов

    Химия углерода обширна; однако большая часть этой химии не имеет отношения к этой главе.Другие аспекты химии углерода будут рассмотрены в главе, посвященной органической химии. В этой главе мы сосредоточимся на ионах карбоната и связанных с ними веществах. Металлы 1-й и 2-й групп, а также цинк, кадмий, ртуть и свинец (II) образуют ионные карбонаты — соединения, содержащие карбонат-анионы. Металлы 1-й группы, магний, кальций, стронций и барий также образуют гидрокарбонаты — соединения, содержащие анион гидрокарбоната, также известный как анион бикарбоната.

    За исключением карбоната магния, можно получить карбонаты металлов групп 1 и 2 реакцией диоксида углерода с соответствующим оксидом или гидроксидом. Примеры таких реакций включают:

    Карбонаты щелочноземельных металлов 12 группы и свинца(II) нерастворимы. Эти карбонаты выпадают в осадок при смешивании раствора растворимого карбоната щелочного металла с раствором растворимых солей этих металлов. Примеры чистых ионных уравнений для реакций:

    Жемчуг и раковины большинства моллюсков состоят из карбоната кальция.Олово(II) или один из трехвалентных или четырехвалентных ионов, таких как Al 3+ или Sn 4+ , ведут себя в этой реакции по-разному, так как вместо карбоната образуется диоксид углерода и соответствующий оксид.

    Гидрокарбонаты щелочных металлов, такие как NaHCO 3 и CsHCO 3 , образуются путем насыщения раствора гидроксидов диоксидом углерода. Чистая ионная реакция включает ион гидроксида и углекислый газ:

    Можно выделить твердые вещества выпариванием воды из раствора.

    Хотя карбонаты щелочноземельных металлов нерастворимы в чистой воде, они легко растворяются в воде, содержащей углекислый газ, поскольку образуются гидрокарбонатные соли. Например, пещеры и воронки образуются в известняке, когда CaCO 3 растворяется в воде, содержащей растворенный диоксид углерода:

    Гидрокарбонаты щелочноземельных металлов остаются стабильными только в растворе; выпаривание раствора дает карбонат. Сталактиты и сталагмиты, подобные показанным на (рис.), образуются в пещерах, когда капли воды, содержащие растворенный гидрокарбонат кальция, испаряются, оставляя отложения карбоната кальция.

    (а) Сталактиты и (б) сталагмиты представляют собой пещерные образования из карбоната кальция. (кредит а: модификация работы Арвинда Говиндараджа; кредит б: модификация работы Службы национальных парков.)

    Двумя карбонатами, используемыми в коммерческих целях в самых больших количествах, являются карбонат натрия и карбонат кальция. В США карбонат натрия добывают из минерала трона, Na 3 (CO 3 ) (HCO 3 ) (H 2 O) 2 .После перекристаллизации для удаления глины и других примесей нагревание перекристаллизованной троны дает Na 2 CO 3 :

    Карбонаты являются умеренно сильными основаниями. Водные растворы являются основными, потому что ион карбоната принимает ион водорода из воды в этой обратимой реакции:

    Карбонаты реагируют с кислотами с образованием солей металла, газообразного диоксида углерода и воды. Реакция карбоната кальция, активного ингредиента антацида Tums, с соляной кислотой (желудочной кислотой), как показано на (Рисунок), иллюстрирует реакцию:

    Показана реакция карбоната кальция с соляной кислотой.(кредит: Марк Отт)

    Другие области применения карбонатов включают производство стекла, где ионы карбоната служат источником оксидных ионов, и синтез оксидов.

    Гидрокарбонаты являются амфотерными, потому что они действуют как слабые кислоты и слабые основания. Ионы гидрокарбоната действуют как кислоты и реагируют с растворами растворимых гидроксидов с образованием карбоната и воды:

    С кислотами гидрокарбонаты образуют соль, углекислый газ и воду. Пищевая сода (бикарбонат соды или гидрокарбонат натрия) представляет собой гидрокарбонат натрия.Разрыхлитель содержит пищевую соду и твердую кислоту, такую ​​как гидротартрат калия (винный камень), KHC 4 H 4 O 6 . Пока порошок сухой, реакции не происходит; сразу после добавления воды кислота реагирует с ионами гидрокарбоната с образованием диоксида углерода:

    Тесто задерживает углекислый газ, заставляя его расширяться во время выпекания, создавая характерную текстуру хлебобулочных изделий.

    Ключевые понятия и резюме

    Обычный метод получения карбонатов щелочных и щелочноземельных металлов заключается в реакции оксида или гидроксида с диоксидом углерода.Другие карбонаты образуются в результате осаждения. Распространенными примерами являются карбонаты металлов или гидрокарбонаты, такие как известняк (CaCO 3 ), антацид Tums (CaCO 3 ) и пищевая сода (NaHCO 3 ). Карбонаты и гидрокарбонаты разлагаются в присутствии кислот и в большинстве своем разлагаются при нагревании.

    Химия Упражнения в конце главы

    Углерод образует ион, но кремний не образует аналогичный ион. Почему?

    Дополните и сбалансируйте следующие химические уравнения:

    (а) отверждение штукатурки, содержащей гашеную известь

    (b) удаление диоксида серы из дымовых газов электростанций

    (c) реакция разрыхлителя, в результате которой выделяется углекислый газ, вызывающий подъем хлеба

    Нагрев образца Na 2 CO 3 x H 2 O весом 4.640 г до удаления воды гидратации остается 1,720 г безводного Na 2 CO 3 . Какова формула гидратированного соединения?

    Глоссарий

    бикарбонат-анион
    соль иона гидрокарбоната,
    карбонат
    соль аниона, часто образующаяся при реакции двуокиси углерода с основаниями
    гидрокарбонат
    соль угольной кислоты, H 2 CO 3 (содержащая анион, в котором заменен один атом водорода; кислый карбонат; также известный как бикарбонат-ион
    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.