Tabiiy suv havzalarining oksidlanish-qaytarilish jarayonlari

5. Tabiiy suv havzalarining oksidlanish-qaytarilish jarayonlari
1. Suv aralashmalaridagi kimyoviy reaksiyalari asosan ion almashinish va oksidlanish-qaytarilish. Oksidlanish-qaytarilish reagentlarini umumiy nisbiy tarkibi oksidlanish-qaytarilish (redoks) potensiali miqdorini harakterlaydi. Modomiki, tabiiy suvlarda aralashma kislorod mavjud bo‛lsa, plastinali elektrod potensiali vodorod elektrodi bilan taqqoslaganda ko‛proq to‛g‛ri (polojitelniy) bo‛ladi, demak bunday muhit oksidlovchi harakterga ega bo‛ladi. Redoks – potensial manfiy (teskari) ko‛rsatkichi anaerob suv muhitida ega. Masalan, kislorodning o‛rniga oltingugurt vodorodi ishtirok etsa. Bunday muhit qaytarilish harakteriga ega.
Ion almashinish reaksiya turiga misol qilib rux xlorid aralashmasining natriy gidrooksid bilan reaksiyasini keltirish mumkin:
ZnCl2 + 2NaOH = Zn (OH)2 + 1NaCl
Zn2+ + 2OH- = Zn(OH)2
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyasiga misol qilib quyidagi reaksiyasini keltirish mumkin:
Cl20 + H2O = HCl-1 + HCl +1O,
Bu yerda xlor oksidlovchi va qaytaruvchi sifatida qatnashadi (o‛zi oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi). Yodga olamiz, oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi deb, zarrachalar bilan bo‛ladigan reaksiyada (atomlar, ionlar, molekulalar) qatnashuvchilar orasida elektronlarni o‛tishida yuz beradigan. Elektronlarni yo‛qotish jarayonida qandaydir zarracha uning oksidlanishi, zarrachaning o‛zi bo‛lsa, elektron beradigan – qaytarilish deyiladi. Elekrtron zarrachalarini birikish jarayoni uning qaytariluvchisi, elektron zarrachalarni qabul qiluvchini – oksidlovchi deyiladi. Shunday ekan, oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi (OQR) borishida oksidlovchi qaytariladi, qaytariluvchi bo‘lsa oksidlanadi. OQR ning uchta turi farqlanadi: molekulyararo, ichki molekulyar, o‛zi oksidlanish-qaytarilish. Birinchi turga misol qilib, masalan, atmosferada sodir bo‛ladigan reaksiyalarni ko‛rsatish mumkin:
2S +4O2 + O20 = 2S +6O3-2 ,
N20 + 2O20 = 2N +4O2-2.
OQRning ikkinchi turiga misol etib quyidagi reaksiyani ko‛rsatish mumkin mumkin:
2KCl +5O3-2 = 2KCl-1 + 3O20,
Uchinchi turiga misol avval keltirilgan xlor ishtirokidagi reaksiyani keltirish mumkin.
2. Havo-suv yuzasida gazlarning bug‛lanishi va aralashishi. Kislorod azotga qaraganda katta darajada aralashadi, shuning uchun tabiiy suvlarda ularning munosabati N2:O2 = 65:35 bo‘ladi. CO2 ni aralashish jarayonini o‛zaro teng reaksiyalarda ko‛rsatish mumkin, quyidagi keltirilganga.
Muvozanat, tabiiy suvlarda karbonat angidridning aralashish jarayoniga muvofiq:
CO2 (atmosfera) ↔ CO2 (gidrosfera)
Muvozanat, ko‛mir kislotasini hosil bo‛lishini xarakterlovchi:
CO2 (aralashma) + H2O ↔ H2CO3
Ko‛mir kislotasining dissosatsiyasida jarayonlarning muvozanati:
H2CO3 ↔ H+ + HCO3-,
HCO3- ↔ H+ + CO32-.
Gidrokarbonat va karbonatlar gidrolizi
HCO3- + H2O ↔ H2CO3 + OH-
CO3- + H2O ↔ HCO3- + OH-.
Atmosfera va gidrosfera o‛rtasidagi CO2 almashinishini umumiy holda quyidagi ko‛rinishda ifodalash mumkin:
CO2 (atmosfera)
↕
CO2 (gidrosfera) ↔ CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H++ HCO3- ↔ 2H+CO32-
Qayd etish kerakki, gidrosferada aralashgan karbonat angidrid gazlari miqdori, atmosferadagi uning umumiy hajmidan taxminan taxminan 50 marta ko‛p. Bu sayyoramizda iqlimni o‛zgarish bashoratlarini tuzishda hisobga olishga to‛g‛ri keladi.
3. Sorbsion jarayonlar, demak adsorbsiya, absorbsiya va desorbsiya jarayonlari, odatda organik birikmalar ishtiroki bilan o‛tadi va tabiiy suvlar o‛z-o‛zini tozalashga imkon beradi.
4. Fotoliz – fotokimyoviy o‛zgarish, tabiiy suvlarda quyoshning ultrabinafsha (UB) nurlari ta’sirida, erkin radikallar va qo‛zg‛atilgan zarrachalar ishtirokida o‛tadi. Suv qatlamining qalinligi, qaysiki fotoliz amalgam oshadigan, bir necha metrga etishi mumkin. Fotoliz chuqur bo‛lmagan suv havzalari, daryo, hovuzlar, dengizlarning qirg‛oq buyi mintaqalari, ko‛llar, suv omborlarini ifloslantiruvchi moddalardano‛zini-o‛zi tozalash tozalash jarayonida muhim rol uynaydigan kislorod va erkin radiakallar ishtiroki bilan o‛tadi.
Vodorod dunyodagi eng ko'p tarqalgan kimyoviy elementdir. Ammo shu bilan bir qatorda tabiiy suvlarda vodorod miqdori juda ozni tashkil etadi. Faqatgina o'ta nordon suvlarda uning miqdori ko'proq bo'ladi. Vodorod ionlari gidroximik jarayonlarda juda aktiv rol o'ynaydi va barcha tabiiy suvlarda qatnashadi, ya'ni
Suvning aktivligi birga yaqin bo'lib bu konstantani quyidagi ifoda orqali ko'rsatish mumkin.
Кw=[H+] [OH-]
Bu konstantaga suvning ionlari ko'paytmasi deyiladi. Suvning harorati 220 C bo'lganda ionlar ko'paytmasi 1·10-14 ga teng bo'ladi. Suvning harorati 220 C dan yuqori bo'lishi bilan ionlar ko'paytmasi o'sadi hamda N+ va ON- larning aktivligi oshadi 220 C dan pastda esa shuning teskarisidir.
220 C suvda boshqa ionlar bo'lmasa u toza suv bo'lib neytral reaksiyaga ega bo‘ladi, unda pH=7. Agar pH>7 suv ishqoriy va pH <7 suv nordon bo'ladi.
Shu sababli tabiiy suvlar pH ning qiymatiga asosan yetti guruhga bo'linadi.
O'ta nordon suv-рН <3
Nordon suv – рН =3.....5
Kuchsiz nordon suv – рН=5.....6,5
Neytral suv рН=6,5÷7,5
Kuchsiz ishqoriy suv –рН=7,5÷8,5
Ishqoriy suv-рН=8,5÷9,5
O'ta ishqoriy suv рН>9,5
рН ning miqdori juda ko'pchilik tabiiy suvlarda ko'mir kislotasi uning ioni konsentrasiyasi nisbati bilan belgilanadi. Uning dissosiyasi quyidagicha
Н2СО3
|
↔
|
Н++НСО3
|
↔
|
2Н++СО-23
|
3>7>
|