dgsn_2013_2014_curs ii

DINAMICAGEOCHIMICASISTEMELORNATURALE MADD 20132014/CursII

I.NOIUNIICONCEPTEDEBAZ

I.2.Fenomenul depoluareI.21.Conceptii si puncte devedereI 2 2 S i f d lI.22.Surse si forme depoluare

I.3.PoluantiI.31.Consideratii preliminareI.32.Caracteristicilefizicochimicegeneralealepoluanilor

I.32.1.SolubilitateaI.32.2.DensitateaI.32.3.VascozitateaI 3 2 4 Constanta de repartiie octanol / apI.32.4.Constantaderepartiieoctanol /apI.32.5.ConstantaHenryI.32.6.CapacitateadeadsorbiepecrbuneactivI.32.7.Bideogradabilitatea

I.33.Poluantii anorganiciI.33.1.Caracteristicile generale alepoluantilor anorganiciI.33.2.Principalele clase depoluanti anorganici


I.2.Fenomenul depoluare

I.21.Conceptii si puncte devedere

Poluarea mediului

ActivitiantropiceFenomenenaturale

Poluareamediului

Efecteleacute

datorate unorconcentraiiEfectelecronice

datorate faptului c n mod obinuit diveriipoluani n mediu nu ating nivele foartedeosebitdemari alepoluanilordin

mediu,careaurepercusiuni

puterniceasupraorganismului

poluani n mediu nu ating nivele foarte

ridicate pentru a produce efecte acute, dar

prezena lor continu, chiar la concentraii

sczute nu este lipsit de consecineuman.

sczute, nu este lipsit de consecine

nedorite;

formele de manifestare cele mai frecventeale aciunii polurii mediului asupraale aciunii polurii mediului asupra

sntii;

Noiunea demediunconjurtorsaumediuambiant:h UniuneaEuropean ansambludeelementeifenomenenaturaleiantropicecare,n


complexitatearelaiilorlor,constituiecadrul,mijloculicondiiiledeviaaleomului.

h Romnia (Legeaprotecieimediului) ansambluldecondiiiielementenaturalealeTerrei:aerul,apa,solulisubsolul,toatestraturileatmosferei,toatemateriileorganicei

anorganice,precumifiinelevii,sistemelenaturaleninteraciune,cuprinzndelementele

enumerateanterior,inclusiv,valorilematerialeispirituale.

Mediulreprezintmultmaimultdectunconcept; esteorealitatedincareisocietateaumanfaceparte.

Problemele legate de mediu sunt o responsabilitate direct, att a societii umane peransamblu, ct i a fiecrui om n parte.

Sferaproblemelorlegatedemediulnconjurtor:h hazardeidezastre, Nusepotdatsoluiigenerale.h degradareamediului,h poluareamediuluietc.

p g

Cunoaterealornecesitoabordaresistemicinterdisciplinar.

Studiile demediu:

h nscoptiinifich i ti i di t i i ii i f l d d d


h nscopuri practice imediate:prognozareaiprevenireaapariieifenomenelor dedegradare/poluare amediului;gestionareafenomenelor dedegradare /poluare amediului ncazul

apariiei;diminuareaefectelorproduse;refacereacomponentelormediuluiafectatdeun

it f di t tianumit fenomendistructiv.

Poluarea:h [Literatura de specialitate]: introducerea (direct sau indirect) n mediul nconjurtor,printro activitate uman, a unor substane sau energii susceptibile de a contribui sau de a

cauza:

(i) un pericol potenial pentru sntatea omului,

(ii) deteriorarea resurselor biologice, a ecosistemelor sau a bunurilor materiale,

(iii) un obstacol n calea utilizrii legitime a mediului [Gh. Neag et al., 2001].

h[Conferina Mondial a O.N.U., Stockholm 1972]: un ansamblu de modificri alecomponentelor naturale prin prezena unor componente strine (numite poluani) ca urmare

a activitii omului i care provoac prin natura i concentraia lor, respectiv prin durata de

aciune, efecte nocive asupra sntii, creeaz disconfort sau mpiedic folosirea unor

componente ale mediului eseniale vieii.

Poluare Degradareamediului Risc Poluare Poluant Concentraii / Limite de toleran (praguri; concentraii limit) /


Condiii de mediu

Poluare Efecte directe / Efecte indirecte / Manifestri efective / Manifestri poteniale

Efectedirecte

Ef i di

produseasuprasocietii(oamenilor)

Efectelepolurii

Efecteindirecte produseasupracelorlaltecomponentealemediului

poluriimediului Stabilirea unor limite (praguri sau nivele) admisibile ale coninuturilor i

formelor de speciaie ale poluanilor, difereniate n funcie de

componentele mediului la care fenomenul de poluare se manifest efectiv

sau potenial.

diagnosticarea fenomenelor de poluare stabilirea caracterelor fenomenelor de poluare stabilirea msurile de prevenire / depoluare cele mai adecvate.

Hazard natural / antropic

Dezastrunatural/antropic


Fenomenuldepoluare

Degradareamediului

Hazard natural/antropic

Risc

Concordant cu Strategia Internaional pentru Reducerea Dezastrelor (International Strategy for

Disaster Reduction, ISDR2001) n categoria dezastrelor antropice sunt incluse cele produse de

( id t l t h l i l ii ii d t i id t l t dom (ex. accidentele tehnologice, explozii, emanaii de gaze toxice, accidente legate de

transporturi i agricultur etc.) care necesit msuri speciale de prevenire. Fenomenele de

poluare sunt incluse n categoria hazardelor antropice regionale sau / i locale.

Degradarea (deteriorarea) mediului include ntreaga gam de fenomene i proceseduntoare mediului.

Hazardul

probabilitatea de apariie ntro anumit perioad a unui fenomen potenial

duntor pentru om, pentru bunurile sale materiale i pentru mediul

nconjurtor

fenomenele naturale / antropice duntoare omului, ale cror consecine sunt

datorate depirii unor limite de siguran impuse de societate

Hazardul

V l bilit t

msura n care un sistem poate fi afectat n urma impactului cu unhazard


cuprinde totalitatea condiiilor fizice, sociale, economice i de mediucare mresc susceptibilitatea sistemului respectiv.

Vulnerabilitatea

Capacitateadetotalitatea forelor i a resurselor prin care societatea poate s fac faunui hazard reuind s reduc nivelul riscului prin atenuarea efectelornegative

capacitateaunuisistemexpuslaunhazarddeaimeninestructuraiunnivelacceptabildefuncionalitate

rezistennegative

probabilitatea unor consecine duntoare sau pierderile posibile carerezult din interaciunea dintre un hazard i condiiile de vulnerabilitate

Risculprobabilitatea de expunere a omului, a bunurilor create de acesta i amediului la aciunea unui anumit hazard de o anumit mrime ivulnerabilitatea acestora

Risc =[Hazard]x[Vulnerabilitate]

Noiunea de degradare a mediului este mai general i mai cuprinztoare dect noiunea de

poluare a mediului.


p

Nu pot fi considerate ca forme de poluare fenomene ca:

h eroziunea soluluih scufundrile i alunecrile de terenh excavarea i decopertarea soluluih erupiile vulcanice etc.,

acestea ncadrnduse mult mai adecvat n sfera noiunii de deteriorare a mediului, respectiv

hazard.

O parte dintre aceste fenomene pot juca rolul de iniiatori ai unor fenomene de poluare

exemple:

h erupiile vulcanice,h scufundrile i alunecrile de teren din zonele de exploatare a srii geme (NaCl) sau ahidrocarburilor (ieiul i gaze naturale) etc.

n astfel de cazuri poluarea apare mai degrab ca un fenomen asociat proceselor de degradare a

mediului, respectiv ca un efect iniiat i cu evoluie spaiotemporal favorizat (n mare parte

ntreinut) de procesele de degradare a mediului.


Fenomeneledepoluareasociateuneierupiivulcanice.Notaii:(1)fisurigeneratenscoardeerupiavulcanic;(2)scufundareialunecaredeterendeterminatdeerupiavulcanic.

Fenomenele de degradare a mediului i cele de poluare efecte generale:

h dezechilibre la diverse nivele de organizare


h dezechilibre la diverse nivele de organizare,h perturbarea funcionrii normale a anumitor componente ale mediului

Exemple:

pert rbarea lo al a e hilibrelor himi o mineralo i e i bio himi e perturbarea local a echilibrelor chimicomineralogice i biochimice; perturbarea ciclurilor naturale ale elementelor chimice sau / i a sistemelor ecologice etc.

D hilib l d di d f l d d d di l i / d l Dezechilibrele produse n mediu de fenomenele de degradare a mediului / de poluare:h au o evoluie latent pn n momentul cnd sunt atinse valorile limit de stabilitatecaracteristice unui anumit nivel de organizare sau a unui anumit sistem

h d t d it l il li it d t bilit th dac sunt depite valorile limit de stabilitate: dezechilibrele provocate (forate) evolueaz foarte rapid, cu viteze mai mari dect

dezechilibrele naturale,

t b il d di l it lit di i f t i i d l perturbrile produse n mediu, la o anumit scar, au amplitudini foarte mari i de celemai multe ori caracter ireversibil,

anumite sisteme naturale i pierd identitatea (se distrug sau se modific radical), iari d di l i i i i d d iprin readaptarea mediului sunt generate noi sisteme, interdependene i procese.


I.22.Surse si forme depoluare

Legtura sistemic dintre diferite componente ale mediului determin riscuri comune, deegtu a s ste c d t e d e te co po e te a e ed u u dete scu co u e, de

acelai nivel sau de niveluri diferite, generate n mod obinuit de aceleai surse de poluare apariia i evoluia fenomenelor de poluare la o anumit component a mediului are inevitabil

efecte i asupra altor componente n raport cu care poluanii intervin indirect .efecte i asupra altor componente n raport cu care poluanii intervin indirect .

Exemplu: poluarea solurilor are care efect indirect poluarea apelor subterane, a apelor de

suprafa sau a sistemelor biologice din proximitate

orice substan (solid, lichid, gazoas sau vapori) sau orice form de energie

(radiaii electromagnetice, ionizante, termice, fonice etc.) care introduse n mediu

modific echilibrul natural al constituenilor acestuia, putnd provoca daune

Poluantorganismelor vii, bunurilor materiale i utilizrii legitime a mediului

Mecanisme deaciune:

h di i i i i l bi l i ih direct aciunea nociv, toxic, asupra sistemelor biologice, respectiv aomului,

h indirect dezechilibrele i perturbrile produse la nivelul diferitelorl d l f d f l lcomponente ale mediului care au ca efecte modificri ale proprietilor

mediului, care influeneaz indirect sistemele biologice i omul.

Clasificareaformelordepoluarenfunciedenaturaacestora

Poluarefizic


h Poluareatermich Poluarearadioactivh Poluareacumaterialemineralesauorganicensuspensieh Poluareasonor

Poluarechimich Poluareacusubstaneminerale(anorganice) ( g )h Poluareacusubstaneorganice(naturalesausintetice)

Poluarebiologich produsdeeliminareairspndireanmediulnconjurtoragermenilorpatogeni:p p j g p g

microorganisme,virui,bacterii.

Clasificareaformelordepoluaredupgraduldeextindereinperimetrulafectat:

Poluare punctiform (local) Poluarepunctiform(local) Poluareliniar Poluaredifuz

Clasificarea formelor de poluare dup caracterul aciunii acestora:Clasificareaformelordepoluaredupcaracterulaciuniiacestora:

Poluarepermanent Poluareaccidental

Poluare Punctiform (local) Liniar Difuz

Principalelecauzeiformedepoluare


Poluare Punctiform(local) Liniar Difuz

Accidental

Accidentedetransport Spargereaunorconducte Spargereaunorrezervoarecuprodusechimicei/sau

Poluareaaccidentalacursurilordeapaflatenconexiunecuapelesubterane Poluareaaccidentaldea

Poluareaaccidentalmasivaatmosfereiisolului Inundaii

(ocazional)p petroliere Accidenteindustriale Conflictemilitare Sabotaj

lunguloseleloricilorferate

Rupereaunorbaraje

Deversareapesolinacviferaunoreflueniindustriali(inclusivapecutemperaturimairidicate) Instalarea unor depozite

Scurgereanecontrolatdinreeleledeasanare Distrugereachimicaierburilorcrescutedealunguloseleloricilor ferate

Administrareadefectuoasangrminteloragricole/nmolurilordelastaiilede epurare

Permanent(cronic)

Instalareaunordepozitenecontrolatededeeuriisteril Funcionareadefectuoas,cupierderi de substane nocive, a

cilorferate Scurgerinecontrolatedinconducteleunorinstalaiitehnologice Realimentarea acviferelor de

deepurare Deversareapesolinacviferaapelorprovenitedindrenajulagricol Poluarea cronic a(cronic) pierderidesubstanenocive,a

unorinstalaiiimaini Executareaiexploatareadefectuoasaforajeloripuurilordeextracieaapelor

Realimentareaacviferelordectrerurisaucanalecuappoluat Ptrundereaapelormarinenacvifer,prinexploatare

Poluareacronicaatmosferei Asanareaautonomalocuinelor,conceputiexploatatdefectuos

subterane exagerat Rezervoareindividualedecombustibilpentrulocuine


Formedepoluareaapelor,soluriloriaeruluiprinactivitiindustriale.Notaii:(I)Rezervorstocaremateriiprime;(II)Rezervordestocareprodusefinite.

Tipuri de poluare: (1) poluare cronic difuz, (2) poluare accidental masiv, (A) poluare difuz,(B) poluare punctiform, (C) poluare liniar.

Clasificareformelordepoluarenfunciedecomponentelemediuluiafectate:

P l l i ( t f i)


Poluareaaerului (atmosferei)

Principalele sursele de poluare:

surse naturale diverse procese naturale: surse naturale diverse procese naturale:h solul, care sufer fenomene de eroziune cu eliberare de particule foarte fine;h plantele i animalele pot elimina n aer diverse elemente (fulgi, polen, pr),h erupiile vulcanice care elimin n aer mari cantiti de gaze particuleh erupiile vulcanice care elimin n aer mari cantiti de gaze, particule

solide, vapori.

surse artificiale diferite activiti ale omului:h procesele de combustie de la nclzirea locuinelor i pn la combustibilulh procesele de combustie de la nclzirea locuinelor i pn la combustibilul

utilizat pentru producerea de energie n scopuri industriale;

h procesele industriale care pot rspndi n aer diveri poluani eliminai dentreprinderile industriale;ntreprinderile industriale;

transporturile rutiere, feroviare, aeriene i navale.

Principalele elemente poluante:Principalele elemente poluante:

suspensiile reprezentate de particulele solide sau lichide dispersate n atmosfer; gazele poluani n stare gazoas sau vapori.

Poluareaapei


Principalelesursedepoluare:

Surseorganizate:h apele reziduale comunale care rezult din utilizarea apei n locuine i instituii publice:conin microorganisme (dintre care multe patogene), compui organici i anorganici

(detergeni, hidrocarburi, solveni), metale grele etc.;

h apele reziduale industriale provenite din diverse procese de fabricaie sau sunt utilizate latransport, ca solvent sau separator, la purificarea i splarea materiilor prime, semifinite i

finite, sau a ustensilelor i instalaiilor, i au o compoziie heterogen;

h apele reziduale agrozootehnice provenite ca urmare a utilizrii apei n scopuri agricole(irigaii), alimentarea animalelor i salubritatea cresctoriilor de animale.

Surse neorganizate sunt reprezentate de apele meteorice (ploaie, zpad), reziduurile solide,diversele procese manufacturiere practicate necorespunztor (exemplu: topirea inului sau

cnepii)

Principaleleelementepoluante:

elemente biologice reprezentate, n principal, de microorganismele patogene;elementebiologice reprezentate,nprincipal,demicroorganismelepatogene; elementechimice reprezentatedesubstanechimiceorganicesauanorganice.

Poluareasolurilor

Principalele surse de poluare:


Principalele surse de poluare:

Reziduuri menajere rezultate din activitatea zilnic a oamenilor n locuine i localuri publice; Reziduuri industriale provenite din diversele procese tehnologice; includ materii brute, finitesau intermediare i au o compoziie foarte variat n funcie de ramura industrial i desau intermediare i au o compoziie foarte variat n funcie de ramura industrial i de

tehnologia utilizat.

Exemple:

h n industria alimentar predominant componente organice;h n industria alimentar predominant componente organice;h n industria chimic, metalurgic, siderurgic, minier predominant substane chimiceorganice sau anorganice;

Reziduuri agrozootehnice legate n special de creterea animalelor Reziduuri agrozootehnice legate n special de creterea animalelor.Principalele elemente poluante:

Elemente biologice reprezentate de organisme (bacterii, virusuri, parazii), eliminate de om ide animale fiind n cea mai mare parte patogene; acestea fac parte integrant din diferitelede animale, fiind n cea mai mare parte patogene; acestea fac parte integrant din diferitele

reziduuri (menajere, animaliere, industriale etc.);

Elemente chimice sunt n cea mai mare parte, de natur organic.h Rolul acestora este extrem de divers i controversat n acelai timp Acestea servesc cah Rolul acestora este extrem de divers i controversat n acelai timp. Acestea servesc ca

suport nutritiv pentru germeni, insecte i roztoare, sufer procese de descompunere cu

eliberare de gaze toxice, pot fi antrenate n sursele de ap, pe care le degradeaz etc.

I.3.PoluantiI.31.Consideratii preliminare


Poluant = orice substan (solid, lichid, gazoas sau vapori) sau orice form de energie(radiaii electromagnetice, ionizante, termice, fonice etc.) care introduse n mediu modific

echilibrul natural al constituenilor acestuia, putnd provoca daune organismelor vii, bunurilor

materiale i utilizrii legitime a mediului.

PoluaniMecanisme deaciune

Directe Indirecte

Aciuneanociv / toxicasupra Dezechilibreiperturbriprodusela / psistemelorbiologice /omului

p pniveluldiferitelorcomponentealemediului

Efecte

Modificareaproprietilormediului

Indirecteasuprasistemelebiologicei

lasupra omul

Poluarechimic Poluant:element/compus chimic

Substaneorganicesintetice:

nmodcurent seutilizeazcca80.000compuiorganicidesintez


ratacriticdecretereanualestedecca 1000 compui organiciExemple:

h Pesticidele i compuii organici volatili poluanii cei mai cunoscui pentrusoluri i ape subterane.

h Solvenii care conin alcani i alchene colorate deosebit de toxici pentruorganismele vii; sunt insolubili n ap.

Poluanichimici

h Solvenii industriali uzuali (ex.: tricloretena, tetracoretena etc.) poluanicomuni ai solurilor i apelor subterane.

C i i iCompuianorganici:

Metale inemetale speciiionice(simpleicomplexe,anioniceicationice)

(h d lf ) Acizi (hidracizi,oxoacizi,sulfoacizi) Baze (hidroxizi), Sruri (sulfuri,sulfai,sulfii,azotai,azotii,cianuri,sulfocianuri etc.) Combinaii complexe Compleci organometalici.

Efectelepoluanteprodusedeunanumitcompuschimicntroanumitcomponentamediuluisunt dependente de:

h natura acesteia


h natura acesteiah forma de ocuren / speciaiehmobilitateh concentraieh concentraieh biodisponibilitate.

Nuoricecompuschimicpoatefiinclusprintrosimpldiagnosticarencategoriapoluanilor.

Exemplu Poluarea solurilor cu Pb(II)

u o ce co pus c c poate c us p t o s p d ag ost ca e catego a po ua o

Simplaprezenaunorcompuichimicintrocomponentamediuluinupoateconstituineapratunfenomendepoluare.

Exemplu Poluarea solurilorcuPb(II)

Efectultoxic asuprasistemelorbiologice:h Toxictiolopriv,deplasndunelemetaledinmetaloenzime(ex. celecare

particip la sinteza hemoglobinei)

Efectedirecte

participlasintezahemoglobinei).h Toxiccardiocirculator(hipertensiune,arterioscleroz).h LanivelcelularinhibcofactoriiNADHiNADPH,influenndprocesele

redox.hNeurotoxicalSNCilanivelulnervilorperiferici.Nefrotoxic.Efectperturbativ asupraproceselorpedogenetice

Ef t l t i l t l l l ti itii i bi di l i


Concentraia metalului Observaii

Efecteletoxicealemetalelorgreleasupraactivitiimicrobienedinsoluri[A.KabataPendiasiA.B.Mukherjee,2007]

Concentraiametaluluinsol,ppmDW

ObservaiiProceseinhibate Aciuneconstant Aciunetemporar

< 10Respiraiasolului Cd,Hg,Ni,Zn

Mineralizareaazotului Hg Nit ifi HNitrificare Hg

< 100Respiraiasolului Cd,Cu,Pb Hg

Mineralizareaazotului Cd,Cu,Ni,Pb HgNitrificare Cd,Cu,Ni,Zn Hg, , , g

< 1000Respiraiasolului Cd,Cr,Cu,Ni,Zn

Mineralizareaazotului Cr,Cu,Ni,ZnNitrificare Cd,Cr,Cu,Ni

Respiraia solului Pb

PrecipitareaPb2+ subformdecarbonat:)(3

2)(3

2)( saqaq PbCOCOPb + + 1410.40,7 =spK (1)


h Perturbarea echilibrului carbonatbicarbonat din solh Perturbareacicluluipedogeochimicalcarbonuluih Dacprocesulareloclainterfaamineral/soluie inhib/ destabilizeaz

Efecte

fazele solide minerale pe care se fizeaz (oxizi i oxihidroxizi de Al, Fe, Si;

fosfai, sulfai, carbonai).

Precipitarea Pb2+ sub form de fosfat hidroxid sulfat:indirecte

PrecipitareaPb subformdefosfat,hidroxid,sulfat:)(4

2)(4

2)( saqaq PbHPOHPOPb + + 1010.30,1 =spK

)(2433

)(42)( )(23 saqaq POPbPOPb + + 4310.00,8 =spK

2 )(2 OHPbHOPb + + 1510201 =K

(2)

(3)

(4)

h Perturbareaechilibrelorfosfailor,sulfailor,oxizilor,oxihidroxizilorh Perturbarea ciclului pedogeochimic al fosforului sulfului etc

)(2)()( )(2 saqaq OHPbHOPb + 10.20,1=spK)(4

2)(4

2)( saqaq PbSOSOPb + + 810.60,1 =spK

(4)

(5)

h Perturbareacicluluipedogeochimicalfosforului,sulfuluietc.h Dac procesele au loc interfaa mineral / soluie inhib / destabilizeaz

fazele solide minerale pe care se fixeaz.

n condiiile celor mai multe soluri se formeaz sruri bazice de plumb cu solubilitate foarten condiiile celor mai multe soluri, se formeaz sruri bazice de plumb cu solubilitate foarte

mic (stabilitate ridicat) procesele de fixare a Pb(II) decurg spontan, fiind favorizatetermodinamic, energetic.

Fixarea Pb(II) pe materia organic din sol (prin adsorbie, schimb ionic sau /i complexare):


Efecteindirecte

hModificarea funciilor pedogenetice i a dinamicii globale a materieiorganice

hModificarea dinamicii azotului, cabonului, sulfuluihModificarea dinamicii proceselor biochimice

Valorileconstantelor(logKs)destabilitateacomplecilormetalacidhumicimetalacidfulvic,la diferite valori ale pHlui din mediu [A KabataPendias i A B Mukherjee 2007]

Cation pH=3 pH=3,5 pH=5 pH=7MetalAF MetalAH MetalAF MetalAF MetalAH MetalAH

Cu2+ 3,3 6,8 5,8 4,0 8,7 8,7 12,0 12,3

ladiferitevalorialepH luidinmediu [A.Kabata PendiasiA.B.Mukherjee,2007]

Ni2+ 3,2 5,4 5,5 4,0 4,2 6,107,6 9,6Co2+ 2,8 2,2 3,7 4,1 Pb2+ 2,7 3,1 4,0 6,2 8,30 Zn2+ 2 3 5 1 1 7 2 3 3 6 7 2 10 3Zn 2,3 5,1 1,7 2,3 3,6 7,2 10,3Mn2+ 2,1 0 1,5 3,7 3,8 0 5,6Cd2+ 5,3 5,5 6,4 8,9Fe2+ 5,4 5,1 5,8 6,4 4,8

2Ca2+ 2,7 0 2,0 2,9 3,4 0 6,5Mg2+ 1,9 0 1,2 2,1 2,2 0 5,5Fe3+ 6,1 11,4 8,5 6,6

Procesele(1)(5)determinoscderea

t i i Pb(II) R d i ii i di l b l i


concentraieiPb(II)nsoluiasolului formatoxicaplumbului.

Reducereaaciuniitoxicedirecteaplumbului

Fixarea pefazelesolide

dinsol

AtenueazmobilitateaPb(II)

LimiteazcapacitateaPb(II) deainteraciona cu componentele solului

SelimiteazcapacitateaPb(II)deaproduceefectenmediu

Pb(II)=poluantlocal,latentsauremanent.

interacionacucomponentelesolului

I.32.Caracteristicilefizicochimicegeneralealepoluanilor

Aciunea unui poluant asupra anumitor componente ale mediului se manifest stadial, n

etape, printro succesiune de procese elementare: migraie, speciaie, distribuie interfazic

i interaciune cu componentele mediuluii interaciune cu componentele mediului.

Consecine

Efectele produse de poluani asupra anumitor componente ale mediului (efectele


f p p p p (

globale, sesizate direct i msurabile) = rezultanta aciunii ambelor mecanisme (directi indirect).

n funcie de caracteristicile mediului i ale poluanilor, tipul interaciunilor poluant component a mediului (care determin n esen efectele produse de un poluant

dat n mediu: toxicitate perturbri distrucii etc ) poluanii manifest o anumitdat n mediu: toxicitate, perturbri, distrucii etc.) poluanii manifest o anumit

selectivitate i specifictate n efectele produse asupra componentelor din mediu.

Viteza i amplitudinea (intensitatea) efectelor produse n mediu de ctre un poluant Viteza i amplitudinea (intensitatea) efectelor produse n mediu de ctre un poluantsunt dependente n mare msur de limita de toleran a unei anumite componente a

mediului n raport cu poluant dat (valoarea minim a limitei de stabilitate a

componentei mediului n aport cu perturbaii sau dezechilibrele produse de un

poluant).

Aproape toi poluanii chimici i manifest agresivitatea asupra mediului n dou etape:


Lavalorimaimicidectlimitadetoleran:h Predominante: formeleindirectedeaciuneh Procesele(dedistrucienmediu, demigrareidistribuieapoluanilor) decurg

relativlenth Incazulmultorpoluanichimiciserealizeaz:1. Acumularea n mediu prin procese elementare de adsorbie, absorbie,p p , ,schimb ionic, complexare, precipitare, coprecipitare, bioacumulare etc. nsoluii apoase i la interfaa solid / lichid, respectiv solid / gaz i lichid / gaz.

2. Procese de speciaie pot genera specii chimice cu aciune mai puternic sau2. Procese de speciaie pot genera specii chimice cu aciune mai puternic saumai slab dect forma iniial sub care poluantul a ptruns n mediu

Lavalorimaimaridectlimitadetoleran:h Predominate: formeledirectedeaciunealepoluanilorh Aciunea nociv i procesele de distrucie n mediu decurg rapid i ireversibil

nelegerea mecanismelor polurii chimice cunoaterea proprietilor iparametrilor de baz ai poluanilor i a mediului n care se realizeaz distribuia

t


acestora.

h Reactivitateachimic(acidobaziciredox)h Concentraia (activitatea termodinamic) total i a formelor deh Concentraia(activitateatermodinamic)totaliaformelorde

speciaie /ocurenh Activitateabiologicibiodisponibilitateah Solubilitatea

Proprietileiparametrii

h Solubilitateah CapacitateadecomplexarehMasaidimensiunileatomice/moleculareh St t hi i poluanilor

chimici

h Structurachimich Coeficientulderepartiieoctanol/aph Capacitateadeadsorbiei/sauschimbionich C i d dif i i ih Capacitateadedifuzieimigrareh Densitateah Vscozitateahh Stabilitateachimic,hidrolitic,radiochimicsaufotochimich Biodegradabilitatea

h Compoziiachimici/saumineralogich Structurah T t


h TexturahMorfologiah Densitateah Porozitatea

Proprietileiparametriimediuluide

dispersie

h Porozitateah Permeabilitateah Capacitateaderetenieagazelorilichidelorh Temperaturah Temperaturah pHulh Potenialulredoxh Salinitatea(foraionic)h Constantadielectrich Activitateabiologic

Inpracticseutilizeazdeobiceiparametrii: caresuntmaiuordedeterminatcuprecizieridicat; exist date sigure pentru constantele fizicochimice;existdatesigurepentruconstantelefizico chimice; sunt direct corelai probabilitatea de distribuie a poluanilor n sol, ap,atmosfer sau sisteme biologice.

Efectele produse de un poluant chimic apar, sub o form sau alta, simultan cu intrarea sa

n mediu.

Din momentul intrrii unui poluant n mediu acesta particip la o multitudine de procese


Din momentul intrrii unui poluant n mediu acesta particip la o multitudine de proceseelementare:

(1) difuzie nereactiv sau reactiv;

(2) speciaie;(2) speciaie;

(3) adsorbie desorbie i / sau absorbie;

(4) schimb ionic;

(5) disociere asociere electrolitic fotochimic radiolitic;(5) disociere asociere electrolitic, fotochimic, radiolitic;

(6) hidroliz n soluie sau la interfa;

(7) complexare n soluie sau la interfa;

(8) precipitare solubilizare (n soluie sau la interfa)(8) precipitare solubilizare (n soluie sau la interfa);

(9) procese redox n soluie sau la interfa;

(10) descompunere hidrolitic, termic, fotochimic, radiolitic, biochimic;

(11) bi hi i bi hi i t(11) combinare chimic, biochimic etc.

Prin intermediul proceselor elementare (care se pot desfura succesiv, n lan sau n regimcompetitiv, de concuren) se realizeaz:

(i) i(i) migrarea

(ii) distribuia interfazic

a poluanilor n mediu, respectiv acetia i manifest selectiv efectele asupra mediului.


Solubilitatea unui compus chimic = cantitatea maxim de substan care se poatedi l t l t d t ( l ii d dif it iii l i i i

I.32.1.Solubilitatea

dizolva ntrun solvent dat (ap, soluii apoase de diferite compoziii, solveni organicietc.) la o anumit temperatur.

Echilibrul general de solubilitate a unui compus greu solubil de tipul MmAn:+ + maqnaqaqnmsnm nAmMAMAM )()()()( (1)

)()(.

'naq

maq

mM

nA

s

aaK

+= (2) oS)( snm AM

s a ( )

1)(

snmAMa (3)

n

on

Am

Ms KSaaK m

aqnaq

== + ).()()()(

'

(4)

nA

mM

AMn

maq

naq

aqnm

aa

aK

)()()()(

)(

+=

nm

(5)

nAM

nA

mM

d Ka

aaK

aqnm

maq

naq 1)()(

)(

)()( == +

0S

(6)

].[ia ii = (8)

nmaq

mnaqs AMK ].[][ )()(

+= (10))(

0aqnn AM

aS = (7) ].[ia ii 1i

(8)

(9)

Ks produsultermodinamicdeactivitate;Ks produsdesolubilitate(constantcondiional);dimensiunealuiKs este(mol/l)m+n;So solubilitatea intrinsec valoarea acesteia nu se cunoate cu precizie forma molecular


So solubilitatea intrinsec; valoarea acesteia nu se cunoate cu precizie, forma molecularsolvit reprezentnd, n general, o fraciune mic (0,11 %) din cantitatea total asubstanei dizolvate;

K constanta de global de formare a complexului dintre ionii;Kn constanta de global de formare a complexului dintre ionii;Kd constanta de disociere a perechii de ioni.

Relaia (4) = relaia fundamental a echilibrului de solubilitate: n soluia saturat a ( ) electrolitului MnAm, la temperatur i presiune constante, produsul activitilortermodinamice ale ionilor este constant.

Dac solubilitatea n ap a compusului MnAm este mic, soluia saturat a acestuia va fip p n m , diluat, astfel c, n conformitate cu convenia Henry, relaia fundamental aechilibrului de solubilitate (4) se poate exprima prin relaia (10). Aceast relaie estevalabil numai pentru soluii diluate.a ab u a pe t u so u d uate.

Conform echilibrului de solubilitate (1), solubilitatea molar a substanei MmAn se poate

exprima n funcie de:

h concentraia ionilor Mn+ i Am din soluie,h produsul de solubilitate a substanei respective

[ ] [ ]+ == mn AMS 11[ ] [ ]+ = mn A

nmM

[ ] [ ]n(11)(12a)

(12 b)


[ ] [ ]== An

Mm

S [ ] [ ]+ = nm MmnA

( )(12b)

[ ] nm [ ] [ ] )()( nmmmnmnns AnmMmnK +++ ==

[ ] nm sn KnmM ++ =[ ] nm mm KnA + =

(13)

(14a)

(14b)[ ] nm sKmA + = ( )nm s

KS += (15) [ ] SmM n .=+ (17a)nm nm nmS += .)(.. nmnms SnmK

+= (16)

(15) [ ] SnAm .= (17b)h Solubilitatea reflect cantitatea de substan trecut din faza solid n soluie, indiferent subce form.h Produsul ionic este determinat de concentraiile speciilor ionice din soluie.h n cazul cnd n soluie substana dizolvat este prezent n forme nedisociate n cantitiapreciabile, corelarea mrimilor S i Ks prin ecuaiile anterioare va fi eronat. n asemeneacazuri solubilitatea este mai mare dect valoarea estimat cu relaia (10) i invers.

h Corelarea produsului de solubilitate cu solubilitatea unei substane trebuie fcut cupruden i din alt punct de vedere: uneori se obinuiete ca din examinarea valorilor

produselor de solubilitate s se trag concluzii asupra substanelor respective presupunnd c


produselor de solubilitate s se trag concluzii asupra substanelor respective, presupunnd c,

dac Ks crete, implicit va crete i S. Acest lucru este ns valabil numai n cazul cnd produsul

de solubilitate i solubilitatea au aceleai dimensiuni (cazul electroliilor de acelai tip). n alte

cazuri variaiile celor dou mrimi difercazuri, variaiile celor dou mrimi difer.

Exemplu:

La 25oC solubilitatea sulfatului de calciu este: S = 2,080 g CaSO4 / L.

h Dac nu se ine cont de cele discutate anterior, din aceast valoare a solubilitii se calculeazun produs de solubilitate Ks = 2,3.104.

h n acest caz ns, nu se poate neglija nici concentraia moleculelor nedisociate n soluie i niciefectul forei ionice, soluia saturat fiind relativ concentrat. n soluia saturat de CaSO4:

3)(4

2)(4

2)( 10255]/[])] [([

+ =CaSOSOCa [ ] 3)(4 10.57,8 =CaSO [mol / L])(4)(4)( 10.25,5]/[])].[([ aqaqaq CaSOSOCa [ ])(4 10.57,8aqCaSO [mol/L]Adic mai mult de 60 % din substana dizolvat se afl sub form nedisociat. innd cont numai

de acest aspect se poate calcula un produs de solubilitate K = 4 50 105de acest aspect, se poate calcula un produs de solubilitate Ks = 4,50.10 .

Dac se ia n considerare i efectul forei ionice (f = 0,545), valoarea corect a constantei desolubilitate este Ks = 2,58.105.

Densitatea este un parametru important pentru stabilirea gradului de flotabilitate apoluanilor n soluii apoase naturale


I.32.2.Densitatea

poluanilor n soluii apoase naturale.

h Densitatea = mrime care definete, n general, distribuia spaial a particulelormateriale sau a fluxurilor (de electroni, radiaie electromagnetic, linii de for a

cmpurilor magnetice etc.).h Pentru cazul substanelor: densitate = masa unitii de volum:

Vm= (20);[kg/m3; kg/dm3; g/cm3]

n care: m masa [g; kg]; V unitatea de volum [m3; dm3; cm3].

V

Densitatea relativ = mrime adimensional care definete densitatea unui material n raport

cu densitatea altui material de referin:

h pentrugaze densitatearelativseexprimnraportcudensitateaaerului,acruivaloare,nfunciedepresiuneitemperatur,este:

n care: P presiunea [atm ]; T temperatura [oC]

33 .;.1067,31

293,1 += mkgTPdaer (21)

ncare:P presiunea[atm.];T temperatura[ C].

h pentru lichide i solide densitatea relativ se exprim n raport cu densitatea apei, care la4oC are valoarea de 1 g.cm3.

n cazul granulelor solide poroase densitatea nu este o mrime univoc i sunt necesare

precizri dac aceast mrime se refer la densitatea real, densitatea aparent, densitatea


aparent de volum sau densitatea n vrac:

h Densitatea real = densitatea materialului poros propriuzis din care se scade volumulocupat de pori.

h Densitatea aparent se refer la o granul singular de material solid, al crui volum estedefinit de suprafaa sa geometric exterioar.

Dac se cunoate volumul de pori pe unitatea de mas (Vp) i densitatea real a granulei (dR), se

poate calcula densitatea aparent (dA) cu relaia:

RAp dd

V 11 = (21)p

R

dV

d1

1

+= (22)

h Densitatea aparent de volum sau n vrac se refer la densitatea unui numr mare(reprezentativ) de granule, cuprinse ntrun volum V, cunoscut. Conform acestei definiii,

RAR

p d

masa materialului cuprinde, att porii granulei, ct i spaiile libere dintre granule. Valoarea

numeric a densitii aparente de volum depinde de mpachetarea granulelor.


Vscozitatea proprietate care determin gradul de infiltraie al poluanilor n faze solideI.32.3.Vascozitatea

(sol, sedimente, aluviuni, roci etc.), precum i mobilitatea acestora n sisteme multifazice

multicomponente.

Exemplu de acest parametru depinde de asemenea forma i mrimea corpului de impregnareExemplu de acest parametru depinde de asemenea forma i mrimea corpului de impregnare

cu poluani, att a zonei nesaturate, ct i a zonei saturate n cazul acviferelor.

I.32.4.Constantaderepartiieoctanol /ap

Constanta de repartiie octanol / ap (Ko/w) se definete ca raportul dintre concentraiasubstanei n octanol i concentraia acesteia n ap.

h Are valori cuprinse ntre 103 i 107h Are valori cuprinse ntre 10 i 10 .Compuii hidrofili (sunt mai solubili n ap): Ko/w < 10

Compuii hidrofobi (greu solubili / insolubili n ap): Ko/w > 10

h Valoarea K :h Valoarea Ko/w : evideniaz adsorbia compuilor chimici pe sol, sedimente sau aluviuni; informaii referitoare la solubilitatea i bioconcentraia compui chimici; corelat cu coninutul de compui organici din sol poate fi utilizat pentru: corelat cu coninutul de compui organici din sol, poate fi utilizat pentru:

(i) aprecierea cantiti de poluant adsorbit de sol

(ii) determinarea factorului de ntrziere a deplasrii poluantului.

Constanta Henry pentru soluii neideale, legea lui Henry stabilete c presiunea parial


I.32.5.ConstantaHenry

la echilibru a unei substane n aer, deasupra interfeei aer / ap este proporional cu

concentraia acestei substane n ap:

iHi XKP .= (22)n care: KH constanta Henry [atm.]; Pi presiunea parial a substanei i ntrun lichid aflat n

echilibru cu faza gazoas [atm.]; Xi fracia molar a substanei i.

h n general cu ct valoarea constantei Henry aferent unui poluant este mai ridicat (>h n general, cu ct valoarea constantei Henry aferent unui poluant este mai ridicat (>160) cu att poluantul este mai volatil.

I.32.6.Capacitateadeadsorbiepecrbuneactiv

Capacitatea de adsorbie pe crbune activ se cunoate faptul c nu toi compuiiorganici se adsorb n egal msur pe crbunele activ. De exemplu compuii cu mas

molecular mic i compuii polari nu se adsorb bine pe crbune activ.

hPentru evaluarea capacitii de adsorbie a compuilor chimici de ctre crbune activ seutilizeaz izotermele de adsorbie permit evaluarea cantitii de crbune activ necesarpentru adsorbia total a unei cantiti determinate de compus chimic.

Bideogradabilitatea poluanilor chimici (n special cei organici) se poate realiza n condiii


I.32.7.Bideogradabilitatea

aerobe i n condiii anaerobe, n funcie de structura lor molecular i de condiiile demediu.

h Dup potenialul lor de biodegradare poluanii chimici (n special cei organici) seh Dup potenialul lor de biodegradare, poluanii chimici (n special cei organici) sepot ncadra n trei grupe:Poluani degradabili (D) au o capacitate mare de degradare biologic n condiii

aerobe;aerobe;Poluani persisteni (P) pot fi degradai n condiii mai energice ntrun interval detimp mai mare;

Poluani recalcitrani (R) nu se preteaz la biodegradarePoluani recalcitrani (R) nu se preteaz la biodegradare

I.33.1.Caracteristicigenerale

I.33.Poluantii anorganiciDINAMICAGEOCHIMICASISTEMELORNATURALE MADD 20132014/CursII

metaleinemetale speciiionice(simpleicomplexe,anioniceicationice); acizi (hidracizi,oxoacizi,sulfoacizi) baze (hidroxizi) baze (hidroxizi) sruri (sulfuri,sulfai,sulfii,azotai,azotii,cianuri,sulfocianuri etc.) combinaiicomplexe compleci organo metalici compleciorganometalici.

Substanele = speciile chimice unitare i bine definite din punct de vedere al compoziieichimice.

h Simple (elemente chimice)h Compuse (combinaii chimice)

Element chimic:h un ansamblu de atomi identici, caracterizai prin anumite proprieti;h specie de atomi avnd acelai numr atomic (numr de ordine, Z)h substan chimic pur, format din atomi identici din punct de vedere fizicochimic.h toi atomii unui element chimic au aceeai greutate atomic, aceleai dimensiuni, acelainumr de ordine (numr atomic) i aceeai capacitate de combinare

Metaleh n condiii obinuite sunt solide (excepie: Hg), conduc curentul electric icldura (conducie electronic; conductori de ordinul I) au luciu


cldura (conducie electronic; conductori de ordinul I), au luciucaracteristic i proprieti mecanice deosebite (ductilitate, maleabilitate);h elemente electropozitive:P = 0,70 (Cs) 1,70 (Sn, Pb) 2,20 (Au, metale platinice);P 0,70 (Cs) 1,70 (Sn, Pb) 2,20 (Au, metale platinice);potenial de ionizare sczut, afinitate pentru electroni redus;

Metalereprezentative(gr. principaledinSPE): P =0,70(Cs)1,70(Sn,Pb)hMetaledetips:metalelealcaline(grupa I.A);metalelealcalino

Elementechimice

pmntoase(grupaII.A);hMetaledetipp:Al,Ga,In,Tl,Ge,Sn,Pb,Sb,Bi,Po;

Metaletranziionale(grupelesecundaredinSPE):hhMetale de tipd; P =1,60 2,20(Au,metale platinice)hMetale de tipf(lantanideiactinide) P 1,70

Nemetaleh n condiii obinuite sunt solide (sulf), lichide sau gaze (majoritatea), nuconduc curentul electric i cldura (dielectrici; izolatori), nu au proprieti fizicomecanice deosebite (sunt casante, nu sunt maleabile sau ductile etc.);h elemente electronegative:h elemente electronegative:P = 2,00 (B, As) 4,00 (F);

potenial de ionizare ridicat; afinitate pentru electroni ridicat

MetalelealcalineGazerare

Halogeni


I.A II.A III.A IV.A V.A VI.A VII.A VIII.A

Metalelealcalinopmntoase Calcogeni

Semimetale(metaloide)?!H HeLi Be B C N O F NeNa Mg Al Si P S Cl ArIII.B II.B

( )

K Ca Sc Zn Ga Ge As Se Br KrRb Sr Y Cd In Sn Sb Te I XeCs Ba La Hg Tl Pb Bi Po At RnFr Ra Ac 112

Metaletranziionale

Fr Ra Ac 112

bloculelementelor detipp

Metale Nemetale

Ce Lantanide

bloculelementelor(metalelor)de tip s

Th Actinidedetips

1995 IUPAC masses and Approved Names from http://www.chem.qmw.ac.uk/iupac/AtWt/masses for 107-111 from C&EN, March 13, 1995, p. 35- 112 from http://www.gsi.de/z112e.html


Metale tranziionale de tip d

Actinide

Lantanide

Actinide

Metale tranziionale de tip f


Ocurenageneralaelementelorncrustaterestr[P.A.Cox,1995]

H II.A III.A IV.A V.A VI.A VII.A He

Li Be B C N O F Ne

Na Mg III.B IV.B V.B VI.B VII.B VIII.B IX.B X.B I.B II.B Al Si P S Cl Ar

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe

Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn

Fr Ra Ac

Minerale oxidice* sau halide *Include: oxizi oxihidroxizi oxosruriMinerale oxidice sau halide

Gazenecombinate

Sulfuri

Oxizi/halide/sulfuri

Metalenecombinate/sulfuri

Include:oxizi,oxihidroxizi,oxosruri

Metalenecombinate Radioactive

Lantanideleiactinidele mineraleoxidice


a

n

t

Scadeelectronegativitateao

r


a

c

i

d

;

o

x

i

dSeaccentueaz:caracterulmetalic;bazic;reductor

;

r

e

d

u

c

t

o

e

m

e

t

a

l

i

c

;

a

l

i

c

;

b

a

z

i

c

;

t

i

v

i

t

a

t

e

a

r

a

c

t

e

r

u

l

n

e

a

t

e

a

t

e

r

u

l

m

e

t

a

e

c

t

r

o

n

e

g

a

t

u

e

a

z

:

c

a

r

o

n

e

g

a

t

i

v

i

t

a

z

:

c

a

r

a

c

t

C

r

e

t

e

e

l

e

S

e

a

c

c

e

n

t

u

d

e

e

l

e

c

t

r

o

a

c

c

e

n

t

u

e

a

Crete electronegativitateaSe accentueaz: caracterul nemetalic; acid; oxidant

C S

S

c

a

S

e

a

FORMEATOMICE (Gazelerare:Ne,Ar,Kr,Xe,Rn)

Homoatomice (O N Cl et)


ELEMENTECHIMICE

FORMEMOLECULARE

Homoatomice(O2,N2,Cl2 et)

Heteroatomice(H2O,H2SO4)

Homoatomice Cationi (Na+ BiO+ UO 2+)CHIMICE FORMEIONICE

Homoatomice

Heteroatomice

Cationi(Na ,BiO ,UO2 )

Anioni(Cl,O2,SO42,SiO44)

Izotopi

FORMENUCLIDICE

Izotopi

Izobari

Izotoni

Nuclizii = specii de atomi caracterizai prin valori determinate ale numrului de protoni (Z) inumrului de neutroni (N). Notaia nuclizilor:

][ ielementuluSimbolulAZSpecia Z N A

Izotopi Acelai Diferit Diferit

Z

Izobari Diferit Diferit Acelai

Izotoni Diferit Acelai Diferit

Speciidenuclizi

Izotopi = specii de nuclizi cu acelai numr atomic, dar cu numr de mas diferit datoritnumrului diferit de neutroni.


h izotopii unui element pot fi naturali sau artificiali, respectiv stabili sau radioactivi (sedezintegreaz)h izotopii aceluiai element chimic au aceeai structur electronic toate speciile de

nuclizi cu acelai numr atomic (Z) formeaz un element chimicnuclizi cu acelai numr atomic (Z) formeaz un element chimic

Izotopiisodiului

Denumire Simbol Z N A

Protiu 1 0 1

Deuteriu sau D 1 1 2

H11

H21

Izotopiinaturaliaihidrogenului Deuteriu sauD 1 1 2

Tritiu sauT 1 2 3

H1

H31

g

Izobari = specii de nuclizi cu numr atomic diferit i numr de mas identic

Nucliziiizobari: ;Co6030 Ni6028 Cd11340 In

11349


Specia Z N A

28 32 60

;Co30 28 Cd40 49

Ni60

I otoni specii de n cli i c n mr atomic i n mr de mas diferite dar c acelai

28 32 60

30 30 60

Ni28Co6030

Izotoni = specii de nuclizi cu numr atomic i numr de mas diferite, dar cu acelainumr de neutroniSpecii de nuclizi izotoni: SPSi 3216

3115

3014 ONC 168157146

Specia Z N A

14 16 30Si301415 16 31

16 16 32

P3115S3216

Izomeri nucleari = specii de nuclizi care au numrul atomic i numrul de mas identice, dardifer ntre ei prin proprietile radioactive

*8035

**8035 BrBr Exemplu:

Elemente monoizotopice (elemente unitare) formate dintrun singur izotopnatural;


se cunosc 21 de elemente monoizotopice:Be4 F9 Na11 Al13 P15 Sc21 Mn25 As33 Y39 Rh45 I53 Co55Pr59 Nd60 Tb65 Hg67 Tm69 Os76 Au79 Bi83

elementele monoizotopice au numere atomice impare excepie: Be, Nd, Os au mase atomice unitareElemente poliizotopice conin cel puin doi izotopi naturali stabili;

59 65 g67 76

Elemente poliizotopice conin cel puin doi izotopi naturali stabili; pentru elementele cu Z = 1 83 se cunoate cel puin un izotop stabil excepie: toate elementele cu Z > 83 (plasate n sistemul periodic al elementelor dup Bi

Tc43 Pm61(p p p

83) nu prezint izotopi naturali stabili elementul cu cei mai muli izotopi stabili este staniul 10 izotopi naturali stabili pentru definirea masei atomice trebuie s se in cont de proporiile diferiilorizotopi la compoziia elementului respectiv se definete o mas atomicponderal:

=

=n

ii

ipond MA

1. 100

[%]

n care: [%]i contribuia procentual a izotopului i la masa atomic a elementului,Mi masa nuclidic a izotopului i.

i 1

ASOCIATII MOLECULAREMACROMOLECULE


AGREGATE IONICEMOLECULE

ASOCIATIIMOLECULAREMACROMOLECULE

LegturifiziceLegturicovalente

AGREGATEIONICEMOLECULE

ForeelectrostaticeLegturicovalente

NVELIS DE ELECTRONINUCLEU ATOMICDezintegrare

ATOM

Alt ti l

NUCLEONI

NVELIS DE ELECTRONINUCLEUATOMICg

radioactiv

QUARKURI(?)

ELECTRONIPROTONINEUTRONIAlteparticule

elementare:neutrin,mezonietc.

( )

Metalice. NemetaliceHIDRURI

Fosfuri. Siliciuri. Carburi. Boruri. Azoturi. Seleniuri. Telururi

Hidracizii (HX) HF, HCl, HBr, HI, H2S etc.


ACIZI

Borului: H3BO3; HBO2

Carbonului: H2CO3

Siliciului: H4SiO4; H2[SinOn+1(OH)2]

Azotului: HNO2; HNO3

Fosforului: H3PO3; H3PO4; (HPO3) ; H 2P O3 1

OXOACIZII

Arsenului: H3AsO3; H3AsO4

Sulfului: H2SO3; H2SO4; H2S2O7

Seleniului: H2SeO3; H2SeO4

Telurului: H2TeO3; H2TeO4.2H2O

Fosforului: H3PO3; H3PO4; (HPO3)n; Hn+2PnO3n+1

COMPUI ANORGANICI

HIDROXIZI

Telurului: H2TeO3; H2TeO4.2H2O

Halogenilor: HClO; H2ClO2; HClO3; HClO4; HBrO; HIO; HBrO3; HIO4

Metalelor tranziionale*: H2CrO4; H2MoO4; H2WO4; H2MnO4

NaOH; KOH; (Ca(OH)2; Mn(OH)2; Al(OH)3; Pb(OH)2

SARURI

Halogenuri: MCl; MBr; MF**

Sulfuri: M2S; MS; M2S3; MHS

Carbonai: MCO3; M(HCO3)2

Silicai: M4SiO4

OXOSARURI

Sulfai: MSO4; M(HSO4)2

Azotai: MNO3

Silicai: M4SiO4

Fosfai: M3PO4; M2HPO4

OXIZI Metalici. Nemetalici

Clasificarea relativ a compuilor anorganici.

COMBINATII COMPLEXE (COMPUI COORDINATIVI)

COMPUSI MACROMOLECULARI

p g*n sri de oxidare ridicate (maxime).

**Metal monovalent

A.Acizianorganicil h ( f d d l l ) d


I.33.2.Principalele clase depoluanti anorganici

Concepia lui Arrhenius (este fundamentat pe teoria disociaiei electrolitice): compui de

tip electrolit (care disociaz la dizolvare n ap) care conin ioni de hidrogen (H+) ionizabili:+ + )()( aqaq ClHHCl+ 22 SOHSOH

Concepia lui Brnsted i Lowry (teoria protolitic a acizilor i bazelor): compus capabil scedeze (doneze) protoni:

+ + 2 )(4)()(42 2 aqaqaq SOHSOH

1 ][][ HBaza+++ )(11 ][][ aqHBazaAcid

1

1

][][][

AcidHBazaKa

=+ + HCOOCHCOOHCH 33

Concepia lui Lewis (teoria electronic a acizilor i bazelor): compus care poate accepta opereche de electroni (molecula acidului are un deficit de electroni; orbitale atomice vacante,

+ ++ OHCOOCHOHCOOHCH 3323

p (

neocupate cu electroni).

HOHHOH ::: + +++ ++ + 43: NHNHH

++ ++ )()()()()( aqaqaqaqaq HOAmfOHAmfAmfHO (disociereaamfoliilor)

A i i

monoprotici coninunsinguratomdehidrogenionizabil;disociaz ntrosingur

etap (treapt);


Acizipoliprotici conindoisaumaimuliprotoniionizabili;disociaz nmaimulte

etape(trepte);+ + POHHPOH + 4243 POHHPOH+ + 2442 HPOHPOH

+ + 3424 POHHPO+ + 3443 3 POHPOH

tari ladizolvaredisociaztotal;nsoluiileacizilor tarintreagacantitatedesolvit

di l fi b f di i (i i )

Acizidizolvatvafiprezentsubformedisociate (ionice)

slabi ladizolvaredisociazparial;nsoluiileacizilor slabisolvitulvafiprezent,

attsubformdisociat,ctisubformemoleculare(nedisociate), ( )

hidracizi compuibinari:

hidrogen +elementenemetalice (halogeni,sulf,arsen,fosforetc.)A i i

oxoacizi aumoleculaformatdin:

hidrogen +unanioncomplex (oxoanion:nemetal +oxigen)

Acizi

Acidul Anionul Sarea


HCl acidclorhidricclorur

Cloruri:MCln;M metalNaCl;CaCl2;FeCl3

HBr acidbromhidricbromur

Bromuri:MBrn;M metalKBr;MgBr2;SbBr3

+ + ClHHCl+ + BrHHBr

g 2 3

HF acidfluorhidricfluorur

Fluoruri:MFn;M metalNH4F;NaF;CaF2

H2S acidsulfhidric hidrosulfur (sulfur acid)Sulfuriacide (hidrosulfuri):M(HS)n;NaHS;Cd(HS)2

+ + FHHF+ + HSHSH 2

2(hidrogensulfurat)

n 2

sulfurSulfuri:M2Sn;M metalNa2S;As2S3;As2S5

HN(V)O3 acidazotic Azotat (nitrat)Azotai:M(NO3)2;M metalCd(NO3)2;Mg(NO3)2;NaNO3

+ + 2SHHS+ + 33 NOHHNO

3 2 3 2 3

HN(III)O2 acidazotos Azotit (nitrit)Azotii:M(NO2)n;M metalKNO2;Fe(NO2)2

H S(VI)O acid sulfuricsulfatacid (hidrosulfat)

Sulfaiacizi:M(HSO4)nKHSO4;Ca(HSO4)2

+ + 22 NOHHNO+ + 442 HSOHSOH

H2S(VI)O4 acidsulfuric4 4 2

sulfatSulfai:M2(SO4)nBaSO4;Li2SO4;Fe2(SO4)3

H S(III)O acid sulfurossulfitacid (hidrosulfit)

Sulfiiacizi:M(HSO3)nKHSO3;Sr(HSO3)2

+ + 244 SOHHSO+ + 332 HSOHSOH

H2S(III)O3 acidsulfuros3 3 2

sulfitSulfii:M2(SO3)nAg2SO3;(NH4)2SO3

+ + 233 SOHHSO

Acidul Anionul Sarea

DihidrogenofosfatDihidrogenofosfai (fosfaidiacizi):M(H2PO4)n;NaH2PO4;Mg(H2PO4)2

+ + 4243 POHHPOH


H3P(V)O4 acidfosforic

g(fosfatdiacid)

( 2 4)n; 2 4; g( 2 4)2

monohidrogenofosfat(fosfatmonoacid)

Monohidrogenofosfai (fosfaimonoacizi):M2(HPO4)n;K2HPO4;Al2(HPO4)3

+ + 2442 HPOHPOH

fosfat neutruFoafai neutri:M3(PO4)n;Ca3(PO4)2;AlPO4

H3P(III)O3 acidfosforos fosfitFosfii:

P l i M(ClO )

+ + 3424 POHHPO+ + 3233 POHHPOH CaHPO3

HCl(VII)O4 acidpercloric percloratPerclorai:M(ClO4)nMg(ClO4)2;NaClO4

HCl(V)O3 acidulcloric cloratClorai:M(ClO3)n;KClO3

Cl ii M(ClO )

+ + 44 ClOHHClO+ + 33 ClOHHClO+ ClOHHClO

HCl(III)O2 acidcloros cloritClorii:M(ClO2)n

HCl(I)O acidhipocloroshipoclorit

Hipoclorii:M(ClO)nFe(ClO)2A i N HA O

+ + 22 ClOHHClO+ + ClOHHClO

+ A OHHA OHH3As(V)O4 acidarsenic arsenat

Arsenai:Na2HAsO4

H3As(III)O3 acidarsenos arsenitArsenii:NaH2AsO3

C i N C O M (HC O )

+ + 4243 AsOHHAsOH+ + 3233 AsOHHAsOH

+ C OC OH2Cr(VI)O4 acidcromic cromatCromai:Na2CrO4;Mg(HCrO4)2

HMn(VII)O4 acidpermanganic permanganatPermanganai:KMnO4

+ + 442 HCrOHCrOH+ + 44 MnOHHMnO

Denumirea hidracizilor:acid + [numele nemetalului] + hidric


Denumireaoxoacizilor:h NemetalulnS.O.joas(minim):

acid +[numelenemetalului]+os

h NemetalulnS.O.ridicat(maxim):acid +[numelenemetalului]+ic

B. Bazele anorganice (hidroxizii)B.Bazeleanorganice(hidroxizii)

Concepia lui Arrhenius (este fundamentat pe teoria disociaiei electrolitice): compui de tip

electrolit care conin ioni de hidroxil (HO) ionizabili:+ HONN OH

Concepia lui Brnsted i Lowry (teoria protolitic a acizilor i bazelor): este compusul capabils accepte protoni;

+ + HONaNaOH

Concepia lui Lewis (teoria electronic a acizilor i bazelor): compus care poate ceda (dona) opereche de electroni (molecula bazei posed perechi de electroni neparticipante).

monoprotice conin o singur grupare hidroxil ionizabil; disociaz ntro singur ( i )etap (pot accepta un singur proton);

poliprotice conin dou sau mai multe grupri hidroxil ionizabile; disociaz n maimulte etape (pot accepta doi sau mai muli protoni)

Baze

+ + HOOHAlOHAl ])([)( 23++ + HOOHAlOHAl 22 )]([])([

++ + HOAlOHAl 32)]([


++ + HOAlOHAl 32)]([+ + HOAlOHAl 3)( 33

tari la dizolvare disociaz total; n soluiile bazelor tari ntreaga cantitate de solvittari ladizolvaredisociaztotal;nsoluiilebazelor tarintreagacantitatedesolvit

dizolvatvafiprezentsubformedisociate (ionice)

Bazeslabe ladizolvaredisociazparial;nsoluiilebazelor slabe solvitulvafiprezent,

attsubformdisociat,ctisubformemoleculare(nedisociate)

Nomenclatura hidroxizilor:hidroxid de [numele metalului]hidroxid de [numele metalului]

C.Srurile

Compui formai dintrun cation (ion pozitiv; provenit de la un metal) i un anion (ion negativ;Compui formai dintr un cation (ion pozitiv; provenit de la un metal) i un anion (ion negativ;provenit de la un nemetal);

Compui de tip electrolit la dizolvare n ap disociaz (cu sau fr hidroliz), total sauparial;S f i i di t id i b ( i d t li ) Seformeazprinreaciadintreunacidiobaz(reaciedeneutralizare):h delahidracizi sruribinare:cloruri,bromuri,fluoruri,sulfuri,arseniurietc.h delaoxoacizi oxosruri:azotai,sulfai,fosfai.

OHNaClHClNaOH 2++OHSOKSOHKOH 24242 22 ++


24242

NaCl disocieretotal,frhidroliz:+ + ClNaNaCl Disociere )(

F Cl di i l / i l hid li idFeCl3 disocieretotal/parialcuhidrolizacid+ + ClFeFeCl disociere 33)(3

++++ + ++ HOHFeHOHFe hidroliza 2)(3 )]([)( OO )]([)(++++ + ++ HOHFeHOHFe hidroliza 2])([)(2 2)(3+++ + ++ HOHFeHOHFe hidroliza 3])([)(3 03)(3

Condiiile de

Solventul s autodisocieze s fie amfoter sau s prezinte o funcieacidobazic (acid sau baz):

+ + HOHOH 2 ]].[[ += HOHKwCondiiiledeapariiea

fenomenuluidehidroliz

Sarea (electrolitul) s conin cel puin un ion cu funcie acid sau bazicputernic:Acid tare + Baz tare Sruri fr hidrolizAcid tare + Baz slab Sruri cu hidroliz acidAcid slab + Baz tare Sruri cu hidroliz bazicAcid slab + Baz slab Sruri cu hidroliz acid / bazic

Reaciidehidroliz Reaciile dintre ionii (provenii din disocierea unui electrolit) cu proprieti acidobazice


puternice (acizi / baze tari conjugate) i ionii proventi din disocierea apei (ionii H+ sau HO).

h Sunt procese acidobazice n care ionii unei sri care hidrolizeaz funcioneaz ca acidsau ca baz, iar apa (solventul) funcioneaz ca baz sau ca acid.

h Din reaciile de hidroliz acizi sau baze moleculare / ionice cu funcii amfotere.+ + )()(4)(4 aqaqDisociere ClNHClNH )()( qq

NH4OH(bazslab) NH4+ (acidconjugattare) hidrolizeazHCl (acidtarea) Cl (bazconjugatslab) nuhidrolizeaz

+++ )( HOHNHHOHNH (hid li id)+++ +++ )(4)(4 )( aqaq HOHNHHOHNH (hidrolizacid)

+Disociere NCOOCHCOONCH )( + + aqaqDisociere NaCOOCHCOONaCH ()(3)(3CH3COOH (acid slab) CH3COO (baz conjugat tare) hidrolizeazNaOH (baz tare) Na+ (acid conjugat slab) nu hidrolizeaz

+ +++ )(3)(3 )( aqaq HOCOOHCHHOHCOOCH (hidrolizalcalin)

sfera interioar (ionul complex) care conine:

D.Combinaiilecomplexe


sfera interioar (ionul complex) care conine:

h un atom central (generatorul de complex; un cation metalic);h un anumit numr de anioni sau molecule neutre (liganzi) legate de generatorulde complex prin legturi coordinative (dative).

Numrul de liganzi legai coordinativ de generatorul de complex (ionul central) =

numrul de coordinare.

sferaexterioar (deionizare) coninecationisauanioniionizabili(ladizolvaren

ap disociaz)

sferainterioar (ionulcomplex)sferaexterioar (deionizare)

+ + 26)var(62 ][2][ PtClKPtClK eDizol

liganziatomcentral(generatoruldecomplex)

1. Liganzii = specii ionice: se denumete prima dat sfera interioar (ionul complex) i apoi se

Nomenclatura combinaiilor complexe n funcie de natura liganzilor


denumete sfera exterioar (de ionizare):

numrulliganzilor (mono,di,tri,tetra,penta,hexa.] +numeleligandului +numele

ionuluicentralcuS.O. (nparantezerotunde) +denumire sferaexterioar:

Exemple:K2[PtCl6] [hexa cloro platinat(II)]depotasiuK4[Fe

II(CN)6] [hexacianoferat (II)] de potasiuK4[Fe (CN)6] [hexa ciano ferat (II)]depotasiuNa[CoII(NO3)3] [trinitrocoltiat(II)]desodiuNa[Al(OH)4] [tetra hidroxo aluminat]desodiu

2. Liganzii = specii neutre (molecule): se denumete prima dat sfera exterioar iapoi se denumete sfera interioar.

Exemple:Exemple:[Cu(NH3)4](OH)2 hidroxid [tetraamminocupric][Ag(NH3)2](OH)2 hidroxid [diamminoargentic]

D i li ilDenumirea liganzilor:NO2 nitro; NO nitrozo; Cl cloro; Br bromo; F fluoro, I iodo, SO42 sulfato,CN ciano; HO hidroxo; NH3 ammino; H2O aqua.

dgsn_2013_2014_curs ii

Documents