Розрахунок рівноваг для реакцій мінералоутворення у водних розчинах.

Розглянемо реакцію осадження кальциту із водного розчину:

Ca²⁺ + CO₃^2- = CaCO₃ в інтервалі температур 25 - 300°С

Використовуючи таблиці із розрахованними значеннями вільних енергій Ґібса кальциту та відповідних іонів розрахуємо G_{Tреакції} в даному інтервалі температур

G_{Tреакції} = G_T,CaCO3 - (G_{T, Ca2+} + G_{T, CO3=} )

Результати розрахунків наведені в табл.

t,°C	GTреакції, Дж	lg K
25	47700	8,36
100	66950	9,37
150	82790	10,22
200	102766	11,34
300	154280	14,06

За даними таблиці побудований графік залежності розчинності кальциту від температури в координатах активності іонів Ca²⁺ і CO₃^2-.

Основні рушійні сили геохімічних процесів

Основні рушійні сили геохімічних процесів - сили або явища, що виводять систему із рівноваги:

1. зміна вільної енергії системи (через зміну Т, Р, хімічного потенціалу)

2. наявність градієнтів параметрів

3. зміна впорядкованості (змішування і т.п.)

Принципи, якими керується система на шляху до рівноваги

Принцип мінімізації вільної енергії – в стані рівноваги досягається мінімальна вільна енергія, можлива в цій системі. Люба мінеральна система прагне максимально зменшити свою вільну енергію.

Принцип Ле-Шател`є: якщо система, що знаходиться в рівновазі, піддається впливу певного фактору, що зміщує рівновагу, тоді в системі відбуваються перетворення, направлені на зниження впливу цього фактору.

При нагріванні йдуть ендотермічні реакції, при охолодженні - екзотермічні. Ріст тиску веде до формування мінералів із меншим молекулярним об’ємом і навпаки. Так як для більшості мінералів розплав є менш щільний ніж кристалічна речовина, то при зниженні тиску буде спостерігатись зниження температури плавлення мінералів.

Використовуючи цей принцип можна прогнозувати поведінку мінералів в різних геологічних процесах. Перевищення вiльної енергiї над мiнiмально можливим значенням при даних параметрах системи є рушійною силою всiх процесiв мiнералоутворення, а точніше всiх хiмiчних процесiв. При незмiнних значеннях T, P, кiлькостi компонентiв системи протікання термодинамiчного процесу в напрямку рiвноваги може здiйснюватись тiльки завдяки вирiвнюванню хiмiчних потенцiалiв компонентiв системи, тобто шляхом обмiну компонентiв мiж фазами. Для прикладу iз пiритом та магнетитом, якщо при даних умовах система має надлишок вiльної енергiї за рахунок високого хiмiчного потенцiалу пiриту, то процес буде вiдбуватись в напрямку збiльшенням кiлькостi молiв магнетиту iз невеликим хiмiчним потенцiалом за рахунок зменшення кiлькостi молiв пiриту в системi.