Питання до теми

1. Що вивчає екологічна хімія? Об'єкти дослідження екологічної хімії.

2. Основні термодинамічні поняття.

3. Стан динамічної рівноваги та його зміщення. Принцип Ле-Шательє.

4. Процес розчинення твердих речовин у рідинах, газів у рідинах, взаєморозчинення рідин.

5. Йонний добуток води. Водневий показник.

6. Зміна реакції середовища внаслідок гідролізу.

Методичні поради

Екологічна хімія як дисципліна вивчає склад, будову й властивості речовин, що є складовими природних об’єктів і необхідними компонентами життєдіяльності людини, а також хімічні процеси, що відбуваються в довкіллі в результаті природних процесів та людської діяльності.

Метою екологічної хімії як науки є встановлення постійного контролю за хімічним складом об’єктів довкілля, джерел і хімічних речовин, що потрапляють у довкілля, й характером хімічних процесів у довкіллі.

Завданням дисципліни є встановлення факторів негативного впливу продуктів життєдіяльності людини на хімічний склад та процеси у довкіллі й розробка технологій попередження цього.

Основним напрямком екологічної хімії є розробка та впровадження процесів очищення та знезараження відходів, які потрапляють у довкілля. Екологічна хімія досліджує та впроваджує нові екологічно чисті технології та матеріали. І в цьому її важливе практичне значення.

В природі ізольованих термодинамічних систем не виявлено. Біологічним середовищем проживання є Земля разом з її повітряною оболонкою – атмосферою. Біосфера – це відкрита термодинамічна система. В цілому планета Земля обмінюється з Космосом енергією й речовиною. На земній поверхні і в її надрах відбуваються складні фізичні, хімічні, біологічні процеси. Її результати впливають на стан атмосфери, а вона, в свою чергу, - на них. В результаті кругообігу і хімічних процесів природні компоненти, що надійшли в атмосферу, зазнають фізичних та хімічних перетворень. За рахунок цих перетворень утворюються сульфати, нітрати, вуглеводні, амонійні солі.

В екологічних системах відбувається багато перетворень енергії: промениста енергія Сонця завдяки фотосинтезу перетворюється на енергію хімічних зв’язків органічної речовини продуцентів, енергія, запасена продуцентами, - на енергію, акумульовану в органічній речовині консументів різних рівнів, і т.д.

Сучасне людське суспільство також перетворює величезні кількості однієї енергії на іншу.

Другий закон термодинаміки: теплота не може переходити сама собою від більш холодного тіла до більш теплого.

Вираз ΔG° = ΔΗ° – ТΔS° - один із виразів другого закону термодинаміки. Другий закон термодинаміки описує співвідношення корисної та марної роботи під час переходу енергії з однієї форми в іншу.

Термохімічні розрахунки базуються на застосуванні закону Гесса: тепловий ефект реакції залежить тільки від початкового і кінцевого станів реагуючих речовин і не залежить від проміжних стадій реакції.

Існування життя на Землі залежить не тільки від потоку енергії, а й від колообігу речовин в біосфері, який відбувається постійно. Енергія Сонця й сили гравітації рухають два колообіги речовин: біологічний та геологічний.

У результаті колообігу і хімічних прцесів, природні компоненти, що надійшли в атмосферу зазнають фізичних та хімічних перетворень. На протязі мільйонів років встановилась рівновага, при який склад атмосфери зберігався постійним. Біологічні об’єкти пристосувались до цих умов. За останні сто років, особливо останні десятиріччя, антропогенна діяльність призвела до значних порушень колообігу речовин в біосфері, розвитку глобальної екологічної кризи. Саме діяльність людини значно прискорила процеси вивітрювання гірських порід, зумовила накопичення в атмосфері такої кількості газів, яка призвела до розвитку негативних кліматичних змін (парниковий ефект), появу озонових дір та кислотних дощів, деградації грунтів через надмірне накопичення в них токсичних сполук.

Людина продукує також у величезних кількостях речовини, які не можуть бути залучені до біологічного колообігу (пластмаси, поліетилен тощо), оскільки не розкладаються редуцентами.

Характер зміни рівноваги залежно від зовнішніх факторів можна визначити за принципом Ле-Шательє: зміна параметрів стану урівноваженої системи призводить до збільшення швидкості тої з двох реакцій, яка протидіє даній зміні.

Розчинністю називають здатність речовини розчинятися в тому чи іншому розчиннику. Розчинність кристалічних речовин залежить від природи речовини, природи розчинника, від температури.

Найчастіше розчинність виражають числом грамів речовини, яка може розчинитись при даній температурі в 100 г розчинника з утворенням насиченого розчину. Цю величину називають коефіцієнтом розчинності.

Насичений розчин малорозчинного електроліту, що контактує з осадом речовини, є рівноважною гетерогенною системою. Два протилежних процеси – перехід йонів осаду в розчин та “повернення” їх з розчину в осад – зрівноважують один одного. Константа такої рівноваги, згідно із законом діючих мас, дорівнює добутку концентрацій йонів у насиченому розчині. Ця величина, що є постійною за даної температури, називається добутком розчинності та позначається символом ДР. Так, для насиченого розчину барій сульфату, що знаходиться в рівновазі з осадом,

ВаSО₄ ↔ Ва²⁺ + SО ,