2. Представьте средний состав морской воды, концентрация растворенного диоксида углерода в которой составляет 1000 мг/л, в виде формулы.

С_i (ммоль-экв./л) = C_i (ммоль/л ) / f

где: f – фактор эквивалентности, который равен 1/2 для двух зарядных анионов и катионов и 1 для однозарядных ионов.

минерализация

Сi (г/л) = Ci (моль/л) * (M.М)i-иона / 1000

 Величина минерализации воды в рассматриваемом случае, при округлении до целого грамма, равна 3.

3. Оцените сколько грамм поваренной соли (NaCl) содержится в 1 кг морской воды, отобранной в одном из заливов Баренцева моря, если ее хлорность равна 15,00 0/00?

Содержание ионов натрия в морской воде составляет 440,0 ммоль/л или 10,56⁰/₀₀ а содержание ионов хлора 534,6 ммоль/л или 18,98⁰/₀₀, следовательно, часть ионов хлора в морской воде связана с другими катионами. Поэтому для определения содержания NaCl в воде залива необходимо определить концентрацию катионов натрия в этой воде.

В соответствии с законом Дитмара соблюдается равенство отношения концентраций ионов натрия и хлора для среднего состава морской воды и воды из залива Баренцева моря:

С_Na / C_Cl = C`<sub>Na</sub> / C`_Cl

где: С_Na, C`<sub>Na</sub> и C<sub>Cl</sub>, C`_Cl - концентрация (⁰/₀₀) ионов натрия и хлора для среднего состава морской воды и воды залива, соответственно.

C`<sub>Na</sub> = С<sub>Na</sub> * C`_Cl / C_Cl = 10,56 * 15,00 / 18,98 = 8,34 ⁰/₀₀

Следовательно, в 1 кг воды из залива Баренцева моря содержится 8,34 г катионов натрия. Зная молекулярную массу NaCl, найдем количество поваренной соли, содержащейся в 1 кг воды из залива:

m_NaCl = (M.M)_NaCl * C`_Na / (M.M)_Na = 55,5 * 8,34 / 23,0 = 20,1 г/кг

4. К какому классу вод по минерализации следует отнести природные воды, состав которых соответствует среднему составу речной воды?

При оценке принять: а) другие примеси в воде отсутствуют; б) плотность речной воды равна 1000 г/л; в) при экспериментальном определении минерализации все ионы гидрокарбоната перейдут в карбонат - ионы, а остальные ионы полностью переходят в безводные соли, устойчивые при 105⁰С.

Поскольку плотность воды по условию задачи равна 1000 г/л, значение концентрации примесей выраженное в млн^-1, численно равно концентрации, выраженной в мг/л. Поэтому для выражения содержания примесей в г/л, в рассматриваемом случае достаточно умножить значение их содержания на 10^-3 :

[С_i ](г/л) = 10^-3 * C_i^` (млн^-1).

По условию задачи при определении минерализации ионы НСО₃^- полностью перейдут в ионы СО₃^2-. Процесс разложения может быть представлен следующим уравнением реакции, известным из курса общей неорганической химии:

2 НСО₃^- = СО₃^2- + Н₂О + СО₂

Образующиеся в этом процессе молекулы воды и диоксида углерода не вносят вклада в минерализацию, поскольку при 105⁰С переходят в газовую фазу. Концентрацию образующихся ионов СО₃^2- можно определить по уравнению:

[СО₃^2-] = [НСО₃^-] * (М.М)_карб. / 2(М.М)_{гидрокарб.}

где: [СО₃^2-] и [НСО₃^-] – концентрация карбонат- и гидрокарбонат-ионов (г/л), соответственно; (М.М)_карб. и (М.М)_{гидрокарб} - молекулярная масса карбонат- и гидрокарбонат-ионов (г)_.

Концентрация, образующихся ^- при определении минерализации данной по условию задачи воды, ионов СО₃² может составить:

[СО₃^2-] = 3,5 *10^-2 * 60/ 2*61 = 1,7 * 10^-2 г/л.

Поскольку, по условию задачи, все ионы, кроме НСО₃^-, переходят в безводные соли, устойчивые при 105⁰С, а гидрокарбонат-ионы переходят в ионы СО₃^2- и также образуют соли, значение минерализации можно определить по сумме концентраций СО₃^2- ионов и остальных ионов, присутствующих в исходной воде:

М = [СО₃^2-] + [Ca²⁺ ]+[ Na⁺ ] + [ Mg²⁺ ] + [ K⁺ ] + [SO₄^2- ] + [Cl^- ]

М = 0,017 +0,020 + 0,0058 + 0,0034 +0,0021 +0,012 + 0,0057

М = 0,066 г/л.

 

Поскольку полученное значение минерализации меньше 0,2 г/л, природные воды, отвечающие среднему составу речной воды, следует отнести к ультрапресным водам.