4.7 A savas eső kémiája
Tanulási cél
- A savas eső kémiájának megértése.
A sav-bázis reakcióknak erős környezeti hatása lehet. Például az eső és a hó savasságának drámai növekedése az elmúlt 150 évben feloldja a márvány- és mészkőfelületeket, felgyorsítja a fémtárgyak korrózióját, és csökkenti a természetes vizek pH-értékét. Ezt a környezeti problémát savas esőnek nevezikAz emberi tevékenység miatt drámaian savasabbá vált csapadék. és jelentős következményekkel jár minden élő szervezetre nézve. A savas eső megértéséhez a vizes oldatban lejátszódó sav-bázis reakciók megértése szükséges.
A savas eső kifejezés valójában kissé félrevezető, mert még a civilizációtól távoli területeken összegyűjtött tiszta esővíz is enyhén savas (pH ≈ 5,6) az oldott szén-dioxid miatt, amely a vízzel reagálva szénsavat, gyenge savat képez:
4. egyenlet.44
CO2(g) + H2O(l) ⇌ H2CO3(aq) ⇌ H+(aq) + HCO3-(aq)
Robert Angus Smith angol vegyésznek tulajdonítják általában a savas eső kifejezés 1872-es megalkotását, hogy leírja a brit ipari központokban (például Manchesterben) az eső fokozott savasságát, amelyet nyilvánvalóan a korai ipari forradalom féktelen túlkapásai okoztak, bár az összefüggést még nem értették. Abban az időben nem volt jó módszer a hidrogénion-koncentráció mérésére, így nehéz megismerni a Smith által megfigyelt eső tényleges pH-értékét. Az Egyesült Államok kontinentális részén az eső tipikus pH-értékei ma 4 és 4,5 között mozognak, de olyan területekről, mint Los Angeles, akár 2,0-ról is beszámoltak. Emlékezzünk a 4.15. ábrára “A pH és a , amely egyes talajokban jelen van, oldhatatlan. Alacsonyabb pH-értékeknél azonban az Al(OH)3 a következő reakció révén oldódik:
4.53. egyenlet
Al(OH)3(s) + 3H+(aq) → Al3+(aq) + 3H2O(l)
Az eredmény az Al3+ ionok megnövekedett szintje a talajvízben. Mivel az Al3+ ion mérgező a növényekre, a magas koncentrációk befolyásolhatják a növények növekedését. A savas eső a növények leveleit és gyökereit is annyira meggyengítheti, hogy a növények nem tudnak ellenállni más stresszhatásoknak. A két hatás kombinációja jelentős károkat okozhat a telepített erdőkben, például a németországi Fekete-erdőben, valamint az Egyesült Államok északkeleti részén, Kanadában és más országokban található erdőkben (4.19. ábra “A savas eső kára egy csehországi erdőben”).
4.19. ábra A savas eső kára egy csehországi erdőben
A fák és sok más növény érzékeny a talajvízben lévő alumíniumra és más fémekre. A savas eső növeli az Al3+ koncentrációját a talajvízben, ezáltal hátrányosan befolyásolja a növények növekedését. A telepített erdők nagy részei súlyosan károsodtak.
Összefoglaló
A savas eső olyan csapadék, amelynek pH-ja az oldott szén-dioxid jelenléte miatt a jellemzően megfigyelhető 5,6-nál alacsonyabb. A savas esőt a természetes folyamatok és a fosszilis tüzelőanyagok elégetése során keletkező nitrogén-oxidok és kén-dioxid okozza. Ezek az oxidok végül oxigénnel és vízzel reagálva salétromsavat és kénsavat képeznek.
Key Takeaway
- A savas eső káros hatásai miatt erős nyomás nehezedik az iparra, hogy minimalizálja a káros reakcióanyagok kibocsátását.
Fogalmi problémák
-
Miért nem ajánlott márvány munkalapokat használni a konyhákban? A márvány nagyrészt CaCO3-ból áll.
-
Magyarázza meg, hogy a fosszilis tüzelőanyagok kéntelenítése miért intenzív kutatási terület.
-
Milyen szerepet játszik az NOx a savas eső kialakulásában?
.