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Karbonatlöslichkeit Karbonatfällung

pH-Wert. CO 2 – Partialdruck. Temperatur. Karbonatlöslichkeit Karbonatfällung. Das Karbonatsystem. H 2 CO 3 oder HCO 3 - oder CO 3 2-. CO 3 2-. H 2 CO 3. HCO 3 -. H 2 CO 3 H + + HCO 3 -. Einfluß des pH-Wertes. H 2 CO 3 ist eine schwache Säure, . die bei neutralem pH

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Presentation Transcript

  1. pH-Wert CO2 – Partialdruck Temperatur Karbonatlöslichkeit Karbonatfällung Das Karbonatsystem H2CO3oder HCO3-oder CO32-

  2. CO32- H2CO3 HCO3- H2CO3H+ + HCO3- Einfluß des pH-Wertes H2CO3 ist eine schwache Säure, die bei neutralem pH Teilweise in das Hydrogenkarbonat-Ion dissoziiert. bildet mit Kalzium gelöstes Kalzium-Bikarbonat Ca(HCO3)2 Bei alkalinem pH dissoziiert sie in das Hydrogenkarbonat- undKarbonat- Ion. HCO3-H+ + CO32- fällt mit Kalzium Kalzit / Aragonit

  3. H2O + CO2 H2CO3 2H2CO3 + Ca2+ Ca(HCO3)2 +2H+ H2CO3 + Ca2+ CaCO3 +H2 Das Karbonatsystem Einfluß des CO2 – Partialdruck Wasser reagiert mit CO2 und bildet Kohlensäure Kohlensäure reagiert mit Ca2+bei CO2 Überschuß zu Kalziumhydrogenkarbonat (bleibt in Lösung). Wird dem Wasser CO2 entzogen bildet sich das Karbonat-Ion und Kalzium-Karbonat (Aragonit, Kalzit) aus.

  4. Das Karbonatsystem Variable CO2 Quellen Atmosphärisches CO2 Diffusion über Sediment-Wassergrenze, Auswaschung mit Niederschlag Biogenes CO2 CO2 – Produktion durchMineralisation organischen Materials CO2 – Produktion durch Faunenatmung CO2 – Zehrung durch Pflanzen (Subaerische und) subaquatische vulkanische Exhalation

  5. Das Karbonatsystem Variable CO2 Quellen CO2 Gehalte in 60cm Bodentiefe Sandboden 0,11 - 0,57% CO2 Lehmboden 0,2 - 1,13 % CO2 Moorboden 1,01 - 3,77 % CO2 (z. Vgl. Atmosphäre 0,03% CO2) (Zahlen nach Schwoerbel 1987, Einführung in die Limnologie) Auswaschung

  6. Das Karbonatsystem Einfluss von Druck und Temperatur Kalzitlöslichkeit in reinem Wasser bei 25°C (Engelhardt, 1973): pCO2 3 x 10-4 atm (0,03 %) 50 mg Kalzit / l H20 30 x 10-4 atm (0,3 %) 107 mg Kalzit / l H2O Kalzitlöslichkeit bei pCO2 = 3,2 x 10-4 atm(Rudert & Müller, 1982): bei 0°C 81 mg Kalzit / l H20 25°C 56 mg Kalzit / l H2O 100°C 18 mg Kalzit / l H2O

  7. Das Karbonatsystem Orte starker Änderung von Druck / Temperatur/ pH • z.B. • (heiße) Quellen / Höhlen  Tropfsteine, Travertine Lithologiewechsel Primärproduktionszone in Gewässern Konsumenten-/Destruentenzone in Gewässern

  8. hoch Karbonatlöslichkeit niedrig wenn ... kalt Temperatur warm hoch Druck niedrig hoch CO2 – Partialdruck niedrig niedrig (Süßwasser)Salinität hoch (Salzwasser) niedrig pH-Wert hoch

  9. Das Karbonatsystem Wo bilden sich im globalen Maßstab Verstärkt karbonatische Sedimente ? 0 wärmer Druck niedriger kälter CO2-P.Druck niedriger 1000 2000 Wassertiefe 3000 Tafelbild entwickeln lassen – Transfer des zuvor gelernten Flachwasser-Karbonatsystem Tiefwasser- karbonatsystem  Profile Temperatur, CO2, ACD, CCD  Tiefenprofil / Meridionalprofil Verteilung mariner Karbonatbildung 4000 ACD CCD kälter 5000 Calcite Compensation Depth Druck höher CO2-P.Druck höher 6000

  10. Die Karbonatbestimmung Zerstörung der Karbonate durch eine Säure oder thermische Zerstörung der Karbonate Messung der Menge des entstehenden CO2 + volumetrisch + Gewichtsdifferenz + spektroskopisch Rückrechnung auf Karbonatgehalt Problem unterschiedliche Karbonate

  11. Karbonatbestimmung CaCO3 + 2HCl H2O + Ca2+ + 2Cl- + CO2 (40+12+3x16)+2X(1+36) (12+2x16)  (2x1+16) (40)+(2X36) 100 / 44 = 2,27 CaCO3 = 2,27 x CO2

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