碳酸盐的基本介绍.ppt

碳酸鹽的基本介紹 碳酸鹽礦物分類基本物理性質基本化學性質化學平衡反應與自由能溶度積和溶解度 方解石族 六方晶系 R3C 方解石 Calcite CaCO3菱鎂礦 Magnesite MgCO3菱鐵礦 Soderite FeCO3菱錳礦 Rhodochrosite MnCO3菱鋅礦 Smithsonite ZnCO3 特性 為最重要的碳酸鹽礦物 有完全的菱面體解理 玻璃光澤 透明至半透明 普通為白色或無色 含有其他顏色亦不少 條痕白色 硬度3 0 比重2 71 可溶於稀鹽酸而起泡 純淨透明的稱為冰洲石 IcelandSpar 具有強烈雙折射和完全解理 方解石Calcite 分布与产状 石灰岩 大理岩和美麗的鐘乳石之主要礦物即為方解石 在泉水中可沉積出石灰華 在火成岩內亦常為次生礦物 在玄武岩流的杏仁孔穴中 沉積岩之裂縫內常有方解石充填而成細脈 或透過生物學作用 以貝殼或岩礁的方式產出 霰石族 斜方晶系 Pmcn 霰石 Aragonite CaCO3毒重石 Witherite BaCO3菱鍶石 Strontianite SrCO3白鉛礦 Cerussite PbCO3 特性 文石由霰石 方解石 鐵氧化物 蛋白石等礦物所組成屬次生礦物 其中以霰石為主要成分 呈葡萄狀或球狀集合體 硬度為3 4 比重3 0 良質文石顏色較深 硬度高 花紋多變化 具有同心圓構造 黃色 乳白色 無花紋屬中級文石 文石Aragonite 霰石 分布与产状 文石賦存於多孔質玄武岩的氣孔和裂隙內 生成過程似在氣孔的圍岩壁上先生成一層綠泥石或褐鐵礦薄膜 文石眼生於其上 最後再填充霰石或方解石於其空隙中 礦石構造有 塊狀構造 各種礦物成不規則混合 縞狀構造 以霰石及玉髓等數種不同礦物 形成明顯之同心縞狀充填其中 白雲石族 六方晶系 R3 白雲石 Dolomite CaMg CO3 2鐵白雲石 Ankerite CaFe CO3 2 特性 由碳酸鈣和碳酸鎂構成的礦物 CaCO3和MgCO3的比例 大致是1 1 菱面結晶 有完整的解理 硬度3 5 比重2 9 顏色多為白色至肉紅色 有玻璃光澤 在冷稀酸中不起泡 粉末則緩慢起泡 分布与产状 存在於結晶石灰岩以及其他富含鎂的變質岩中 部分產於熱液礦脈和碳酸鹽岩石的孔穴內 偶爾作為各種沉積岩的膠結物 為碳酸鹽岩石中為最常見的一種造岩礦物 台灣白雲石之造成係鎂質交換石灰岩之鈣質而成 主要賦存於先第三紀大南澳片岩下部之結晶石灰岩帶 呈凸鏡體 層狀或不規則礦囊 具 OH 之單斜晶系碳酸鹽 孔雀石 Malachite Cu2CO3 OH 2藍銅礦 Azurite Cu3 CO3 2 OH 2 LAWOFMASSACTION Considerthereaction aA bB cC dDWherea b canddarethemolaramountsofcompoundsA B CandD respectively Atequilibriumitmustbetruethat K theequilibriumconstant isindependentofconcentration Thus ifwe forexample increaseaA thentomaintainequilibrium thereactionmustshifttotherightsothattheactivitiesofthereactantsdecreaseandtheactivitiesoftheproductsincrease keepingKconstant ThisisanexampleofLeChatlier sPrinciple LawofMassAction LeChatlier sPrinciplebasedonthelawofmassaction Itstatesthat ifareactionisperturbed thenthatreactionwillproceedinadirectionsoastolessentheeffectoftheperturbation Forexample ifthereactionisinitiallyinequilibrium andweincreasetheconcentrationofreactantA thenthereactionmustproceedtotherighttodecreasetheactivitiesofAandB andincreasetheactivitiesofCandD andtherebykeeptheratioofproductandreactantactivitiesconstant GibbsFreeEnergy GAmeasureofareaction sabilitytoaccomplish useful work thatis energyreleasedbythereactionthatcanbeconvertedtowork Aportionofthenenergyinvolvedinachemicalreactionisunavailabletodowork ReallyinterestedinthechangeintheGibbsfreeenergy G ofareaction Gr Hr T Sr T temperaturein K C 273 15 Hr thechangeinenthalpy ortheheattransferbetweenasystemanditssurroundingsforaprocessunderconstantpressure Considertheformationofliquidwaterfromgaseousoxygenandhydrogen H2 g O2 g H2O l 25 5L12 3L0 018L00 68 315kcal mol H 68 315kcal molhighlyexothermic Sr changeinentropy degreeofrandomnessordisorderinthesystem e g liquidH2O VaporH2Ohasapositive S S ice S water S vapor 10 68 16 72 45 11cal molK HOWDOWECALCULATEK Fortheabovereaction wecanwrite rG c fG C d fG D a fG A b fG BAndwealsowrite whereRisthegasconstantandequals8 314JK 1mol 1or1 987calK 1mol 1 DeterminetheKspofcalciteat25 CCaCO3 Ca2 CO32 TheactivityofsolidCaCO3 1Fromtables Species Gf kJ mol Ca2 553 6CO32 527 0CaCO3 1128 4 Gr Gf products G f reactants Gr 553 6 527 0 1128 4 47 8kJ molUsinglogK Gr 2 3026RTlogKsp 8 37andK 10 8 37 Calculatethesolubilityproductofdolomiteat25 C CaMg CO3 2 s Mg2 Ca2 2CO32 rG fG Mg2 fG Ca2 2 fG CO32 fG CaMg CO3 2 s rG 455 5 553 6 2 527 0 2161 3 98 2kJmol 1 SolubilityProducts THEIONACTIVITYPRODUCT IAP Consideronceagainthereaction CaSO4 s Ca2 SO42 Theequilibriumconstantisexpressedintermsoftheactivitiesofthereactantsandproductsatequilibrium However arealsolutionmayormaynotbeinequilibrium Theionactivityproduct IAP orreactionquotient Q hasthesameformastheequilibriumconstant butinvolvestheactualactivities THESATURATIONINDEX Thesaturationindex SI isdefinedaccordingto IfIAP KSP thenSI 0 andthewaterissaturatedwithrespecttothemineral IfIAPKSP thenSI 0 andthewaterissupersaturatedwithrespecttothemineral AnAPPLICATION Awatercontainsthefollowing 3 13x10 4molL 1Mg2 8 48x10 4molL 1Ca2 and2x10 6molL 1CO32 Determinewhetherthiswaterissaturatedwithrespecttodolomite CaMg