Kohlendioxid in Wasser mit Alkalinität

Berechnung und grafische Darstellung der chemischen Gleichgewichte

verfasst von: Gerhard Hobiger

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Kohlendioxid ist eine bedeutende Verbindung in unserer Atmosphäre. Mit Wasser ergibt sie Kohlensäure und ist daher in allen Wässern zugegen. In welchem Ausmaß und in welcher Form Kohlendioxid im Wasser vorliegt, kann mit einfachen mathematischen Gleichungen berechnet werden. Wie diese Gleichungen hergeleitet und was damit ausgesagt werden kann, wird in diesem Buch an Hand von 3D-Grafiken ausführlich gezeigt und diskutiert. Die angegebenen Gleichungen können zur Berechnung von wasserchemischen Parametern herangezogen werden.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung

In der Einleitung wird über das Vorkommen und die Bedeutung von Kohlendioxid in der Natur und Technik berichtet. Dabei zeigt sich, dass der größte Teil chemisch gebunden in Form von Carbonaten in riesigen Gebirgen vorliegt. Diese sind in Verbindung mit Wasser verkarstungsfähig und haben dadurch für die Trinkwasserversorgung enorme Bedeutung. Um diese Zusammenhänge zwischen Hydrochemie und Hydrogeologie zu verstehen, sind nur wenige chemische Reaktionen zu berücksichtigen, welche durch mathematische Berechnungen beschrieben werden können.

Gerhard Hobiger

2. Grundlegende Definitionen

Zusammenfassung

Es werden die grundlegenden Definitionen, die für die Berechnung der chemischen Gleichgewichte notwendig sind, dargestellt und erläutert. Dies sind der pH-Wert, die Dissoziationskonstanten von Säuren, das Ionenprodukt des Wassers sowie die Alkalinität. Von all diesen Parametern wird die Temperaturabhängigkeit grafisch dargestellt. Mit der Definition eines offenen Systems schließt das Kapitel.

Gerhard Hobiger

3. Das offene System von Kohlendioxid in Wasser mit Alkalinität

Zusammenfassung

In diesem Hauptkapitel wird zunächst das zu berechnende System definiert und die dazu notwendigen chemischen Gleichungen und deren mathematische Behandlung erläutert. Im Anschluss daran wird die Anzahl der möglichen mathematischen Gleichungen mit kombinatorischen Methoden bestimmt. Nach Bestimmung der Anzahl werden alle möglichen 48 Gleichungen explizit berechnet und als 3D-Grafik dargestellt. Jede Grafik wird diskutiert und interpretiert.

Gerhard Hobiger

4. Das offene System von Kohlendioxid in reinem Wasser als Spezialfall des allgemeinen Falles mit Alkalinität

Zusammenfassung

Dieses Kapitel behandelt den Spezialfall, wenn die Alkalinität null gesetzt wird. Chemisch bedeutet dies eine reine Kohlensäurelösung. Dadurch vereinfacht sich die mathematische Behandlung, da nur mehr 20 Gleichungen zur Beschreibung notwendig sind. Nach der Berechnung der expliziten Gleichungen werden sie grafisch dargestellt und diskutiert. Dabei zeigt sich, dass es sich um Schnitte der 3D-Grafik des allgemeinen Falls handelt.

Gerhard Hobiger

Backmatter

Titel: Kohlendioxid in Wasser mit Alkalinität
verfasst von: Gerhard Hobiger
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-662-45466-4
Print ISBN: 978-3-662-45465-7
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-45466-4