Ch2o氧气二氧化碳的水

一小部分(小于1%)的光合作用产生的固定碳埋和身体远离任何可能与氧气反应(直到埋材料被带到表面,在更晚的时间)。因此,当代大气中氧气的后果是许多数百万年的固定碳埋藏。有关该主题的详细信息可以在8 - 11章。

高浓度的氧气在大气中起着核心作用在大气的光化学和化学反应。大气中的氧气还定义了表层水的氧化还原电位和氧饱和。氧的存在定义了许多其他水生物种的物种形成表面水域。

不过,问题是为什么在大气中高浓度的氧气不反应的大量减少物质礼物。毕竟,氧和固定碳之间的反应是非常exer-gonic;AG对上面的分解反应是- 480 kj / mol的固定碳。

氧气浓度可以高,因为很多氧气在环境温度下的反应非常慢。氧和固定碳的反应通过生命系统包括控制速度的一组复杂的enzyme-mediated反应。事实上,很难想象一个广泛范围的一个行星上的生命不存在合理的反应物浓度thermo-dynamically不稳定,但从接受非生物反应抑制高激活能量。物质进行快速反应在缺乏酶无法达到高浓度non-photosynthetic生物提供能量。洛夫洛克(1979)描述了这种联系广泛的一颗行星上的生命和氧原子的存在而考虑的方式认识到外星生命的存在在火星和其他星球。

5.6总结

热力学建立了边界的自然世界中什么是可能的。在许多情况下足够的信息可以使我们能够确定热力学自发过程。发生什么反应会发生如果反应吗?我们常常更了解反应的速度。自发反应在我们的有生之年发生吗?系统达到平衡吗?率的问题涉及到许多问题不太理解。我们可能知道更多关于气相速度比我们在其他媒体。即便如此,花了多年来解决平流层臭氧损耗的难题。利率水相及其他压缩媒体不太清楚。生物过程涉及代谢途径在无数生物,催化效果涉及跟踪物种,和过程发生在边界阶段等复杂的因素在自然世界的理解。

虽然许多自然系统远离平衡状态,许多自然系统的局部区域描述热力学平衡条件。作为一般规则,如果反应,反应物之间重新分配化合物和产品状态快,然后平衡条件可以被应用。在某些情况下,一个系统的一部分可以在平衡条件和部分不能被描述。作为一个例子,氨通常是与大气中的氧化氮平衡和表层水和氨不是分布式海洋和大气之间根据平衡表达式(Quirtn等啊,1988)。尽管如此,NH4之间的分布和NH3 (aq)所描述的是通常的平衡表达式,因为质子交换反应非常快。一般来说,一个人必须谨慎应用平衡关系,除非众所周知,底层的快速反应。

问题

5 - 1考虑反应N2 (g) + 202 < - > 2 n02 (g),而AG) !J98 = 103.68焦每摩尔,= 67.70焦每摩尔。(一)评估KF这个反应在298 k (b)的大气在海平面上,警察乙= 0.21酒吧和PNl = 0.79酒吧。评估N02处于平衡状态的压力,这些压力的02和N2 298 K (c)在500 K假设评估Kv AH0独立于温度。

5 - 2来说明一个平衡涉及到不同阶段,考虑以下重要的例子。这可能代表了雨滴和大气二氧化碳之间的平衡:

HzO (l) +因为(g) ^ H2C03 (aq)

(一)表明Keq = (ch2co3 / c°) / Xh2o(二氧化碳分压/ P°)。平衡常数与亨利定律常数,Kh = Ch2co3¡二氧化碳P = 0.0334米/条25 = C。这通常是一个很好的近似等同于水的摩尔分数。(b),(1)如果AG0用水-237.18焦每摩尔,和AG0二氧化碳(g)是-394.37焦每摩尔,为H2C03估计AG0 (aq)。(c)如果AH0反应是-20.4焦每摩尔,估计亨利定律常数在30°c。(答案(c)点之间的连接-焓变化和平衡常数随着温度的降低。看到讨论“二氧化碳”的实际状态在水中5.2.4节)。

5 - 3的碱度评估以下解决方案:(a) 0.10 KHC03。(b) 0.10 K2C03。(c) 0.10 Ca (OH) 2。(d) 0.10 NH4C1。

5 - 4交响乐团160原子的比例大约是2045:1000000在海水中,假设

160年106个原子水蒸发在平衡与海水在298 K。多少180原子将与这些大气中的160个原子?(b)现在假设同位素的混合物飘高纬度地区,并冷却到293 K,于是160年一半的原子凝结成雨滴。交响乐团原子的数量将浓缩和大气中仍将是什么号码?(c)评价降水形成的< 5180 (b)和蒸汽,仍然在大气中。形容c) 180年将如何改变潮湿的空气移动到高纬度地区,进一步发生凝结。

盘中评估E°减少SO4 HSOj (3 h + + SC) 2 + 2 E - - HSO3 +水)。AG0值(在焦每摩尔):所以^ (-744.6),HSOj (-527.8), HzO (-237.18)。

5 - 6编写一个平衡反应的自发过程当我们允许一个路径之间的电子流02 / h2o电极和H + / HzO电极5.3.3节中描述。

5 - 7在思考环境中的硫,我们可能需要包括02 / h2o / H2的pg行系统。02 1.0条的描述pe线平衡水首先会说谎硫图的pH值范围0到14岁。

(a)如果pg电子平衡02 /水比聚乙烯更积极的电子平衡SO4 / S°,电子将有更大的活动?自发反应会发生涉及02 / h2o和SO4 / S°?

(b)你会期望一个硫酸溶液在水饱和02是稳定的吗?(c)你会期望一个解决方案,0.10年的HS ~和SO4接触1.0酒吧02是稳定的吗?自发的反应(如果有的话)可能发生什么?

5 - 8考虑N0 / N02-catalyzed臭氧层的破坏5.4.3节中循环,反应5和6。可以执行计算,以确定哪些反应是病原反应步骤(即。最慢的一步,决定了整个反应的速度)在这个周期。在这种情况下,理论一倍k5臭氧浓度降低了2%。另一方面,加倍fc6臭氧浓度减少了近50%。(一)反应的病原反应一步N0 / N02-catalyzed臭氧破坏吗?(b)的浓度没有和N02:[不]= 2.9 x 108 /立方厘米和[N02] = 6.1 x 109 /立方厘米。这些数据如何支持或反驳你的答案(a) ?

在509页可以找到答案。

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