Reaktionen (pH-Calculator)
Zu jeder wässrigen Lösung (Inputwasser) lassen sich mit Hilfe des Reaktionsmoduls (Taste Reac) Chemikalien zudosieren. Im einfachsten Fall ist das Inputwasser “reines Wasser” (also H2O). Auf diese Weise berechnet man den pH-Wert einer bestimmten Säure, Base oder eines Salzes.
Die hier gezeigten Screenshots gehören zu diesem Beispiel:
Durch KOH-Zugabe wird der pH-Wert des Inputwassers von 7.90 auf 9.03 erhöht, wodurch Calcit ausfällt. Das Schema zeigt neben dem pH der Ausgangslösung die pH-Werte vor und nach der Calcit-Fällung. Alle Details zur wässrigen Lösung findet man in den nachfolgenden Tabellen (Programm-Output).
Titrationskurven. Mit diesem Kontrollkästchen wird der Reaktant schrittweise zugegeben und graphisch dargestellt – siehe Beispiel.
Mehr Reaktionen. Mit diesem Kontrollkästchen lassen sich bis zu 4 Reaktanten gleichzeitig zugeben – siehe Beispiel.
Die Chemikalien-Liste
Insgesamt stehen bis zu 500 Chemikalien zur Verfügung. Das Listenfeld selbst ist in drei Blöcke unterteilt:
- anorganische Säuren, Basen und Salze – siehe hier
- organische Säuren und Salze1
- Minerale (für die “erzwungene Mineralauflösung”)
In jedem Block sind die Chemikalien (Reaktanten) alphabetisch nach ihrer chemischen Formel geordnet:
| … |
| H2SO4 |
| H3AsO3 |
| H3AsO4 |
| H3BO3 |
| H3PO4 |
| H4SiO4 |
| Br |
| HCl |
| HF |
| HNO3 |
| K2CO3 |
| K2SO4 |
| KAl(SO4)2 |
| KCl |
| … |
Die Zugabe kann in mmol/L oder mg/L erfolgen. Berechnete pH-Werte für gebräuchliche Säuren und Basen sind in der pH-Tabelle zusammengefasst.
“Erzwungene Mineralauflösung”
Das Reaktionsmodul enthält in der Chemikalien-Liste auch Minerale, gekennzeichnet mit dem Präfix “Mineral_”. Zum Beispiel:
| Mineral_Al(OH)3 | Al(OH)3 |
| Mineral_Brucite | (OH)2 |
| Mineral_Calcite | CaCO3 |
| Mineral_Fe(OH)3 | Fe(OH)3 |
| Mineral_Gypsum | CaSO4 |
| Mineral_Hydroxyapatite | Ca5(PO4)3OH |
| Mineral_Pyrochroite | Mn(OH)2 |
| Mineral_Rhodochrosite | MnCO3 |
| Mineral_Siderite | FeCO3 |
Wählt man als Zugabe beispielsweise 0.5 mmol/L Mineral_Gypsum, dann werden 0.5 mmol/L CaSO4 als Reaktant dem Inputwasser zugegeben.
Bei dieser “erzwungenen Mineralauflösung” wird die Thermodynamik der Mineralauflösung ignoriert. Die Menge, die man vorgibt, löst sich komplett auf, egal ob der SI > 0 ist oder nicht. Auf diese Weise lassen sich u.a. stark übersättigte Lösungen simulieren.
Zur Erinnerung: Beim thermodynamischen Ansatz (den man hier verwendet) kommt es nur dann zur Mineralauflösung, wenn das Inputwasser bzgl. der Mineralphase untersättigt ist (SI < 0). Die aufgelöste Menge ist dabei eindeutig durch die Gleichgewichts-Thermodynamik festgelegt und lässt sich nicht frei vorgeben.
Anmerkungen