DersNotu_Ornek_Arasinav1_Cozumler

HİD 350 HİDROJEOKİMYA
ÖRNEK I. ARA SINAVI
AD-SOYAD:.............................................................
NO: .............................................................
Tüm sorular eşit ağırlıktadır. 8, 9 ve 10 tam soru yapana sırasıyla +5, 10, 15 bonus puan verilir.
SORULAR
1- Arazide ölçülmesi/belirlenmesi gereken fiziksel ve kimyasal parametreleri uygun ölçüm yöntemi ya da
cihazları ile birlikte yazınız.
Arazide ölçülmesi/belirlenmesi gereken fiziksel ve kimyasal parametreler sıcaklık, pH, EC (elektriksel
iletkenlik), çözünmüş O2 ve çözünmüş CO2’ dir. “HydroLab” olarak tanımlanan bir ölçüm aleti, tüm
parametrelerin bir ölçüm noktasında aynı anada ölçülmesini sağlamaktadır. Bunun dışında herbir
parametre için ayrı ölçüm cihazları kullanılabilir. Örnek; pH için pHmetre, EC için ECmetre gibi
2- Eğer suyun bir minerale göre SI değer sıfırsa bu su o minerale göre doygun,, SI < 0 olduğunda doygun
olmayan, ve SI > 0 olduğunda ise aşırı doygun durumdadır.
3- Aktif ve toplam derişim arasındaki fark nedir, aşağıda kısaca açıklayınız.
Aktif derişim çözeltideki iyonların reaksiyona giren kısmının derişimi, toplam derişim ise iyonların tüm
derişimi olarak tanımlanır.
[H ] = m
+
H+
*γ H+
-
+
2-
-6.5
4- Karbonik asitin ikinci bozunma reaksiyonu; HCO3 ↔ H + CO3 (K=10 ) şeklindedir. Eğer su
-2
örneğinin HCO3 içeriği 3.9 meq/l ve pH’ı 8.5 ise CO3 derişimi kaç meq/l’dir? İyonik aktiviteler ve
derişimler arası farkı ihmal ediniz. Çözümü aşağıda gösteriniz.
K=
[H + ] * [CO 3 2 ]
10
[HCO ]
− 6, 5
3
[CO
-2
3
[
−2
]
10 −8,5 * CO3
=
3,9 * 10 −3 mol / l
] = 0,39 mol/l=390 mmol/l=780 meq/l
3
+
5- Yoğunluğu ρ=1.02g/cm olan deniz suyu içinde 12 ppm Na ‘un meq/l biriminde derişimi 0,53 dir.
3
12 ppm*1,02 g/cm =12,24 mg/l
12,24 mg/l / 23 g/mol= 0.53 mmol/l= 0.53 meq/l
(mgl/l) / (atomun gr ağırlığı)= mmol/l
6- 25°Cye düzeltilmiş sahada ölçülen EC 1184 µS/cm’dir. Bu durumda mg/l olarak beklenen toplam (!)
katyon ve anyon derişimi nedir? Çözümü aşağıda gösterin.
EC / 100 = ΣK = ΣA
1184/100=11,84 meq/l=ΣK=ΣA
2+
7- CaCO3 ↔ Ca
2-
+ CO3 reaksiyonu için 25°C’deki denge sabiti (K) nedir? Çözümü aşağıda gösterin.
∆Gr=Σ∆Gfproducts (çıkanlar) - Σ∆Gfreactants (girenler)
Σ∆Gr= [(-514,2)+(-417,3)] – (-952,4)= 20,9
Σ∆Gr= -RTlnK
-3
Σ∆G= (-8,314*10 )*298,15*lnK
-4
K=2,18*10
8- Aşağıda bir yeraltısuyu örneğine ait analiz sonucu verilmiştir:
mg/l
mmol/l
+
Na
3
0,130
+
K
1
0,025
2+
Mg
13
0,535
2+
Ca
96
2,4
Cl
4
0,113
HCO3
268
4,393
2SO4
63
0,656
meq/l
0,13
0,025
1,07
4,8
0,113
4,393
1,312
Aktivite Katsayısı
0,87
0,87
0,59
0,59
0,87
0,87
0,59
(γ)
Aktivite (γ*m)
a)
I=
-4
-5
1,31*10
-4
2,18*10
3,16*10
-3
1,42*10
-5
9,83*10
-3
-4
3,83*10
3,87*10
1
Σm i z i 2
2
m: molalite (mol/l)
z: iyon yükü
-3
2
-3
2
-3
2
-3
2
-3
2
-3
I=1/2[(0,130*10 *1 )+ (0,025*10 *1 )+ (0,535*10 *2 )+ (2,4*10 *2 )+ (0,113*10 *(-1) )+ (4,393*10 *(2
-3
2
1) )+ (0,656*10 *(-2 )]
I= 0,019
2
[
Logγ=-0,5*(1) ( 0,019 /(1 + 0,019 ))
2
- 0,3 * 0,019
]
γ=0,87
]
γ=0,87
[
Logγ=-0,5*(-1) ( 0,019 /(1 + 0,019 )) - 0,3 * 0,019
2
[
Logγ=-0,5*(2) ( 0,019 /(1 + 0,019 )) - 0,3 * 0,019
2
[
]
Logγ=-0,5*(-2) ( 0,019 /(1 + 0,019 )) - 0,3 * 0,019
γ=0,59
]
γ=0,59
b) Aşağıda elektronötralite analizi yapınız, analiz doğru mudur, yanlış mıdır açıklayınız.
EN= [(ΣK-ΣA) / (ΣK+ΣA)]*100
EN= [(6,04-5,83) / (6,04+5,83)]*100
EN=%1,7
EN<%5 olduğu için analiz doğrudur.
-8.48
c) Kalsitin (CaCO3) iyon aktivite çarpımı ile kalsitin 10
olan çözünürlük sabiti (K) ni karşılaştırıp,
yukarıdaki suyun kalsit minerali açısından doygunluk durumunu aşağıda belirtiniz.
SI=log(IAP/K)
+2
-2
SI=log(([Ca ]*[CO3 ])/ K)
SI= 3,21
SI>0 kalsite aşırı doygun
9- Aşağıdaki verileri boş Scholler
diagramı üzerine işleyiniz. (veriler
meq/l olarak verilmiştir.)
+
Na
2+
Mg
2+
Ca
Cl
HCO3
2SO4
A
0.03
B
0.20
C
10
D
5.9
0.10
0.03
0.5
0.2
1.60
0.2
0.02
0.01
0.05
0.21
8.5
6
3.1
0.01
1.2
0.9
0.1
0.3
0.03
0.02
10- Aşağıda bir yeraltısuyu örneğine ait saha ve laboratuvar ölçüm sonuçları verilmiştir.
Saha
Laboratuvar
Sıcaklık (°C)
12
25
pH
7.40
7.42
572
Özgül Elektriksel İletkenlik (µS/cm) 720
“mek/L” derişimleri aşağıda gösteriniz.
Na+
K+
Mg2+
Ca2+
ClHCO3SO42NO3mmol/l> 0.2
0.1
3.00
0.40
0.80
4.20
0.30
0.10
mek/l>> 0,2
0,1
6
0,8
0,8
4,2
0,6
0,1
ΣKatyon (mek/l): 7,1
ΣAnyon (mek/l): 5,7
Yukarıdaki verilere göre, doğru seçenekleri aşağıda daire içine alınız.
Katyon
Anyon
Yanlış
Doğru
Doğru
Yanlış
ΣKatyon=7,1 ve ΣAnyon=5,7 değerleri sahada ölçülen ÖEİ (özgül elektriksel iletkenlik)/100 = 7,2 değeri ile
karşılaştırıldığında toplam katyon değerinin ölçülen değere yakın, toplam anyon değerinin ölçülen değerle
uyumsuz olduğu görülmektedir. Bu durumda katyon analizleri doğru, anyon analizleri yanlış olarak
tanımlanır.
Yardımcı bilgiler:
∆G°f CaCO3 = -952.4 kJ/mol ∆G°f Ca2+ = -514.2 kJ/mol
∆G°f CO3- = -417.3 kJ/mol
Atomik ağırlıklar (g/mol) >> Kalsiyum: 40, Magnezyum: 24.3, Sodyum: 23, Potasyum: 39, Karbonat: 60,
1
-3 o
Bikarbonat: 61, Sulfat: 96, Klorür: 35.5, R= 8.314*10 , K=°C+273.15, I =
n
∑m z
2
2
i i
i =1

I
2 
log γ = − Azi 
 1 + I


 − 0.3 * I  ,A = 0.5, ∆G°r = -RTlnK



∆G or = ∑ ∆G of
products
− ∑ ∆G of
reac tan ts
BAŞARILAR, Dr. Serdar BAYARI