formeln für die klausurlimnochemie bitte wissen sie das-liste
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Formeln für die Klausurlimnochemie
„bitte wissen sie das“-Liste
Massenwirkungsgesetz
aA + bB cC + dD
ca (A) c∙ b (B)
cc(C) c∙ d (D)K=
Schwache Säuren
c(HA)
c(H+) c(A∙ -)KS= c(H+)=c(A-)
KS c(HA) = c∙ 2(H+)
KS c(HA) = c(H∙ +)
• Salze dissoziieren und können basisch oder alkalisch wirken
Salzlösungen
KatA Kat++ A-
basisch:
A- + H2O AH + OH-
sauer:
Kat+ + H2O KatOH + H +
z.B. Acetat-puffer
HA H++ A-
CH3COOH H++ CH3COO-
c(CH3COOH)
c(H+) c(CH∙ 3COO-)KS=
c(CH3COOH)
c(CH3COO-)pKS=pH- log (
(+ Herleitung aus MWG!
Henry-Gesetz
pA
c(Afl)KH=Partialdruckmolare Konzentration
L bar∙
mol[
[
=
c(Agas)KH=
molare Konzentrationmolare Konzentration
[= [c(Afl) /
VpV=nRT
n p= RT
Sauerstoffmessung mit Clark-Elektrode(1962…Spiegel-Affäre, Beatles + Stones)
• O2 (aq.)+ 2 H2O + 4 e - 4 OH-
• 4 Ag 4 Ag+ + 4 e -
CSB und BSB5 im Vergleich
CSBBSB5 = Abbauquotient AQ
Wasserinhaltstoffe AQleicht und fast vollständig abbaubar >0,6
Schwer abbaubar (evtl. Anwesenheit von toxischen und/oder schwerabbaubaren Substanzen)
0,6-0,1
Nicht abbaubar (evtl. persistent) <0,1
Redoxintensität pε
c(Ox1) c∙ n (e-)
c(Red1)K=
Ox1 + n e- Red1
mit: pε =-lg(c(e-))
pε =1n
lgK + 1n
lg c(Red1)
c(Ox1)
+ Herleitung aus MWG!
Redoxintensität pε
pε = pε 0 + 1n
lg c(Red1)
c(Ox1)
Mit: pε 0 =1n
lgK
+ Herleitung aus MWG!
Proteinogene Aminosäure
O
OHCN
H
HC
Amin-Gruppe
H
R Säure-Gruppe
Rest R Aminosäure
-H Glycin
-CH3 Alanin
-CH2SH Cystein
…17 weitere
O
OHCN
H
HC
H
R1
O
OHCN
H
HC
H
R2Wasser-abspaltung
O
CNH
HC
H
R1
O
OHCN
H
C
H
R2Peptidbindung
Nitrifikation 1. Ammoniumoxidation
NH3 + 1,5 O2 NO2
- + H2O + H+
• pH-Wert Erniedrigung• Aber: pH-Optimum für Nitrifikanten 7,5 bis 8,3• Selbsthemmung• Temperaturen größer 8°C• nötig: Sauerstoff (Belebungsbecken!!)• C-Quelle: meist CO2
2. NitritoxidationNO2
- + 0,5 O2 NO3-
Nitroso…
Nitro…
…monas…coccus…spira
Denitrifikation 1. Nitratreduktion
NO3- + 2 H+ +2 e-
NO2- + H2O
2. NitritreduktionNO2
- + 2 H+ + e- NO + H2O
3. Stickstoffmonoxidreduktion2 NO + 2 H+ + 2 e-
N2O + H2O
4. DistickstoffoxidreduktionN2O + 2 H+ + 2 e-
N2 + H2O
KOW: n-Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizient
• Massenwirkungsgesetz für den Fall: in Wasser gelöster Stoff löst sich zum Teil in n-Octanol (wasserunlöslicher Alkohol)
AWasser AOctanol
c(AWasser)
c(AOctanol)KOW=
Auf Grund möglicher extreme KOW-Werte, Darstellung als log KOW (Achtung: nicht minus log)
Kd-Koeffizient
• Massenwirkungsgesetz für den Fall: in Wasser gelöster Stoff sorbiert an einem Feststoff
Afl Asorbiert
c(Afl)
c(Asorbiert)Kd=
KOC: Verteilungskoeffizient zwischen Wasser und organischer Substanz des Bodens
• Massenwirkungsgesetz für den Fall: in Wasser gelöster Stoff sorbiert zum Teil an organische Substanz
Afl Asorbiert an corg
c(Afl)
c(Asorbiert an corg)
KOC= Kd*fc, org=
Bela
dung
q (m
g/g)
Gleichgewichtskonzentration c (mg/L)
Isotherme, nach HenryIsotherme, nach Henry•Linear, entspricht Freundlich Isotherme mit n=1•Keine maximale Beladung•Alle Sorptionsplätze gleichwertig und im Überschuss vorhanden
q = K c
c(Agas)
c(Afl)KH=
Bela
dung
q (m
g/g)
Gleichgewichtskonzentration c (mg/L)
Isotherme nach FreundlichIsotherme nach Freundlich
•Konkave Form•Keine maximale Beladung•Ein-Stoff-Isotherme geht durch den Ursprung
q = K cn, mit 1>n>0
Isotherme nach Langmuir
• Herleitung aus MWG…am Overhead
1+ KL c
KL cq = qmax
KL : Geschwindigkeit Sorption gegenüber Desorptionqmax: maximale Beladung
+ Herleitung aus MWG!
Sauerstoffbedarf
• Enteisenung
• Entmanganung
• Nitrifikation
• Methanoxidation
4 Fe2+ + O2 + 2(x + 2)H2O --> 2 Fe2O3 · x H2O + 8 H+
2 Mn2+ + O2 + 2 H2O --> 2 MnO2 + 4 H+
NH3 + 2 O2 --> NO3
- + H2O + H+
CH4 + 2 O2 --> CO2
+ 2 H2O