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Dieses Buch behandelt die Grundlagen der aquatischen Chemie, der Chemie wässriger Lösungen und ihrer Anwendung auf die natürlichen Gewässer und auf andere aquatische Systeme. Die verschiedenen chemischen Reaktionen werden eingehend aufgrund der thermodynamischen Gleichgewichte und der kinetischen Gesetzmässigkeiten diskutiert und quantitativ mit vielen Beispielen und Übungen behandelt. Diese Grundlagen ermöglichen es, die chemischen Prozesse in natürlichen Gewässern und in technischen Systemen der Abwasserreinigung und der Trinkwasseraufbereitung zu verstehen. In der Neuauflage wurden alle…mehr
Dieses Buch behandelt die Grundlagen der aquatischen Chemie, der Chemie wässriger Lösungen und ihrer Anwendung auf die natürlichen Gewässer und auf andere aquatische Systeme. Die verschiedenen chemischen Reaktionen werden eingehend aufgrund der thermodynamischen Gleichgewichte und der kinetischen Gesetzmässigkeiten diskutiert und quantitativ mit vielen Beispielen und Übungen behandelt. Diese Grundlagen ermöglichen es, die chemischen Prozesse in natürlichen Gewässern und in technischen Systemen der Abwasserreinigung und der Trinkwasseraufbereitung zu verstehen. In der Neuauflage wurden alle Kapitel unter dem Gesichtspunkt aktueller Entwicklungen revidiert. Ein zusätzliches Kapitel behandelt die Anwendungen auf die Systeme See, Fliessgewässer und Grundwasser.
Produktdetails
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- UTB Uni-Taschenbücher Bd.8463
- Verlag: UTB / vdf Hochschulverlag AG
- 5., überarb. Aufl.
- Seitenzahl: 524
- Erscheinungstermin: 21. April 2011
- Deutsch
- Abmessung: 240mm
- Gewicht: 1100g
- ISBN-13: 9783825284633
- ISBN-10: 3825284638
- Artikelnr.: 32665159
- UTB Uni-Taschenbücher Bd.8463
- Verlag: UTB / vdf Hochschulverlag AG
- 5., überarb. Aufl.
- Seitenzahl: 524
- Erscheinungstermin: 21. April 2011
- Deutsch
- Abmessung: 240mm
- Gewicht: 1100g
- ISBN-13: 9783825284633
- ISBN-10: 3825284638
- Artikelnr.: 32665159
Prof. Dr. Laura Sigg lehrt an der ETH Zürich. Werner Stumm war Prof. an der ETH Zürich.
1 Einführung in die chemische Zusammensetzung natürlicher Gewässer 19
1.1 Gewässer als Ökosysteme 19
1.2 Globaler Wasserkreislauf 20
1.3 Chemische Prozesse in den Gewässern 21
1.4 Typische Zusammensetzung verschiedener Gewässer 28
1.5 Wasser und seine einzigartigen Eigenschaften 31
1.6 Wichtige Reaktionstypen in Gewässern 34
Literatur 35
Übungen 37
Anhang Kapitel 1: Einheiten und Konstanten 38
2 Säuren und Basen 43
2.1 Einleitung 43
2.2 Säure-Base-Theorie 44
2.3 Die Stärke einer Säure oder Base 46
2.4 Konzentrationen der einzelnen Spezies als Funktion des pH 51
2.5 Gleichgewichtsberechnungen 52
2.6 pH als Mastervariable: grafische Lösung von Gleichgewichtsproblemen 60
2.7 Säure-Base-Titrationskurven 71
2.8 Säure- und Basen-Neutralisierungskapazität 75
2.9 pH- und Aktivitätskonventionen 75
2.10 Saure atmosphärische Niederschläge 81
Weitergehende Literatur 87
Übungen 87
3 Carbonatgleichgewichte 91
3.1 Carbonatgleichgewichte als Puffersystem der Gewässer 91
3.2 Offenes und geschlossenes Carbonatsystem; Modellsysteme 93
3.3 Alkalinität und Acidität 106
3.4 Pufferintensität des Carbonatsystems 111
3.5 Analytische Bestimmung der Alkalinität und der Acidität 113
Weiterführende Literatur 119
Übungen 120
4 Wechselwirkung Wasser-Atmosphäre 123
4.1 Einleitung 123
4.2 Einfache Gas/Wasser-Gleichgewichte; Bedeutung in der Chemie des Wolkenwassers, des Regens und des Nebelwassers 126
4.3 Die Genese eines Nebeltröpfchens 142
4.4 Aerosole 147
4.5 Ansäuerung und Erholung von Gewässern 149
Weiterführende Literatur 153
Übungen 154
5 Anwendung thermodynamischer Daten und kinetischer Grundlagen 157
5.1 Thermodynamische Daten 157
5.2 Freie Reaktionsenthalpie, chemisches Potenzial und chemisches Gleichgewicht 157
5.3 Umrechnung von Gleichgewichtskonstanten auf andere Temperaturen und Drucke 164
5.4 Kinetische Grundlagen 165
5.5 Elementarreaktionen 171
5.7 Theorie des Übergangszustandes; der aktivierte Komplex 179
5.8 Fallbeispiel: DieHydratisierung des CO 2 181
5.9 Fallbeispiel: Kinetik der Absorption von CO 2 ; Gas-Transfer Atmosphäre-Wasser 184
Weiterführende Literatur 188
Übungen 189
6 Metallionen in wässriger Lösung 191
6.1 Einleitung 191
6.2 Koordinationschemie und ihre Bedeutung für die Speziierung der Metallionen in natürlichen Gewässern 192
6.3 Gleichgewichtsberechnungen der Speziierung von Metallionen 199
6.4 Einfache Modelle der Speziierung von Metallen in natürlichen Gewässern 206
6.5 Komplexbildung mit Humin- und Fulvinsäuren 209
6.6 Komplexbildung mit Kolloiden und Partikeln 214
6.7 Löslichkeit von Metallen 214
6.8 Kinetik der Komplexbildung 214
6.9 Speziierung und analytische Bestimmung 218
6.10 Wechselwirkungen von Metallen mit Algen 220
Weiterführende Literatur 226
Übungen 226
7 Fällung und Auflösung fester Phasen 231
7.1 Fällung und Auflösung fester Phasen als Mechanismus zur Regulierung der Zusammensetzung natürlicher Gewässer 231
7.2 Löslichkeitsgleichgewichte von Hydroxiden 234
7.3 Löslichkeitsgleichgewichte von Carbonaten 236
7.4. Löslichkeit von Sulfiden 242
7.5 Löslichkeit von SiO 2 und Silikaten 244
7.6 Abhängigkeit der Löslichkeit von Temperatur, Ionenstärke, Druck, Grösse der Partikel 249
7.7 Welche feste Phase kontrolliert die Löslichkeit? 250
7.8 Sind feste Phasen im Löslichkeitsgleichgewicht? 260
7.9 Kinetik der Nukleierung und Auflösung fester Phase 263
Weiterführende Literatur 267
Übungen 267
8 Redoxprozesse 269
8.1 Einleitung 269
8.2 Definitionen - Oxidation und Reduktion 270
8.3 Der globale Elektronenkreislauf (Fotosynthese, Respiration) 272
8.4 Redox-Gleichgewichte und Redoxintensität 274
8.5 Einfache Berechnungen von Redoxgleichgewichten 279
8.6 Durch Mikroorganismen katalysierte Redoxprozesse 292
8.7 Kinet
1.1 Gewässer als Ökosysteme 19
1.2 Globaler Wasserkreislauf 20
1.3 Chemische Prozesse in den Gewässern 21
1.4 Typische Zusammensetzung verschiedener Gewässer 28
1.5 Wasser und seine einzigartigen Eigenschaften 31
1.6 Wichtige Reaktionstypen in Gewässern 34
Literatur 35
Übungen 37
Anhang Kapitel 1: Einheiten und Konstanten 38
2 Säuren und Basen 43
2.1 Einleitung 43
2.2 Säure-Base-Theorie 44
2.3 Die Stärke einer Säure oder Base 46
2.4 Konzentrationen der einzelnen Spezies als Funktion des pH 51
2.5 Gleichgewichtsberechnungen 52
2.6 pH als Mastervariable: grafische Lösung von Gleichgewichtsproblemen 60
2.7 Säure-Base-Titrationskurven 71
2.8 Säure- und Basen-Neutralisierungskapazität 75
2.9 pH- und Aktivitätskonventionen 75
2.10 Saure atmosphärische Niederschläge 81
Weitergehende Literatur 87
Übungen 87
3 Carbonatgleichgewichte 91
3.1 Carbonatgleichgewichte als Puffersystem der Gewässer 91
3.2 Offenes und geschlossenes Carbonatsystem; Modellsysteme 93
3.3 Alkalinität und Acidität 106
3.4 Pufferintensität des Carbonatsystems 111
3.5 Analytische Bestimmung der Alkalinität und der Acidität 113
Weiterführende Literatur 119
Übungen 120
4 Wechselwirkung Wasser-Atmosphäre 123
4.1 Einleitung 123
4.2 Einfache Gas/Wasser-Gleichgewichte; Bedeutung in der Chemie des Wolkenwassers, des Regens und des Nebelwassers 126
4.3 Die Genese eines Nebeltröpfchens 142
4.4 Aerosole 147
4.5 Ansäuerung und Erholung von Gewässern 149
Weiterführende Literatur 153
Übungen 154
5 Anwendung thermodynamischer Daten und kinetischer Grundlagen 157
5.1 Thermodynamische Daten 157
5.2 Freie Reaktionsenthalpie, chemisches Potenzial und chemisches Gleichgewicht 157
5.3 Umrechnung von Gleichgewichtskonstanten auf andere Temperaturen und Drucke 164
5.4 Kinetische Grundlagen 165
5.5 Elementarreaktionen 171
5.7 Theorie des Übergangszustandes; der aktivierte Komplex 179
5.8 Fallbeispiel: DieHydratisierung des CO 2 181
5.9 Fallbeispiel: Kinetik der Absorption von CO 2 ; Gas-Transfer Atmosphäre-Wasser 184
Weiterführende Literatur 188
Übungen 189
6 Metallionen in wässriger Lösung 191
6.1 Einleitung 191
6.2 Koordinationschemie und ihre Bedeutung für die Speziierung der Metallionen in natürlichen Gewässern 192
6.3 Gleichgewichtsberechnungen der Speziierung von Metallionen 199
6.4 Einfache Modelle der Speziierung von Metallen in natürlichen Gewässern 206
6.5 Komplexbildung mit Humin- und Fulvinsäuren 209
6.6 Komplexbildung mit Kolloiden und Partikeln 214
6.7 Löslichkeit von Metallen 214
6.8 Kinetik der Komplexbildung 214
6.9 Speziierung und analytische Bestimmung 218
6.10 Wechselwirkungen von Metallen mit Algen 220
Weiterführende Literatur 226
Übungen 226
7 Fällung und Auflösung fester Phasen 231
7.1 Fällung und Auflösung fester Phasen als Mechanismus zur Regulierung der Zusammensetzung natürlicher Gewässer 231
7.2 Löslichkeitsgleichgewichte von Hydroxiden 234
7.3 Löslichkeitsgleichgewichte von Carbonaten 236
7.4. Löslichkeit von Sulfiden 242
7.5 Löslichkeit von SiO 2 und Silikaten 244
7.6 Abhängigkeit der Löslichkeit von Temperatur, Ionenstärke, Druck, Grösse der Partikel 249
7.7 Welche feste Phase kontrolliert die Löslichkeit? 250
7.8 Sind feste Phasen im Löslichkeitsgleichgewicht? 260
7.9 Kinetik der Nukleierung und Auflösung fester Phase 263
Weiterführende Literatur 267
Übungen 267
8 Redoxprozesse 269
8.1 Einleitung 269
8.2 Definitionen - Oxidation und Reduktion 270
8.3 Der globale Elektronenkreislauf (Fotosynthese, Respiration) 272
8.4 Redox-Gleichgewichte und Redoxintensität 274
8.5 Einfache Berechnungen von Redoxgleichgewichten 279
8.6 Durch Mikroorganismen katalysierte Redoxprozesse 292
8.7 Kinet
1 Einführung in die chemische Zusammensetzung natürlicher Gewässer 19
1.1 Gewässer als Ökosysteme 19
1.2 Globaler Wasserkreislauf 20
1.3 Chemische Prozesse in den Gewässern 21
1.4 Typische Zusammensetzung verschiedener Gewässer 28
1.5 Wasser und seine einzigartigen Eigenschaften 31
1.6 Wichtige Reaktionstypen in Gewässern 34
Literatur 35
Übungen 37
Anhang Kapitel 1: Einheiten und Konstanten 38
2 Säuren und Basen 43
2.1 Einleitung 43
2.2 Säure-Base-Theorie 44
2.3 Die Stärke einer Säure oder Base 46
2.4 Konzentrationen der einzelnen Spezies als Funktion des pH 51
2.5 Gleichgewichtsberechnungen 52
2.6 pH als Mastervariable: grafische Lösung von Gleichgewichtsproblemen 60
2.7 Säure-Base-Titrationskurven 71
2.8 Säure- und Basen-Neutralisierungskapazität 75
2.9 pH- und Aktivitätskonventionen 75
2.10 Saure atmosphärische Niederschläge 81
Weitergehende Literatur 87
Übungen 87
3 Carbonatgleichgewichte 91
3.1 Carbonatgleichgewichte als Puffersystem der Gewässer 91
3.2 Offenes und geschlossenes Carbonatsystem; Modellsysteme 93
3.3 Alkalinität und Acidität 106
3.4 Pufferintensität des Carbonatsystems 111
3.5 Analytische Bestimmung der Alkalinität und der Acidität 113
Weiterführende Literatur 119
Übungen 120
4 Wechselwirkung Wasser-Atmosphäre 123
4.1 Einleitung 123
4.2 Einfache Gas/Wasser-Gleichgewichte; Bedeutung in der Chemie des Wolkenwassers, des Regens und des Nebelwassers 126
4.3 Die Genese eines Nebeltröpfchens 142
4.4 Aerosole 147
4.5 Ansäuerung und Erholung von Gewässern 149
Weiterführende Literatur 153
Übungen 154
5 Anwendung thermodynamischer Daten und kinetischer Grundlagen 157
5.1 Thermodynamische Daten 157
5.2 Freie Reaktionsenthalpie, chemisches Potenzial und chemisches Gleichgewicht 157
5.3 Umrechnung von Gleichgewichtskonstanten auf andere Temperaturen und Drucke 164
5.4 Kinetische Grundlagen 165
5.5 Elementarreaktionen 171
5.7 Theorie des Übergangszustandes; der aktivierte Komplex 179
5.8 Fallbeispiel: DieHydratisierung des CO 2 181
5.9 Fallbeispiel: Kinetik der Absorption von CO 2 ; Gas-Transfer Atmosphäre-Wasser 184
Weiterführende Literatur 188
Übungen 189
6 Metallionen in wässriger Lösung 191
6.1 Einleitung 191
6.2 Koordinationschemie und ihre Bedeutung für die Speziierung der Metallionen in natürlichen Gewässern 192
6.3 Gleichgewichtsberechnungen der Speziierung von Metallionen 199
6.4 Einfache Modelle der Speziierung von Metallen in natürlichen Gewässern 206
6.5 Komplexbildung mit Humin- und Fulvinsäuren 209
6.6 Komplexbildung mit Kolloiden und Partikeln 214
6.7 Löslichkeit von Metallen 214
6.8 Kinetik der Komplexbildung 214
6.9 Speziierung und analytische Bestimmung 218
6.10 Wechselwirkungen von Metallen mit Algen 220
Weiterführende Literatur 226
Übungen 226
7 Fällung und Auflösung fester Phasen 231
7.1 Fällung und Auflösung fester Phasen als Mechanismus zur Regulierung der Zusammensetzung natürlicher Gewässer 231
7.2 Löslichkeitsgleichgewichte von Hydroxiden 234
7.3 Löslichkeitsgleichgewichte von Carbonaten 236
7.4. Löslichkeit von Sulfiden 242
7.5 Löslichkeit von SiO 2 und Silikaten 244
7.6 Abhängigkeit der Löslichkeit von Temperatur, Ionenstärke, Druck, Grösse der Partikel 249
7.7 Welche feste Phase kontrolliert die Löslichkeit? 250
7.8 Sind feste Phasen im Löslichkeitsgleichgewicht? 260
7.9 Kinetik der Nukleierung und Auflösung fester Phase 263
Weiterführende Literatur 267
Übungen 267
8 Redoxprozesse 269
8.1 Einleitung 269
8.2 Definitionen - Oxidation und Reduktion 270
8.3 Der globale Elektronenkreislauf (Fotosynthese, Respiration) 272
8.4 Redox-Gleichgewichte und Redoxintensität 274
8.5 Einfache Berechnungen von Redoxgleichgewichten 279
8.6 Durch Mikroorganismen katalysierte Redoxprozesse 292
8.7 Kinet
1.1 Gewässer als Ökosysteme 19
1.2 Globaler Wasserkreislauf 20
1.3 Chemische Prozesse in den Gewässern 21
1.4 Typische Zusammensetzung verschiedener Gewässer 28
1.5 Wasser und seine einzigartigen Eigenschaften 31
1.6 Wichtige Reaktionstypen in Gewässern 34
Literatur 35
Übungen 37
Anhang Kapitel 1: Einheiten und Konstanten 38
2 Säuren und Basen 43
2.1 Einleitung 43
2.2 Säure-Base-Theorie 44
2.3 Die Stärke einer Säure oder Base 46
2.4 Konzentrationen der einzelnen Spezies als Funktion des pH 51
2.5 Gleichgewichtsberechnungen 52
2.6 pH als Mastervariable: grafische Lösung von Gleichgewichtsproblemen 60
2.7 Säure-Base-Titrationskurven 71
2.8 Säure- und Basen-Neutralisierungskapazität 75
2.9 pH- und Aktivitätskonventionen 75
2.10 Saure atmosphärische Niederschläge 81
Weitergehende Literatur 87
Übungen 87
3 Carbonatgleichgewichte 91
3.1 Carbonatgleichgewichte als Puffersystem der Gewässer 91
3.2 Offenes und geschlossenes Carbonatsystem; Modellsysteme 93
3.3 Alkalinität und Acidität 106
3.4 Pufferintensität des Carbonatsystems 111
3.5 Analytische Bestimmung der Alkalinität und der Acidität 113
Weiterführende Literatur 119
Übungen 120
4 Wechselwirkung Wasser-Atmosphäre 123
4.1 Einleitung 123
4.2 Einfache Gas/Wasser-Gleichgewichte; Bedeutung in der Chemie des Wolkenwassers, des Regens und des Nebelwassers 126
4.3 Die Genese eines Nebeltröpfchens 142
4.4 Aerosole 147
4.5 Ansäuerung und Erholung von Gewässern 149
Weiterführende Literatur 153
Übungen 154
5 Anwendung thermodynamischer Daten und kinetischer Grundlagen 157
5.1 Thermodynamische Daten 157
5.2 Freie Reaktionsenthalpie, chemisches Potenzial und chemisches Gleichgewicht 157
5.3 Umrechnung von Gleichgewichtskonstanten auf andere Temperaturen und Drucke 164
5.4 Kinetische Grundlagen 165
5.5 Elementarreaktionen 171
5.7 Theorie des Übergangszustandes; der aktivierte Komplex 179
5.8 Fallbeispiel: DieHydratisierung des CO 2 181
5.9 Fallbeispiel: Kinetik der Absorption von CO 2 ; Gas-Transfer Atmosphäre-Wasser 184
Weiterführende Literatur 188
Übungen 189
6 Metallionen in wässriger Lösung 191
6.1 Einleitung 191
6.2 Koordinationschemie und ihre Bedeutung für die Speziierung der Metallionen in natürlichen Gewässern 192
6.3 Gleichgewichtsberechnungen der Speziierung von Metallionen 199
6.4 Einfache Modelle der Speziierung von Metallen in natürlichen Gewässern 206
6.5 Komplexbildung mit Humin- und Fulvinsäuren 209
6.6 Komplexbildung mit Kolloiden und Partikeln 214
6.7 Löslichkeit von Metallen 214
6.8 Kinetik der Komplexbildung 214
6.9 Speziierung und analytische Bestimmung 218
6.10 Wechselwirkungen von Metallen mit Algen 220
Weiterführende Literatur 226
Übungen 226
7 Fällung und Auflösung fester Phasen 231
7.1 Fällung und Auflösung fester Phasen als Mechanismus zur Regulierung der Zusammensetzung natürlicher Gewässer 231
7.2 Löslichkeitsgleichgewichte von Hydroxiden 234
7.3 Löslichkeitsgleichgewichte von Carbonaten 236
7.4. Löslichkeit von Sulfiden 242
7.5 Löslichkeit von SiO 2 und Silikaten 244
7.6 Abhängigkeit der Löslichkeit von Temperatur, Ionenstärke, Druck, Grösse der Partikel 249
7.7 Welche feste Phase kontrolliert die Löslichkeit? 250
7.8 Sind feste Phasen im Löslichkeitsgleichgewicht? 260
7.9 Kinetik der Nukleierung und Auflösung fester Phase 263
Weiterführende Literatur 267
Übungen 267
8 Redoxprozesse 269
8.1 Einleitung 269
8.2 Definitionen - Oxidation und Reduktion 270
8.3 Der globale Elektronenkreislauf (Fotosynthese, Respiration) 272
8.4 Redox-Gleichgewichte und Redoxintensität 274
8.5 Einfache Berechnungen von Redoxgleichgewichten 279
8.6 Durch Mikroorganismen katalysierte Redoxprozesse 292
8.7 Kinet