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天然水における酸化還元電位やpHの間接的推定

まだ途中です。
HTML文章もチェックしてません。
計算式もあっているかわかりません。

天然水中の酸化還元過程には、以下の元素のみが関係する。

  1. C
  2. N
  3. O
  4. S
  5. Fe
  6. Mn

A)次の平衡関係（25℃、I=0）において、peを計算せよ

  1. Fe3+が10-5MとFe2+が10-3Mの酸性溶液
  2. 大気と平衡（PO2=0.21atm）になっているpH=7.5の天然水

B)以下のような特性を持った水のpeとEhを推定せよ

１．0.03(mg/L)の溶存酸素を含み、pHが7.0の湖の深層水

Ａ−１．

K = [Fe3+][e] / [Fe2+] = 10-13.05
logK = log[Fe3+] - pe -log[Fe2+] = -13.05　　ここに pe = -log[e-]
pe = - logK + log[Fe3+] -log[Fe2+]
　　= -(-13.05) + (-5) - (-3)

Ａ−２．

1/2O2(g) + 2H+ + 2e = H2O(l)
K = 1 / ( PO21/2 [H+]2 [e] )　　LogK = 41.55
pe = 20.78 + 1/2log ( PO21/2 [H+]2 [e] )
　　= 12.94

Ｂ−１．

1/4O2(g) + H+(w) + e = 1/2H2O
　pe(logK) = 20.75, pe(w) = 13.75
pe = 13.75 + 1/4logPO2
10-6moleO2/Lは分圧PO2=6x10-4すなわち1/4logPO2=-0.8に相当する。
従って、pe=12.95, Eh=+0.77Vである。

Standard potentials for a few reactions at 25oC, 1 atm

Reaction Eo,Volt
(Standard Electrode Potential)
Cr2+ <-> Cr3+ + e- -0.41
H2(g) <-> 2H+ + 2e- 0.00
Cu+ <-> Cu2+ + e- +0.16
S2- + 4H2O <-> SO42- + 8H+ + 8e- +0.16
As + 3H2O <-> H3AsO3(aq) + 3H+ + 3e- +0.25
Cu(s) <-> Cu+ + e- +0.52
Cu(s) <-> Cu2+ + 2e- +0.34
H3AsO3(aq) + H2O <-> H3AsO4(aq) + 2H+ + 2e- +0.56
Fe2+ <-> Fe3+ + e- +0.77
Fe2+ + 3H2O <-> Fe(OH)3 + 3H+ + e- +0.98
2H2O <-> O2(g) + 4H+ + 4e- +1.23
Mn2+ + 2H2O <-> MnO2 + 4H+ + 2e- +1.23
Na(s) <-> Na+ + e- -2.71
Mg(s) <-> Mg2+ + 2e- -2.35
Zn(s) <-> Zn2+ + 2e- -0.76
Fe(s) <-> Fe2+ + 2e- -0.44
Co(s) <-> Co2+ + 2e- -0.28
V2+ <-> V3+ + e- -0.26
H2S <-> S(s) + 2H+ + 2e- +0.14
Ag(s) + Cl- <-> AgCl(s) + e- +0.22
Ag(s) <-> Ag+ + e- +0.80
Fe(OH)3(s) + 3H+ + e- <-> Fe2+ + 3H2O +0.95

この表の出典：
1)Geochemistry, groundwater and pollution , by CAJ Appelo and DPostma , Table7.2.
2)AQUATIC CHEMISTRY Chemical Equilibria and Rates in Natural Waters. Third Edition, by Werner Stumm and James J. Morgan, p445 Table 8.3

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