Киселинните дъждове

от IvanAngel на 28 март 2007, 14:51

Категории: Култура и изкуство

 

Киселинни дъждове

Енергетиката, основана на химически горива, преди всичко на въглища, е най – големият змърсител на атмосферата със серни съединения. Това е така, защото всички химически горива съдържат по – голям или по – малък процент сяра. Тя е най – много в изкопаемите въглища, където е останала от органичната материя, подложена на въглефикация, или има минерален произход. Сяра се съдържа и в нефта. В органичната част тя е под формата на органични сярасъдържащи съединения, които условно може да отбелижим с формулата СхНуSz. Минералната сяра е под формата на метални сулфиди с обща формула МеSx.

При изгаряне в окислителна среда

СхНуSz + nO2 xCO2 + y/2H2O + zSO2,

където n = x + y/2 + z.

Известно е, че при процеса пържене на метални сулфиди в кислородна среда се осъществява реакцията:

MeSx + 2xO2 = MeOx + xSO2

Във всички случаи в резултат на екзотермични процеси се получава серен диоксид. Това вещество се синтезира в резултат на прякото изгаряне на елементарната сяра в присъствие на кислород:

S + O2 = SO2 + 207 kJ.

При обикновени условия серния диоксид е газ, който притежава остра, задушлива миризма. Под налягане лесно се втечнява при – 10 оС. Във вода има голяма разтворимост – 40 обема в 1 обем вода или 10 тегловни % при обикновени условия.

При разтварянето си във вода SO2 реагира с нея, без да се променя валентността на сярата (+4), като дава сериста киселина. Самата киселина е нестабилна, поради което сереализират равновесията:

SO2 + H2O Н23 Н+ + НSО3- Н+ + SО32-

От това уравнение се вижда, че при неутрализация серистата киселина дава два вида сиоли: кисели и нормални. Например NaHSO3 (натриевия хидрогенсулфит) и Na2SO3. Киселите соли са устойчиви само в разтвори. Нормално солите на серистата киселина са безцветни. Тези на алкалните метали са добре разтворими във вода.

Самата сериста киселина и нейните соли лесно се окисляват, като сярата повишава валентността си от +4 на +6.

2Na2SO3 + O2 = 2Na2SO4 + 560 kJ.

Поради тези си свойства серистата киселина и нейните соли са добри редуктори и се използват като избелители в текстилната и хартиената промишленост, като дезинфектиращи средства и др.

Големи количества SO2 се добиват за получаване на сярна киселина. Първоначално SO2 се окислява до SO3 по реакцията:

2SO2 + O2 = 2SO3 + 193.4 kJ (при 500о С).

Реакцията е екзотермична и още при 400о С протича доста бързо, като равновесието е изместено към 100 % SO3 използва се катализатор V2O5 (7%), нанесен върху алуминиев оксид. Реакцията се извършва на 2 стадия. Първоначално окислението се провежда при 580 - 600о С, където скоростта е много голяма, но добива е само около 60%. При втория стадий, който се извършва при около 400 - 450о С, реакцията протича докрай.

Поради силната си хигроскопичност полученият SO3 се разтваря в концентрирана Н24 като се получава олеум (SO3 + Н24).

Чистата сярна киселина е безцветна, тежка, масловидна течност. Поглъща влагата, дори извлича водород и кислород под формата на вода от органичната материя. Концентрираната сярна киселина е силен окислител.

Серния диоксид действа и пряко на растенията, като преминава през листната обвивка и различните отвори по нея. Той се разтваря в жизнените сокове, като ги подкислява, образувайки сериста киселина, действаща вредно на живата материя. Първоначално SО2 поврежда клетките на т. нар. гъбест паренхим, а след това палисадната тъкан под него. Листата губят влагата си, губят зеления си цвят, изсъхват и умират.

В малки количества растенията се справят със SО2 като го поглъщат. Съществува обаче граница (прагова доза), до която растенията могат да понасят SО2 тя зависи от вида на растението и условията. При концентрации от 0.3 до 5 мг/м3 растението получава хронично поразяване в течение на няколко дни. По – голяма чувствителност към SО2 имат зеленчуците, памука, люцерната, тяхната клетъчна структура директно се разрушава и те загиват.

Днес не е рядкост да се види обезлистена и мъртва гора, особено в районите където работят тецове или тежки машиностроителни предприятия.

В България само големите електроцентрали ежегодно бълват серен диоксид, еквивалент на 2 200 000 т сярна киселина, докато преди нашата промишленост произвеждаше 800 000 – 900 000 тона сярна киселина годишно...

Отчитайки вредното действие на серния диоксид, редица страни подписаха в Хелзинки съглашение, според което се задължаваха до края на 1993 година да намалят с 30 % емисиите на SО2, някои страни, в това число и нашата, главно поради финансови причини, все още не са го постигнали.

Други компоненти на киселинните дъждове са азотната и азотистата киселина, които се получават от азотните оксиди, съставна част на димните газове на котлите и автомобилните газове.

Азотния монооксид е безцветен газ, сравнително малко разтворим във вода и не реагира с нея. Поради практическата му стабилност под 1000о С той не поддържа горенето. Лесно и спокойно реагира с кислорода на въздуха още при стайна температура:

NO + 1/2O2 = NO2 + 112.8 kJ.

Получава се азотен диоксид.

NO + NO2 N2O3 + 41.8 kJ.

Диазотния триоксид е анхидрид на азотистата киселина, тъй като

H2O + N2O3 = 2НNO2.

Освен това азотния диоксид директно взаимодейства с водата:

2NO2 + H2O = НNO2 + НNO3,

т.е. азотния диоксид е двоен анхидрид – на азотистата и на азотната киселина.

Азотистата и азотната киселина са безцветни течности, известни само в разтвори, но обикновено жълтеникаво оцветени от разтворен азотен диоксид. И двете са силни окислители, дразнят и изгарят кожата, особено лигавиците. Разтварят лесно металите.

Попаднали в атмосферата, азотните оксиди се свързват с влагата, като получените киселини стават съставначаст от киселинните дъждове.

Серния диоксид и киселинните дъждове не нанасят вреда само на растенията. Разтворените от тях токсични метали попадат в почвите, водите и от там поразяват различните птици и животни. Пониженото pH във водите е смъртоносно за част от тяхните обитатели. Освен това, те повреждат и редица други обекти, например паметниците на културата, направени основно от мрамор и варовик.