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