Formeln für die Klausurlimnochemie

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1 Formeln für die Klausurlimnochemie
„bitte wissen sie das“-Liste

2 Massenwirkungsgesetz
aA + bB cC + dD cc(C)∙ cd (D) K= ca (A)∙ cb (B)

3 Schwache Säuren  c(H+)∙ c(A-) c(H+)=c(A-) KS= c(HA)
KS ∙ c(HA) = c2(H+)  KS ∙ c(HA) = c(H+)

4 Salzlösungen KatA Kat++ A-
Salze dissoziieren und können basisch oder alkalisch wirken KatA Kat++ A- basisch: A- + H2O AH + OH- sauer: Kat+ + H2O KatOH + H +

5 ( ( z.B. Acetat-puffer + Herleitung aus MWG! HA CH3COOH
H++ CH3COO- c(H+)∙ c(CH3COO-) KS= c(CH3COOH) c(CH3COO-) ( ( pKS=pH- log c(CH3COOH)

6 [ [ [ / [ Henry-Gesetz c(Afl) KH= = pA c(Afl) KH= = c(Agas) n pV=nRT
molare Konzentration mol KH= = pA Partialdruck L ∙ bar [ / c(Afl) [ molare Konzentration KH= = c(Agas) molare Konzentration n pV=nRT p= RT V

7 O2 (aq.)+ 2 H2O + 4 e - 4 OH- 4 Ag 4 Ag+ + 4 e -
Sauerstoffmessung mit Clark-Elektrode (1962…Spiegel-Affäre, Beatles + Stones) O2 (aq.)+ 2 H2O + 4 e OH- 4 Ag Ag+ + 4 e -

8 CSB und BSB5 im Vergleich
= Abbauquotient AQ CSB Wasserinhaltstoffe AQ leicht 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

9 Redoxintensität pε + Herleitung aus MWG! Ox1 + n e- Red1 c(Red1) K=
c(Ox1)∙ cn (e-) mit: pε =-lg(c(e-)) c(Ox1) 1 1 pε = lgK + lg n n c(Red1)

10 Redoxintensität pε + Herleitung aus MWG! 1 Mit: pε 0 = lgK n c(Ox1) 1
c(Red1)

11 Proteinogene Aminosäure
H O H N C C H OH R Amin-Gruppe Säure-Gruppe Rest R Aminosäure -H Glycin -CH3 Alanin -CH2SH Cystein …17 weitere

12 H H O O H H N C C N C C H H OH OH R1 R2 H H O O H N C C N C C H OH R1
Wasser- abspaltung H H O O H N C C N C C H OH R1 H R2 Peptidbindung

13 Nitrifikation 1. Ammoniumoxidation NH3 + 1,5 O2 NO2- + H2O + H+
Nitroso… …monas …coccus …spira 2. Nitritoxidation NO2- + 0,5 O NO3- Nitro… 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

14 Denitrifikation 1. Nitratreduktion NO3- + 2 H+ +2 e- NO2- + H2O
2. Nitritreduktion NO H+ + e NO + H2O 3. Stickstoffmonoxidreduktion 2 NO + 2 H+ + 2 e N2O + H2O 4. Distickstoffoxidreduktion N2O + 2 H+ + 2 e N2 + H2O

15 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(AOctanol) KOW= c(AWasser) Auf Grund möglicher extreme KOW-Werte, Darstellung als log KOW (Achtung: nicht minus log)

16 Kd-Koeffizient Afl Asorbiert c(Asorbiert) Kd= c(Afl)
Massenwirkungsgesetz für den Fall: in Wasser gelöster Stoff sorbiert an einem Feststoff Afl Asorbiert c(Asorbiert) Kd= c(Afl)

17 Afl Asorbiert an corg c(Asorbiert an corg) KOC= Kd*fc, org= c(Afl)
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(Asorbiert an corg) KOC= Kd*fc, org= c(Afl)

18 Isotherme, nach Henry q = K c c(Afl) KH= c(Agas)
Linear, entspricht Freundlich Isotherme mit n=1 Keine maximale Beladung Alle Sorptionsplätze gleichwertig und im Überschuss vorhanden Beladung q (mg/g) q = K c c(Afl) KH= c(Agas) Gleichgewichtskonzentration c (mg/L)

19 Isotherme nach Freundlich q = K cn, mit 1>n>0
Beladung q (mg/g) Konkave Form Keine maximale Beladung Ein-Stoff-Isotherme geht durch den Ursprung Gleichgewichtskonzentration c (mg/L)

20 Isotherme nach Langmuir
Herleitung aus MWG…am Overhead + Herleitung aus MWG! KL c q = qmax 1+ KL c KL : Geschwindigkeit Sorption gegenüber Desorption qmax: maximale Beladung

21 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