第二課：全球暖化 ( 一 ) 1. 前言 2. 全球暖化的定義 3. 大氣暖化的機制 4. 全球暖化的產生因素 5. 地球氣溫變化的紀錄
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012345678!
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H+!
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N2/N2O!
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Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+!
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Zn "@@@@@@@@@@""= Zn2+ ""
Cu2+ = Cu !!
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CuSO4 + Zn = Cu + ZnSO4 !
C%!
*+!
D@2e- !
E@2e- !
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F@G:;< (half reaction) !
:;HIJKL>?"MN!
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G:;OPH""""""""""""""""QRSTU !*+:;!
VAWAXYZH[ !""""""= C%\Y]^""!*+!
Zn2+ + 2e- _ Zn!
Cu2+ + 2e- _ Cu!
Ox(i) + ne _ Red (i)!
E0 = - 0.763 V!
E0 = + 0.153 V!
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:;MabY!
cAWAXYdH[ !""""""= *+\Y]^""!C%!
=!
:;MabY! e!
fgh-hijkl7mAWAXMno(1953p)!
Ox(i)"@Y%9q i MC%-!Red(i)Y%9q i M*+-!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
-!./&'4@ABCEF%GEH!
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Ar(s$t7Ar)Mu:;!""Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu!
ABY!4Dv(dW) ! !wxDv(ZW)!AyY!4Dv(dW) ! !wxDv(ZW)!
z{|}!
ArM~&!
Zn Zn2+"@@@Cu2+ Cu!
GAr! GAr!
�A� E F !
E�Y��GArMAX!E�Y��GArMAX!
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Ar�~&KL�M��!
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""Ar:;���M��@ArM�A� E OAr:;M!��t�7fD�%$G Q�MIJH�L.!
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"G =
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"nFE
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aA + bB ⇌ cC +dD!
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"G =
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"G!
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E =
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E!
"RT
nFlnaC
caD
d
aA
aaB
b
!"�7"hiM<!
E0YG:;M ¡AX(V)!
F = NAe = 9.6485 x 104 C mol-1!
NA Y!¢£v¤�� (6.022 x 1023 mol-1)!e YAB¥¦MA§ (1.6022 x 10-19 C)!
����D��@F@AB1 molM¨©Aª«!
¬!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
-!./&'4@ABGEH%#$NO!
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"G!
=
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"RT lnK ¯!
V�"¯]^!
!
lnK =
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nFE!
RT°!
!
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!
nFE!
2.303RT
!
=
!
nE!
0.0591±!
!
=
!
"2.303RT logK
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
¡1²AW!
[H+]=1 mol/L!
H2!
1 ppm!
PQ26ER%PQERES!11!
Pt, H2 (1 atm) | H+ (a±=1)#Ox(i), Red(i) | Pt!
¡1²AW(SHE)QMAX³!!" ¡AWAXY!
H+ + e- _ (1/2)H2!
Pt, H2 (1 atm) | H+ (a±=1)!
!
E0
= EOx / Red
" EH
+/ H
2
!
= EOx / Red
!" ¡1²AW! (Standard Hydrogen Electrode)!
E = 0Q�´!H+/H2 !
=! ¡C%*+AX!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
2TU34PQ-!./ES!
12!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
VW%-!./ES!
13!
13!
C%*+®!
Ox + mH+ + ne- _ Red + H2O!
�7"hiM<µ¶!
!
E =
!
E0"RT
nFln
aRed
aOxaH
+
m
!
E0"2.303mRT
nF("loga
H+ ) "
2.303RT
nFlog
aRed
aOx
!
=
!
pH = "logaH
+ , R = 8.315,F = 96485,T = 298.15 ]^!
!
E =
!
E0" (0.059m /n)pH " (0.059 /n)log(aRed /aOx )
C%- ! *+-!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
24ES!<!VW!X!
14!
·¸1M!¹º»¼!
O2!
H2!
AB½¾!*+¿ !
ABÀÁ!C%¿!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
24YZ[\!
15!
!
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!
1.23" 0.059pH
!"1MÂ�ÃÄMÅÆ !
O2 + 4H+ + 4e- _ 2H2O !E0 = 1.23 V!
E > EupperY@1(H2O)�C²(O2)HC%!
!
Elower
=
!
"0.059pH
!"1MÂ�ÃÄMÇÆ !
2H+ + 2e- _ H2 ! !E0 = 0 V!
E < ElowerY H+�1²(H2)H*+!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
]^_`4-!./ab4cdeBVf!
16!
!"#$%&! !'(%&!
%&)*+,-./!
0123-45!
Ȥi"!AB!
!
pH = "logaH
+
!
pE = "logae
pE:[! ae:! É! ÊË""""""""ÌÍ!C%!
!"pEMÎÏ!
pE:É! ae:! [! ÊË""""""""ÌÍ!*+!
!"pE0QC%*+AX@E0 QMIJ!
!
pE0
=
!
nFE0
2.303RT
!
=E0
0.0591at 25
!
C Ð!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
g4-!./abh!
17!
Fe3+(aq) + e- _ Fe2+(aq)!
!
Keq =aFe
2+
aFe
3+ae"
®��!
!
1
ae"
=KeqaFe 3+
aFe
2+
!
pE = log1
ae"
= "logae" = logKeq + log
aFe
3+
aFe
2+
ÑÒMÓ��QLQ!
ÔÔÕ�!
!
"G!
= #RT lnKeq = #2.303RT logKeq
!
= "nFE!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
g4-!./abi!
18!
298 KÕ R =8.314 J K-1 mol-1, F = 96,485 C mol-1!
Õ�^�"n=1Õ�Lµ¶!
!
logKeq =nFE
!
2.303RT=
E!
0.0591
!
" pE =E!
0.0591+ log
aFe
3+
aFe
2+
a = a =1]^!Fe3+ ! Fe2+ !
!
pE = pE!
=E!
0.0591
!
logaFe
3+
aFe
2+
= 0
!"Ö ¡ÌÍ!
!
pE = pE!
+ logaFe
3+
aFe
2+
!" ¡ÌÍ!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
g4VfjVW!klmnop!
19!
6
78!
9 8 :; 8!
O2 !
H2 !
20 !
0 ! 2 ! 6 !4 ! 8 ! 10 ! 12 ! 14 !pH !
pE!
15 !
10 !
5 !
0 !
-5 !
-10 !
-15 !
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
VfqrsVft4uv!
20!
¥×®��µ¶ØÙLaÚ@ !
!
pE0
=
!
logK
n
Û×fght�7fD�%µ¶ØÙLaÚ!
!
pE0
=
!
"#G0
2.303nRT
e ±<HÐ<�ÜÝ!
e¯<HÞ<�ÜÝ!
Þ!
ß!
C%*+®! Ox + ne- _ Red + H2O!C%-! *+- !
!
pE = pE0"1
nlog
aRed
aOx
<=>?/@ABC
D@AEF@AEG
H@ABC2IJ,KLMNOPQR
S@ABC2IJ,KLMpH
T@ABC2IJ,KLMUVBC!
w,Tx#$!21!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
y1z4Tx#$B{24|-}~L�p!
22!
à1áMâãâäåOæçèMµé!
æçê�%!
!
" =aCa
+aCO
3
2#
Ksp
>1
Tëà1!"% = 3 ì 6!
æç(íî)!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
y1z4Tx#$B�24|-}~L�p!
23!
CaCO3 + H+ = Ca2+ + HCO3- !
H2OïCO2!
⇌
H+
CO2(g)!
⇌
⇌ ðñòóDkôõD!
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Tx)������������!
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�ö÷Yøù��úH�öKLÆ÷!
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û�öøùüý�þQ®H�L��ÿ÷ !
!"!"��M�ö÷!
#@$!
¥@%M��áH�öRSËLý-M#7�!
�ù@ü&'(þ!)@ü%þ!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
Tx)������������!V�������!
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�ö®! MA (ý�) _ M+ + A-!
*�9®��!
!
K =
!
aM
+aA"
aMA
!
aM
+Y! M+M+«!
!
aA" Y!
!
aMA Y!
A- M+«!
MAM+«!
!
"K =
!
aM
+aA"
!
= M+[ ] A"[ ] fM + f
A"
�ö÷/ Ksp =! [M+][A-]!
!"��Y!
!
fM
+ = fA" =1
aMA = 1 ]^ (,ý-M+«)!
K = Ksp!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
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26!
�ö®! MmAn (ý�) _ mMn+ + nAm-!
�ö÷/ Ksp =! [Mn+]m[Am-]n!
[Mn+]m[Am-]n!Ksp !
[Mn+]m[Am-]n!Ksp !
[Mn+]m[Am-]n!Ksp !
-!
F!
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íîO�ö !
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/æç(íî�ö01)!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
Tx)%Tx)�4��!
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�ö®! MmAn (ý�) _ mMn+ + nAm-!
�ö÷�@s QKLQ�!
�ö÷/ Ksp F! [Mn+]m[Am-]n!
(ms)m(ns)n!F! mmnns(m+n)!F!
�ö÷ s F!
!
Ksp
mmnn
"
# $
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& '
1/(m+n )
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
��BTx)�4uv!
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[2] �Løù MA2 M�ö÷ s � 0.02 mol/LM��! Ksp�340]5!
[ö]!
Kè67�!
!
Ksp = (s)(2s)2
= 4 " (0.02)3
= 3.2 "10#5
íî®"MA2 ⇌ M2+ + 2A- !
Ans. 3.2 x 10-5!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
Tx#$������B� l¡K¢£!
29!
�ö®! MAn (ý�) _ Mn+ + nA-!
Ksp =! [Mn+] [A-]n!
MAn!
Mn+ + nA-!
⇌!
NaA !
= Na+ + A-!
[NaA] = Cx!
NaA = Na+ + A-!
[A-] =!
A8!
ÔM��M MAn M�ö÷� s&� [NaA] = Cx QKLQ!
ns& + Cx!
(s&)(ns& + Cx)n!
Cx 9 ns èMÕ�@�ö÷s&O!
s& :!
=!
(Cx)n !
Ksp !�ö÷O;Ç<!
MAnMNM�!Ksp = (s)(ns)n!
øù=>!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
Tx#$������BVW¤¥!
30!
!
Ksp =
MA!
M2+ + A2-!
⇌!
H2A ⇌ H+ + HA-!
H2A! HA- !
⇌!⇌
H+!
H+!
!"�ö®! MA (ý�) ⇌ M2+ + A2-!
!"C?@®!
HA- ⇌ H+ + A2-!
!
Ka1
=
!
Ka2
=!
[H+][HA
"]
[H2A]
!
[H+][A
2"]
[HA"]
!
[M2+][A
2"] =
!
s2
V!
c!
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2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
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[HA"]
CA
!
[A2"]
CA
!
[H2A]
CA
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°!
±!
!"øù=><!
!
"0
+"1+"
2=
!
1 Ð!
[H2A]@MAB !
[HA-]@MAB!
"[A2-]MAB!
CA = [H2A] + [HA-] + [A2-]!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
Tx#$������BVW¤!***!
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!
"0
+K
a1"0
[H+]
+K
a1K
a2"0
[H+]2
=1
!
"#0
=
!
[H+]2
[H]2
+ Ka1[H
+]+ K
a1K
a2
Þ!
ß!
C!
cìÐ]^!
D!
!
"#1
=
!
"#2
=
!
Ka1[H
+]
[H]2
+ Ka1[H
+]+ K
a1K
a2
!
Ka1K
a2
[H]2
+ Ka1[H
+]+ K
a1K
a2
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
Tx#$������BVW¤!*¦!
33!
!
Ksp = E!
F!
V� ±]^!
!
[M2+]"
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= s2
!
Ksp" =
Ksp
#2
=
!
[M2+]C
A
GH�ö÷/(conditional solubility product)!
!
=s2
"2
= # s 2
KSP& """""KSP!
!2 . 1 ]^!
-!
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2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
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¯&!
°&!
±&!
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CA
=
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"]+ [A
2"]
c�¬�¯&]^!
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[H2A] 1+
Ka1
[H+]
+K
a1K
a2
[H+]2
"
# $
%
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!
"[H2A] =
[H+]2
([H+]2
+ Ka1[H
+]+ K
a1K
a2)CA
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
Tx#$������BVW!***§!¨x!
35!
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!
[A2"] =
!
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2A]
!
=K
a1K
a2
([H+]2
+ Ka1[H
+]+ K
a1K
a2)CA
V�Ð&]^!
!
Ksp =
!
[M2+]
Ka1K
a2
([H+]2
+ Ka1[H
+]+ K
a1K
a2)CA
!"
F!
E&!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
©ª©«¬4Tx!*!
36!
!
Ksp =
H2CO3 ⇌ H+ + HCO3-!
�ö®! CaCO3 (s) ⇌ Ca2+ + CO32-!
C?@®!
HCO3- ⇌ H+ + CO3
2-!
!
Ka1
=
!
Ka2
=
!
[H+][HCO
3
"]
[H2CO
3]
!
[H+][A
2"]
[HA"]
!
[Ca2+][CO
3
2"] =
!
(4.8 "10#9)2
V!
c!
¬!
!
= 4.5 "10#7
!
= 4.7 "10#11
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
©ª©«¬4Tx!**!
37!
1! 2! 3! 4! 5! 6! 7! 8! 9! 10! 11! 12! 13! 14!
pH!
ÿ÷ü&'(I%þ!
101!
100!
10-1!
10-2!
10-3!
10-4!
10-5!
10-6!
10-7!
10-8!
10-9!
à1pH 8.1!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
©ª©«¬4Tx!***!
38!
WXYZ[\]]^_`a\`X!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
Tx#$������B®#$!*!
39!
J-MKXB�íîMLM>?"Q:;!
íî®! MA ⇌ M + A!
J-®! M + L ⇌ ML!
ML+ L ⇌ ML2!
MAM�ö÷sO [A] = [M] HNRËMÕ!
V!
c!
!
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=
!
[ML]
[M][L]
!
K2
=
!
[ML2]
[ML][L]!
Ksp =
!
[M][A] =
!
s2
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
Tx#$������B®#$!**!
40!
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J-ML, ML2MABY '1, '2!
!
"0
=[M]
CM
!
"1
=[ML]
CM
!
"2
=[ML
2]
CM
,! ,! ¯!
°!
!
"0
+"1+"
2=
!
1
LM>?"MPÿ÷CMQKLQ!
CM =! [M] + [ML] + [ML2]! ¬!
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41!
Ð!
±!
!
"1
=
!
K1[M][L]
CM
=
!
"2
=
!
K2[ML][L]
CM
=
!
K1[L]"
0
c�"¯]^!
!
K1K2[M][L]
2
CM
=
!
K1K2[L]
2"0
°�"±�"Ð]^!
!
"0(1+ K
1[L]+ K
1K2[L]
2) =1
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
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ß!
Þ!
!
"0
=
!
1
1+ K1[L]+ K
1K2[L]
2
!
"1
=
!
"2
=
!
K1[L]
1+ K1[L]+ K
1K2[L]
2
!
K1K2[L]
2
1+ K1[L]+ K
1K2[L]
2 C!
'OKXBM®ÿ÷QJ-MuÂ�÷��!µ¶4Q�R!
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
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Ksp =
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[M][A] =
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!
"0CM[A] = s
2
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"Ksp# =
Ksp
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CM[A]
GH�ö÷/!
!
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KSP& """""KSP!
!0 . 1 ]^!
-!
KXBÿ÷YS = KSP&Y
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
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LM>?"MPÿ÷CMQKLQ!
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!
CM
=!
CM
=
!
[M]+ [ML]+ [ML2]
!
[M](1+ K1[L]+ K
1K2[L]
2)
!
"[M] =
!
CM
(1+ K1[L]+ K
1K2[L]
2)
2010年度 環境地球化学 ! ! ! ! ! 大河内!
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45!
V�"¯&]^!
D&!
!
KSP
=
!
1
(1+ K1[L]+ K
1K2[L]
2)CM[A] = s
2
!0"
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![平成29年度 琉球大学化学同窓会 定期総会chem.sci.u-ryukyu.ac.jp/doc/alumni17.pdf平成29年度 琉球大学化学同窓会 定期総会 ? @ 8< (9 C ? . )q 1 = N]Xh9](https://static.fdocument.pub/doc/165x107/5e7635357b8092691e0a2378/29-ccfoeoec-oecchemsciu-29.jpg)
