Náttúrufræðingurinn - 1981, Page 47

ekki aö neinu leyti notagildi katjóna-
hitamælanna. Hliöstæö nálgun dugir
þó ekki fyrir kísilhitamælana, þ. e., að
efnagreindur kísill sé jafn virkni óklofins
kísils í lausn.
Kisill, uppleystur í vatni og í jafnvægi
við kísilsteindir, er á forminu H ,SiO,.
Þessi uppleysti kísill hefur eiginleika
veikrar sýru, þ. e. hann hefur tilhneig-
ingu til að gefa frá sér prótónu í basískri
lausn,
H,SiO, = H f + H ,SiOj (7)
Jafnvægisstuðullinn fyrir þessa kleyfni
breytist með hitastigi, eins og sýnt er á 3.
mynd og með líkingu (4) í Töflu II.
Ástæðan fyrir þvi, að eingöngu H4Si04
tekur jjátt í efnajafnvægi við steindirnar
kvars og kalsedón, en ekki H (SiOjer sú,
að nefndar steindir hafa nokkra nei-
kvæða hleðslu á yfirborði sínu. H ,SiO j
hrindist þar með frá, er hún nálgast
yfirborðið, en það gerir óhlaðna ögnin
H ,SiO t ekki.
Þegar kísill i vatnslausn er efna-
greindur mælist bæði H4Si04 og
HjSiOj. Með því að mæla sýrustig
vatnsins við ákveðið hitastig er unnt að
reikna út styrk H4Si04 út frá efna-
greindum heildarkísil við það hitastig
með því að leysa sarnan eftirfarandi
jöfnur:
H ,SiO H ,SiO j = efnagreindur (8)
kísill
(H -) (H jSiOj)
(H ,SiO.,)--- - KH ,SiO, O)
Við 20°C er gildið á kleyfnisstuðli kisil-
sýru (Kh4Sí04) nálægt 10100. Vatn
með sýrustig (pH) 10.0 við 20°C hefði
því jafnmikið af uppleystu H,Si04 og
H ,SiOjeins og sjá má úl frá jöfnu (9).
Væri pH gildið við 20°C 9.0 væri tíundi
hluti hins uppleysta kísils klofinn, þ. e. á
forminu H,SiOj. Af þessu sést, að til-
tölulega stærri hluti uppleysts kísils
myndar H ,SiOj við hátt sýrustig (pH).
Sé pH gildiö lægra en u. þ. b. 8.5 er það
sæmileg nálgun að reikna með, að efna-
greindur kísill samsvari styrk á H4Si04.
3. mynd. Breyting á gildi kleyfnisstuðuls
kísilsýru (Kh4Sí04) með hitastigi. Byggt á
gögnum frá Seward (1974) og Pitzer (1937).
— The temperature dependence of the dissociation
constant for silicic acid (Kpj4g;o.i)- Based on
data from Seward (1974) and Pitzer (1937).
Þótt unnt sé að reikna hlutfall óklof-
innar og klofinnar kísilsýru við það
hitastig, sem sýrustigið er mælt við, felur
það ekki í sér, að þetta hlutfall sé hið
sama við kísilhitann. Þegar jarðhitavatn
kólnar verða breytingar á sýrustigi jtess.
Ráðast þær af dúa (buffer) áhrifum
veikra sýra í vatninu og hvernig
kleyfnisstuðlar Jressara veiku sýra
breytast með hitastigi. Þær sýrur,
veikar, sem skipta máli, a. m. k. fyrir
lághitavatn, eru kísilsýra (H,Si04) og
bíkarbónat (HCO ,). Ef sýrustig er jjekkt
við eitt hitastig, svo og hitastigsferli
kleyfnistuðla hinna uppleystu veiku
sýra, má reikna út sýrustig við hvaða
125