Accions del document

34232 - MODELACIÓ HIDROGEOQUÍMICA

Comparteix Share
Responsable acadèmic: Carlos AYORA / Maarten W. SAALTINK
Tipus Optativa
Quadrimestre 1r
ECTS 5
Periodicitat de l’oferta Biennal
Idioma Castellà

Objectius

El curso te com a objectiu suministrar les bases conceptuals per disenyar models geoquímics i càlculs d'interacció aigüa-roca. Això inclou nocions de termodinàmica, de química aquática i mineral, i reaccions a la superfície dels sólids. També es tractaran nocions de cinètica de reaccions i la relació amb un contexte de flux d'aigüa.

Continguts

  • Introducció
    • Models geoquímics: utilitat i limitacions. Programa del curs
  • Termodinàmica
    • Energia interna. Funció d'estat. Entropia. Propietats intensives. Potencials termodinàmics. Entalpia. Energia lliure de Gibbs. Estat estàndar. Propietats termodinàmiques de substàncies pures a qualsevol pressió i temperatura
  • Termodinàmica de solucions
    • Propietats termodinàmiques de substàncies no pures. Estat estàndar d'una solució. Constant d'equilibri d'una reacció química. Variació amb la pressió i la temperatura. Problema: càlcul del producte de solubilitat de la calcita entre 0 i 300°C i pressió de vapor d'aigüa
  • Solucions aquoses
    • Estructura d'una solució aquosa. Força iònica. Activitat de l'aigüa. Activitat mitja d'un solut. Models de càlcul del coeficient d'activitat d'un solut. Activitat d'una especie neutra. Problema: Aigüa de mar
  • Complexes aquosos
    • Hidròlisi i potencial iònic. Complexes d'esfera interna i externa. Importància de la complexació en el càlcul de la força iònica. Idem en la solubilitat d'un sólid o un gas. Problema: Solubilitat del guix.
  • Acid-base
    • Acidesa i alcalinitat químiques. Sistema carbonic. Control del pH a les aigües continentals. Valoració de l'alcalinitat. Capacitat de neutralització. Programa MEDUSA. Problema: Distribució d'especies d'Al amb el pH. Contaminació d'un riu per aigüa àcida.
  • Càlcul de l'equilibri solució-mineral-gas
    • Conceptes bàsics. Formulació matemàtica: sistemes d'equacions. Mètode iteratiu de Newton-Raphson. Exemples d'especiació i equilibri entre fases. El programa PHREEQC.
  • Càlcul de processos
    • Dissolució d'un mineral o gas fins a l'equilibri. Perturbació coneguda d'un component: valoració d'acidesa o alcalinitat, dissolució coneguda de mineral o gas. Perturbació de tots els components: mescla de solucions, evaporació.
  • Reaccions de superficie
    • Model de complexació superficial. Models electrostàtics i no electrostàtics. Models empírics. Intercanvi iònic. Exemples: retenció de Zn i As per oxids de ferro. Problema: adsorció de Ni en bentonita.
  • Redox
    • Electrode estàndar d'hidrògen. Relació entre potencial mesurat i propietats termodinàmiques. La variable pE. Diagrames pE-pH. Potencial redox en aigües naturals. Cicle biogeoquímic. Problema: oxidació de materia orgànica.
  • Cinètica
    • Reaccions elementals i totals. Velocitat de reacció. Efecte de la temperatura. Exemples de reaccions: oxidació-reducció, disolució-precipitació. Cinètica versus equilibri: hipòtesi d'equilibri local.
  • Càlculs geoquímics en el Transport Fundaments
    • Processos de transport: difussió, advecció, dispersió. Equació de continuitat. Acoblament de transport i reaccions químiques. Resolució. Transport reactiu amb PHREEQC. Exemple: Desplaçament d'aigüa marina per aigüa continental.

Enfocament de la metodologia docent

El curs es divideix en sessions teòriques i problemes, on es preveu l'ús de programes convencionals de càlcul geoquímic.

Mètode d’avaluació

L'avaluació es basarà en la resolució de problemes.

Recursos per a l’aprenentatge

Bibliografia

  • Anderson G.M. i Crerar D.A. Thermodynamics in Geochemistry. Oxford Univ. Press, Oxford, 1993, 588 pp.
  • Nordstrom D.K. i Munoz J.L. Geochemical Thermodynamics. The Benjamin/Cummings Pub. Co., Menlo Park, 1985, 477 pp.
  • Galí S. Termodinámica aplicada a la Geologia. Edicions Universitat de Barcelona, 1999, 262 pp.
  • Appelo C.A.J. i Postma D. Geochemistry, Groundwater and Pollution. Balkema, Roterdam, 1994, 536 pp.
  • Morel F.M.M. i Hering J.G. Principles and applications of aquatic chemistry. John Wiley and Sons, New York, 1993, 588 pp.
  • Langmuir D. Aqueous Environmental Geochemistry. Prentice Hall, New Yersey, 1997, 600 pp.
  • Stumm W. i Morgan J.J. Aquatic chemistry (3ª Edición). John Wiley and Sons, New York, 1996, 780 pp.
darrera modificació: Febrer 2015
Aquest web utilitza cookies pròpies per oferir una millor experiència i servei. En continuar amb la navegació entenem que acceptes la nostra política de cookies.
RSS RSS  Accessibilitat  Avís legal   Departament d'Enginyeria del Terreny, Cartogràfica i Geofísica.
© UPC (obriu en una finestra nova) . Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech