Ásványok és ásványvíz; Tübingeni Egyetem
Ásványok - ásványi anyagok - ásványvíz (bevezetés)
ban,-ben Ásványvíz vannak nincsenek ásványi anyagok tartalmazza (különben súlyos nyelési problémái lennének!). Az ásványvíz elnevezés azt jelenti, hogy ez a víz feloldott néhány ásványi anyagot, miközben átfolyott a sziklákon (különösen a karbonát- és sókőzeteken), és egyes alkotóelemeiket oldható formában (kationként/anionként) szívta fel. Ezért több szervetlen komponenst tartalmaz, mint a tenger vagy a csapvíz.
Mikor Ásványok az egyik általában fémionokat jelöl (Na +, Ca 2+, Mg 2+, Fe 2+, Zn 2+, Se 2+, Mo 2+ stb.) és bizonyos anionokat (HSiO3 -, HCO3 -, SO4 2-, F -, Cl -), amelyeket élelmiszerek vagy gyógyszerek tartalmaznak, és amelyek nélkülözhetetlenek az emberi élet számára. Tehát vannak olyan elemek és vegyületek, amelyek ásványi anyagokban is előfordulnak, vagy az ásványi anyagok oldódásakor keletkeznek. Ezeket a többnyire oldott komponenseket (pl. Ásványvízben) gyakran helytelenül nevezik "ásványi anyagoknak" ("A Nutella ásványi anyagokban gazdag", lásd még egyes kulacsok címkéit).
Mivel a legtöbb alkáli- és alkáliföldfém-halogenid és -szulfát könnyen oldódik, az ásványvizekben ennek megfelelően megnövekedett ezen komponensek (sav, kalcium-hidrogén-karbonát-szulfát-víz stb.). A vas (mint Fe 2+) természetes ásványvizekben is jelen van. Mivel a kétértékű vas fokozatosan oxidálódik háromértékű vassá a levegőben (ami nemkívánatos barna pelyhesedéshez vezethet), a vasat mesterségesen eltávolították a legtöbb vízből - ezek jégtelen (a vizet nem jégtelenítettékd!).
Különösen edzés közben az emberi test izzadás következtében óránként legfeljebb 1 liter vizet veszít. A verejték sós íze a NaCl-tartalom és kissé keserű a többi ásványi anyag miatt (lásd a táblázatot). Az izzadságvesztés tehát mindig fontos ásványi anyagok kimerülését jelenti, amelyeket pótolni kell. A drága "sportitalok" helyett egyszerű ásványvizek (pl. Almafröccsökként!) A viszonylag magas kálium-, magnézium- és kalciumszint jó kompenzációt nyújt a folyadékvesztéshez.
Szén-dioxid a vízben
Mivel a legtöbb ásványvíz viszonylag kevés szénsavat (H2CO3) tartalmaz ("álló" vizek), ezt követően szén-dioxiddal (CO2) keverik. Míg a szódát (NaHCO3) korábban szén-dioxid-adalékként (szódavíz!), manapság tiszta CO2 kerül hozzáadásra, amelyet például Bad Niedernauban természetes nyersanyagként nyernek ki néhány kilométeres mélységből.
A szén-dioxid vízben való oldhatósága alacsonyabb hőmérsékleten és nagyobb nyomáson növekszik. Erős rázás és felmelegedés után (hőmérsékletemelkedés!) Egy szénsavas ásványvizes palackot a palack kinyitásakor a gáznemű szén-dioxid (H2CO3 -> CO2 + H2O) hirtelen szökése tapasztal (nyomáscsökkentés!).
A természetben ennek megfelelő folyamat a folyékony magma gáztalanítása (emelkedés és nyomáscsökkentés útján) a vulkánokban, ahol a gázok (víz, szén-dioxid stb.) Mellett óriási mennyiségű hamut is dobnak a légkörbe. Néhány évvel ezelőtt a fülöp-szigeteki Pinatubo vulkán lenyűgöző példát adott.
Az ásványvízben található fontos ásványi anyagok
| nátrium N/A | 2-3 g | Fenntartja a szövetek feszültségét és szabályozza a test vízháztartását. | Gyengeség, hányinger, izomgörcsök, keringési összeomlás. |
| kálium K | 3-4 g | Szabályozza a folyadék egyensúlyát. Szabályozza az izmok és az idegek funkcionalitását, és szükséges a sav-bázis egyensúlyhoz. Különböző enzimek aktivátora. | Izomgyengeség, vérnyomásesés, szívelégtelenség és étvágytalanság. |
| Kalcium Kb | 800 mg | A csontok és a fogak szerkezete szempontjából meghatározó. Fontos szerep a véralvadásban és az idegimpulzusok izomsejtekbe történő továbbításában. | A csontok és a fogak, a haj és a köröm károsodásának meszesedése. Görcsös állapotok. |
| magnézium Mg | Nők: 300 mg Férfiak: 350 mg | Felelős az idegimpulzusok izomsejtekbe történő továbbításáért. Számos anyagcsere funkció. Aktiválja az enzimeket az energiatermeléshez. | Fejfájás, szédülés, versenyző szív és görcsroham. Gyenge koncentráció és gyenge keringés. |
| Vas Fe | Férfiak: 12 mg Nők: 18 mg | Vörös vérsejtek képződése. Oxigéncsere a vérben. | Fáradtság, sápadtság, szakadt szájzugok. |
| cink- Zn | 15 mg | Funkció a sejtosztódásban, a sebgyógyulásban (cink kenőcsök!) És a növekedés érdekében | Késlelteti a sebgyógyulást. Hajhullás és gyulladásos bőrelváltozások. |
| foszfor P | 800 mg | A csontok és a fogak szerkezete. A nukleinsavak építőköve. | A hiány ritka. |
| Szilícium-dioxid SiO2 | ? | Erősíti a kötőszövetet. Fontos a haj és a körmök építéséhez. | A bőr gyenge gyógyulási hajlama. A haj és a körmök növekedési rendellenességei. |
| klorid Cl- | 2-5 g | A nátriummal együtt felelős a víz egyensúlyáért (ozmotikus nyomásért). A gyomorsav összetevőjeként, ezért fontos az emésztés szempontjából | A gyomorsav elvesztése. Hasmenés, szélsőségesen. Megakadt növekedés esetei. |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5. | 6. | |
| Kalcium (Ca 2+) | 651.3 | 44. | 40-80 | 49.3 | 12.6 | 4400 |
| Magnézium (Mg 2+) | 79.0 | n/a. | 20-25 | 8.0 | 13.3 | n/a. |
| Nátrium (Na +) | 30.0 | 278 | 230–460 | 4.5 | 8.6 | 152 000 |
| Kálium (K +) | n/a. | 17-én | 240 | 1.3 | 2.1 | 67 000 |
| Vas (Fe) | 0,01 | n/a. | n/a. | 0,01 | 0,01 | 8000 |
| Mangán (Mn) | n/a. | n/a. | n/a. | 0,01 | 0,01 | n/a. |
| Klorid (Cl-) | 39.0 | 312 | n/a. | 5.5 | 16.0 | 295 000 |
| Fluorid (F -) | n/a. | 2.2 | n/a. | n/a. | n/a. | n/a. |
| Szulfát (SO4 2-) | 940,0 | n/a. | n/a. | 34.0 | 70.0 | 11 000 |
| Karbonát (HCO3-) | 1215.0 | 336.5 | n/a. | 2.75 | 7.6 | n/a. |
1 Löwen-Sprudel Obernauból (kalcium-hidrogén-karbonát-szulfát-víz)
2 Bad Liebenzeller ásványvíz (nátrium-hidrogén-karbonát-klorid-víz)
3 verejték
4 Bodeni-tó vize
5 tübingeni csapvíz
6 Folyadékbevitel egy kvarcba, Bingham, Utah, USA
nincs adat: nincs információ
Palackozott ásványvíz
Évente 10 milliárd liter ásványvizet isznak Németországban, ami az egy főre eső 130 literes fogyasztásnak felel meg.
A fogyasztó mintegy 350 ásványvíz, mintegy 65 gyógyvíz és több forrás- és asztali víz közül választhat összesen 1000 német forrás és mélykutak közül.
Természetes ásványvíz
az egyetlen jóváhagyott élelmiszer Németországban. Annak érdekében, hogy az előírás szerint "természetesen tiszta" legyen, a szennyezés ellen védett felszín alatti vízforrásokból kell származnia, és a forrásnál kell palackozni.
Forrásvíz
földalatti víztározókból származik, de a természetes ásványvízzel ellentétben nem kell magasabb ásványi anyagokat vagy nyomelemeket tartalmaznia.
Ivóvíz
a normál csapvíz és a természetes ásványvíz iparilag előállított (túlárazott) keveréke. Bárhol előállítható, és adagoló berendezéssel is tálalható.
Gyógyvíz
olyan vény nélkül kapható gyógyszer, amelyet betegségek megelőzésére vagy gyógyítására használnak. A termék csak akkor kap jóváhagyást a Szövetségi Fogyasztóvédelmi Hivataltól, ha minimális ásványianyag-tartalma van.
Víz ásványi anyagokban
1. Folyadék zárványok
A föld számos ásványa képződik vizes oldatokból történő kicsapás (kristályosítás) útján (hidrotermikus oldatok), a magmás olvadék hőmérsékletének csökkentésével, valamint a kőzetek átalakulásával a hőmérséklet és a nyomás változása következtében. Játsszon minden oktatási folyamatban folyadékfázisok (Víz, gázok, szuperkritikus oldatok = általános Folyadékok) nagy szerepe van.
Az ásványi anyagok növekedésével nagyon gyakran lekerekített formában zárnak le ezekből a folyadékokból apró mintákat Folyadék zárványok a. A folyadékzárványok a kvarcban fordulnak elő leggyakrabban. A több ezer apró zárvány által elhomályosított tejszerű kvarc 0,1 tömeg% vizet tartalmazhat.
A folyadékzárványok, amelyek általában csak néhány µm nagyságúak, értékes tudnivalókat nyújtanak a geológusoknak a Oktatási feltételek ezek az ásványok és kőzetek. A folyadék befogadásának vizsgálata alapján (fűtési/hűtési táblázatok segítségével) megállapításokat lehet tenni a kőzetképződés során uralkodó hőmérsékletekről és nyomásokról, valamint a folyadékfázis összetételéről (lásd a táblázatot).
2. Megkötött víz, amely az ásványok kristályrácsához tartozik
A. Valódi vizes ásványok
Szigorúan véve a víztartalmú ásványi anyagok közé csak azokat lehet számítani, amelyek elektromosan semleges vízmolekulákat tartalmaznak. Ez az ún. Kristályvíz nagyon specifikus rácspozíciókat foglal el H2O molekulák formájában. Mivel van der Waalssche-erők csak gyengén kötik meg, melegítéskor viszonylag könnyen és gyakran szakaszosan távozik; a kristályrács összeomlik.
Karnallit KMgCl3 * 6H2O 39% vízzel.
Hevítve a kristályok feloldódnak saját kristályvízükben és lebomlanak. Ezért egy nagyon nem kívánatos ásványi anyag a sókupolákban, amelyeket a radioaktív hulladék (hő!) Végső tárolására szánnak.
vakolat CaSO4 * 2H2O 21% H2O-val.
80 ° C fölé melegítve a párizsi vakolat fokozatosan veszít a vízből, és 120–140 ° C hőmérsékleten teljesen hemihidráttá (CaSO4 * ½H2O), úgynevezett modell vagy stukkó vakolatsá változik.
Szepiolit (Meerschaum) Mg4 [(OH) 2 | Si6O15] * 2H2O + 4 H2O A szilárdan kötött hidroxilcsoportok mellett koordinációs vizet (* 2H2O), valamint zeolitszerű és ezért könnyen cserélhető vizet (+ 4 H2O) tartalmaz.
Filoszilikátok, amelyek szilikátrétegeinek nem egészen sztöchiometrikus összetétele miatt kis negatív töltésű, gyenge kationként viselkedő vízrétegeket tárolnak (kicsi Na- vagy Mg-tartalom). Ez az úgynevezett beépített a közbenső rétegekben. Forrásvíz, a szerkezet összeomlása nélkül, de a kristálytengely c tengelyének összehúzódásával reverzibilis módon felszabadítható.
Például:
Montmorillonit (Al1,67, Mg0,33) [(OH) 2 | Si4O10] 0,33- * Na0,33 (H2O) 4, kb. 12-24% víz.
Vermikulit (Mg, Fe 3+) 3 [(OH) 2 | Al1,25Si2,75O10] * Mg 0,33 (H2O) 4 meghatározatlan mennyiségben hordozza a vizet (legfeljebb 18%).
B. Hidroxil-tartalmú ásványi anyagok
Hidroxilcsoportokat tartalmazó ásványok ( [OH] - ) kristályrácsukban (mint Goethite Fe [OOH], Antigorit Mg48 [(OH) 62,6 | Si34O85] vagy Tremolit A Ca2Mg5 [(OH) 2 | Si8O22]) valójában nem tartalmaz valódi vizet. Negatív töltésük miatt a hidroxilcsoportok eltérő kötési tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a semleges vízmolekula, ezért szilárdabban kötött helyet foglalnak el a kristályrácsban. Ezek az OH-csoportok ezért csak néhány száz Celsius-fokos hőmérsékletre hevülve ún. Alkotmányos víz.
Kaolinit Al4 [(OH8 | Si4O10] 14 tömeg% vízzel. A víztartalom csak 390–450 ° C-os hőkezelésig jut el.
Ha a föld hidroxilcsoportjai a metamorfózis során magas hőmérsékleten/nyomáson szabadulnak fel az ásványokból, úgynevezett metamorf víz jön létre. Két reakció sok közül:
1 Tremolit + 3 kalcit -> 1 dolomit + 4 diopszid + 1 CO2 + 1 H2O.
3 Antigorit + 20 kalcit -> 62 forsterit + 20 diopszid + 20 CO2 + 94 H2O.
3. Szabad víz, amely közvetlenül nem vesz részt a kristályszerkezetben
A. Zeolit víz
A zeolitok különösen széles szemű kristályvázakkal rendelkeznek, amelyek üregében és csatornáiban különféle kationok és vízmolekulák rögzülnek egy adott helyre. Lehetőség van a víz fokozatos leadására és újrafelvételére (ún. Zeolit víz) a kristályszerkezet megváltoztatása nélkül (a képletekben (+) jelöli):
Stilbit (Desmin) NaCa2 [Al5Si13O36] + 14 H2O 20 tömeg% vízzel
Natrolit Na2 [Al2Si3O10] + 2 H2O alig 10 tömeg% vízzel.
B. kolloid víz
Kolloid víz gyakori a hidrogélekben, ahol a diszperziós fázisok felületén nagyon gyenge kötőerők tartják. Ennek az úgynevezett adszorpciós víznek a jelenléte nem függ az adszorbens rácsától.
Remek példa erre a drágakő opál. Ezt a szilícium-oxid-vegyületet SiO2 + aq-ként írják (aq a latin aqua, víz szó első két betűje); szilárd hidrogél 1-21%, ritkán akár 34% adszorpciós vízzel.
C. Kapilláris víz
Kapilláris víz ("Hegyi nedvesség") a felületi feszültség erői által finom hasadékokban, pórusokban és porszerű tömegekben van megtartva. Többnyire 100–110 ° C hőmérsékleten történő melegítéssel könnyen eltávolítható. Nem lehet egyértelműen megkülönböztetni a kapilláris és a kolloid vizet.
Talajvíz
A talajvíz akkor keletkezik, amikor az eső beszivárog a talajba és más laza felszíni üledékbe, vagy a kőzet repedései és hasadékai mentén behatol a felszínbe. A talajvizet szállító és továbbadó rétegeket víztartóknak vagy felszín alatti víztározóknak nevezik. A barlangok kivételével a föld alatt nincsenek szabad tavak és folyók.
Az egyetlen tárolóhely a víz számára a Pórustér homokszemek és egyéb talaj- és sziklarészecskék, valamint hasadékok és hasadékok között. A kőzetekben, talajokban vagy üledékekben jelen lévő teljes pórustér mértéke porozitás: Megfelel annak az aránynak, amelyet a pórusok által elfoglalt térfogat tesz ki a teljes térfogathoz viszonyítva. A porozitás legnagyobb a laza homok- és kavicsrétegekben, 40% -os értékekkel (vízhordó rétegek). Sok homokkővel - például Tübingen Ház homokkő - körülbelül 15-30%. A legtöbb agyagagyag alacsony porozitású, kevesebb, mint 10%, ezért tárolási horizontként működnek.
Az, hogy a víz milyen gyorsan hatol be egy sziklába, attól függ Áteresztőképesség vagy áteresztőképesség tól től. Noha a permeabilitás szintje növekszik a porozitás növekedésével, ez elsősorban attól függ, hogy a kőzet pórusai mekkorák, mennyire jól kapcsolódnak egymáshoz, és hogy a kőzetrészecskék körüli víz görbe vonala milyen.
Víz és ásványi anyag/kőzet kölcsönhatásai (víz-kőzet kölcsönhatások)
Az ásványok és kőzetek képződése és átalakulása általában folyékony fázis (víz, szén-dioxid, metán stb.) Részvételével történik. A szilárd és a folyadék fázis közötti kölcsönhatások a jelenlegi kutatási tevékenységek tárgyát képezik. Az egyik a következő kérdésekre próbál választ adni:
- Milyen hatással van a folyadékfázis összetétele a metamorf és üledékes ásványi reakciók kinetikájára és mechanizmusára?
- Hogyan oldják fel az ásványokból származó fémeket, milyen formában szállítják a földben, és hogyan hajtják végre az érc ásványi kicsapását a hidrotermikus oldatokból?
- Mely folyadékok vettek részt a magma kialakulásában a felső köpenyben?
- Hogyan különböznek a szilárd és a folyékony fázis közötti cserefolyamatok a fő- és nyomelemek, valamint az izotópok esetében?
- Hogyan reagál az esővíz/talajvíz az antropogén hulladékokkal és a felszíni hulladéklerakókban található tömítésekkel?
- Milyen következményei vannak a szomszédos kőzet - beleértve a vizet is - felmelegedésének, amikor a magas aktivitású radioaktív hulladékot sós lerakódásokba vagy gránitokba dobják?