Doğal Salamura Sularda Mineral Çökelim ve Çözünümünün Termodinamik Değerlendirimi İçin Bilgisayar Programı

Yıl 1996, Cilt: 20 Sayı: 1, 40 - 56, 15.05.1996

M. Zeki Çamur

Öz

Çalışma nehir, göl, deniz ve yeraltı salamura sularından alınmış kimyasal verilerin yorumlanmasına katkıda bulunmak amacıyla yazılmış bilgisayar programı ve kullanımını açıklamaktadır. Böyle bir programın gerekliliğinin arkasında yatan sebeplerden biri, su kimyası analizlerinin minerallerin termodinamik durumlarına (doygunluk durumlarına) ilişkin bilgiyi doğrudan yansıtmamasıdır. Buna ek olarak, standart kimyasal analizlerde suda mevcut her bir serbest iyona ait konsantrasyonların yerine genelde iyonların toplam konsantrasyonları ölçülmektedir. Dolayısıyla, bir su örneği içinde mevcut bütün kimyasal bileşiklere ait konsantrasyonların belirlenebilmesi ve suyun minerallere göre doygunluğunun testi için yoğun sayısal hesaplamaları kolaylaştıracak bir bilgisayar programına gereksinim vardır. Bu çalışma yer bilimlerinin pek çok disiplininde (jeokimya, sedimantoloji, mineraloji, maden yatakları, hidroloji) geniş uygulama alanlarına sahip bu konudaki boşluğu doldurmak amacıyla yapılmıştır. Çalışmada önce teorik bilgilerle ilgili denklemlerle anlatılmış ve daha sonra serbest iyon konsantrasyonu, iyon aktivite katsayısı, aktivite ve 51 mineralin doygunluk durumunu hesaplayan program listelenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Mineral Çökelim, Termodinamik, Kimyasal Analiz, Serbest İyon Konsantrasyonu

Kaynakça

• Çamur, M.Z. ve Mutlu, H., 1995, Tuz Gölündeki mineral çökeliminin termodinamik değerlendirimi: Türkiye Jeoloji Bülteni, 38, 67-73.
• Çamur. M.Z. ve Mutlu, H., 1996, Major ion geochemistry and mineralogy of the Salt Lake (Tuz Gölü) Basin, Turkey: Chemical Geology, (basımda).
• Debye, P. ve Hückel, E., 1923, On the theory of electrolystes: Physik. Z., 24, 185- 208.
• Gueddari, M., Monnin, C, Perret, D., Fritz, B., and Tardy, Y., 1983, Geochemistry of brines of the Chott el Jerid in southern Tunesia - Application of Pitzer's equations: Chemical Geology, 39, 165 - 178.
• Harvie, C.E., Moller, N. and Weare. J.H., 1984, The prediction of mineral solubilities in natural waters: The Na -K - Mg - Ca - H - Cl - S04 - OH - IICO3 - C03 - C02 - H20 system to high ionic strengths at 25°C: Geochim. Cosmochim. Acta, 48, 723 - 751.
• He, S. and Morse, J.W., 1993, Prediction of halite, gypsum and anhydrite solubility in natural brines under subsurface conditions: Computers and Geosci., 19, 1 - 22.
• Helgeson, H.C. and David, H.K., 1974a, Therotical prediction of the thermodynamic behaviour of aqueous electrolytes at high pressures and temperatures: 1. Summary of the thermodynamic / electrostatic properties of the solvent: Amer. Jour. Sei., 274, 1089 - 1198.
• Helgeson, H.C. and David, H.K., 1974b, Therotical prediction of the thermodynamic behaviour of aqueous electrolytes at high pressures and temperatures: II. Debye- Hückel parameters for activity coefficients and relative partial molal properties: Amer. Jour. Sei., 274, 1199 - 1261.
• Helgeson, H.C. and David, H.K., 1976, Theoretical prediction of tile thermodynamic behaviour of aqueous electrolytes at high pressures and temperatures: III. Equation of state for aqueous species at infinite dilution: Amer. Jour. Sei., 276, 97 - 240.
• Helgeson, H.C., Delany, J.M., Nesbitt, H.W. and Dennis, K.B., 1978, Summary and critique of the temodynamic properties of rock - forming minerals: Amer. Jour. Sei., 278 - A,1 - 119.
• Helgeson, H.C., Kirkham, D.H. and Flowers, G.C.,1981, Theoretical prediction of the thermodynamic behaviour of aqueous electrolytes at high pressures and temperatures: IV. Calculation of activity coefficients, osmotic coefficients, and apparent molal and standard and relative partial molal properties to 600°C and 5 kb: Amer. Jour. Sei., 281, 1249 -1516.
• Johnson, J.W., Oelkers, E.H., and Helgeson, H.C., 1991, SUPCRT 92: A software package for calculating the standard molal thermodynamic properties of minerals, gases, aqueous species, and reactions from 1 to 5000 bars and 0° to 1000“C: Geological Society of America Short Course Manual, 50 s.
• Nordstorm, D.K. and Munoz, J.L., 1986, Geochemical Thermodynamics: Blackwell Sei. Pub., 477 s.
• Pitzer, K.S., 1973, Thermodynamics of Electrolytes: I. Theoretical basis and general equations: Jour. Phys. Chem., 77, 268 - 277.
• Pitzer, K.S., 1979, Theory: ion interaction approach: R.D. Pytkowitcz (ed)., Activity coefficients in electrolyte solutions, CRC Press, 1, 157 - 208.
• Pitzer. K.S., 1987, Thermodynamic model for aqueous solutions of liquid - like density: I. S.E. Carmichael and H.P. Eugster (eds)., Thermodynamic modelling of geological materials: Minerals, fluids and melts: Reviews in Mineralogy, 17, 97 -142.
• Pitzer, K.S. and Moyarga, G., 1974, Thermodynamics of electrolytes. III. Activity and osmotic coefficients for 2:2 electrloytes: J. Solution Chem., 3, 539 - 546.
• Pitzer, K.S. and Kim, J.J., 1974, Thermodynamics of electrolytes. IV. Activity and osmotic coefficients for mixed electrolytes: J. Am. Chem. Soc., v. 96, 5701 - 5707.
• Plummer, L.N., Jones, B.F. and Truesdell, A.H., 1976, WATEQF — A FORTRAN IV version of WATEQ a computer program for calculating chemical equilibria of natural aters: U.S.G.S. Water - Resources Investigations Report, 76 -13
• Plummer, L.N., Prestemon, E.C. and Parkhurst, D.L., 1994, An interactice code (NETPATH) for modeling net geochemical reactions along a flow path: U.S.G.S. Water - Resources Investigations Report, 91 - 4078.
• Truesdell, A.H. and Jones, B.F., 1974, WATEQ: A computer program for calculating chemical equilibria of natural waters: Journal of Research U.S.G.S. 2, 233 - 248.
• Weare, J.H., 1987, Models of mineral solubility in concentrated brines with application to field observations: I. S.E. Carmichael and H.P. Eugster (eds)., Thermodynamic modelling of geological materials: Minerals, fluids and melts: Reviews in Mineralogy, 17, 42 - 97.
• Whitfield, M., 1979, Activity coefficients in natural waters: In. R.D. Pytkowitcz (ed).: Activiy coefficients in electrolyte solutions, 2, 154 - 299.
• Wigley, T.M.L., 1977, WATSPEC: A computer program for determining the equilibrium speciation of aquaeous solutions: Brit. Geomorph. Res. Group Tech. Bull., 20, 3 - 39.