Obiettivi formativi
<br />Il sentimento e la cultura dell'ambiente sono acquisiti soltanto in contatto con la Natura<br />L'insegnamento di Geochimica intende fornire<br /><br />(i)conoscenzedi base per l’interpretazione della genesi ed evoluzione del suolo e,più in generale, dei processi di interazione tra le rocce e le acquecircolanti;<br />(ii) una descrizione geochimica di sistemi e processi naturali;<br />(iii) esempi di utilizzo delle conoscenze geochimiche a scopo di controllo ambientale.<br /><br />
Prerequisiti
Conoscenze della chimica di base e delle discipline di base della scienza della terra.<br />
Contenuti dell'insegnamento
<br /><br />Richiami dei concetti generali<br />Sistema e fase<br />Stato di equilibrio e trasformazione di iun sistema<br />Reazione chimica: definizione e significato<br />Componenti chimici<br />Equilibrio chimico<br />· Generalità<br />· Potenziale chimico e condizioni di equilibrio<br />· Equilibrio tra fasi<br />· Equlibrio per una reazione chimica<br />Concentrazioni <br /><br />. Concentrazioni in massa<br />· Frazione molare<br />· Molalità<br />· Molarità<br />Dipendenza del potenziale chimico dalla composizione<br />· Fugacità, attività<br />· Stati standard<br />La costante d’equilibrio<br />· Costante d’equilibrio e potenziale chimico<br />· Energia libera standard di formazione<br />Forza ionica e coefficienti di attività in soluzione acquosa<br />Acidi, basi; dissociazione di H20, dipendenza di Kw da T e P<br />Dissoluzione-deposizione in soluzione acquosa <br /><br />CO2 e carbonati<br />Dissoluzione di CO2 in acqua pura e influenza sul pH<br />Specie carboniche in soluzione in funzione del pH<br />·Equilibrio soluzione acquosa-carbonati (calcite)<br />Sistema calcite-acqua<br />Sistema calcite-acqua-CO2: (PCO2) imposta dall’esterno<br />Influenza di T e P sull’equilibrio calcite-soluzione acquosa<br />Esempio: influenza della forza ionica sulla solubilità della calcite<br />Mescolamento di acque con diversa PCO2: effetto sulla solubilità dei carbonati<br />Suolo e carsismo<br />Fasi della silice, silicati, idrossidi<br />Sistemafasi della silice-soluzione acquosa: concentrazione dellespecie di Siin soluzione acquosa in equilibrio con le fasi della silice<br />Sistema gibbsite-soluzione acquosa: concentrazione delle specie di Al in soluzione acquosa in equilibrio con gibsite<br /><br />Sistema caolinite-soluzione acquosa: concentrazione delle specie di Al e Si in soluzione acquosa in equilibrio con kaolinite<br />Dissoluzione dei silicati di magnesio<br />SistemaK-feldspato-mica bianca-quarzo-caolinite-gibbsite-acqua ed evoluzionechimica della soluzione acquosa al procederedell’interazione soluzioneacquosa-minerali<br />Processi di ossidoriduzione in soluzione acquosa<br />Reazioni redox e potenziale redox (Eh)<br />Definizioni<br />Stabilità di H2O<br />Neutralità assoluta<br />Diagrammi Eh-pH: fasi solide-soluzione<br />Stabilità di fasi di Fe (es.: goethite, Fe(OH)3, ematite, magnetite)<br />Stabilità di fasi di Mn (es.: pirolusite, hausmannite)<br />Diagrammi Eh-pH; specie in soluzione (diagrammi di isoattività)<br />Specie dell’azoto (N2, NO3-, NO2-, NH4+)<br />Specie dello zolfo (H2S°, HS-, HSO4-, SO42-)<br />Rilevanza ambientale<br />Interazione tra acque e fasi solide e tra particelle solide nelle acque<br />Scambio ionico, adsorbimento, colloidi, filtrazione<br />Mobilità degli elementi durante l’alterazione delle rocce<br />Componenti immobili e componenti mobili<br />Equazioni di bilancio di massa<br />Esempio: alterazione di rocce ultrafemiche e mobilità degli elementi <br />Geochimica delle acque<br />Specie in soluzione, colloidi, particelle in sospensione <br />Temperatura<br />pH<br />Conducibilità elettrica<br />Alcalinità<br />Potenziale redox e suo significato<br />Componenti in soluzione (es.: Si, Fe, Al, Mn, Na, K, Ca, Mg)<br />Provenienza<br />Speciazione <br />Tempo di residenza dei componenti chimici in un sistema <br />Classificazione delle acque<br />Diagramma di Piper, diagramma di Langelier-Ludwig<br />Stato di ossidazione delle acque sotterranee<br />Riduzione di nitrati e di solfati ad opera delle rocce incassanti<br />Sequenze ossidoriduttive<br />Ossidazione dei solfuri e relativo impatto ambientale<br />Acque oceaniche<br />Composizione e costanza composizionale<br />Acque continentali (acque interne)<br />Composizione e variazione composizionale<br />Dipendenza della composizione dalle interazioni acqua-roccia<br />Esempi: acque in carbonati, in rocce ultramafiche, in rocce granitiche cristallini<br /><br /><br />
Bibliografia
(t) Venturelli G (2003) Acque, minerali e ambiente. Pitagora editrice, Bologna<br /><br />(t) Fornaseri M (1984) Lezioni di Geochimica, Libreria eredi V. Veschi, Roma<br /><br />(lc) Clark I e Fritz P (1997) Environmental Isotopes in Hydrogeology. CRC Press LLC <br /><br />(lc) Fergusson JE (1990) The heavy elements: chemistry, environmental impact and health effects. Pergamon press <br /><br />(lc) Stumm W e Morgan JJ (1996) Acquatic chemistry. Wiley & Sons
