التأثير المتبادل بين بعض العناصر المعدنية وكربونات الكالسيوم "الصنعية"

Abstract

تشكل كربونات الكالسيوم مكوناً رئيساً من المكونات المعدنية للغلافين الصخري والبيدولوجي، وتستطيع، بما لها من خواص، أن تؤثر بعمق في ديناميكية العناصر المعدنية والنادرة.  في هذه التجربة جرى التحري عن بعض الجوانب الكمية والوصفية من العلاقة بين هذه الركيزة وأربعة من العناصر المعدنية هي: المنغنيز والزنك والكادميوم والرصاص، وتم ذلك بإجراء نوعين من التجارب. في النوع الأول منهما عوملت، مع الرج، وزنات متزايدة من مسحوق الكربونات (50، 100، 150، 200، 250، 500، 1000 مغ)، كل وزنة على حدة، بحجم ثابت (50 مل) يحوي كمية ابتدائية ثابتة من كل محلول من محاليل العناصر الأربعة:0.1294 مغ (Mn) بصورة MnSO₄.H₂O ، 4.4 مغ (Zn) بصورةZn(NO₃)₂.6H₂O  ، 90 مغ (Cd) بصورةCd(NO₃)₂ ، 12.5 مغ (Pb)) بصورةPb(NO₃)₂ ، وأما في النوع الثاني فجرى تثبيت الوزن وتغيير التركيز مع المحافظة على حجم المحلول. وبانتهاء فترة الرج (90 دقيقة) رشحت العينات، وقيست التراكيز التوازنية في الرشاحة باستعمال جهاز الامتصاص الذري. أظهرت النتائج علاقة متناقصة شبه أسية بين الكمية المدمصة مقدرة بالميكروغرام/مغ وكمية الكربونات المضافة. هذه العلاقة ترجع إلى عامل التمديد الذي تفرضه الكميات المتزايدة من الكربونات من ناحية، وربما إلى ترسيب جزء من العناصر المعدنية بصورة كربونات أو هيدروكسيدات كما دلت عليه حسابات التوازن الترموديناميكي من ناحية أخرى. ودل تحليل المعطيات على أن ادمصاص العناصر المعدنية الأربعة يمكن أن يجري وفقاً لنموذجي فرندليش ولانغمير الادمصاصيين في آن واحد، مع ترجيح النموذج الثاني ليعبر عن ادمصاص الرصاص وترجيح الإنموذج الأول ليعبر عن ادمصاص الكادميوم. لم يظهر تحليل النتائج من ناحية أخرى، تطابق الإنموذجين في التعبير عن الألفة بين الكربونات والعناصر المعدنية، فالألفة تتغير وفقاً لإنموذج فرندليش حسب التسلسل Cd< Mn< Zn< Pb، وتتغير وفقاً لإنموذج لانغمير حسب التسلسلPb < Cd < Zn < Mn^.

Calcium carbonate is a major component of pedological and lithologicl covers. It can deeply affect the distribution of metals in natural systems including soil, sediments and aquatic mediums. This paper aims to provide some quantitative and descriptive aspects of interaction between Mn, Zn, Cd, Pb and a synthetic calcium carbonate. Two types of experiences have been conducted. In the first one, an increasing weigh of calcium carbonate(50, 100, 150, 200, 250, 500, 1000 mg) is suspended in 50 ml of metal solution. The initial quantity of metal contained into 50 ml solution was:0.1294 mg of Mn as MnSO₄.H₂O, 4.4 mg of Zn as Zn(NO₃)₂.6H₂O, 90 mg of Cd as Cd(NO₃)₂ and 12.5 mg of Pb as Pb(NO₃)₂. The suspensions were shacked for 90 minutes before being filtered to measure the concentrations of metallic ions in the filtrate by atomic absorption. For each element an adsorption isotherm was constrained  by equilibrating 100 mg of calcium carbonate with 50 ml of increasing concentration of metallic solution for 90 minutes. The results show that the quantity of metal adsorbed by the weight unit of calcium carbonate approaches a minimum when the quantity of carbonate reaches a maximum. The mathematical expression seems to be exponential or power like model. This may be explained in part by the dilution effect caused by the increasing weigh of carbonate. A precipitation process of metals as carbonate and /or as hydroxides is likely to be a complimentary explanation. The treatment of adsorption data shows that both Freunlich and Langmuir fit well with the experimental results. It seems that the Langmuir model is more convenient to express the Pb adsorption compared with Cd which is more likely adjusted by the Freunlich model. The two models perhaps, state for two different affinity’s series: Pb> Zn> Mn> Cd for the Freundlich model and Mn> Zn> Cd> Pb for the Langmuir model.