第 13 章 化學平衡的深入研究項目

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酸雨

在歐洲上空的估計排放量。[數據參考自 R. F. Wright, T. Larssen, L. Camarero, B. J. Crosby, R. C. Ferrier, R. Helliwell, M. Forsius, A. Jenkins, J. Kopáček, V. Majer, F. Moldan, M. Posch, M. Rogora, and W. Schöpp, “Recovery of Acidified European Surface Waters,” Environ. Sci. Technol. 2005, 39, 64A。]

建築材料中的石灰岩和大理石是主要成分都是方解石，那是碳酸鈣的常見晶體形式。這種礦物質不太容易溶解於酸鹼中性或者鹼性溶液中，但是它依靠下列兩種接連平衡 (coupled equilibria) 而能夠溶解在酸性溶液，在其中，這些反應都有著一種共同物種 — 在這個例子中是碳酸鹽:

在第一個反應中產生的碳酸根會在第二個反應中被質子化而形成碳酸氫根。由勒沙特列原理知 道，如果除去第一個反應的產物，就能夠將強迫反應朝向右邊反應，而讓方解石更容易被溶解。 在本章中將處理化學系統中的接連平衡。

在 1980 年到 1990 年之間，倫敦聖保羅大教堂的外部石頭牆厚度被酸雨溶解而減少了半毫米厚度。面對發電廠的一個大樓角落溶解速率大於大樓的其餘部分達到 10 倍之多，直到發電廠被關閉之後，這種加速溶解現象才告緩解。燃燒煤炭的發電廠和其他工業會排放出，這是酸雨的一個主要來源 (請參考專欄 15-1)。由於重工業的排放減量和法規限制排放量等都讓大氣中的含量從 1970 年代高達 100 ppb 一路降低到在 2000 年的 10 ppb。而在 1990 年到 2000 年之間，聖保羅大教堂 的外牆石頭只消失約四分之一。

可供選用的本章中提供了一些工具，而能夠被使用來計算很多同步平衡之系統中的各種物種之濃度值。 最重要的工具是使用 Excel 程式而配合在第 8 章探討過的均衡狀態之系統性處理方法來計算出數個數值解答。在本書裡的後續章節就不再受限於第 13 章的內容。