Các nguyên tố hoá học tồn tại trong nước biển

6

Chương 1 THÀNH PHẦN HOÁ HỌC NƯỚC BIỂN

1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG THÀNH PHẦN HOÁ HỌC NƯỚC BIỂN

1.1.1 Các nguyên tố hố học tồn tại trong nước biển

Nhìn một cốc nước biển trong veo lấy ở ngoài khơi, tưởng chừng như khơng có gì trong đó, nhưng thực ra bằng mắt thường ta đã không
thấy được vô vàn các hạt vật chất nhỏ li ti và những vi cơ thể. Nhìn một cốc nước biển lấy ở vùng cửa sơng, ta thấy nó đục lờ lờ hoặc vàng nhạt
và có thể phát hiện bằng mắt thường các phần tử phù sa lơ lửng hoặc các phần tử vật chất khác. Nếm nước biển ở bất cứ vùng nào, ta thấy có vị
mặn chát do trong nó có các muối hồ tan như NaCl, CaCO
3
, MgSO
4
... Ta cũng biết nước biển mang tính kiềm yếu và là một dung dịch đệm pH
do có các axit yếu và muối của chúng, cũng đã biết đến nhiều tính chất hố lý của nước biển như khả năng truyền âm, truyền ánh sáng, độ đục,
độ dẫn điện, độ ơxy hố, độ phóng xạ, tính ăn mòn...
Hiển nhiên nước biển khơng phải là nước tinh khiết, cũng không phải là nước nhạt như nước các sông, ngòi, hồ, ao, cũng khơng có mầu
hoặc mùi như nước ở các đầm lầy, hầm mỏ, cống thải... Vậy trong nước biển có những nguyên tố và hợp chất gì, thành phần hố học của nước
biển như thế nào? Trả lời câu hỏi này thật không dễ dàng
Để có một khái niệm đơn giản nhất về thành phần hoá học nước biển, chúng ta hãy xem một mẫu nước biển điển hình sau đây theo
R.A. Horne: nặng 1000 gam, chứa khoảng 19 gam Clo ở dạng ion, 11 gam ion Natri, 1,3 gam ion Magiê, 0,9 gam Lưu huỳnh chủ yếu ở dạng
ion Sunfat. Nói một cách khác, nước biển là dung dịch 0,5M NaCl, 0,05M MgSO
4
, một lượng đáng kể khí hoà tan, một lượng nhỏ các chất và hỗn hợp khác và dấu vết của nhiều nguyên tố đã biết trong tự nhiên.
Ngồi ra, trong nước biển còn có cả các phần tử lơ lửng, đó là các hạt
7
keo, khống, bọt khí, mảnh vụn chất hữu cơ của xác sinh vật, các vi khuẩn và động thực vật phù du...
Cho đến nay, bằng các phương pháp phân tích và thiết bị đo tiên tiến người ta đã tìm thấy trong nước biển có khoảng 60 nguyên tố hoá
học tồn tại ở nhiều dạng khác nhau bảng 1.1. Nhiều nguyên tố tồn tại trong nước biển với nồng độ lớn gọi là các nguyên tố đại lượng, song
có rất nhiều nguyên tố tồn tại với nồng độ nhỏ và rất nhỏ nguyên tố vi lượng, thậm chí nhỏ tới mức các thiết bị hiện đại nhất cũng khó xác
định được nồng độ mà chỉ phát hiện được sự có mặt của chúng nguyên tố vết - trace. Cũng có những nguyên tố người ta chỉ chứng minh được
sự tồn tại của chúng trong nước biển, hoặc chỉ phát hiện ra chúng do được tích luỹ trong sinh vật hay trầm tích biển.
Bảng 1.1: Các ngun tố hố học có trong nước biển theo Gondberg STT Nguyên
tố Nồng độ mgl
Dạng tồn tại chủ yếu 1 H
108 H
2
O 2 He
5.10
-6
Khí 3 Li
0,17 Li
+
4 Be 6.10
-7
- 5 B
4,6 BOH
3
, BOH
4 -
6 C 28
HCO
3 -
, H
2
CO
3
, CO
3 -2
, hợp chất hữu cơ 7 N
0,5 NO
3 -
, NO
2 -
, NH
4 +
, khí, hợp chất hữu cơ 8 O
857 H
2
O, khí, SO
4 -2
và các anion khác 9 F
1,3 F
-
10 Ne 1.10
-4
Khí 11 Na
10500 Na
+
12 Mg 1350
Mg
+2
, MgSO
4
13 Al 0,01
- 14 Si
3 SiOH
4
, SiOH
3
O
-
15 P 0,07
H
2
PO
4 -
, HPO
4 -2
, PO
4 -3
, H
3
PO
4
16 S 885
SO
4 -2
17 Cl 19000
Cl
-
18 Ar 0,6
Khí 19 K
380 K
+
20 Ca 400
Ca
+2
, CaSO
4
21 Sc 4.10
-5
- 22 Ti
0,001 -
23 V 0,002
VO
2
OH
3 -2
24 Cr 5.10
-5
- 25 Mn
0,002 Mn
+2
, MnSO
4
26 Fe 0,01
FeOH
3
27 Co 5.10
-4
Co
+2
, CoSO
4
8 STT Nguyên
tố Nồng độ mgl
Dạng tồn tại chủ yếu 28 Ni
0,002 Ni
+2
, NiSO
4
29 Cu 0,003
Cu
+2
, CuSO
4
30 Zn 0,01
Zn
+2
, ZnSO
4
31 Ga 3.10
-5
- 32 Ge
7.10
-5
GeOH
4
, GeOH
3
O
-
33 As 0,003
HAsO
4 -2
, H
2
AsO
4 -
, H
3
AsO
4
, H
3
AsO
3
34 Se 0,004
SeO
4 -2
35 Br 65
Br
-
36 Kr 3.10
-4
Khí 37 Rb
0,12 Rb
+
38 Sr 8
Sr
+2
, SrSO
4
39 Y 3.10
-4
- 40 Nb
1.10
-5
- 41 Mo
0,01 MoO
4 -2
42 I 0,06
IO
3 -
, I
-
43 Ba 0,03
Ba
+2
, BaSO
4
44 W 1.10
-4
WO
4 -2
45 U 0,003
UO
2
CO
3 3
-4
46 Ag 4.10
-5
AgCl
2 -
, AgCl
3 -2
47 Cd 11.10
-5
Cd
+2
, CdSO
4
, CdCl
n -2n
, CdOH
n -2n
48 Xe 0,0001
Khí 49 Au
4.10
-6
AuCl
2 -
50 Hg 3.10
-5
HgCl
3 -
, HgCl
4 -2
51 Pb 3.10
-5
Pb
+2
, PbSO
4
, PbCl
n -2n
, PbOH
n -2n
52 Rn 0,6.10
-15
Khí 53 Ra
1.10
-10
Ra
+2
, RaSO
4
54 Th 5.10
-5
- 55 Pa
2.10
-9
- Và dấu vết của nhiều nguyên tố khác
Mặc dù một số nguyên tố được gọi là đại lượng, song nguyên tố có mặt nhiều nhất trong nước biển là Clo cũng chỉ đạt nồng độ trung bình
19 gl, tiếp đến là Natri - 10,5 gl và tổng các chất khống rắn hồ tan trong nước biển cũng chỉ đạt khoảng 35 gl. Tuy vậy, với thể tích nước
1,37 tỷ km
3
, đại dương thế giới đang chứa trong lòng mình khối lượng vật chất khổng lồ, chỉ tính riêng lượng muối khống cũng vào khoảng 49
triệu tỷ tấn, chủ yếu là các muối Clorua, Sunfat, Cacbonat của Natri, Magie, Canxi. Nếu rải đều lượng muối này trên bề mặt lục địa sẽ được
một lớp dày khoảng 150m Một tính tốn giả định khác cho thấy nếu chia đều số Vàng một nguyên tố vi lượng có nồng độ trung bình 4.10
- 9
gl chiết được từ tồn bộ nước đại dương thế giới cho số dân Việt Nam thì
mỗi người sẽ được gần 80kg.
9

1.1.2 Những nét đặc thù thành phần hoá học nước biển