Especiación y Solubilidad de la Sílice, Sistema Carbonatado y del Aluminio

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Geoquímica de soluciones Tema 6 Tema 6.

Geoquímica de soluciones: especiación Geoquímica de soluciones Sistema de la sílice Geoquímica de soluciones El silicio en solución se encuentra en forma de H4SiO4 0: Además, el H4SiO4 0 es un ácido débil y se va a disociar, dando lugar a la aparición de nuevas especies de la sílice: H3SiO4 - H2SiO4 2- 3 0 2 2 5 4 4 4 2 3 3 3 10 2 4 4 cov 3 0 2 4 10 2 2 4 4 3 3 8 2 4 4 ( ) 6 2 2 log 7.43 ( ) 10 3 3 log 14.55 ( ) 4 6 2 4 log 1.04 4 4 3 caolinita mos ita pirofilita Al Si O OH H Al H SiO H O K KAl Si O OH H K Al H SiO K Al Si O OH H O H Al H SiO K KAlSi O H H O K Al H SiO + + + + + + + + + + + + + = + + + = + + + = + + + + log 0.08 microclina K = Especiación de la sílice (I) Geoquímica de soluciones Cuarzo Calcedonia Ópalo Cristobalita Tridimita Especiación de la sílice (II) Se va a analizar su comportamiento con las formas polimórficas de la sílice, ya que las relaciones de equilibrio mineral-solución son muy simples.

SiO2(s) + 2H2O H4SiO4( ) 0 = H4SiO4(aq) 0 SiO2(s) ( H2O)2 Geoquímica de soluciones Especiación de la sílice (III) Los equilibrios de un agua con las diferentes formas de la sílice son muy simples. SiO2(s) + 2H2O H4SiO4( ) 0 = H4SiO4(aq) 0 SiO2(s) ( H2O)2 = H4SiO4( ) 0 [H4SiO4( ) 0 ] En la primera reacción, el subíndice "(s)" en "SiO2(s)" puede representar cuarzo, cristobalita, sílice amorfa o criptocristalina (ópalo, calcedonia), etc. (cada uno con un valor de K distinto pero con la misma reacción).

H4SiO4( ) 0 H3SiO4 + H+ = H3SiO4 H+ H4SiO4( ) 0 [H3SiO4 ][H+ ] [H4SiO4( ) 0 ] Escritas secuencialmente: H3SiO4 H2SiO4 2 + H+ = H2SiO4 2 H+ H3SiO4 [H2SiO4 2 ][H+] [H3SiO4 ] SiO2 + 2H2O H4SiO4(aq) 0 H3SiO4 + H+ H2SiO4 2 + 2H+ Geoquímica de soluciones Influencia del pH en la especiación de la sílice (I) Considérese la segunda reacción de especiación: ¿cuál de las dos especies será más abundante?

Podemos ver la variación en la proporción de ambas especies al cambiar el pH, ya que de la ecuación se deduce: H4SiO4( ) 0 H3SiO4 + H+ (25°C) = [H3SiO4 ][H+ ] [H4SiO4( ) 0 ] = 10 9.829 [H3SiO4 ] [H4SiO4( ) 0 ] = [H+] = 10 9.829 [H+] Si elegimos un pH = 9.829: [H3SiO4 ] [H4SiO4 0 ] = 10 9.829 10 9.829 = 1 Para pH=7 (i.e., [H+] = 10-7): [H3SiO4 ] [H4SiO4 0 ] = 10 9.829 10 7 = 10 2.829 = 0.0015 0 4 4 Más abundante H SiO Para pH=10: [H3SiO4 ] [H4SiO4 0 ] = 10 9.829 10 10 = 100.171 = 1.48 3 4 Más abundante H SiO A pH = logK ambas especies son igual de abundantes Geoquímica de soluciones Influencia del pH en la especiación de la sílice (II) Si ahora repetimos el mismo procedimiento con la tercera reacción de especiación: H3SiO3 H2SiO4 2 + H+ (25°C) = [H2SiO4 2 ][H+ ] [H3SiO4 ] = 10 11.7 [H2SiO4 2 ] [H3SiO4 ] = [H+] = 10 11.7 [H+] A pH = 11.7 ambas especies son igual de abundantes Geoquímica de soluciones Solubilidad de los minerales de la sílice (I) Como ya vimos en el tema 5, la solubilidad de un mineral viene dada por la cantidad de sus especies que pueden pasar a disolución hasta alcanzar el equilibrio.

En términos más prácticos, esa cantidad viene dada por la suma de las concentraciones disueltas de cada una de las especies que intervienen en ese mineral. Esa suma, además, representa la ecuación de balance de masa: [SiO2] = H4SiO4 0 + H3SiO4 + H2SiO4 2 Recordad el problema del yeso Geoquímica de soluciones Solubilidad de los minerales de la sílice (II) [SiO2] = H4SiO4 0 + H3SiO4 + H2SiO4 2 Solubilidad del cuarzo Despreciable a pH<9 0 4 4 2 Total H SiO [SiO ] m A pH<9 la única especie abundante es H4SiO4 0.

Es decir, a pH<9 la solubilidad de un mineral de sílice es igual a la K de su reacción de disolución: SiO2(s) + 2H2O H4SiO4(aq) 0 eq1 = [H4SiO4(aq) 0 ] Geoquímica de soluciones Solubilidad de los minerales de la sílice (II) Distribución de especies y contenidos totales de sílice disuelta para aguas en equilibrio con cuarzo y sílice amorfa en todo el rango de pH: Geoquímica de soluciones Solubilidad de los minerales de la sílice (III) Si un agua se encuentra en equilibrio con una de estas fases a pH>9, las especies ionizadas ya no serán despreciables y la sílice total disuelta ya no será [H4SiO4 0].

Si hay equilibrio se cumplirá siempre que: [H4SiO4(aq)] = Keq Sin embargo, la concentración total de sílice será mayor que a pH<9 = + + 0 2 4 4 3 4 2 4 2 Total H SiO H SiO H SiO [SiO ] m m m Recordad el problema del manantial y la temperatura en el reservorio Geoquímica de soluciones PRÁCTICA 8 PROBLEMAS DE LA SÍLICE: PRÁCTICA 8 Geoquímica de soluciones Sistema carbonatado Geoquímica de soluciones El CO2(aq) disuelto reacciona con algunas moléculas de agua de formando ácido carbónico: Tenemos, por tanto, dos especies distintas de carbono en ese momento: Especiación del sistema carbonatado: CO2 y especiación del carbono (1) Cuando el CO2 atmosférico entra en contacto con el agua, se disuelve hasta que alcanza el equilibrio: En esas condiciones la concentración de CO2 disuelto en el agua será proporcional a la presión de CO2 en la fase gaseosa, es decir a la presión parcial de CO2.

En la atmósfera preindustrial: PCO2 = 10-3.5 atm = 0.003 atm CO2( ) CO2( ) (A) (B) CO2( ) + H2O H2CO3 0 CO2( ) y H2CO3 0 Geoquímica de soluciones Especiación del sistema carbonatado: CO2 y especiación del carbono (2) A 25 ºC la concentración de CO2(aq) en agua es unas 250 veces mayor que la de H2CO3 0.

Sin embargo, a efectos prácticos (y para simplificar distinguiendo claramente el CO2gas del CO2(aq)) se considera que todo el CO2 (CO2(aq) y H2CO3 0) se encuentra como H2CO3 0 según la reacción (suma de las reacciones A y B): (1) CO2( ) + H2O H2CO3 0 H2CO3 0 = CO2(aq) + H2CO3 0 CO2(g) = H2CO3 0 CO2(g) H2O = 10 1.47 en la que: Con una constante de equilibrio igual a: Geoquímica de soluciones + Especiación del sistema carbonatado: CO2 y especiación del carbono (3) Puesto que el H2CO3 0 es un ácido, tenderá a disociarse y lo hace en dos pasos, liberando un H+ en cada uno de ellos: (2) H2CO3 0 HCO3 + H+ 1 = HCO3 H+ H2CO3 0 = 10 6.35 HCO3 CO3 2 + H+ 2 = CO3 2 H+ HCO3 = 10 10.33 (3) CTotal ó CIT ó CO2(Tot) = H2CO3 0 + HCO3 + CO3 2 (4) (1) CO2(g) + H2O H2CO3 0 CO2(g) = H2CO3 0 CO2(g) H2O = 10 1.47 La cantidad total de C disuelto en un agua es la suma de las concentraciones de las tres especies de carbono: La concentración de todas estas especies dependen del pH de la solución si CIT es constante (SISTEMA CERRADO) Geoquímica de soluciones Especiación del sistema carbonatado: Proporción de especies, influencia del pH (1) Conociendo CTotal (es decir, en sistema cerrado), se puede deducir la actividad de cada una de las especies en función del pH de la solución (Diagrama de SILLEN).

(2) H2CO3 0 HCO3 + H+ 1 = HCO3 H+ H2CO3 0 = 10 6.35 HCO3 CO3 2 + H+ 2 = CO3 2 H+ HCO3 = 10 10.33 (3) (1) CO2(g) + H2O H2CO3 0 CO2(g) = H2CO3 0 CO2(g) H2O = 10 1.47 Geoquímica de soluciones Especiación del sistema carbonatado: Proporción de especies, influencia del pH (2) A partir de la ecuación (2) podemos obtener: A pH > 6.4 predomina HCO3 - A pH <6.4 predomina H2CO3 0 H2CO3 0 HCO3 + H+ 1 = HCO3 H+ H2CO3 0 = 10 6.4 H2CO3 0 HCO3 = H+ 1 = H+ 10 6.4 H2CO3 0 HCO3 = 10 6.4 10 6.4 = 1 A pH = 6.4 ambas especies son igual de abundantes A pH = 6.4 Geoquímica de soluciones Especiación del sistema carbonatado: Proporción de especies, influencia del pH (3) A partir de la ecuación (3) podemos obtener: HCO3 CO3 2 = H+ 2 = H+ 10 10.33 Solo para valores próximos a pH=10.33 ambas especies se encuentran en concentraciones comparables HCO3 CO3 2 + H+ 2 = CO3 2 H+ HCO3 = 10 10.33 A pH > 10.33 predomina CO3 2- A pH < 10.33 predomina HCO3 - 33 .

10 2 3 3 10 + = aH aCO aHCO A pH = 10.33 ambas especies son igual de abundantes Geoquímica de soluciones Diagrama de Sillen Concentración de las diferentes especies de carbono (para CTotal = 10-2 mol/l) 3 + 3 2 = 10 2 3 = 3 2 = 0.5 10 2 = 10 2.3 2 3 0 + 3 = 10 2 2 3 0 = 3 = 0.5 10 2 = 10 2.3 Geoquímica de soluciones Especiación del sistema carbonatado: Ecuaciones fundamentales (1) Ecuaciones de acción de masa para las especies.

(Ecuaciones 1, 2, 3): Ecuación de balance de masa para el Carbono: (2) H2CO3 0 HCO3 + H+ 1 = HCO3 H+ H2CO3 0 = 10 6.35 HCO3 CO3 2 + H+ 2 = CO3 2 H+ HCO3 = 10 10.33 (3) (1) CO2(g) + H2O H2CO3 0 CO2(g) = H2CO3 0 CO2(g) H2O = 10 1.47 CTotal ó CIT ó CO2(Tot) = H2CO3 0 + HCO3 + CO3 2 (4) Geoquímica de soluciones Especiación del sistema carbonatado: Ecuaciones fundamentales (2) Ecuación de balance de cargas: condición de neutralidad eléctrica.

(5) = 0 mi = molalidad de la especie i zi = carga de la especie i En un sistema acuoso que haya disuelto, por ejemplo, halita, yeso y calcita, el balance de cargas será: Na+ + 2 Ca2+ + H+ = 2 SO4 2 + Cl + HCO3 + 2 CO3 2 + OH Ecuación de la ALCALINIDAD (6) suma de cargas positivas suma de cargas negativas Geoquímica de soluciones Alcalinidad (1) Parámetro fundamental en el sistema carbonatado: – PARÁMETRO ANALÍTICO (p.ej., valoración ácido-base). – Proporciona una ecuación de conservación adicional a la de balance de masa o balance de carga. La Alcalinidad Total de un agua es la medida de su capacidad para neutralizar ácidos más fuertes que el ácido carbónico.

Valoración con HCl (0.1 N) hasta alcanzar un pH de 4.5. La cantidad (moles) de ácido necesaria para llegar a ese pH es la alcalinidad analítica.

Geoquímica de soluciones Alcalinidad (2) – La capacidad para neutralizar ácidos depende de los contenidos de "bases" en la solución, por tanto: Normalmente la contribución de especies NO carbonatadas es pequeña y la Alcalinidad Total se reduce a la alcalinidad carbonatada más la del agua: (6) Alc = HCO3 + 2 CO3 2 + OH H+ AlcTotal = HCO3 + 2 CO3 2 + B(OH)4 + HS + H3SiO4 + + OH H+ Alcalinidad carbonatada Alcalinidad no carbonatada Alcalinidad del agua Alcalinidad carbonatada Alcalinidad del agua Geoquímica de soluciones PRÁCTICA 9 PROBLEMA 1 DEL SISTEMA CARBONATADO: (PRÁCTICA 9) Geoquímica de soluciones Especiación del sistema carbonatado: Ecuaciones fundamentales (1) Ecuaciones de acción de masa para las especies.

(Ecuaciones 1, 2, 3): Ecuación de balance de masa para el Carbono: (2) H2CO3 0 HCO3 + H+ 1 = HCO3 H+ H2CO3 0 = 10 6.35 HCO3 CO3 2 + H+ 2 = CO3 2 H+ HCO3 = 10 10.33 (3) (1) CO2(g) + H2O H2CO3 0 CO2(g) = H2CO3 0 CO2(g) H2O = 10 1.47 CTotal ó CIT ó CO2(Tot) = H2CO3 0 + HCO3 + CO3 2 (4) Geoquímica de soluciones Especiación del sistema carbonatado: Ecuaciones fundamentales (2) Ecuación de balance de cargas: condición de neutralidad eléctrica.

(5) = 0 mi = molalidad de la especie i zi = carga de la especie i En un sistema acuoso que haya disuelto, por ejemplo, halita, yeso y calcita, el balance de cargas será: Na+ + 2 Ca2+ + H+ = 2 SO4 2 + Cl + HCO3 + 2 CO3 2 + OH Ecuación de la ALCALINIDAD suma de cargas positivas suma de cargas negativas (6) Alc = HCO3 + 2 CO3 2 + OH H+ Alcalinidad carbonatada Alcalinidad del agua Geoquímica de soluciones Importancia de las especies en función del pH Geoquímica de soluciones Reacciones heterogéneas: solubilidad y estados de saturación de carbonatos Condicionamientos fundamentales pH (pCO2) Temperatura Efectos del ion común Disolución-precipitación de otros minerales Disolución-exolución de CO2 Actividad Biológica Evaporación Mezcla de aguas Geoquímica de soluciones Influencia de la presión parcial de CO2 Las características especiales del sistema carbonatado hacen que las reacciones heterogéneas respecto a minerales carbonatados dependan de los contenidos de CO2(g) (o pCO2) de la solución y del pH: – Si pCO2(g) aumenta, qué le pasa al pH ???

(2) H2CO3 0 HCO3 + H+ 1 = HCO3 H+ H2CO3 0 = 10 6.35 HCO3 CO3 2 + H+ 2 = CO3 2 H+ HCO3 = 10 10.33 (3) (1) CO2(g) + H2O H2CO3 0 CO2(g) = H2CO3 0 CO2(g) H2O = 10 1.47 ¿Como influye esto en los minerales carbonatados? el pH disminuye (el agua se acidifica) Geoquímica de soluciones Influencia de la presión parcial de CO2 Utilizamos las reacciones ya conocidas del sistema carbonatado añadiendo la reacción de disolución de calcita: ¿Qué ocurrirá con la calcita al variar la pCO2?

El aumento de la pCO2 disminuye el pH y favorece la disolución de calcita 2 6 2 2 0* 1.47 2(g 8.48 3 3 calci ) 2 2 3 CO (g) 0* .35 2 3 3 1 2 10.33 3 3 2 ta C ) O H O H CO 10 (1) H CO HCO H 10 (2) HCO CO H 10 (3 C Ca O Ca C ) O 10 (7 K K K K + + + + + = + = + = = CaCO3 + CO2(g) + H2O Ca2+ + 2HCO3 = 10 6 (8) -1 ( ) Geoquímica de soluciones Evolución del pH del agua pura en equilibrio con calcita a 25ºC en función de la presión parcial de CO2. El pH disminuye linealmente con el aumento de la presión parcial de CO2.

Influencia de la Presión parcial de CO2 Problemas 2, 3 y 4 Geoquímica de soluciones Influencia de la presión parcial de CO2 Partiendo de una situación de equilibrio calcita-solución CH2O + O2 CO2 + H2O + Energía CaCO3 + CO2(g) + H2O Ca2+ + 2HCO3 Si disminuye pCO2 Precipita calcita Si aumenta pCO2 Disuelve calcita (TOBAS Y TRAVERTINOS ESPELEOTEMAS…) (Descomposición de materia orgánica) (TOBAS Y TRAVERTINOS ESPELEOTEMAS…) (Desgasificación, fotosíntesis…) Geoquímica de soluciones Influencia de la temperatura (1) La influencia de la temperatura en la solubilidad de los minerales carbonatados viene dada (como en el resto) por la ECUACIÓN DE VAN'T HOFF (basada en datos experimentales).

Sin embargo, a diferencia de la mayoría de los minerales, los carbonatos tienen una disolución exotérmica: Su solubilidad disminuye con el aumento de temperatura.

– Kcalcita (0ºC) = 10-8.38 – Kcalcita (30ºC)=10-8.51 Solubilidad retrógrada Geoquímica de soluciones Influencia de la temperatura (2) Geoquímica de soluciones Influencia de la temperatura (3) Efecto combinado de la temperatura y la presión de CO2 sobre la solubilidad de calcita 25ºC Calcita log pCO2 -3.5 -2.5 -1.5 Ca2+ 20 44 100 Mg2+ 0 0 0 HCO3 - 58 131 298 pH 8.29 7.62 6.97 10ºC Calcita log pCO2 -3.5 -2.5 -1.5 Ca2+ 25 55 127 Mg2+ 0 0 0 HCO3 - 74 166 380 pH 8.31 7.65 7.00 Geoquímica de soluciones Efecto del ion común (1) La solubilidad de la Calcita está controlada por la reacción: CaCO3(s) Ca2+ + CO3 2- (1) Supongamos que añadimos un segundo compuesto que contiene carbonato y que este compuesto es más soluble que la calcita e.g., Na2CO3.

Este compuesto se disolverá de acuerdo con: Na2CO3(s) 2Na+ + CO3 2- (2) Puesto que la reacción (2) se desplaza hacia la derecha, por el principio de Le Chatelier esto provocará que la reacción (1) se desplace hacia la izquierda provocando la precipitación de calcita. Geoquímica de soluciones Concentración de Ca en equilibrio con calcita a medida que se añaden cantidades crecientes de NaCO3. La adición del ion común (CO3 2-) en forma de carbonato sódico provoca la precipitación de calcita y el subsiguiente descenso de la concentración de Ca disuelto.

Efecto del ion común (2) Geoquímica de soluciones El ejemplo típico de los sistemas naturales: un agua subterránea en un macizo carbonatado se encuentra en equilibrio con calcita. Si ese agua atraviesa una formación yesífera, ¿qué pasará con el equilibrio?. El yeso es más soluble que la calcita y se disuelve de acuerdo con: CaSO4·2H2O Ca2+ + SO4 2- + 2H2O(l) Puesto que esta reacción se desplaza hacia la derecha, obliga a la siguiente reacción a desplazarse hacia la izquierda: CaCO3(s) Ca2+ + CO3 2- provocando la precipitación de calcita.

Efecto del ion común (3) Geoquímica de soluciones Sistema del aluminio Geoquímica de soluciones Especiación del aluminio (I) Su especiación se encuentra fundamentalmente determinada por procesos de hidrólisis y, por tanto, su comportamiento está condicionado por el pH. En condiciones de pH ácido, la especie mayoritaria de Al en solución es [Al(H2O)6]3+ en la que un ion Al3+ se encuentra en coordinación octaédrica con 6 moléculas de agua. Al aumentar el pH los dipolos de agua se rompen y los hidroxilos (OH-) quedan más intensamente atraídos al catión, disminuyendo el radio efectivo de la especie.

Geoquímica de soluciones + Al3+ Al3+ O2- H+ H+ H+ O2- H+ H+ H2O OH- + 2 Al3+ Al3+ O2- H+ H+ H+ O2- H+ H+ H2O OH- + 3 Al3+ Al3+ O2- H+ H+ H+ O2- H+ H+ H2O OH- O 2- H + Al3+ O2- H+ H+ H2O 4 Al3+ H+ O2- H+ H+ OH- O 2- H + + Al(OH)2+ Al(OH)4 Al3+ Al(OH)2 + Al(OH)3 0 Conforme el pH se hace más alcalino, un mayor número de dipolos de agua se transforma en hidroxilos: Al3+ Al(OH)2+ Al(OH)2 + Al(OH)3 0 Al(OH)4 Especiación del aluminio (II) Geoquímica de soluciones Especiación del aluminio (3) Durante esta transición van apareciendo distintas especies de aluminio en solución: En esta situación la ecuación de balance de masa para el aluminio quedaría expresada: En ocasiones, en función de los valores de pH y de concentración de otros elementos, los procesos de hidrólisis pueden debilitarse y la especiación del aluminio pasa a estar controlada por otros ligandos fuertes como el Flúor.

+ + + 4 0 3 2 2 3 ) ( ) ( ) ( ) ( OH Al OH Al OH Al OH Al Al (1) + + + + + + + = 4 0 3 2 2 3 ) ( ) ( ) ( ) ( OH mAl OH mAl OH Al OH Al Al mAlTotal (2) Geoquímica de soluciones Especiación del aluminio (4) Todo lo expuesto hasta aquí describe el proceso a nivel molecular, pero también puede expresarse en forma de reacciones de especiación: 10 2 2 3 2 2 2 ) ( ) ( 2 2 3 ) ( 10 ) ( ) ( ) ( 2 ) ( 2 + + + + + + = = + + O aH aAl aH OH aAl K H OH Al O H Al aq aq aq (2) 16 3 2 3 3 0 3 3 ) ( 0 ) ( 3 2 3 ) ( 10 ) ( ) ( ) ( 3 ) ( 3 + + + + = = + + O aH aAl aH OH aAl K H OH Al O H Al aq aq aq (3) 22 4 2 3 4 4 4 ) ( ) ( 4 2 3 ) ( 10 ) ( ) ( ) ( 4 ) ( 4 + + + + = = + + O aH aAl aH OH aAl K H OH Al O H Al aq aq aq (4) 5 2 3 2 1 ) ( 2 ) ( 2 3 ) ( 10 ) ( ) ( + + + + + + = = + + O aH aAl aH OH aAl K H OH Al O H Al aq aq aq (1) Geoquímica de soluciones Influencia del pH (1) Para ver la influencia del pH en la distribución de especies utilizamos sus constantes de disociación y comparamos las concentraciones.

Para la reacción (1) si la actividad del agua es 1 y consideramos su forma logarítmica se tiene: 5 2 3 2 1 ) ( 2 ) ( 2 3 ) ( 10 ) ( ) ( + + + + + + = = + + O aH aAl aH OH aAl K H OH Al O H Al aq aq aq 0 . 5 log ) ( log log 3 2 1 = = + + aAl pH OH aAl K pH OH aAl aAl + = + + 5 ) ( log log 2 3 a pH = 5 -----------> aAl(OH) = aAl 2+ 3+ a pH > 5 -----------> aAl(OH) dominante 2+ a pH < 5 -----------> aAl dominante 3+ Realizando el mismo tipo de cálculo para todas las relaciones entre especies se obtiene el diagrama de SILLEN completo para el sistema de especiación del aluminio en todo el rango de pH.

Puede deducirse que: Geoquímica de soluciones Influencia del pH (2) 3 4 5 6 7 8 9 0 20 40 60 80 100 Al(OH)4 - Al(OH)3 0 Al(OH)2 + Al(OH)2+ Al3+ % del Al total pH Al3+ OH OH OH OH Al 3+ log a i AlTot = 1.5×10 8 Geoquímica de soluciones Solubilidad de minerales alumínicos: gibbsita Cálculo de la concentración total de aluminio disuelto en un agua en equilibrio con gibbsita a pH=4, pH=6 y pH=10. Consideraremos que la solución es agua pura y los datos que hay que tener en cuenta son los siguientes:: 11 .

8 3 3 3 3 2 3 3 2 3 3 10 ) ( 3 3 ) ( = = = + + + + + + + + H a aAl OH aAl H a O H a aAl K O H Al H OH Al 10 2 2 3 2 2 2 ) ( ) ( 2 2 3 ) ( 10 ) ( ) ( ) ( 2 ) ( 2 + + + + + + = = + + O aH aAl aH OH aAl K H OH Al O H Al aq aq aq 16 3 2 3 3 0 3 3 ) ( 0 ) ( 3 2 3 ) ( 10 ) ( ) ( ) ( 3 ) ( 3 + + + + = = + + O aH aAl aH OH aAl K H OH Al O H Al aq aq aq 22 4 2 3 4 4 4 ) ( ) ( 4 2 3 ) ( 10 ) ( ) ( ) ( 4 ) ( 4 + + + + = = + + O aH aAl aH OH aAl K H OH Al O H Al aq aq aq 5 2 3 2 1 ) ( 2 ) ( 2 3 ) ( 10 ) ( ) ( + + + + + + = = + + O aH aAl aH OH aAl K H OH Al O H Al aq aq aq Geoquímica de soluciones Habrá que tener en cuenta que la concentración total de Al vendrá dada por la concentración de cada una de las especies, cuyo valor dependerá del valor de pH.

El primer paso es despejar la concentración Al3+ en la ecuación anterior para un valor de pH dado. Una vez calculada [Al3+], se sustituye en cada una de las expresiones de constantes de asociación de las especies de aluminio al pH dado y se calcula la concentración de cada una de las demás especies. Una vez calculadas, se suman las concentraciones de todas ellas (ec. de balance de masas) y se obtiene el aluminio total.

+ + + + + + + = 4 0 3 2 2 3 ) ( ) ( ) ( ) ( OH mAl OH mAl OH Al OH Al Al mAlTotal Solubilidad de minerales alumínicos: gibbsita 3 3 3 3 8.11 3 3 2 3 2 3 3 3 ( ) 3 3 10 · ( ) eq aAl a H O aAl Al OH H Al H O K aAl K a H a H aAl OH a H + + + + + + + + + + = = = = Geoquímica de soluciones Concentración de Al en solución en equilibrio con gibbsita Solubilidad de minerales alumínicos: gibbsita Geoquímica de soluciones PRÁCTICA 10 DIAGRAMAS DE ESTABILIDAD DE MINERALES ALUMINOSILICATADOS: PRÁCTICA 10 Geoquímica de soluciones FIN DEL TEMA 6