การเกิดสปีชีส์และการเกิดสารเชิงซ้อนในน้ำ
การเกิดสปีชีส์และการเกิดสารเชิงซ้อนเป็นตัวกำหนดรูปแบบทางเคมีของโลหะและลิแกนด์ในน้ำธรรมชาติ ซึ่งจะควบคุมการละลาย การขนส่ง ชีวปริมาณออกฤทธิ์ และความเป็นพิษของสารเหล่านั้น
Definition
การกำหนดและการทำนายรูปแบบทางเคมีที่ธาตุปรากฏในน้ำธรรมชาติ รวมถึงไอออนอิสระ สารเชิงซ้อนอนินทรีย์ และสปีชีส์ที่จับกับสารอินทรีย์
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมการกระจายตัวของธาตุในรูปแบบที่ละลายน้ำ การก่อตัวของสารเชิงซ้อนโลหะอนินทรีย์และอินทรีย์ บทบาทของสารอินทรีย์ธรรมชาติและสารคีเลต และวิธีการที่การเกิดสปีชีส์ควบคุมปฏิกิริยาเคมีและการดูดซึมทางชีวภาพ
Core questions
- โลหะที่ละลายน้ำมีรูปแบบใดบ้างในน้ำธรรมชาติ?
- ลิแกนด์อินทรีย์ธรรมชาติและสารคีเลตควบคุมความพร้อมใช้ของโลหะได้อย่างไร?
- เหตุใดการเกิดสปีชีส์จึงควบคุมความเป็นพิษ แทนที่จะเป็นความเข้มข้นรวม?
- ค่าคงที่เสถียรภาพทำนายการกระจายตัวของสารเชิงซ้อนได้อย่างไร?
Key theories
- การควบคุมชีวปริมาณออกฤทธิ์โดยไอออนอิสระและการเกิดสารเชิงซ้อน
- ปฏิกิริยาเคมี การเคลื่อนที่ และความเป็นพิษของโลหะขึ้นอยู่กับการเกิดสปีชีส์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกิจกรรมของไอออนอิสระ โดยการเกิดสารเชิงซ้อนกับลิแกนด์อนินทรีย์และอินทรีย์จะลดสัดส่วนของชีวปริมาณออกฤทธิ์
Mechanisms
โลหะจะกระจายตัวอยู่ระหว่างไอออน aquo อิสระและสารเชิงซ้อนตามความเข้มข้นของลิแกนด์และค่าคงที่เสถียรภาพ สารอินทรีย์ธรรมชาติ โดยเฉพาะสารฮิวมิก ให้ตำแหน่งการจับที่อุดมสมบูรณ์ การแข่งขันระหว่างลิแกนด์และโปรตอน ร่วมกับ pH และรีดอกซ์ จะกำหนดสมดุลของการเกิดสปีชีส์ ซึ่งเป็นตัวกำหนดว่าโลหะจะตกตะกอน ดูดซับ หรือถูกสิ่งมีชีวิตดูดซึมไปใช้
Clinical relevance
การเกิดสปีชีส์อธิบายว่าเหตุใดน้ำสองชนิดที่มีความเข้มข้นของโลหะรวมเท่ากันจึงอาจมีความเป็นพิษแตกต่างกันอย่างมาก และเป็นพื้นฐานของแนวทาง biotic-ligand ในการกำหนดเกณฑ์คุณภาพน้ำ
History
การสร้างแบบจำลองการเกิดสปีชีส์สมดุลพัฒนามาจากเคมีโคออร์ดิเนชัน และถูกนำมาประยุกต์ใช้อย่างเป็นระบบกับน้ำธรรมชาติในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 ซึ่งทำให้เกิดกรอบแนวคิด free-ion และ biotic-ligand
Key figures
- Werner Stumm
- Francois M. M. Morel
Related topics
Seminal works
- stumm1996
- vanLoon2017
Frequently asked questions
- เหตุใดจึงต้องวัดการเกิดสปีชีส์ของโลหะ แทนที่จะวัดแค่ปริมาณโลหะทั้งหมด?
- ส่วนที่เป็นพิษและมีปฏิกิริยาเคมีมักจะเป็นรูปแบบอิสระหรือรูปแบบที่จับกันอย่างหลวมๆ ดังนั้นความเข้มข้นรวมจึงอาจประเมินผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมสูงเกินไปหรือต่ำเกินไปอย่างมาก