Syrebasereaksjoner kan ha en sterk miljøpåvirkning. For eksempel er en dramatisk økning i surheten av regn og snø de siste 150 årene oppløsning av marmor og kalkstein overflater, akselerere korrosjon av metallgjenstander, og redusere pH i naturlig vann. Dette miljøproblemet kalles surt regn og har betydelige konsekvenser for alle levende organismer. For å forstå sur nedbør krever en forståelse av syre-base reaksjoner i vandig løsning.begrepet surt regn er faktisk noe misvisende fordi selv rent regnvann samlet i områder fjernt fra sivilisasjonen er litt surt (pH ≈ 5.6) på grunn av oppløst karbondioksid, som reagerer med vann for å gi karbonsyre, en svak syre:Den engelske kjemikeren Robert Angus Smith er generelt kreditert for å ha laget uttrykket sur nedbør i 1872 for å beskrive den økte surheten i regnet i Britiske industrisentre( Som Manchester), som tilsynelatende var forårsaket av de uhemmede overskuddene fra den tidlige Industrielle Revolusjonen, selv om forbindelsen ennå ikke var forstått. På den tiden var det ingen god måte å måle hydrogenjonskonsentrasjoner, så Det er vanskelig å vite Den faktiske pH av regnet observert Av Smith. Typiske pH-verdier for regn i det kontinentale Usa varierer nå fra 4 til 4.5, med verdier så lave som 2,0 rapportert for områder som Los Angeles. Regn med en pH på 2 er sammenlignbar i surhet til sitronsaft, og selv «normalt» regn er nå så surt som tomatjuice eller svart kaffe.

hva er kilden til økt surhet i regn og snø? Kjemisk analyse viser tilstedeværelsen av store mengder sulfat (SO42−) og nitrat (NO3−) ioner, og et bredt spekter av bevis indikerer at en betydelig del av disse artene kommer fra nitrogen-og svoveloksider produsert under forbrenning av fossile brensler. Ved de høye temperaturene som finnes i både forbrenningsmotorer og lynutslipp, reagerer molekylært nitrogen og molekylært oksygen for å gi nitrogenoksid:

\

Nitrogenoksid reagerer deretter raskt med overflødig oksygen for å gi nitrogendioksid, forbindelsen som er ansvarlig for den brune fargen på smog:

\

når nitrogendioksid oppløses i vann, danner den en 1: 1 blanding av salpetersyre og salpetersyre:fordi molekylært oksygen til slutt oksiderer salpetersyre til salpetersyre, er den totale reaksjonen Store mengder svoveldioksid har alltid blitt sluppet ut i atmosfæren av naturlige kilder, for eksempel vulkaner, skogbranner og mikrobiell nedbrytning av organiske materialer, men for Det meste Av Jordens nedtegnede historie den naturlige syklusen av svovel fra atmosfæren til hav og bergarter holdt surheten av regn og snø i sjakk. Dessverre synes brenningen av fossile brensler å ha tippet balansen. Mange kull inneholder så mye som 5% -6% pyritt (FeS2) etter masse, og brenseloljer inneholder vanligvis minst 0,5% svovel etter masse. Siden midten av det 19. århundre har disse drivstoffene blitt brent i stor skala for å levere energibehovet til vårt moderne industrisamfunn, og frigjør titalls millioner tonn EKSTRA SO2 i atmosfæren årlig. I tillegg produserer steking av sulfidmalm for å oppnå metaller som sink og kobber store mengder SO2 via reaksjoner som

\

Uavhengig Av kilden, oppløses SO2 i regnvann for å gi svovelsyre (Ligning \(\ref{5.7.7}\)), som til slutt oksyderes av oksygen til svovelsyre (Ligning \(\ref{5.7.8}\)):

\

\

\

Bekymringer om de skadelige effektene av surt regn har ført til sterkt press på industrien for å minimere utgivelsen AV SO2 og NO. For eksempel bruker kullbrennende kraftverk NÅ SO2 «scrubbere», som fanger SO2 ved sin reaksjon med kalk (CaO) for å produsere kalsiumsulfittdihydrat (CaSO3·2h2o; Figur \(\PageIndex{1}\)).

skaden som sur nedbør gjør på kalkstein og marmor bygninger og skulpturer skyldes en klassisk syre-base reaksjon. Marmor og kalkstein består begge av kalsiumkarbonat (CaCO3), et salt avledet FRA den svake syre H2CO3. Reaksjonen av en sterk syre med et salt av en svak syre går til ferdigstillelse. Dermed kan vi skrive reaksjonen av kalkstein eller marmor med fortynnet svovelsyre som følger: Fordi CaSO4 er sparsomt løselig i vann, er nettoresultatet av denne reaksjonen å oppløse marmor eller kalkstein. Lincoln Memorial I Washington, DC, som ble bygget i 1922, viser allerede betydelig skade fra surt regn, og mange eldre gjenstander viser enda større skade(Figur \ (\PageIndex{2}\)). Metallobjekter kan også lide skade fra surt regn gjennom oksidasjonsreduksjonsreaksjoner.

de biologiske effektene av surt regn er mer komplekse. Som angitt i Figur 4.15 har biologiske væsker, som blod, en pH på 7-8. Organer som fisk kan opprettholde sin indre pH i vann som har en pH i området 6,5-8,5. Hvis den eksterne pH er for lav, kan imidlertid mange vannlevende organismer ikke lenger opprettholde sin indre pH, slik at de dør. En pH på 4 eller lavere er dødelig for nesten alle fisk, de fleste hvirvelløse dyr og mange mikroorganismer. Som et resultat av sur nedbør, pH av noen innsjøer I Europa og Usa har falt under 4. Nylige undersøkelser tyder på at opptil 6% av innsjøene I Adirondack-Fjellene i delstaten New York og 4% av innsjøene I Sverige og Norge er i hovedsak døde og inneholder ingen fisk. Ingen steder inneholder store konsentrasjoner av industri, Men New York ligger medvind av den industrielle Midtvesten, Og Skandinavia er medvind av de mest industrialiserte regionene i vest-Europa. Begge regionene ser ut til å ha båret byrden av forurensningen produsert av sine oppvind naboer. En mulig måte å motvirke effekten av surt regn i isolerte innsjøer er ved å legge til store mengder finmalt kalkstein, som nøytraliserer syren via reaksjonen vist i Ligning \(\ref{5.7.9}\).

en annen viktig måte der sur nedbør kan forårsake biologisk skade er mindre direkte. Trær og mange andre planter er følsomme for tilstedeværelsen av aluminium og andre metaller i grunnvann. Under normale omstendigheter er aluminiumhydroksyd, som er tilstede i enkelte jordarter, uoppløselig. Ved lavere pH-verdier oppløses Imidlertid Al(OH)3 via følgende reaksjon:

\

Resultatet er økte nivåer Av Al3 + – ioner i grunnvann. Fordi al3 + ion er giftig for planter, kan høye konsentrasjoner påvirke planteveksten. Sur nedbør kan også svekke bladene og røttene av planter så mye at plantene ikke er i stand til å motstå andre påkjenninger. Kombinasjonen av de to effektene kan forårsake betydelig skade på etablerte skoger, som Schwarzwald I Tyskland og skogene i det nordøstlige Usa Og Canada og andre land (Figur \(\PageIndex{3}\)).