水文地球化学ppt总结(东华理工大学)

《水文地球化学ppt总结(东华理工大学)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章绪论v第二章水溶液的物理化学基础一、水的结构2.水分子的内部结构Ø原子结构理论表明，H2O分子呈V形结构，H-O键的夹角为104°45′，键长为0.96Å（1Å=10-10m）2.水分子的内部结构Ø由于氧的电负性为3.5，氢的电负性为2.1，（中性原子接受电子的能力，称为电负性）这种差异导致了H、O形成共价键。Ø由于氧的电负性大，所以共价电子偏向氧原子，这样使氧带有部分负电性，氢还有部分正电性，这就造成了极性共价键。由这种极性共价键所形成的分子称为极性分子。3.电负性(E)u电负性就是原子在化合成分子时把价电子吸引向自己的能力。n规定氟的电负性为4.0，并以此为标准求出

2、其它元素的电负性。n电负性小于2.0时，多数元素显金属性，大于2时，多数元素显非金属性。p铀的电负性为1.7，显金属性。U4+的电负性为1.4，U6+为1.9，U4+的金属性较U6+强。n电负性差值大于2的两个元素化合时，多数形成离子键化合物，电负性差值小于2时，多数形成共价键的化合物。由于电负性影响化合物的键性，而化学键的性质又影响到化合物的许多物理化学性质，如硬度、光泽，溶解度等，所以电负性对元素的迁移和沉淀也有影响。3.水分子间的联结Ø水分子间是靠氢键联结起来的。所谓氢键是一种因静电吸引作用而产生的附加键，所以一个水分子中的氢原子，在保持同本分子中氧原子的共价键的同时，

3、又能同相邻水分子中的氧原子产生一种静电吸引力。Ø这样水分子就有具有了两种类型的键：（1）存在于水分子内部的极性共价键；（2）存在于水分子之间的氢键。3.水分子间的联结Ø水分子间的氢键联结，使水分子相互缔合形成巨型分子（H2O）n，水分子的这种缔合强度取决于温度，一般温度越低，缔合程度越稳定，4℃时，水的缔合程度最大，此时达到最大密度。Ø在250～300℃时，n接近1，即水具有H2O形式。Ø水分子在缔合过程中不会引起化学性质的变化。这种由单分子水结合成多分子水而不引起水的化学性质改变的现象，称为水分子的缔合作用。Ø液态、固态水均以巨型分子形式存在，汽态水才以单分子的形式存在。v

4、二.水的特异性质v1.水具有独特的热力学性质Ø（1）水的生成热很高：水的稳定性很好，在2000K的高温下，水的离解度仅为0.588%，保证了水在地下深部高温状态下可广泛参与水文地球化学作用过程。Ø（2）水具有很高的沸点和达到沸点以前的极长液态阶段：这一性质保证了地球上大量液态水的存在，而高沸点是由于水分子间的氢键强度大而产生的。Ø（3）水的热传导、热容及热膨胀性能几乎比其它所有液体都高：这一性质使水对自然界起到良好的调节作用，利于人类和各种生物生存2.水具有较大的表面张力Ø（1）液体中，除汞以外，水的表面张力最大。水的表面张力随温度的升高而剧减。Ø（2）水的表面张力对研究包气

5、带地下水的地球化学作用将具有重要意义。v3.水具有较小的粘滞性和较大的流动性Ø水的粘滞性小，流动性大，从本质上说，仍是由于水分子的极性共价键和氢键联结所决定的。4.水具有高的介电效应Ø（1）在水中，盐类离子晶体发生离解时，一些水分子围绕着每个离子形成一层抵消外部静电引力（或斥力）的“绝缘”外膜，它会部分中和离子的电荷，并阻止正负离子间的再行键合。这种绝缘效应（或屏蔽效应）称为介电效应。Ø（2）介电常数：表征在某介质中电荷之间的吸引力比在真空中减少的倍数。水的介电常数在常温下为81，0℃时为88，100℃时为56。这意味着正负离子在水中的相互吸引力比在真空中减少81倍。5.水具

6、使盐类离子产生水合作用的能力Ø（1）水分子由于具有较强的极性，所以它可借助于较强的静电引力来吸引和牵制水中的离子。Ø（3）水分子正极（氢端）吸引水中阴离子，而负极（氧端）吸引阳离子。这种水中离子和水分子之间能相互吸引作用，使水中正负离子周围为水分子所包围的过程称为离子的水合作用。Ø（3）离子的水合作用减弱了正负离子间的相互引力，这是多数盐类溶解于水的重要原理。6.水具有良好的溶解性能v一.热力学基本原理v1.活度与活度系数v（1）活度的定义指实际参加化学反应的物质浓度，或指所研究的溶液体系中化学组分的有效浓度。v（2）活度系数的计算Ø对于矿化度＜100mg/L的天然水，ri＝

7、1，浓度＝活度；Ø对于矿化度＞100mg/L的天然水，ri有两种情况：对于矿化度＞100mg/L的天然水，离子强度<0.1mol/L，采用Debye-Huckel公式（迪拜－休2．逸度Ø活度用于气体和蒸汽时，叫逸度或挥发度，3．质量作用定律与平衡常数Ø在地下水化学平衡的研究中，“质量作用定律”非常有用。它的基本含义是，一个化学反应的驱动力与反应物及生成物的浓度有关。4．自由能与平衡常数关系v（1）自由能n定义：指一个反应在恒温恒压所做的最大有用功，用G表示。n△Gf0：指在标准状态下（25℃,1atm=