水分子结构天然水基本特征

《水分子结构天然水基本特征》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、（3）天然水的缓冲能力缓冲溶液能够抵御外界的影响，使其组分保持一定的稳定性，pH缓冲溶液能够在一定程度上保持pH不变化。天然水体的pH值一般在6-9之间，而且对于某一水体，其pH几乎保持不变，这表明天然水体具有一定的缓冲能力，是一个缓冲体系。一般认为各种碳酸盐化合物是控制水体pH值的主要因素，并使水体具有缓冲作用。但最近研究表明，水体与周围环境之间发生的多种物理、化学和生物化学反应，对水体的pH值也有着重要作用。但无论如何，碳酸化合物仍是水体缓冲作用的重要因素。因而，人们时常根据它的存在情况来估算水体的缓冲能力

2、。对于碳酸水体系，当pH<8.3时，可以只考虑一级碳酸平衡，故其pH值可由下式确定：如果向水体投入△B量的碱性废水时，相应由△B量H2CO3*转化为HCO3-，水体pH升高为pH＇,则：水体中pH变化为△pH=pH＇-pH，即：由于通常情况下，在天然水体中，pH=7左右，对碱度贡献的主要物质就是[HCO3-]，因此经常情况下，可以把[HCO3-]作为碱度。若把[HCO3-]作为水的碱度，[H2CO3*]作为水中游离碳酸[CO2]，就可推出：△B=[碱度][10△pH-1]/(1+K1×10pH+△pH)△pH即

3、为相应改变的pH值。在投入酸量△A时，只要把△pH作为负值，△A=-△B,也可以进行类似计算。举例：在一个pH为6.5、碱度为1.6mmol/L的水体中，用NaOH进行碱化，需多少碱能使pH上升至8.0?解：△pH=8-6.5=1.5,pH=6.5,碱度=1.6mmol/L所以△B=[碱度][10△pH-1]/(1+K1×10pH+△pH)=1.6×（101.5-1）/(1+10-6.35×106.5+1.5)=1.6×（101.5-1）/45.668=1.08mmol/L许多化学和生物反应都属于酸碱化学的范畴

4、，以化学、生物化学等学科为基础的环境化学也自然要经常需要应用酸碱化学的理论。酸碱无时无刻都存在于我们的身边，食醋、苏打以及小苏打等都是生活中最常见的酸和碱，一些学者认为弱碱性的水更有利于人类的健康。酸碱反应一般能在瞬间完成，pH值是体系中最为重要的参数，决定着体系内各组分的相对浓度。在与沉积物的生成、转化及溶解等过程有关的化学反应中，pH值往往能决定转化过程的方向。天然水体pH值一般在6～9的范围内，所以在水和废水处理过程中，水体酸碱度的观测是一个首先必须考虑的指标之一。在天然水环境中重要的一元酸碱体系有HCN

5、-CN—、NH4+—NH3等，二元酸碱体系有H2S-HS—S2—、H2SO3—HSO3——SO32—、H2CO3—HCO3——CO32—等，三元酸碱体系有：H3PO4—H2PO4——HPO42——PO43—等。①酸碱质子理论事物都有其认识和发展的过程，酸碱化学基础理论亦如此。在酸碱化学理论发展过程中存在着如下的几种理论：酸碱电离理论、质子理论。电离理论至今仍普遍应用于水环境化学的领域中，但由于电离理论把酸和碱只限于水溶液，又把碱限制为氢氧化物等，使得该理论对于一些现象不能够很好的解释。由Brosted和Lowr

6、y于1923年提出的酸碱质子论是各种酸碱理论中较适于水化学的一种理论。根据质子酸和质子碱的定义：凡是能释放出质子的任何含氢原子的物质都是酸，而任何能与质子结合的物质都是碱。例如，在下列反应中HF+H2O≒H3O++F—当反应自左向右进行时，HF起酸的作用(是质子的给予体)，H2O起碱的作用(质子的受体)。如果上述反应逆向进行，则应将H3O+视为酸，F—则为碱。HF-F—和H2O—H3O+实质上是两对共轭酸碱体。而在下列酸碱反应中H2O+NH3≒OH—+NH4+当反应自左向右进行时，H2O起了酸的作用(是质子的给

7、予体)，NH3起碱的作用(是质子的受体)。如果上述反应逆向进行，则应将NH4+视为酸，OH—则为碱。NH3—NH4+实质上是一对共轭酸碱体。上面两反应写成一般形式，可以表达为酸1+碱2≒碱1+酸2从酸碱质子理论看来，任何酸碱反应，如中和、电离、水解等都是两个共轭酸碱对之间的质子传递反应。②酸和碱的强度醋酸CH3COOH(简称HAc)是典型的一元酸，HAc水溶液体系中存在着如下的离解反应平衡，其电离平衡反应为：HAc+H2O≒H3O++Ac—，，Ka称为酸平衡常数。已经离解的HAc的百分数，称为弱酸的电离度，常以

8、α表示。如果以[HAc]表示HAc的原始浓度，以[Ac—]表示已离解HAc的浓度，则α定义为：α=×100%。以氨的水溶液作为一元弱碱的例子进行简要介绍，氨的水溶液中存在着如下的电离平衡反应，其电离平衡反应为：NH3+H2O≒NH4++OH—，，Kb称为碱平衡常数。需要说明的是，准确的酸碱平衡常数要靠活度计算，但是在一般的稀溶液中，基本上可以用浓度来代替。碱的强弱分别采用酸电离常数Ka