《水化学基础》PPT课件

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1、第一章水化学基础主要内容和知识点：溶解平衡、碳酸平衡、地下水中络合物的计算、氧化还原作用、吸附作用等第一节溶解平衡地下水系统中，水与含水介质之间发生的水-岩相互作用，是控制地下水化学成分形成和演化的重要作用。溶解—沉淀作用就是其中之一。溶解—沉淀作用的研究，离不开对各种反应平衡状态的计算和判断。1活度（Activity）理想溶液：溶液中离子之间或分子之间没有相互作用IfasolutionoftwospeciesAandBhasthepropertiesthattheenergyofinterac

2、tionbetweentwoAmoleculesisidenticaltotheenergyofinteractionbetweenanAmoleculeandaBmolecule,orbetweentwoBmolecules,thesolutionwillbeideal.Theactivitiesofbothspeciesinanidealsolutionwillequaltheirconcentrations溶解平衡理想溶液的理论模型：各种分子的大小形状相似；各同种及不同种分子之间的作用势能

3、相近换句话说，理想溶液中，各离子或分子在反应中都起作用的溶解平衡地下水是一种多组分的真实溶液，不是理想溶液在地下水中，离子或分子的行为与理想溶液有一定的差别，水中各种离子或分子之间相互作用（相互碰撞和静电引力），化学反应速度相对减缓，一部分离子在反应中就不起作用了。溶解平衡因此，用水中各组分的实测浓度进行计算，就会产生一定程度的偏差，为了保证计算的精确度，就必须对水中组分实测浓度加以校正，校正后的浓度就是活度(有效浓度）。活度不等于浓度溶解平衡活度和真实浓度（实测浓度）之间的关系溶解平衡为i离子

4、的活度;为活度系数（<1）为i离子摩尔浓度（mol/L）活度系数在实际应用中，为无量纲系数；活度和浓度的单位相同，mol/L活度系数一般都小于1，随水中溶解固体（矿化度）增加而减小；当水中溶解固体很低时，活度系数趋近于1，活度趋近于实测浓度。在平衡研究中，固体及纯液体（如H2O）的活度为1。溶解平衡（activitycoefficient）单个离子的活度系数可应用热力学模型计算获得，活度系数的计算公式不少，常用的有：Debye-Hükel方程Davies方程（扩展的Debye-Hükel方程）

5、Truesdell和Jones方程Pitzer模型适用于不同离子强度（盐度）的溶液。活度系数的计算溶解平衡Debye-Hükel方程（1923，离子间的静电作用为基础）γi为i离子的活度系数；A、B为主要取决于水的温度的常数；ai为与离子水化半径有关的常数；Zi为第i种离子的电荷数I为溶液的离子强度（mol/L）溶解平衡溶解平衡T(0C)AB(×108)00.48830.324150.49210.3249100.49600.3258150.50000.3262200.50420.3273250.

6、50850.3281300.51300.3290400.52210.3305500.53190.3321600.54250.3338Debye-Hükel公式中A、B的值Debye-Hükel公式中ai的值溶解平衡离子强度（Ionicstrength）I为溶液的离子强度（mol/L）；Zi为第i种离子的电荷数；mi为第i种离子的浓度（mol/L）溶解平衡Thecalculationofionicstrengthmusttakeintoaccountallmajorions:溶解平衡！Debye-

7、Hükel公式的适用条件：实验结果表明，Debye-Hükel公式仅适用于离子强度小于0.1的溶液溶解平衡Davies方程与Debye-Hükel相比，增加了“bI”项,增加了参数b;两个公式中的a值不同；规定次要离子的b值为0适用于离子强度小于0.5的溶液溶解平衡Pitzer理论（模型）基于溶液中离子静电反应的概念，应用统计学方法研究离子碰撞的可能性，能够模拟水溶液组分之间的引力和斥力，可以计算浓度高至20mol/L的离子的活度。溶解平衡强调：在平衡研究中，固体及纯液体（例如H20）的活度为1

8、。溶解平衡例:一水样的化学成分如下表，已知水样温度为25℃，求Ca2+和HCO3-的活度。分析项目Ca2+Mg2+Na+K+HCO3-SO42-Cl-NO3-浓度（mg/L）829257.6252174038mmol/L2.0460.161.0870.1944.130.1771.1280.613（1）计算溶液的离子强度II=1/2（0.002046×22+0.00016×22+0.001087+0.000194+0.00413+0.000177×22+0.001128+0.000613）=0.0