地球化学课件9、10第3章水-岩化学作用和水介质中元素的迁移三四-谢财富

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1、地球化学第三章水-岩化学作用和水介质中元素的迁移三、水-岩化学作用的影响因素★与元素本身性质有关的因素：体系中元素本身的丰度元素在固相中的赋存形式（化合物类型、溶解度）元素进入水流体后的存在形式（离子、络合物、胶体、悬浮物）。★与环境有关的因素：体系中其它元素的组成体系的物理化学条件可归结为体系组成和物理化学环境两方面三、水-岩化学作用的影响因素（一）体系组成对水-岩作用的影响（二）体系物理化学环境对水-岩作用的影响三、水-岩化学作用的影响因素（一）体系组成对水-岩作用的影响★化合物本身性质所决定的因素：如活度积★体系中其它化合物或组分的类型或浓度控制的因素：共同离子效应、盐效应★体系中组

2、分的特殊存在形式：胶体作用★度量单位和基本概念摩尔(mol)：摩尔是量的国际单位，1摩尔是所含基本微粒个数与12克C12中所含原子个数相等的一系统物质的量(亚佛加德罗常数6.022*1023)。摩尔数=物质质量（克）/分子量(摩尔数也称为克分子数)体积摩尔浓度:1升溶液中溶质i的摩尔数。Mi=溶质i的摩尔数/溶液的体积（升）重量摩尔浓度mi：1千克溶剂中溶质i的摩尔数稀溶液中体积摩尔浓度与重量摩尔浓度相近因Mi=mi×溶液的密度×[（溶液重量-溶质重量）/溶液重量]水溶液的密度近于1，溶质重量很小。预备知识★化学平衡和平衡常数A+B=C+D简单反应正反应驱动力=K1[A][B]逆反应驱动力

3、=K2[C][D]达到平衡：K1[A][B]=K2[C][D]K1/K2=[C][D]/{[A][B]}=K平衡常数aA+bB=cC+dD复杂反应K=[C]c[D]d/{[A]a[B]b}★活度：有效浓度a=r×c,c：浓度；r:活度系数，一般<1,也可>1ai-i物质的活度三大定律？三大定律：质量作用定理（K在一定条件下是常数），物质不灭，电价中和定律★吕.查德理法则化学反应达到平衡后，加入某种物质，化学反应向抵消这种加入的方向发展。比如：H2+Cl2=2HCl，加入H2，向正反应发展，以消耗H2同理，温度、压力的变化：加温，有利吸热反应(吸收热量降温)，降温有利放热反应增压有利于向体积

4、减小的方向反应(收缩体积降压）1.活度积原理◇溶解是指物质以离子状态存在于溶剂（水）中，形成真溶液。如Cl、S、Ca、Na、Mg、K及部分Fe、Mn、Si、Al等元素多呈离子状态溶解于水中。◇可溶物质溶解多少—能否稳定迁移—何时沉淀，与溶解度有关◇溶解度与溶度积有关，溶度积与活度积有关。活度积:当温度一定时，难溶强电解质溶液中离子活度的乘积为一常数，这一常数称为活度积。由于难溶化合物的溶解度极小，其浓度与活度相当，故溶度积与活度积均为常数，以Ksp表示。如☆CaCO3(s)=Ca2+(aq)+CO32-(aq)其Ksp=[Ca2+][CO32-]=4.8×10-9☆Ca3(PO4)2=3C

5、a2+(aq)+2(PO4)3-(aq)Ksp=[Ca2+]3[PO43-]2=3.5×10-33活度积相当于平衡常数（纯固相活度为1）注意反应式系数在活度积计算时的表达1.活度积原理当溶液中某物质的离子积达到或超过该物质的活度积时，该物质即析出（沉淀），小于此值，即溶解，这种溶解-沉淀关系称为活度积原理—活度积原理可用于确定溶液中各类离子的最大浓度及判断化合物迁移能力的大小。活度积原理是吕.查德理法则的反映一般地Ksp(S2-)

6、，溶液中化合物的离子浓度乘积相当于活度积。当溶液中出现能够与上述化合物中的离子之一结合形成更低活度积的其它离子时，会发生活度积更低化合物的沉淀和已沉淀的原有矿物的溶解，也就是通常所说的“交代作用”如SrSO4:Ksp2.8×10-7,设已发生SrSO4沉淀,[SO4]2-=10-2;此时加入[CO3]2-=10-2,SrCO3:Ksp1.6×10-9，SrCO3此时将沉淀,而SrSO4将溶解,达平衡时设沉淀出xmol/升的SrCO3，溶解了ymol/升的SrSO4，则有碳酸锶SrCO3的Ksp:(2.8×10-5－x+y)×(10-2－x)=1.6×10-9天青石SrSO4的Ksp:(2.

7、8×10-5－x+y)×(10-2+y)=2.8×10-7两式相除得：175×（10-2－x）=（10-2+y）y=174×10-2－175x,代入1式解得x,再解得y.（一）体系组成对水-岩作用的影响2.共同离子效应当在难溶化合物的饱和溶液中加入与该化合物有相同离子的易溶化合物时，原难溶化合物的溶解度将会降低，称为共同离子效应。符合吕.查德理法则和活度积原理例子:☆溶解了CaF2的溶液，加入共同离子Ca2+（如易溶化合