06第三章第四节元素的迁移与富集.ppt

沉淀pH 自然界水的还原下限: H2= 2H++2e- Eh = 0.00V (定义) 代入能斯特方程: Eh = Eho + (0.059/2) .lg [H+]2/[H2] = 0 + 0 .059lg [H+] - (0.059/2) lg[H2] = -0 .059 pH -(0.059/2) lg[H2] 假设[H2] = PH2 = 1×105pa=1大气压 代入上式： Eh = -0.059 pH- (0.059/2) . lg PH2 = - 0.059pH - 0.03 × lg 1 = -0.059pH （水的稳定下限） 三、环境的氧化-还原电位与元素共生组合 三、元素迁移-沉淀的能量法则 元素迁移-沉淀过程遵循热力学定律 过程的发生遵循自由能降低法则 * 第四节 元素迁移-富集的物理化学条件 一、水溶液中元素的迁移与沉淀 二、地球化学中的氧化一还原反应 三、元素迁移-沉淀的能量法则 迁移形式: 化学与物理迁移 固态：固体扩散作用 液态：溶液、熔体、 胶体溶液 气态：火山喷气 生物地球化学迁移 机械迁移（构造和表生剥蚀-搬运-沉积） 元素迁移：元素在空间 上发生位移的运动过程 一、 水溶液中元素的迁移-沉淀 I -形成自由离子 II -形成络合离子 III -形成多元酸阴离子 IV -形成CO32-、SO42- 型阴离子 1.元素在水溶液中存在的形式 2.络合作用与元素的迁移-沉淀 （1）络合作用和络合物的不稳定常数K不: 当电离达到平衡时: [Mem+Anp-](m-pn) =Mem+nAP- 平衡常数为: K不= Mem+nAP-/ [Mem+Anp-](m-pn) （2）络合作用对元素迁移的影响: K不愈大，络离子愈不稳定，电离能力愈强——溶液中简单离子愈多，金属离子通过化学反应形成难溶的化合物沉淀。 （3）络合物不稳定常数K不次序如下: Co(S2O3) 2- 内带(近程指示元素) Ni(S2O3)2- Zn (S2O3) 2- pb(S2O3)2- (中程指示元素) Cu(S2O3) 2- Ag(S2O3) 2- Hg(S2O3) 2- 外带(远程指示元素) 3、元素在水溶液中的溶解--沉淀 （1）溶(活)度积法则 溶度积是难溶电解质固体和它的饱和溶液在平衡时 的平衡常数。 例如：Ca2++2F- → CaF2↓ K=〔Ca2+〕·〔F-〕/ 〔 CaF2 〕 =4×10-11 (25℃) 当Ca2+=10-2克离子/升时，〔F-〕=4×10-9克离子/升。 K是温度和压力的函数 溶度积 各种金属盐类的溶度积相差悬殊 （2）矿物的交代作用（置换反应） 地质作用中，矿物与溶液处于动态平衡中，一旦溶液中出现某种形成更低溶度积的化合物的离子时，则先存矿物发生溶解,更低溶度积化合物发生沉淀，地球化学上称 “交代作用”。 如：SrSO4的Ksp=2.8×10-7 SrCO3 Ksp=1.6×10-9 反应式： SrSO4 +(CO3)-2== SrCO3↓+ (SO4) –2 如果体系中有CO32-进入，则先存的SrSO4溶解，SrCO3沉淀，如果有足够的CO32-供给，反应会一直进行下去，直至从溶液中排除Sr2+离子。 （3）矿物稳定共生的物理化学条件 根据两种矿物的活度积比: KSrSO4 /K SrCO3 )=2.8×10-7 / 1.6×10-9=175 当溶液中(SO4 ) 2-/(CO3)2-=175时两种矿物可稳定共存 不同矿物能否稳定共生，取决于沉淀剂离子的浓度(活度)比。 各类化合物溶解度的次序： S2- PO43- CO32- SO42- Cl - 常见硫化物的活度积次序： Hg2+Ag+Cu2+Pb2+Cd2+Zn2+Co2+Ni2+Fe2+Mn2+ 续表1.6 （1）自然界各种水体的pH变化范围 咸湖水 矿坑水 海水有机质盐水 硫化物矿床氧化水 沙漠半沙漠水 河水地下水 沼泽水雨水 火山地区水 水 体 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 pH 天然水体的pH值随环境的变化而改变。 4、酸碱度(pH )对元素溶解-沉淀的影响 水体PH （2）金属离子迁移沉淀与pH的关系