地球化学pH与Eh实习报告.doc

《地球化学》实习二 pH-Eh关系图解的制作 计算水的pH-Eh关系 氧化上限： H2O = 1/2O2 + 2H+ + 2e- E0=1.23V (PO2=1) E = E0 + (0.059/n)(logK E = 1.22 – 0.059pH 还原上限： H2 = 2H+ + 2e- E0=0.00V (PH2=1) E = E0 + (0.059/n)(logK E = – 0.059pH 计算Fe的pH-Eh的关系（Fe2+ Fe(OH)2 Fe(OH)3） pH2,反应：Fe2+ = Fe3++e- E0=0.77V 关系为一水平线,其上下为Fe3+、Fe2+优势场 pH=2-10,反应为 3H2O + Fe2+ = Fe(OH)3 + 3H+ + e- E0= 1.06V; 代入能斯特方程 E = 1.06+0.059log（[H+]3/[Fe2+]） 给定 [Fe2+] = 1 mol, E = 1.06-0.177pH，为一直线 给定 [Fe2+] = 10-3mol, E = 1.237-0.177pH，为一直线 pH10, 反应为：Fe(OH)2 + OH- = Fe(OH)3+e- E0 = -0.56V E = -0.56 + 0.059 log[1/OH-] = 0.27 - 0.059pH 计算Fe的pH-Eh的关系（Fe2+ Fe(OH)2） pH5.9,Fe = Fe2++2e- E0=-0.41V 给定 [Fe2+]=1mol，E=E0 关系为一水平线，其上下为Fe2+、Fe优势场。 给定 [Fe2+]=10-3mol，E=E0-0.05917log(1/[ Fe2+])/2=—0.499V，也为一条直线，其上下为Fe2+、Fe优势场。 pH5.9 Fe +2OH-= Fe(OH)2 +2e- E0=-0.89V 代入能斯特方程 E=-0.89+0.059log（1/[OH-]3） E=-0.062-0.059pH 绘制pH-Eh关系图解 圈定自然界pH-Eh的变化范围 水的pH是由于溶解在水中的酸性和碱性物质共同作用来调节的，天然水的pH一般在4-9范围内变化。据此可以划分自然界中pH-Eh的变化范围，即图中圈定的平行四边形部分。 探讨pH-Eh关系图解在地球化学研究中的意义 pH对元素行为的影响： pH值影响氢氧化物是否在溶液中沉淀，导致不同元素的氢氧化物在水介质中的迁移能力不同； pH值影响元素的共生或分离； 影响两性元素的迁移形式； 盐类的水解是低温水—岩作用中常见的一种化学反应。 E0和Eh值对化学作用的影响： E0和Eh值确定了变价元素的价态，元素的价态和存在形式不同，元素的迁移能力也就不同； Eh值对于像Fe、Mn等变价元素化合物的溶解度有很大影响，且形成的Fe、Mn矿物的类型不一样，而对非变价元素如Al、Si等的沉淀和溶解的影响很小。 pH和Eh作为介质(包括水、土壤等)环境物理化学性质的综合性指标。pH值高低反映介质酸碱性的强弱,Eh值大小则表征介质氧化性或还原性的相对程度。在海洋沉积物中,Eh、pH是两个反映沉积环境的良好的综合性指标