环境化学-3-水环境中溶解和沉淀作用教案.pptVIP

* * 环 境 工 程 专 业 Environmental Chemistry —Chemistry is all around us 主要参考书目 王晓蓉. 环境化学[M]. 南京大学出版社，1997 戴树桂. 环境化学[M]. 高教出版社，2006 刘绮. 环境化学[M]. 化学工业出版社，2004 赵美萍，邵敏. 环境化学[M]. 北京大学出版社，2005 邓南圣，吴峰. 环境化学教程[M]. 武汉大学出版社(第二版) ，2006 Valoon G.W., Duffy S.J. Environmental Chemistry: A global perspective [M]. Oxford University Press, 2000 Manahan, S.E. Environmental Chemistry[M]. Lewis publishers (第七版), 1999 水环境化学篇 作为重要的环境介质，天然水化学过程具有重要的环境意义。本篇侧重介绍天然水的组成和性质，沉淀和溶解，氧化还原，配合作用及固液界面相互作用等基本化学原理在水环境化学中的应用，并对主要有毒难降解有机污染物的环境行为和归趋模式的基本原理作详细介绍。 第三章 水环境中溶解和沉淀作用 溶解和沉淀作用在水环境中的意义 溶解和沉淀的动力学过程 天然水各类固体的溶解度 水不同固相的稳定性 水的稳定性 第一节溶解和沉淀作用在水环境中的意义 溶解和沉淀使天然水中极为重要的现象。确定天然水的化学组成时，各种矿物质的溶解是一个重要因素。 一般金属化合物在水中迁移能力，直观地可以用溶解度来衡量。溶解度小者，迁移能力小。溶解度大者，迁移能力大。不过，溶解反应通常是一种多相化学反应，在固—液平衡体系中，一般需用溶度积来表征溶解度。 溶解表示了污染物在水环境中的迁移能力，水对许多物质具有很强的溶解能力，原因是水分子是极性分子，他对极性大的离子键化合物比极性小的共价键化合物具有更强的溶解能力；例如水对硫酸盐(金属与SO42-)的溶解能力远远大于对硫化物（金属与S2-）的溶解能力。 天然水中各种矿物质的溶解度和沉淀作用也遵守溶度积原则。溶解度小于0.01g/100g水的物质称为“难溶物”。 在溶解和沉淀现象的研究中，平衡关系和反应速率两者都是重要的。知道平衡关系就可预测污染物溶解或沉淀作用的方向，并可以计算平衡时溶解或沉淀的量。但是经常发现用平衡计算所得结果与实际观测值相差甚远，造成这种差别的原因很多，但主要是自然环境中非均相沉淀溶解过程影响因素较为复杂所致。 几个注意点： 某些非均相平衡进行得很缓慢，在动态环境下步易到达平衡。 根据热力学对于一组给定条件所预测的稳定固相可能不一定就是所形成的相。 可能存在过饱和现象，即出现物质的溶解量大于溶解度极限值的情况。 固体溶解所产生的离子可能在溶液中进一步反应。 第二节溶解和沉淀的动力学过程 一、沉淀过程 1、成核作用 溶液中无规则运动的溶质组分变成具有确定表面的有组织的结构。 非均相晶核较均相晶核容易生成。 2、晶体生长 晶体不断从溶液中取得离子，使晶核长大的过程。 动力学方程：dc/dt=-ks(c-c*)n dc/dt—晶体生长速率 k—晶体生长速率常数 s—单位体积中具有一定表面的晶核量 c—晶体界面溶质离子的极限浓度 c*—饱和浓度 n—常数 二、溶解过程 沉淀的逆过程，一般由溶质离开固体的扩散速率所控制。 3、晶核聚集 沉淀物逐渐转化为稳定的固相。晶体结构转向稳定的过程——陈化/熟化。 动力学方程：dc/dt=ks(c-c*) dc/dt—溶解速率 k—溶解速率常数 s—单位体积中具有一定粒度的固体物质量 c—溶液中固体物质的浓度 c*—固体物质的溶解度 第三节天然水各类固体的溶解度 一、氧化物和氢氧化物 1、 氢氧化物 Me(OH)n(s)→Men+ + nOH- Ksp = [Men+][OH－]n Ksp = [Men+][OH－]n [Men+] = Ksp / [OH－]n = Ksp[H+]n / Kwn –lg[Men+] = –lgKsp – nlg[H+] + nlgKw pC= pKsp – npKw + npH=(pKsp -14n)+ npH 给出