10 chapt 3第四讲 水-岩反应2-水-岩化学作用的影响因素.ppt

第三章 地 球 化 学 作 用和 元 素 迁 移; 水-岩化学作用的影响因素分为： (1) 内因:与元素性质有关的因素 体系中的元素丰度、元素在固相中的赋存形式（化合物的类型、化合物的溶解度）和元素进入水相后的存在形式等。 (2) 外因：与环境有关的因素-其它组分及体系理化条件 总体归结：体系的组成和环境的物理化学条件两大因素。; 体系组成对地球化学作用的影响是多方面的。 一类是化合物本身的性质决定的，如下面将介绍的活度积原理，它与化合物的键性和键强等有关。 另一类是由于体系中其它化合物或组分的类型和浓度等所确定，如盐效应和共同离子效应。 还有一类与组分的存在形式有关。 ; 在某微溶电解质溶液中，各有关离子浓度幂之乘积称为离子积。在一定温度、压力条件下，难溶电解质离解的离子活度乘积是常数。即在难溶化合物沉淀时，溶液中化合物的离子活度乘积为一常数称之为溶度积。 对于MmAn微溶电解质来说，溶液中[M]m[A]n称为它的离子积, 它可以是任意数值，不是常数,非溶度积，只有饱和溶液时的离子积为常数，此时为溶度积，离子积和溶度积是两个不同的概念。;①当溶液中[M]m[A]n＜Ksp时，是未饱和溶液，如果体系中有固体存在，将继续溶解，直至饱和为止； ②当[M]m[A]n = Ksp时,是饱和溶液，达到动态平衡； ③当[M]m[A]n＞Ksp时，将会有MmAn沉淀析出，直至成为饱和溶液。 以上三点称为溶度积规则（原理），它是微溶电解质多相离子平衡移动规律的总结。根据溶度积规则可以控制离子浓度，使沉淀生成或溶解。 实例→; 当溶液中出现能够形成更低活度积的离子时，会发生溶度积更低化合物的沉淀和原活度积更高的矿物的溶解，也就是通常所说的“交代作用”。 例如：25?C时，CaF2的溶解度为1.9×10-4 mol， CaF2的活度积为：3.16×10-11， Ca3(PO4)2的活度积为：3.5×10-33 。在含有 CaF2的体系中，带入(PO4)时，可导致： CaF2溶解， Ca3(PO4)2沉淀。; 又如：SrSO4 、SrCO3的溶度积分别为：2.8×10-7和1.6×10-9。设溶液中?SO4? 2-活度为1×10-2mol，其中已沉淀了SrSO4，此时溶液中Sr2+的活度应为2.8×10-5 mol。 若在此溶液中加入?CO3?2-，使?CO3?2- 的活度也为1×10-2 mol，就会发生SrCO3的沉淀，同时SrSO4将变得不稳定而发生溶解，直至溶液中?SO4?2-、 ?CO3?2- 和Sr2+之间的活度积都满足其溶度积。 ; 由SrSO4的溶度积和SrCO3的溶度积可知，只有溶液中?SO4?2-和?CO3?2-的活度比为175时，才将不再发生SrCO3和SrSO4的溶解。经计算，上述溶液到平衡时，其中Sr2+、?SO4?2-和?CO3?2-的活度将分别为1.41×10-5、1.989×10-2和1.137×10-4。 ;溶度积规则的应用 溶度积规则可用于： 1.确定各盐类溶液中元素的最大浓度； 2.判断化合物迁移能力的大小 （S2 - ? PO43 - ? CO32 - ? SO42 - ? Cl -）； 3.判断自然体系中元素溶解或沉淀的方向。;（二）同离子效应 在难溶化合物的饱和溶液中加入含有同离子的易溶化合物时，难溶化合物的饱和溶液的多相平衡将发生移动，原难溶化合物的溶解度将降低。此现象称为同离子效应。 例如，在AgCl的饱和溶液中加入AgNO3，由于Ag+浓度增大，平衡将向生成AgCl沉淀的方向移动，即降低了AgCl的溶解度。这种结果也是同离子效应。反应如下： ; 例如：25?C时，CaF2的溶度积为3.16×10-11,设其溶解度为X，则Ksp=[Ca2+][F-]2 = [X][2X]2 = 4X3，计算得：溶解度 X=1.9×10-4 mol。当溶液中仅存在CaF2时，它的溶解度为X=1.9 ×10-4 mol ，但若溶液中还有其它含Ca2+的易溶化合物时，该化合物的溶解度就要发生变化： 设在溶液中加入含Ca2+的易溶物使Ca2+浓度达到了10-2 mol，据溶度积原理：此时CaF2的溶度积：Ksp = [Ca2+] [F -1] 的值仍为3.16×10-11 。; 设此时CaF2的溶解度为X1， 则有： [Ca2+]= X1+10-2, [F-]2 = 2X1, 代入由上式：[X1+10-2] [2X1]2 = 3.16×10-11。