水化学2ppt-水环境化学

2005年到哪里去—存在形态？如何去除？配位氧化还原吸附吸附吸附沉淀沉淀沉淀第二节配位平衡基本概念金属离子的水合与水解反应硬软酸碱配位原则配位反应对水中金属离子存在形态的影响1.基本概念配位反应Lewis酸碱电子理论：配合物（配位化合物）是Lewis酸碱的加合物中心原子（离子）Ag+：提供空轨道配（位）体NH3：提供孤对电子；配位原子NAg+：4s24p64d105s0

:NH3单合（齿）配位体多合（齿）配位体（螯合剂）乙二胺四乙酸（EDTA）配位反应的平衡常数稳定常数累积稳定常数2.金属离子的水合与水解反应（1）阳离子在水中的形态水合金属离子的酸性（离子势：Z2/r）随金属离子半径的减小而增大；随金属离子所带电荷的增加而增大金属离子Be2+Mg2+Ca2+Ba2+pKa5.712.213.314.0稳定常数的变化规律不同价态阳离子在水中的形态—与水配合的结果Li+,Na+Ca2+,Mg2+Al3+,Fe3+,As3+C4+,Ti4+As5+

S6+,Cr6+Cl7+,Mn7+水中阳离子的形态与pH值关系（2）多核羟基配合物的形成金属离子与水的简单配位——逐级离解多核羟基配合物多核羟基配合物形成的条件？以Fe3+水解为例Fe(ClO4)3投加到水中，配位平衡：计算不同的FeT浓度时各物种浓度与pH的关系（1）试错法：在确定的pH值，试算（2）简化计算，忽略Fe2(OH)24+和Fe3(OH)45+FeT=10-9MFe2(OH)24+FeT=10-2MFe2(OH)24+Fe3(OH)45+Fe2(OH)24+Fe3(OH)45+FeT=10-2M时精确解多羟基物种大量生成的条件高浓度——过饱和较窄的pH范围溶液相→固体→√×(3)水中其它常见配位体配位体淡水中浓度mol/L海水中浓度mol/LHCO3-10-4—10-2.310-2.6CO32-10-6—10-410-4.5Cl-10-5—10-310-0.26SO42-10-5—10-310-1.55F-10-6—10-410-4.2HS-/S2-10-6—10-3-氨基酸10-7—10-510-7—10-6有机酸10-6—10-410-6—10-53.硬软酸碱理论（Pearson1963）阳离子（酸）分类A类：具有惰性元素类型的电子构型，高度球形对称，不易受其它物种的电场影响而变形B类：有10个或12个外层电子（包括次外层d电子），低电负性，易受其它物种电场影响而变形中间过渡类：有1-9个外层电子配位原子——硬碱、软碱NOFPSClAsSeBrTeI硬软酸碱原则HardandSoftAcid-Baserules硬亲硬，软亲软:硬酸倾向于与硬碱结合，软酸倾向于与软碱结合；硬酸易于与硬碱反应，软算易于与软碱反应硬酸交界酸软酸A类：IA,IIA离子，Al3+,Sc3+,La3+,Si4+,Ti4+,Zr4+,Th4+，Cr3+,Mn3+,Fe3+,Co3+V2+,Cr2+,Mn2+,Fe2+,Co2+,Ni2+,

Cu2+,Ti3+,V3+,Zn2+,Pb2+,Bi3+

B类：Cu+,Ag+,Au+,Cd2+,Hg2+,Sn2+,Tl3+,Au3+,In3+,Br+配位稳定性：N>>P,O>>S,F>>ClF>O>N=Cl>Br>I>SOH->RO->RCO2-CO32->>NO3-PO43->>SO42->>ClO4-配位稳定性：Mn2+<Fe2+<Co2+<Ni2+<Cu2+>Zn2+配位稳定性：P>>N,S>>O,I>>FS>I>Br>Cl=N>O>F4.配位反应对阳离子存在形态的影响元素主要物种淡水[Mn+]/MT海水[Mn+]/MT主要为自由离子LiLi+1.001.0NaNa+1.001.0KK+1.000.98CsCs+1.000.93MgMg2+,MgCO30.940.84CaCa2+,CaSO40.940.83SrSr2+0.940.71BaBa2+0.950.86元素主要物种淡水[Mn+]/MT海水[Mn+]/MT与OH-CO32-

HCO3-,Cl-配位Be2+BeOH+,Be(OH)201.5×10-31.8×10-3Al3+Al(OH)3(s),Al(OH)2+,Al(OH)4-1×10-96×10-10Fe3+Fe(OH)3(s),Fe(OH)2+,Fe(OH)4-2×10-111×10-12Co2+Co2+,CoCO300.50.58Ni2+Ni2+,NiCO300.40.57Cu2+CuCO30,Cu(OH)200.019.3×10-2Zn2+Zn2+,ZnCO300.40.45Cd2+Cd2+,CdCO300.52.7×10-2Hg2+Hg(OH)201×10-106×10-15Pb2+PbCO305×10-23×10-2配位作用的影响及应用金属离子：改变金属离子的形态，影响金属离子的性质——毒性、迁移性、生物可利用性、溶解性合成配位体的环境影响：EDTA、氨基三乙酸（NTA）、磷酸盐水处理药