教材第六、七、十一、十二章,Chap.5 天然水體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)和界面作用,1.天然水體內(nèi)的一些化學(xué)反應(yīng) Some Chemical Reactions in Natural Waters,一、溶液中的離子平衡反應(yīng) Ion Equilibrium Reaction in Solution,離子平衡反應(yīng)類型,弱酸、弱堿的電離平衡 多價(jià)金屬離子的水解平衡 副族金屬離子的絡(luò)合平衡等,1、離子平衡反應(yīng)的特點(diǎn),（1）均為離子平衡反應(yīng)，反應(yīng)速度比較快，能在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到平衡；當(dāng)環(huán)境中條件發(fā)生改變時(shí)，會(huì)使平衡迅速發(fā)生移動(dòng) （2）達(dá)成化學(xué)平衡后，多元弱酸、弱堿和金屬離子會(huì)以不同形式存在,2、元素不同存在形式的意義,元素的不同存在形式對(duì)水生生物的作用和某些化學(xué)反應(yīng)可能產(chǎn)生完全不同的影響 例 CO2平衡系統(tǒng)與堿度、硬度等的關(guān)系 H2S和S2- 重金屬絡(luò)合物,3、元素各種形式的計(jì)量關(guān)系,以金屬離子的絡(luò)合平衡為例 （1）若M為金屬離子（中心離子），電荷省去，A為配位體，則有相應(yīng)成絡(luò)反應(yīng) 其中M、MA、MA2、MA3、MA4稱為不同形式的M M+MA+MA2+MA3+MA4 =CM,（2）計(jì)算各種形式M的實(shí)際含量,令1、2、3、4為相應(yīng)的累積平衡常數(shù) 各種形式M的實(shí)際含量 MA = MA 1 MA2 = MA22 MA3 = MA33 MA4 = MA44,（3）各種形式的M占CM的百分比,分別表示為f(M)、f(MA)、f(MA2) 、f(MA3) 、f(MA4) CM= M+MA+MA2+MA3+MA4 MA = MA 1 MA2 = MA22 MA3 = MA33 MA4 = MA44 fM(%) = M/CM=1/ (1+ ) 式中：i=14 通式：fMAi(%) = fMiAi,計(jì)算H2CO3的電離平衡中各成分的含量，其中：CO32-相當(dāng)于M，HCO3-相當(dāng)于MA，H+相當(dāng)于A，則 1 =1/K2 ; 2 =1/K21/K1,例,二、沉淀反應(yīng) Sediment Reaction,反應(yīng)類型及其與養(yǎng)殖生產(chǎn)的關(guān)系,碳酸鹽沉淀：CaCO3、MgCO3等，其生成和溶解直接影響?zhàn)B殖水體的堿度、硬度以及緩沖性能等 磷酸鹽沉淀：AlPO4、FePO4、Ca3(PO4)2等，直接關(guān)系到PO43-的有效化問題 金屬氫氧化物沉淀：Al(OH)3、Fe(OH)3 、Cu(OH)2等，直接關(guān)系到某些金屬鹽類治療魚病的有效濃度的大小，同時(shí)與養(yǎng)殖水體的絮凝作用有關(guān) 金屬硫化物的沉淀：FeS、CuS，對(duì)減弱H2S對(duì)水生生物毒性有良好的作用,三、氧化還原反應(yīng) Redox-reaction,1、天然水體的氧化還原電位Eh,決定天然水體Eh的因素,有幾個(gè)單氧化還原體系，則電位介于各個(gè)單體系的電位之間，而接近于含量較高的單體系電位 某一單體系的數(shù)量較其它單體系高得多，則復(fù)合體系的電位幾乎等于存在量多的單體系電位，該體系稱為“決定電位體系” 一般，水體中的氧體系是決定電位體系；在含大量有機(jī)質(zhì)的水體中，有機(jī)質(zhì)體系可能成為決定電位體系,2、Eh-pH圖,多數(shù)氧化還原反應(yīng)的電勢(shì)都隨pH的變化而變化 以pH值為橫坐標(biāo)，以Eh為縱坐標(biāo)作出電對(duì)的Eh值隨pH變化的關(guān)系圖，這種關(guān)系圖便稱為Eh-pH圖,水的氧化還原與兩個(gè)電對(duì)有關(guān) 2H+ + 2e = H2 (g) E = 0 O2 (g) + 4H+ + 4e = 2H2O (l) E = +1.22,據(jù)Nernst方程，若p(H2)=1 atm、p(O2) = 1 atm : E = E +(0.059/2) lgH+ 2/p(H2) E = -0.059 pH : E = E + (0.059/4) lgp(O2)H+4/1 E= 1.22 0.059 pH,（1）水的Eh-pH圖的結(jié)構(gòu) 水的穩(wěn)定上限(Upper limit) 水的穩(wěn)定下限(Lower limit) 水的氧化區(qū) 水的還原區(qū) 水的穩(wěn)定區(qū),兩個(gè)方程的意義,任何一個(gè)氧化劑在某一pH值的電極電勢(shì)高于穩(wěn)定上限，此氧化劑會(huì)將水氧化而分解出O2 任何一個(gè)還原劑在某一pH值的電極電勢(shì)低于穩(wěn)定下限，此還原劑會(huì)將水還原而分解出H2 任何一個(gè)還原劑在某一pH值的電極電勢(shì)低于上限、同時(shí)又高于下限，那么水既不能被氧化、又不能被還原,（2）Eh-pH圖的作用,環(huán)境的任何組成，根據(jù)其Eh值和pH值，在Eh-pH圖中都有相對(duì)的位置反映環(huán)境的氧化還原狀態(tài) 具可變化