第四章 天然水中的化学平衡5(配合作用).ppt

（1）金属的比重大于5（5.0g/cm3)）者（也有人认为大于4者）为重金属。比重大于5的金属有45种左右，大于4的约有60种。 （2）周期表中原子序数大于钙（20）者，即从钪（21）起为重金属。 （3）重金属为有毒金属。 从环境污染方面来讲，重金属主要是指汞、镉、铅、铬和类金属砷等生物毒性显著的重金属， 也指具有一定毒性的一般重金属如锌、铜、钴、镍、锡等。 目前最引起关注的是 Hg、Cd、Pb、Cr、As、Cu、Zn等。 汞中毒---- 水俣病 镉中毒---- 痛痛病 铅中毒 血铅事件 铬中毒 2011年8月，云南曲靖的铬渣污染进入中国公众视线。 《永不妥协》朱莉娅·罗伯茨 主演 砷中毒 原子半径变化示意图 重金属中毒机理 生物机体中含巯基（-SH）的酶与外来重金属的反应： 硬碱除F-外，多是以O为配位原子的电子给予体， 软碱主要是以C,S为配原子的电子给予体。 硬碱：电负性高，负电荷密度大，不易变形。 软碱：电负性低、易变形。 中间碱：介于两者之间。 天然水体中重要的无机配位体有OH-、Cl-、CO32-、HCO3-、F-、S2-， 除S2-外，均属于路易氏硬碱，易与硬酸进行配合，如OH-在水溶液中将优先地与某些作为中心离子的硬酸结合（如Fe3+，Mn3+等），形成羟合络离子或氢氧化物沉淀， 而S2-离子则更易和重金属如Hg2+、Ag+等形成多硫配合离子或硫化物沉淀。 水体中无机配位体与重金属络合的一般规则： （酶分子） （金属配合物） 破坏和中断了某些正常的代谢进程，引发中毒。 有的金属离子与配位体的结合仅需几秒钟到几分钟即可完成，但有的反应速度较慢。 3、配合物的热力学稳定性及动力学稳定性 活性与惰性是动力学性质，稳定与不稳定是热力学性质。 例如，Co(NH3)63+在酸性介质中被H2O取代的反应进行得很慢，在室温下经过几天还无明显变化，因此Co(NH3)63+是惰性配合物。但随时间增长，几乎完全变成了Co(H2O)63+与NH3，其平衡常数达1025。 从动力学性质， Co(NH3)63+是惰性的，但从热力学性质来看，又是非常不稳定的。 通常，把能进行快速取代反应的配合物称为活性配合物，把那些取代反应速度很慢的配合物称为惰性配合物。 由于大多数重金属离子均能水解，其水解过程实际上就是羟基配合过程，它是影响一些重金属难溶盐溶解度的主要因素。 4.4.3 羟基对重金属离子的配合作用 多数电价高的金属离子，在水溶液中强烈水解，具有较低的pH值。 许多二价重金属离子在天然水的pH值范围内水解； 碱土金属（如Ca2+）仅在碱性溶液中水解。 常见重金属的水解特征 P102 不同羟基配离子在不同pH值下的分布 4.4.4 Cl-对重金属离子的配合作用 氯离子是天然水体中最常见的阴离子之一，被认为是较稳定的配合剂。 4.4.5 腐殖质的配合作用 在动植物残体腐败的过程中，有相当一部分难以被降解的物质，如油类、蜡、树脂和木质素等，这些残余物与微生物的分泌物相结合、常形成一种褐色或黑色的无定形胶态复合物，这种复合物通常被称为腐殖质。是有机高分子物质，分子量在300-30000以上。 腐殖质的环境化学意义在于： （1）存在于天然水体（或土壤）中的腐殖质对金属离子有螯合作用，对有机物有吸附作用，成为水（或土壤）的天然净化剂； （2）在水的氯气消毒过程中，腐殖质与氯气反应，可生成三卤甲烷类化合物，具有强致癌性； （3）水体中的腐殖质可能作为光敏物质参与光化学氧化还原作用。 通常根据腐殖质在酸、碱中溶解的情况，将它们分成三个主要部分。 （1）富里酸（fulvic acid),用FA表示，分子量为几百至几千，可溶于酸和碱； （2）腐植酸(humic acid)，用HA表示，分子量为几千至几万，可溶于碱，但不溶于酸； （3）胡敏质(humin)：不溶于酸和碱 （1）以碳链为骨架，以-O-,-N-为交联基团； （2）含氢键，带有很多含氧官能团； （3）分子量大，如胡敏质、腐殖酸分子量可达几万； 1、腐殖质的化学结构特点 （4）分子内多处带有电荷，高度极性； （5）分子内含蛋白质类和碳水化合物类的部分很容易发生水解，芳香核部分不易发生化学降解和生