第三章地表地球化学作用与元素迁移.ppt

宜昌北崆岭地区硫化物矿床开采引起的硫化物氧化分解及其对河流的污染第61页，共130页，星期日，2025年，2月5日OxideandsulfatedepositsinthebedoftheDeeRiver,MtMorgan,QLD，Australia第62页，共130页，星期日，2025年，2月5日1）pH值对元素沉淀的影响氢氧化物pH氢氧化物pHSn(OH)42Zr(OH)42.05-2.07Fe(OH)32.48-2.7Ga(OH)33.5In(OH)3.7Al(OH)34.1-4.3Pb(OH)26.05Fe(OH)26.49Ni(OH)26.7Zn(OH)26.8Co(OH)27.3Mn(OH)28.5-8.8Mg(OH)210.5不同元素的氢氧化物发生沉淀的pH值的临界值(大多金属元素在水体中以该形式存在)第63页，共130页，星期日，2025年，2月5日2）pH值对元素及其化合物溶解度的影响第64页，共130页，星期日，2025年，2月5日自然界有两种Fe帽类型：纯铁帽和铁锰帽。两种铁帽形成的水溶液条件存在差异：Mn(OH)2沉淀pH值约为9,属碱性条件。当在表生条件下水介质为偏酸性时,Mn大部分淋失,而Fe(OH)2和Fe(OH)3是稳定的，形成较纯铁帽；当水介质呈弱碱性时,Fe和Mn的氢氧化物均发生沉淀，进而形成Fe-Mn帽。第65页，共130页，星期日，2025年，2月5日1）概念反应物之间发生元素电子得失和价态变化的化学反应称为氧化还原反应。反应中，原子或离子失去电子则称被氧化，得到电子则称被还原。例：Fe2++V5+→Fe3++V4+Fe2+→Fe3++eEh0=0.77VV4+→V5++eEh0=1.00VEh0称氧化还原标准电极电位。上式反应是因为当Fe2+和V5+相遇时，它们之间产生了电位差，使电子从Fe2+自动向V5+转移。由于V的电极电位高于Fe的电极电位，使得反应中V离子还原为低价态，而Fe氧化成高价态。化学反应的电位差决定了氧化还原反应的方向，而氧化还原反应的电位差，取决于离子的氧化还原电位-首先必须确定每一种离子的氧化还原电位。3、氧化还原反应第66页，共130页，星期日，2025年，2月5日氧化还原电位一种离子氧化态时的电位可以表示为（氧化还原电位的能斯特方程）：式中：Eh为研究条件下的氧化电位；Eh0为在标准条件下的氧化电位；R为气体常数（8.314J/mol.K）；T为绝对温度；F为法拉弟常数（96500J/V）；n为参加反应的电子数；COXD和CRED分别为氧化态离子(如Fe3+)和还原态离子(如Fe2+)的浓度。例如：Fe2+→Fe3++eEh0=0.77VP114表中列出了在标准条件下（25℃,1atm）酸性溶液和碱性溶液中的Eh0第67页，共130页，星期日，2025年，2月5日第68页，共130页，星期日，2025年，2月5日电极电位低的元素的还原态可与位于该元素的后面、电极电位较高的元素的氧化态相互作用，本身失去电子，前者被氧化，而后者被还原。电极电位低的元素的还原态不与其前面元素的的氧化态发生氧化还原反应。（电子向电位高处流）Fe0→Fe2++2eEh0=-0.41VPb0→Pb2++2eEh0=-0.126VAg0→Ag++eEh0=+0.79V?Fe0+Pb2+=Fe2++Pb0Fe0+2Ag+=Fe2++2Ag0Pb0+2Ag+=Pb2++2Ag0结果在自然界中，Pb2+与Ag0共生，而不存在Pb0与Ag+共生；存在Fe2+与Pb0共生，不存在Pb2+与Fe0