2-3 配合作用

三、地下水中溶解组分的存在形式
在地下水中，溶解组分以各种形式存在，不同的组分存在形 式可以具有不同的特性。三种溶解组分的存在形式：
单一离子形式： Ca2＋， Mg2+, Na+, K+, Cl-, F络阴离子形式： HCO3－, SO42－ , CO3 2 －, NO3 2 － 复杂络合物（离子对）：有机，无机
用K1、K2、K3…Kn表示。
M L ML ML L ML2
ML K1 M L
K2
ML2 MLL
.
.
. MLn1 L MLn
Kn
MLn MLn1 L
此时，同一级的K稳与K不稳不是倒数关系。
显然，上述体系中形成各级络合物的平衡浓度为：
ML K1 M L ML2 K1K2 L2
m Ca2+ ： 游离Ca2+的浓度(mol/L)； m CaHCO3-， m CaCO30， m CaSO40 ： 分别为Ca2+与HCO3-
CO32-和SO42-结合的离子对浓度。
通常的水分析结果只能代表浓度m Ca2+(T)，游离 离子及离子对浓度是未知数。
2.1 络合物对矿物溶解度的影响
例：在标准状态下，如考虑CaSO40的影响，那么石膏的 溶解度是多少？
例1.6： 某水分析结果见表（离子含量单位为mg/l）,t=10℃。求各 溶解组分存在形式的分配，以及水与方解石和白云石溶解反 应的饱和指数。
组分 浓度(mg/L)
组分 浓度(mg/L)
Na+
Ca2+
Mg2+
K+
325
136
63
9
HCO3-
SO42-
Cl-
pH
651
640
40
7.2
无机组分的总浓度 C T =∑C（游离离子）+ ∑C（无机络合物） + ∑C（有机络合物）
四、地下水中常见的无机络合物形式
❖ 地下水中常见的常量组分络合物有10种：
➢ CaSO40、MgSO40、NaSO4- 、KSO4➢ CaHCO3+ 、MgHCO3+ 、NaHCO30 ➢ CaCO30 、MgCO30、NaCO3-
M L ML
ML K稳 M L
由于配合物的逆反应是配合物的离解反应，所以配合物 稳定常数的倒数就是配合物的离解常数，又称做配合物 的不稳定常数，用K不稳表示。
K稳＝
1 K不稳
上述稳定常数的关系只使用于1：1型络合物。
当金属离子M与配位体L的反应，形成的不是1：1型配
合物，其配合反应是逐级进行的，相应的逐级稳定常数
Aquatic Environmental Chemistry
水环境化学
第三节 络合作用（配合作用）
太原理工大学水文与水资源工程专业
本节内容 一、络合物（配合物）的定义 二、络合物（配合物）的稳定性 三、地下水中溶解组分的存在形式 四、地下水中主要的络合物 五、络合物各种型态的计算
一、络合物 一、水环境中的络合物
一般来说，络合物的出现能增加许多矿物的溶解 度；
如果络合物或离子对是带电的，那么将影响溶液 的离子强度，在计算时就要予以考虑。
在溶解平衡研究中，通过计算各种络合物浓度， 求得游离离子浓度，校正离子强度，求得更精确 的活度系数，从而得出更确切的矿物与水溶解反 应所处的状态。
2.2 地下水中络合物的计算
（1）不考虑离子对的影响，只考虑活度，石膏在水中的 溶解度是：
算得：
Ksp=10-4.85 m Ca2+ =m SO4 2 - =10-2.425(mol/L)
Ksp=（γCa2+ ·m Ca2+）（ γ SO4 2 - ·m SO4 2 - ）= 10-4.85
mCa2 6.946103mol / L 1069mg / L
（2）如果考虑离子对，则石膏在水中的溶解度是多 少？
H2O—CaSO4·2H2O平衡系统：
mCa2（ T） mCa2 mCaSO40m m Ca2（ T）
Ca 2
mCaSO40
6.946 10 3 10 2.54
10 2.007 mol / L 1515 .4mg / L
离子对的存在，明显增加了难溶盐的溶解度
（2）
C2H5 Pb2+
C2H5
C2H5
C2H5
二、配合物的稳定性
配合物（络合物）在溶液中的稳定性是指配合物在溶液中离 解成中心离子(原子)和配位体，当离解达到平衡时离解程度的 大小。这是配合物特有的重要性质。
衡量配合物稳定性大小的尺度用稳定常数表示。K稳
如金属离子（M）与配位体（L）的反应，如果只形成1：1 型，其反应方程可表示为：
【配位体】：与中心离子结合的阴离子或分子。
下列配合物的配位体是什么 [Cu(NH3)4]2+ 、[Fe(CN)6]4-、Ni(CO)4。
【配位原子】配位体中与中心离子直接络合的原子。 如配位体NH3中的N，CN-中的N等。
【配位数】：与中心离子络合的配位原子的数目。
2、天然水中的配位体： （1）OH－、Cl－、CO32－、HCO3－、F－、S2－。
. . .
MLn K1K2K3...Kn Ln
上式中络合物稳定常数的渐次乘积，称为络合物的累 积稳定常数，用β表示：
ML 1 M L ML2 2 L2
. . .
MLn n Ln
从上式可以看出K和β之间的关系。Kn或βn越大，配离子愈 难离解，配合物越稳定。因此，根据游离金属离子浓度、 络合剂浓度和累积稳定常数，便可算出溶液中各级配离子 的平衡浓度。
1、络合物的基本概念
络合物也称配位化合物或配合物:是指由一个或者几个中心原子 或者中心离子(它们通常是金属元素)与多种配位体以配位键的 形式结合在一起形成的化合物称为络合物或配位化合物。
Cu(NH3)4 SO4 ) Cd (CN )
(硫酸四铵合铜)
【中心离子】金属离子，称中心离子。
如[Cu(NH3)4]2+络离子中的Cu2+离子，[Fe(CN)6]4-络离 子中的Fe2+离子，Ni(CO)4中的Ni原子等。
五、络合物的计算
水分析结果代表的是该离子的总浓度； 离子对含量是未知的，可通过下述方法确定： 形态分析：可以确定某些离子对的含量 水溶液组分平衡分布的计算（组分分布计算）：主要方法
2 地下水中络合物的计算 地下水中溶解组分由游离离子和络合物组成，例如钙，
mCa2（ T） mCa2 mCaHCO3 mCaCO30 mCaSO40