元素的地球化学迁移.ppt

Fe2+ → Fe3+ + e Eh0=0.77 (伏特）
V4+→ V5+ + e Eh0=1.00(伏特）
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水-岩化学作用的影响因素
2） 判断反应进行的顺序和强度
Eh 愈大，反应进行愈彻底。 Eh <0.3，反应缓慢而不 完全。同时发生几对反应时，电位表上下距离最大的
水-岩化学作用的影响因素
1溶液中离子活度的乘积
为一常数，这一常数称为活度积；
2）共同离子效应：当在难溶化合物的饱和溶液中加入
与该化合物有相同离子的易溶化合物时，原难溶化
合物的溶解度将会降低；
3）盐效应：随溶液中的电解质浓度增大将导致其它难
溶化合物的溶解度增大；
2）酸性离子在碱性溶液中溶解度增高，有利于迁移， 在酸性条件发生沉淀；碱性元素离子性质相反；
3）在自然地球化学作用中，凡在反应方程式中有H+或 OH-出现作用，受热液介质pH值控制。
4）pH值影响元素共生或分离（Fe、Mn）
5) 影响两性元素的迁移形式；
6) 盐河南类理水工大解学-机反械应与动多力学生院成酸而受pH值的控制。
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水-岩化学作用的影响因素
3.地球化学中的氧化－还原反应
同一化学反应中，某物质失去电子，发生氧化， 称 为还原剂， 同时必然有另一物质获得同量电子发生 还原，称为氧化剂。还原剂必然同氧化剂同时存在， 氧化和还原反应相互联系，同时发生， 这种有电子 得失的反应，叫做氧化还原反应。
氧化－还原反应在元素的迁移和沉淀活动中起着十 分重要的作用。
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水-岩化学作用的影响因素
注意：
1. 电对：Ag+/Ag、Cu2+/Cu、Zn2+/Zn、2H+/H2； 2. 在Mn++ne=M电极反应中，M叫做物质的还原态。
Mn+叫做物质的氧化态； 3. 电对的电位越低，电对中较低氧化数的物质是越强
的还原剂，而较高氧化数的物质则是越弱的氧化剂； 4. 标准电极电位的正、负数值，不因电极反应进行的
4）胶体作用：由于带有同种电荷，互相排斥，而使其
保持悬浮状态；
5）易溶络合物：K不值越大，络合物在溶液中越不稳定
（易离解），迁移越近；K不值越小，络合物越稳定，
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水-岩化学作用的影响因素
2.体系物理化学环境对水－岩化学作用的影响
1）不同元素氢氧化物在水介质中的迁移能力不同，同一 种元素不同价态离子的氢氧化物迁移能力也不同；
方向而改变；
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水-岩化学作用的影响因素
4. 电对的电极电位数值越小，物质的还原态的还原能 力越强，电对的电极电位数值越大，物质的氧化态 的氧化能力越强。
5. 物质的还原态的还原能力越强，其对应的氧化态的 氧化能力就越弱；
6. 只有电极电位数值较小的物质的还原态与电极电位 数值较大的物质的氧化态之间才能发生氧化还原反 应，两者电极电位的差别越大，反应就进行得越完 全。
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水-岩化学作用的影响因素
标准电极电位表的应用 1）确定电子转移的方向，即反应进行的方向。
根据标准电极电位表，任一对氧化－还原反应，位于 表上方的半反应为(－)极，下方的半反应为(＋) 极，反 应驱动力取决于电位差：
Eh=Eh0(－)－Eh0(＋) Eh<0：反应正向进行，即(－)极半反应向右进行，(＋) 极半反应向左进行； Eh>0：反应向相反方向进行。
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水-岩化学作用的影响因素
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Zn-Cu电化学电池示意图
两个金属电极插入被多孔隔板 分隔的ZnSO4和CuSO4溶液中， 每个锌原子释放两个电子成为 Zn2+溶解在溶液中，电子流动 至阳极，每个Cu2+获得两个电 子成为金属Cu沉淀到金属板 上，硫酸根通过隔板迁移以维 持溶液电中性。
两个半反应间先反应，直到一个反应物耗完，再发生
下一对Eh值较小的反应：
Sn2+→Sn4++2e- Eh0=0.15 V (1) U4+→U6++2e- Eh0=0.334 V (2) Fe2+→Fe3++e- Eh0=0.77 V (3) 反应先在(1)和(3)间进行(Eh=-0.62v)， 直到Sn2+或Fe3+
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水-岩化学作用的影响因素
1. if a reaction has positive Eh, the metal ion will be reduced by hydrogen gas to the metal.
2. If a reaction has negative Eh, the metal will be oxidized to the ion and H+ reduced.
耗完。反应在(2)，(3)或(1)，(2)间进行， 直到U4+或
Fe3+之一耗尽为止。
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水-岩化学作用的影响因素
3）反应进行限度和产物共生组合 氧化-还原反应进行的强度与反应物浓度有关。氧化-还 原反应电位Eh值随反应进展和反应物浓度变化而变化。 体系中作用物浓度变低，Eh值变小，反应无限缓慢进 行。氧化-还原反应具有不彻底性。 反应: Fe2++V5+→Fe3++V4+， 产物组合有两种，一是耗 尽V5+，组合为Fe2++Fe3++V4+，二是耗尽Fe2+，组合 为Fe3++V4++V5+， Fe2+和V5+不能共生。由于Fe丰度 高，V5+被耗尽的可能性更大。自然界常见组合： Fe2++Fe3++V4+.
标准条件下：Fe2+ + V5+ → Fe3+ + V4+ 分解为两个半反应，各自标准电极电位为Eh0
Fe2+ → Fe3+ + e Eh0=0.77 (伏特） V4+→ V5+ + e Eh0=1.00(伏特） 两个半反应构成自然电池的两个电极：负极上Fe2+给 出一个电子，正极V5+获得一个电子。
随电子从Zn电极流向Cu电极，
Zn2+活动性增大， Cu2+活动
性降低，直到电子流动停止时
达到平衡。
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水-岩化学作用的影响因素
离子浓度为1mol/L，气体压强为101.3kPa，温度为25℃ 我们把2H+/H2的电位人为地定为零，这样通过测定 H+/H2与其他电对之间的电位差，就可以相对确定每一 种电对的电极电位．这样测得的电极电位叫做标准电极 电位或标准氧化-还原电位，以Eh0标示。