《地球化学第四章水岩化学作用和水介质中元素的迁移.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地球化学第四章水岩化学作用和水介质中元素的迁移.ppt（42页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、地球化学第四章水岩化学作用和水介质中元素的迁移现在学习的是第1页，共42页自自然然界界的的物物质质是是不不断断运运动动的的，元元素素也也包包含含于于其其中中，本本章章的的主主要要内内容容是是地地球球系系统统水水岩岩化化学学作作用用和和作作用用类类型型及及元元素素在在水水介介质质中中的的迁迁移移及及迁迁移移的的控控制制因因素。素。要求掌握：要求掌握：1 1、元素的地球化学迁移、元素的地球化学迁移 2 2、水介质中元素迁移沉淀的化学规律及其影、水介质中元素迁移沉淀的化学规律及其影 响因素响因素 3 3、热力学在元素结合规律中的应用、热力学在元素结合规律中的应用 4 4、自然过程的方向和相图的编制、
2、自然过程的方向和相图的编制 5 5、地球化学地球化学动动力学概念力学概念 现在学习的是第2页，共42页3.1 3.1 地球系统的化学作用和化学迁移地球系统的化学作用和化学迁移 地球系地球系统统的化学不均一性和系的化学不均一性和系统统的物理化学条的物理化学条件的不断改件的不断改变变，是引，是引发发化学作用的化学作用的导导因。因。地球各地球各层层圈内部和一些流体相中，会圈内部和一些流体相中，会发发生相生相转变转变和不同相和不同相间间的元素分配，的元素分配，这这是常是常见见的化学作用方式。的化学作用方式。地球的地球的层层圈界面、岩石界面和圈界面、岩石界面和矿矿物相界面等物相界面等地地带带，若两者，若
3、两者间间的物理化学性的物理化学性质质差异很大，其中有一差异很大，其中有一相相为为流体相、或者有流体作流体相、或者有流体作为为介介质质，该处该处将成将成为为化学化学作用十分活作用十分活跃跃的地的地带带。现在学习的是第3页，共42页地球系统中化学作用的基本特点地球系统中化学作用的基本特点 1 1、地地球球中中化化学学作作用用是是在在地地球球系系统统组组成成和和条条件件的的背背景景上上进进行行的的；（大大量量组组分分共共存存、开开放放体体系系、物物理理化化学学条条件件变变化化范范围围有有限限等）等）2 2、无无论论在在大大系系统统和和少少体体系系中中都都可可以以发发生生地地球球化化学学作作用用，在在
4、化化学学界界面面上上地地球球化化学学化化学学作作用用较较强强烈烈，流流体体的的参参与与使使化化学学作作用用加速和加强；加速和加强；3、自发进行的不可逆过程，体系内相数、自发进行的不可逆过程，体系内相数有限，稳定相一般都不是纯化合物。有限，稳定相一般都不是纯化合物。现在学习的是第4页，共42页现在学习的是第5页，共42页现在学习的是第6页，共42页现在学习的是第7页，共42页3.1.1 地球系统的化学作用类型地球系统的化学作用类型地球系统中化学作用类型很多，主要分为以下几种（1）水岩反应和水介质中的化学作用，如热液对围岩的交代作用。（2）熔-岩反应和熔浆化学作用，如岩浆结晶分异形成火成岩。（3）
5、水-气化学作用，如地表水和大气中H2O、O2、CO2的相互作用。（4）岩-岩化学作用，如球外物质撞击地球表面的岩石。（5）有机化学作用，如石油、天然气的形成过程。现在学习的是第8页，共42页3.1.2元素的地球化学迁移元素的地球化学迁移 3.1.2.1物质迁移的类型物质迁移的类型在在不不同同介介质质中中物物质质的的迁迁移移形形式式和和迁迁移移方方式式都都有有所所不不同同，它它们可分为：们可分为：1 1、化化学学和和物物理理化化学学迁迁移移硅硅酸酸盐盐熔熔体体迁迁移移，水水溶溶液液迁移，气态迁移；迁移，气态迁移；2 2、生生物物和和生生物物化化学学迁迁移移与与与与生生物物活活动动有有关关，如如光
6、光合合作用、生物还原作用、生物还原(硫硫)作用等；作用等；3 3、机械迁移、机械迁移以岩屑，矿物碎屑的形式进行迁移以岩屑，矿物碎屑的形式进行迁移物质经常不是以单一形式而是以多种形式进行迁移，地球化学物质经常不是以单一形式而是以多种形式进行迁移，地球化学主要研究物质（元素）的化学和物理化学迁移。主要研究物质（元素）的化学和物理化学迁移。现在学习的是第9页，共42页3.1.2.2 元素地球化学迁移元素地球化学迁移 当体系所处的环境其物理化学条件发生当体系所处的环境其物理化学条件发生变化时，为了适应环境条件的变化、与变化时，为了适应环境条件的变化、与环境达到新的平衡，元素间原来的结合环境达到新的平衡
7、，元素间原来的结合关系将自动解体，转变成一种新的相对关系将自动解体，转变成一种新的相对稳定的结合方式，稳定的结合方式，在元素赋存状态发生在元素赋存状态发生变化的同时，伴随有元素的空间位移和变化的同时，伴随有元素的空间位移和元素组合的变化时元素组合的变化时，称为元素的地球化称为元素的地球化学迁移。学迁移。现在学习的是第10页，共42页3.1.2.3 3.1.2.3 元素地球化学迁移包括三个环节：元素地球化学迁移包括三个环节：首首先先，是是元元素素从从原原来来的的固固定定（稳稳定定的的结结合合）状状态态转转化为活动（非稳定结合）状态，并进入迁移介质；化为活动（非稳定结合）状态，并进入迁移介质；随随
8、之之，元元素素发发生生空空间间位位移移，在在这这一一阶阶段段元元素素有有一定的迁移形式，但并没有形成稳定固相化合物；一定的迁移形式，但并没有形成稳定固相化合物；最后，最后，元素在迁移到一个新的空间后，由于物理化元素在迁移到一个新的空间后，由于物理化学条件的明显改变，在新的环境、新的条件下元素形学条件的明显改变，在新的环境、新的条件下元素形成新的稳定结合关系，即沉淀或结晶出新的矿物成新的稳定结合关系，即沉淀或结晶出新的矿物。现在学习的是第11页，共42页现在学习的是第12页，共42页判断元素是否发生了迁移，有多种识别方法：判断元素是否发生了迁移，有多种识别方法：1 1、通通过过矿矿物物组组合合的
9、的变变化化来来判判断断 在在岩岩浆浆侵侵入入体体或或热热液液矿矿床床的的围围岩岩中中经经常常可可以以发发现现蚀蚀变变矿矿物物组组合合，如如当当中中酸酸性性岩岩浆浆岩岩外外围围的的碳碳酸酸岩岩岩岩石石发发生生矽矽卡卡岩岩化化时时，原原来来的的碳碳酸酸盐盐矿矿物物（方方解解石石CaCO3CaCO3、白白云云石石(Ca,Mg)CO3(Ca,Mg)CO3）被被新新生生成成的的硅硅酸酸盐盐矿矿物物（石石榴榴子子石石(Ca,Fe)3(Fe,Al)2SiO43(Ca,Fe)3(Fe,Al)2SiO43、辉辉石石Ca(Mg,Fe)Si2O6Ca(Mg,Fe)Si2O6等等）所所替替代代。蚀蚀变变岩岩石石与与原
10、原岩岩成成分分的的差差异异：硅硅、铝铝的的原原子子数数相相对对增增加加，同同时时镁镁、钙钙的的原原子子数数相相对对减减少少，指指示示碳碳酸酸岩岩岩岩石石中中发发生了硅、生了硅、铝铝的迁入和的迁入和镁镁、钙钙的迁出。的迁出。现在学习的是第13页，共42页2、通、通过过岩石中元素含量的系岩石中元素含量的系统测统测定和定量定和定量计计算来判定算来判定 当岩石中有元素（原子或离子形式）当岩石中有元素（原子或离子形式）加入，或岩石中原有的元素迁出，元素加入，或岩石中原有的元素迁出，元素在岩石中的相在岩石中的相对对含量就必然会含量就必然会发发生生变变化。化。因此通因此通过过岩石中元素含量的系岩石中元素含量
11、的系统测统测定和定和定量定量计计算，可以确定哪些元素算，可以确定哪些元素发发生了迁生了迁移（包括迁入和迁出），并可移（包括迁入和迁出），并可计计算出迁算出迁移量的大小。移量的大小。现在学习的是第14页，共42页3 3、通过物理化学（环境）界面来判断、通过物理化学（环境）界面来判断 从元素迁移的三个从元素迁移的三个阶阶段（段（环节环节）可）可知，知，环环境物理化学条件的明境物理化学条件的明显显改改变变既是既是元素元素发发生迁移的生迁移的动动因，又是元素因，又是元素终终止迁止迁移的制移的制约约因素。因素。因此，自然界的物理化学因此，自然界的物理化学界面，如氧化界面，如氧化还还原界面，原界面，压压力
12、力释释放放带带，温度，温度界面，界面，pHpH界面，水位界面，水位线线，土壤湿度界面等，土壤湿度界面等通常是元素通常是元素发发生或生或终终止迁移的部位。止迁移的部位。现在学习的是第15页，共42页3.2 水岩化学作用水岩化学作用 水水-岩岩化化学学作作用用是是地地壳壳中中最最广广泛泛和和最最活活跃跃的的化化学学作作用用，这这类类作作用用可可以以一一直直延延伸伸到到上上地地幔幔。水水-岩岩化化学学作作用用发发生生的的温温度度和和压压力力范范围围为为0-4000-400和和1 1100001010000105 5PaPa，水水-岩岩化化学学作作用用通通常常又又分分为为低低温温水水岩岩作作用用和和高
13、高温温水水岩作用。岩作用。3.2.1 3.2.1 低温水低温水-岩作用的物理化学环境岩作用的物理化学环境低温水低温水-岩作用发生在近地表处，地表是地球的岩石岩作用发生在近地表处，地表是地球的岩石圈、水圈、大气圈和生物圈交织重叠的区带，因此圈、水圈、大气圈和生物圈交织重叠的区带，因此其物理化学环境有以下特征：其物理化学环境有以下特征：现在学习的是第16页，共42页1 1、过过量量水水的的体体系系：地地球球表表面面大大洋洋面面积积占占71%71%，大陆面积占，大陆面积占29%29%。2 2、水水-岩岩间间长长期期的的化化学学作作用用使使 水水体体系系中中含含有有大大量量的的作作用用剂剂（O O2
14、2,CO,CO2 2,H,H+,OH,OH-）和和各各类类电电解解质质盐盐类类（NaNa、K K、CaCa、MgMg的的盐盐），同同时时水水又又有有很很好好的的流流动动性性。因因此此，表表生生化化学学作作用用过过程程中中水水既既是是作作用用介介质质，又又是是良良好好的溶剂和搬运剂。的溶剂和搬运剂。现在学习的是第17页，共42页3 3、有生物和有机质参加作用。有生物和有机质参加作用。4 4、富富氧氧 (fofo2 2 =0.2130.21310105 5Pa Pa)和和富富COCO2 2 (fco(fco2 2=3.04 =3.04 10Pa 10Pa)的环境。的环境。5 5、低低（-75-75
15、 +200+200）而而迅迅速速变变化化（昼昼夜和季节变化）的温度条件。夜和季节变化）的温度条件。6、低压（通常、低压（通常1200105Pa，深海成岩，深海成岩可达可达5000105Pa）条件。）条件。现在学习的是第18页，共42页现在学习的是第19页，共42页3.2.2 3.2.2 水岩化学反应类型水岩化学反应类型：1 1、氧化还原反应、氧化还原反应 redox reactionredox reaction氧氧化化作作用用和和还还原原作作用用是是一一个个完完整整体体系系中中相互对立又相互统一的两个方面。相互对立又相互统一的两个方面。氧氧化化还还原原反反应应实实际际上上是是电电子子转转移移的
16、的反反应。应。例如铁橄榄石的氧化：例如铁橄榄石的氧化：2Fe2Fe2 2SiOSiO4 4+O O2 2+4H+4H2 2O O=2Fe2Fe2 2O O3 3+2H+2H4 4SiOSiO4 4 在铁的硅酸盐和硫化物发生氧化时，在水的参在铁的硅酸盐和硫化物发生氧化时，在水的参与下，二价铁离子失去电子被氧化成三价，氧分子与下，二价铁离子失去电子被氧化成三价，氧分子接受电子由原子态还原为负二价离子。接受电子由原子态还原为负二价离子。现在学习的是第20页，共42页还还原原作作用用是是氧氧化化作作用用的的逆逆过过程程。如如三三价价铁铁还还原原为为亚亚铁铁，硫硫酸酸盐盐的的高高价价硫硫被被还还原原为为
17、负二价硫等：负二价硫等：2Fe2Fe2 2O O3 33H3H2 2O+C=4FeO+COO+C=4FeO+CO2 2+3H+3H2 2O O 细菌常参与氧化和还原反应：细菌常参与氧化和还原反应：喜喜氧氧细细菌菌起起氧氧化化作作用用，其其中中一一种种嗜嗜铁铁杆杆菌菌能能将将FeFe2+2+氧氧化化成成FeFe3+3+，另另一一类类嗜嗜硫硫杆杆菌菌能将硫化物的硫氧化成硫酸盐。能将硫化物的硫氧化成硫酸盐。厌氧细菌起还原作用厌氧细菌起还原作用，能把，能把SO42-还原为还原为H2S。现在学习的是第21页，共42页2 2、脱脱水水和和水水解解反反应应 dehydration dehydration a
18、nd and hydrolyzehydrolyze 水水解解作作用用的的实实质质是是水水电电离离的的H H+或或OHOH进进入入矿矿物物晶晶格格，分分别别取取代代其其中中的的阳阳离离子子或或阴阴离离子子，从从而而使使矿矿物物解解体体形形成成新新的的矿矿物物。如在氧化带盐类的水解：如在氧化带盐类的水解：FeFe2 2(SO(SO4 4)3 3+6H6H2 2O O 2Fe(OH)2Fe(OH)3 3+3H+3H2 2SOSO4 4FeFe2 2O O3 3+nH+nH2 2O O 铁矿化铁矿化 该反应也可以在矽卡岩化过程发生。该反应也可以在矽卡岩化过程发生。现在学习的是第22页，共42页又如，正
19、长石水解形成高岭石的反应：又如，正长石水解形成高岭石的反应：4KAlSi4KAlSi3 3O O8 8 +6H6H2 2O OAlAl4 4SiSi4 4O O1010(OH)(OH)8 8 +2SiO2SiO2 2 +4KOH+4KOH 水水解解反反应应受受pHpH值值控控制制，溶溶液液偏偏酸酸性性时时有有利利于于水水解解反反应应。当当水水解解反反应应使使溶溶液液偏偏碱碱性性时时，天天然然水水吸吸收收大大气气中中的的COCO2 2和和土土壤壤中中的的COCO2 2、HClHCl、H H2 2S S等等，使使水水的的pHpH值值保保持持在在5 57 7左左右右，增增加加了了溶溶液液水水解解的的
20、活力。活力。在不同的在不同的pH条件下，矿物水解后的产物是不同的，条件下，矿物水解后的产物是不同的，如在表生条件下硅酸盐矿物水解可形成不同的次如在表生条件下硅酸盐矿物水解可形成不同的次生矿物，以白云母（生矿物，以白云母（KAl2AlSi3O10(OH)2）水解）水解形成的次生矿物系列为例：形成的次生矿物系列为例：现在学习的是第23页，共42页 KAlKAl2 2AlSiAlSi3 3O O1010(OH)(OH)2 2 K K1-n1-nAlAl2 2AlSiAlSi3 3O O1010(OH)(OH)2 2HH2 2O O pH=7.8pH=7.89.59.5伊利石伊利石 AlAl2 2Al
21、SiAlSi3 3O O1010(OH)(OH)2 2nHnH2 2OpH=7.5OpH=7.58.58.5贝得石贝得石 AlAl2 2SiSi4 4O O1010(OH)(OH)2 2nHnH2 2OO pH=7pH=78.58.5蒙脱石蒙脱石AlAl4 4SiSi4 4O O1010(OH)(OH)8 8 4H4H2 2OpH=6OpH=67 7 埃洛石埃洛石 AlAl4 4SiSi4 4O O1010(OH)(OH)8 82H2H2 2O O pH=5pH=56(?)6(?)变埃洛石变埃洛石 AlAl4 4SiSi4 4O O1010(OH)(OH)8 8 pH=3.5pH=3.588高
22、岭石高岭石现在学习的是第24页，共42页硅硅酸酸盐盐矿矿物物水水解解后后，碱碱金金属属和和碱碱土土金金属属阳阳离离子子与与OHOH离离子子一一起起进进入入水水体体，最最后后汇汇入入大大海海，而而与与硅硅铝铝阴阴离离子子结结合合在在一一起起的的H H+进进入入粘粘土土矿矿物物，这这些些粘粘土土矿矿物物属属难难溶溶解解的的弱弱酸酸性性物物质质，成成为为土土壤壤的的主主要要组组成成部分。部分。在温度、压力增高时可发生脱水反应。如：在温度、压力增高时可发生脱水反应。如：高岭土高岭土+石英石英=叶腊石叶腊石+水水 AlAl2 2SiSi2 2O O5 5(OH)(OH)4 4+2SiO+2SiO2 2A
23、lAl2 2SiSi4 4O O1010(OH)(OH)2 2 +H+H2 2O O 叶腊石进一步脱水，转变成红柱石或蓝晶石叶腊石进一步脱水，转变成红柱石或蓝晶石：Al2Si4O10(OH)2Al2SiO5+3SiO2+H2O现在学习的是第25页，共42页3 3、水合作用、水合作用 hydrationhydration 水水合合作作用用的的实实质质是是水水分分子子整整体体进进入入矿物晶格中，从而使矿物的体积增大。矿物晶格中，从而使矿物的体积增大。如如：FeFe2 2O O3 3+nH+nH2 2O O Fe Fe2 2O O3 3nHnH2 2O O 赤赤铁铁矿矿 水针铁矿水针铁矿 又又如如：
24、CaSOCaSO4 4+2H+2H2 2O O CaSO CaSO4 42H2H2 2O O 硬硬石石膏膏 石膏石膏现在学习的是第26页，共42页4 4、阳离子交换反应、阳离子交换反应 cation exchangecation exchange 主要发生在粘土矿物和胶体吸附过程主要发生在粘土矿物和胶体吸附过程如如:粘土粘土-2Na-2Na+CaSO+CaSO4 4=Na=Na2 2SOSO4 4+粘土粘土-Ca-Ca2+2+(交换吸附交换吸附)又如钾长石的钠长石化（有流体相参与的过程）又如钾长石的钠长石化（有流体相参与的过程）KAlSi3O8+Na+=NaAlSi3O8+K+现在学习的是第2
25、7页，共42页3.2.3 天然水溶液天然水溶液 天然水溶液有多种成因，不同成因的水化学组成天然水溶液有多种成因，不同成因的水化学组成不同不同I I、天然水溶液的类型、天然水溶液的类型怀怀 特特（White,1974White,1974，19861986）、斯斯 金金 纳纳（Skinner,1979Skinner,1979）根根据据水水的的化化学学成成分分、同同位位素素组组成成、水水中中气气体体成成分分等等，将将天天然然水水的的成成因因和和来来源划分为六种成因类型：源划分为六种成因类型：1 1、大气降水大气降水 2 2、深循环海水；深循环海水；3 3、经过演变的同生水；经过演变的同生水；4 4、
26、变质水；变质水；5 5、岩岩浆浆水；水；6 6、卤水。卤水。现在学习的是第28页，共42页IIII、与成矿有关的与成矿有关的天然水溶液的化学天然水溶液的化学组组成成1 1、热热泉泉水水：具具大大气气降降水水深深循循环环成成因因的的特特征征，盐盐度度较较低低，矿矿化度一般较高。化度一般较高。例例：（美美国国加加洲洲南南部部）地地下下热热卤卤水水矿矿化化度度很很高高（高高温温、高高盐盐度度），水水的的同同位位素素成成分分接接近近大大气气降降水水。水水为为NaNa、CaClCaCl型型，沉沉淀淀物物为为ClCl化化物物型型。CuCu、PbPb、ZnZn、FeFe、MnMn、AsAs、CdCd、AgA
27、g都达成矿热液浓度。都达成矿热液浓度。2 2、海海底底热热液液泉泉：现现代代大大洋洋中中分分布布的的深深循循环环热热液液，主主要要产产于于大大洋洋中中脊脊，盐盐度度比比较较高高，溶溶液液为为NaNa、CaCa、KClKCl型型，富富SiOSiO2 2、FeFe、MnMn和和重重金金属属，富富H H2 2S S，含含大大量量硫硫化化物物。酸酸性性，含含COCO2 2、H H2 2、NHNH4 4等。等。富含金属成矿物质。水的同位素成分接近海水。富含金属成矿物质。水的同位素成分接近海水。现在学习的是第29页，共42页3、岩浆热液：、岩浆热液：经历过结晶过程的酸性和中性岩浆经历过结晶过程的酸性和中性
28、岩浆（初（初熔岩浆含水量熔岩浆含水量45%，岩浆结晶后，岩，岩浆结晶后，岩浆岩中的含水量为浆岩中的含水量为0.5%），），可以形成岩可以形成岩浆期后热液。浆期后热液。岩浆水中除有易溶的常量岩浆水中除有易溶的常量元素外，常含有大量的元素外，常含有大量的Si、Al、Fe等难等难溶元素和高温射气元素溶元素和高温射气元素F、B和和PO43-，H2O等，热液中成矿元素的含量变化范等，热液中成矿元素的含量变化范围很宽，与初始岩浆中成矿元素的含量围很宽，与初始岩浆中成矿元素的含量及岩浆的结晶演化历程有关。及岩浆的结晶演化历程有关。现在学习的是第30页，共42页3.2.4水溶液中元素的迁移水溶液中元素的迁移（
29、一）水溶液中元素的迁移形式（一）水溶液中元素的迁移形式元素的迁移形式主要有：离子、分子；胶体和元素的迁移形式主要有：离子、分子；胶体和.悬浮体。悬浮体。1 1、简简单单离离子子：与与离离子子对对氧氧离离子子的的争争夺夺能能力力有有关关，可可用用离离子电位的大小来衡量。子电位的大小来衡量。p p值值小小的的离离子子，争争夺夺氧氧离离子子的的能能力力弱弱，主主要要以以简简单单离离子子形式存在；形式存在；2 2、络络离离子子：p p值值大大的的离离子子，争争夺夺氧氧离离子子的的能能力力强强，常常以以络络离离子子形形式式存存在在，络络离离子子结结构构的的通通式式：MAMAm+m+XbXbn-n-（中中
30、心心阳阳离子离子-配位体）配位体）（如（如 AgAg+ClCl2 2-和和SnSn4+4+F F6 6-2-2-等）等）。3、胶胶体体：个个体体的的直直径径为为10-610-9，比比离离子子、分分子子大大，但但小于悬浮体。小于悬浮体。现在学习的是第31页，共42页（二）（二）络络离子离子对对元素迁移的意元素迁移的意义义 络离子电离常数络离子电离常数即络离子不稳定常数即络离子不稳定常数 K K不不 设设有有反反应应：(MX(MXn n)(m-pn)-(m-pn)-=M Mm+m+nXnXp-p-则则K K不不=MMm+m+XXp-p-n n/MX/MXn n(m-pn)-(m-pn)-（如如：K
31、 K不不AgClAgCl2 2-=AgAg+(Cl(Cl-2 2)/(AgCl)/(AgCl2 2-)络离子对元素迁移的意义：络离子对元素迁移的意义：A A、有有利利于于成成矿矿元元素素的的稳稳定定迁迁移移（络络离离子子不不稳稳定定常常数数K K不不一般较小，溶解度大）；一般较小，溶解度大）；B B、可用于研究矿床中元素分带；、可用于研究矿床中元素分带；C、可用于解释相似元素分异。、可用于解释相似元素分异。现在学习的是第32页，共42页（三）胶体的作用（三）胶体的作用 胶胶体体直直径径=10=10-6-6-10-10-9-9，比比离离子子、分分子子大大，但比悬浮体小。但比悬浮体小。1.1.胶体
32、内部结构：胶体内部结构：胶团胶团=胶粒胶粒+吸附层吸附层+扩散层扩散层胶胶核核同同型型带带电电离离子子反反离离子子（固固定定吸吸附附）反反离离子子(扩散层扩散层)MFe(OH)3nFeO+(n-x)Cl-xCl-MSiO2nSiO32-2(n-x)H+2xH+2.2.胶体的性质：胶体的性质：胶体是多相体系、一般都带电，有吸附性。胶体是多相体系、一般都带电，有吸附性。现在学习的是第33页，共42页 胶体按其所带电荷的性质分为：胶体按其所带电荷的性质分为：正胶体和负胶体。正胶体和负胶体。正胶体正胶体氢氧化物；氢氧化物；负胶体负胶体氧化物，硫化物，单质，腐殖质。氧化物，硫化物，单质，腐殖质。半半径径
33、大大、电电价价低低的的离离子子易易被被胶胶体体吸吸附附，对对稀稀有有元元素素富富集集的的影影响响较较大大，如如褐褐铁铁矿矿（+）可可以以吸吸附附V V、AsAs、P P、W W、CoCo、NiNi等等离离子子，腐腐植植土土（-）可可以以吸吸附附MoMo、V V、U U、CoCo、NiNi等等离子。离子。带相反电荷的胶体相迂时会发生凝聚沉淀。带相反电荷的胶体相迂时会发生凝聚沉淀。带同种电荷的胶体能在同一溶液中稳定迁移。带同种电荷的胶体能在同一溶液中稳定迁移。现在学习的是第34页，共42页3.3影响水影响水-岩化学作用的化学因素岩化学作用的化学因素 水水-岩化学作用的影响因素很多，其中与岩化学作用
34、的影响因素很多，其中与化学性质有关的因素有：化学性质有关的因素有：体系的组成、元素在固相中的赋存形体系的组成、元素在固相中的赋存形式（化合物的类型、化合物的溶解度）式（化合物的类型、化合物的溶解度）和元素进入水相后的存在形式等。和元素进入水相后的存在形式等。有些有些内容在前面已作了简单介绍，下面主要内容在前面已作了简单介绍，下面主要分析系统组成对作用的影响。分析系统组成对作用的影响。现在学习的是第35页，共42页体系组成对化学作用的影响体系组成对化学作用的影响 体体系系组组成成对对化化学学作作用用的的影影响响是是多多方方面的。面的。一一类类是是由化合物本身的性由化合物本身的性质质决定的，决定的
35、，如下面将介如下面将介绍绍的活度的活度积积原理，它与化合物原理，它与化合物的的键键性和性和键键强强等有关。等有关。另另一一类类是是由由于于体体系系中中其其它它化化合合物物或或组组分分的的类类型型和和浓浓度度等等所所确确定定，如如盐盐效效应应和和共同离子效应。共同离子效应。组分的存在形式也有影响，如胶体作用。组分的存在形式也有影响，如胶体作用。现在学习的是第36页，共42页1 1、活度积原理、活度积原理在在一一定定温温度度、压压力力条条件件下下，难难溶溶电电解解质质离离解解的的离离子子活活度度乘乘积积是是常常数数，这这一一常常数数称称为为活活度度积积。即即在在难难溶溶化化合合物物沉沉淀淀后后，溶
36、溶液液中中各离子的活度乘积相当于活度积各离子的活度乘积相当于活度积(Ksp)(Ksp)。如如2525C C时时，CaFCaF2 2的的溶溶解解度度为为1.9101.910-4 4molmol，CaFCaF2 2的活度积为的活度积为1010-10.5-10.5=3.1610=3.1610-11-11。当当溶溶液液中中某某物物质质的的离离子子积积达达到到和和超超过过该该物物质质的的活活度度积积时时，该该物物质质即即析析出出，相相反反被被溶溶解，这种溶解解，这种溶解-沉积关系沉积关系称为活度积原理称为活度积原理。现在学习的是第37页，共42页 当当溶溶液液中中出出现现能能够够形形成成更更低低活活度度
37、积积的的离离子子时时，会会发发生生活活度度积积更更低低化化合合物物的的沉沉淀淀和和原原矿矿物物的的溶溶解解，也也就就是是通通常常所所说说的的“交代作用交代作用”。如：如：CaCa3 3(PO(PO4 4)2 2的活度的活度积为积为3.5103.510-33-33 ，CaFCaF2 2溶解，溶解，CaCa3 3(PO(PO4 4)2 2沉淀。沉淀。现在学习的是第38页，共42页活度活度积积原理的原理的应应用用活度积原理可用于：活度积原理可用于：1.1.）确定各盐类溶液中被研究元素的最大浓度；确定各盐类溶液中被研究元素的最大浓度；2.2.）判断化合物迁移能力的大小判断化合物迁移能力的大小 Ksp(
38、Ksp(S S2-2-)Ksp(POKsp(PO4 43-3-)Ksp(COKsp(CO3 32-2-)Ksp(SOKsp(SO4 42-2-)Ksp(ClKsp(Cl-）3.3.）判断自然体系中元素溶解或沉淀的方向。判断自然体系中元素溶解或沉淀的方向。又如：又如：SrSO4、SrCO3的活度积分别为的活度积分别为2.810-7和和1.610-9，设溶液中，设溶液中(SO4)2-活度为活度为110-2mol，其中已，其中已沉淀了沉淀了SrSO4，此时溶液中，此时溶液中Sr2+的活度应为的活度应为2.810-5mol。现在学习的是第39页，共42页 若若在在此此溶溶液液中中加加入入(CO(CO3
39、 3)2-2-，使使(CO(CO3 3)2-2-的的活活度度也也为为1 11010-2-2 molmol，就就会会发发生生SrCOSrCO3 3的的沉沉淀淀，同同时时SrSOSrSO4 4将将变变得得不不稳稳定定而而发发生生溶溶解解，直直至至溶溶液液中中(SO(SO4 4)2-2-、(CO(CO3 3)2-2-和和SrSr2+2+之间的活度积都满足活度积原理。之间的活度积都满足活度积原理。由由SrSOSrSO4 4的的活活度度积积和和SrCOSrCO3 3的的活活度度积积可可知知，只只有有当当溶溶液液中中(SO(SO4 4)2-2-和和(CO(CO3 3)2-2-的的活活度度比比为为17517
40、5时时，将将不不再再发发生生SrCOSrCO3 3和和SrSOSrSO4 4的溶解。的溶解。经计算上述溶液到平衡时，其中经计算上述溶液到平衡时，其中Sr2+、(SO4)2-和和(CO3)2-的活度将分别为的活度将分别为1.4110-5、1.98910-2和和1.13710-4。现在学习的是第40页，共42页2 2、共同离子效、共同离子效应应在难溶化合物的饱和溶液中加入与该化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，原难溶化合物有相同离子的易溶化合物时，原难溶化合物的溶解度将降低（实例见书本）。合物的溶解度将降低（实例见书本）。3 3、盐盐效效应应 当当溶溶液液中中存存在在
41、易易溶溶盐盐类类时时，溶溶液液的的盐盐度度对对元元素素的的溶溶解解度度有有影影响响。溶溶液液中中易易溶溶电电解解质质的的浓浓度度增增大大，导导致致其其它它化化合合物物溶溶解解度度增增大大的现象，称为盐效应。的现象，称为盐效应。为了了解盐效应的实质，为了了解盐效应的实质，下面先来下面先来认认识识天然水的离子天然水的离子强强度和溶液中离子的活度系度和溶液中离子的活度系数的含数的含义义。现在学习的是第41页，共42页 天天然然水水的的离离子子强强度度（I I）:天天然然水水的的离离子子强强度度是是指指天天然然水水溶溶液液中中离离子子的的浓浓度度与与电电价价平平方方乘乘积积的的总总和和。其数学表达式为
42、：其数学表达式为：I=0.5I=0.5（C C1 1Z Z1 12 2 +C C2 2Z Z2 22 2 +C C3 3Z Z3 32 2 +C Cn nZ Zn n2 2）溶溶液液中中离离子子的的活活度度即即离离子子的的有有效效浓浓度度（溶溶液中离子表现出的具反应能力的浓度）。液中离子表现出的具反应能力的浓度）。离离子子的的活活度度（a a）相相当当离离子子的的浓浓度度（c c）与与离离子子的的活度系数（活度系数（g g）之乘积。）之乘积。即有：即有：a=g gc。离子的活度系数（离子的活度系数（g g）随天然水的离子强度（）随天然水的离子强度（I I）变化的总规律是：变化的总规律是：现在学习的是第42页，共42页