水环境化学水化学基础

水环境化学韩婕[e-mail]参考书目,成绩构成•参考书目：《环境水化学》蒋辉。化学工业出版社。ISBN7-5025-4006-7.•环境化学，戴树桂．高等教育出版社．•环境化学•３０％平时成绩＋７０％期末成绩第一章水化学基础•一水的结构及特性•1水的结构•水分水中氢、氧原子核里等腰三角形排列，两腰夹角104.45°（104.5°），氧原子周转受四个电子对包围，其中两对为孤对电子，另外两对与氢原子共享形成共价键。水分子这种H-O-H排列使正负电荷静电引力中心不重合，从而使水分子变成偶性分子，即氧原子一端为负极，氢原子一端为正极。水的结构•水分子结构偶极矩：如果一个分子有两个带电相反电荷±q的质点，间矩为d，偶极矩是一个表征电场性质的物理量。水分子偶极矩为31014.6×=μ℃·m。偶极矩比其它物质都大，有较强极性。•由于水分子氧原子电负性较强，能对相邻水分子中氢原子产生静电吸引，形成氢键，水分子间氢键力是氢氧共价键的1/20，每个水分子可以同相接的近四个水分子形成氢键。水的相变过程需要外界供给能量来破坏氢键。相邻水分子间由于氢键存在，能以巨型水分子的形式存在，并不引起化学性质的改变，单分子水结合成复杂多水分子而不引起水化学性质变化的现象称为水分子的缔合作用。QOHOnHn)(⇔22缔合过程随温度升高而减弱，温度4℃时，缔合程度最大，故具有最大的密度。事实上自然界水只有以气态存在时才呈单分子水，而液固态存在时，均呈巨型分子形式存在，nOH)(2，n值一般在12—860间，仅在200—300℃时最接近1。•2水的特性•(1)独特的物理性质•生成热很高•很高的融沸点（101325Pa下,100℃）、融解热和蒸发热高。•水的热传导、比热容、汽化热几乎比其他液体都高•水有较大的表面张力原因•水分子间氢键结合，作用比范德华力要强，提高温度增强水的热运动时，不但要克服范德华力，而且要摆脱分子间氢键束缚。因而改变水的物理状态就需要更多的热量和更高的温度。•水之所以有很大的比热也是需要热能来调整分子间氢键的数量。•氢键的作用使水内部的内聚力很大，内部水分子强烈倾向于把表面分子拉向内部，从而造成了很强的表面张力。•2水的特性•（2）水有较大的表面张力•（3）较小的黏滞度和较大的流动性•（4）高介电效应处于水中的盐类晶体离解时，水分子围绕在每个离子周围，形成一层抵销外部静电力的外膜，会部分中和离子电荷，阻止正负离子再行键合，这种水分子封闭外壳类似绝缘介质的作用，起绝缘效应，称介电效应。•（5）具有使盐类离子产生水化作用的能力•（6）良好的溶解性能•（7）温度-体积效应异常离子水化后形成水合离子，通式可写成])([2+nxOHM，如+362)(OHFe，+362)(OHAl，+OH3也比较普遍。水的温度-体积效应异常主要表现在：•其它物质冻结时体积收缩，而水结冰时体积膨胀，0-4℃范围内随着温度升高水的体积反而缩小，4℃时密度最大体积最小，超过或低于此温度，体积都会膨胀。•当压力增大时，一般物质凝固点均有所升高，而水的冰点却略为下降。•一般物质在压力升高时，热膨胀系数均减小，而水在0-45℃范围内热膨胀系数随压力升高而增大。水受热温度升高分子热运动使分子间距离增大，导致水的体积膨胀，密度减小若干氢键解体使单体水分子有可能填充到原来空隙中去，水分子间空隙减小密度增大•二水圈的结构•概念:海洋和陆地上的液态水和固态水构成一个大体连续的圈层覆盖在地球表面，称为水圈。它包括江河湖海中一切淡水和咸水、土壤水、浅层和深层地下水以及南北两极冰帽和各大陆高山冰川中的冰，还包括大气圈中的水蒸气和水滴。水圈是对地球表面和接近地球表面的各种形态的水的总称。•水圈中，存在于陆地河流与湖泊中的水不到0.5%,，绝大部分存在于大洋和浅海中（超过80%），其余主要存在于海洋沉积物中。三水对地球环境和人类生存的意义•1水是生命的命脉•水是任何生物体构成的基本成分。•水对生物的重要作用还在于水是生物新陈代谢的介质。•水对生物体还起着散失热量、调节体温的作用。•现代人的身体内流动着几十亿年前的海水。•三水对地球环境和人类生存的意义•2水是社会发展的必要条件。工、农、畜牧业发展都离不开水.•3对人类环境的影响•有调节地球气温的作用，海洋与陆地接受太阳辐射性能不同，海水热容量大，在同样强度阳光照射下比陆地增温慢，但在辐射冷却时比陆地降温慢，低层大气温度取决于海面或陆地的反射。也决定了地球气温的地理分布。•第二章天然水主要离子化学•第一节天然水成分的一般组成•第二讲•概要：•[1]天然水主要离子化学•[2]水环境化学研究方法•目的要求及重点难点•掌握水环境化学有哪几类研究方法，概念及基本知识；天然水中几种主要离子的化学行为。难点：天然水离子化学。•本讲课程的引入•上节课已对水环境化学这门学科研究内容有了初步的了解，本节课将对水环境化学研究的基本方法进行简要介绍；复习上节课天然水中化学成分的一般组成，在了解基本组成的基础上对几种主要离子在天然水中的各种化学行为进行讲解。第二章天然水主要离子化学•第二节几种离子在天然水中的化学行为第三讲•概要：•[1]天然水分类•[2]天然水pH值、酸度和碱度•[3]海水化学，河水化学•目的要求和重点：•概括了解天然水按离子总量和离子成分的分类方法，理解掌握天然水pH值、酸度和碱度定义；海水成分特征、溶质成分的形成与特征；河水化学特征概述；•本讲课题的引入•放PPT对天然水中主要离子成份进行回顾，上节课对天然水中主要离子有了一定了解，本节课将对天然水的分类，pH值、酸度和碱度以及天然水化学的初步知识。研究方法第二章天然水主要离子化学•第四节天然水分类及分布规律•第五节天然水的pH值、酸度和碱度第三章天然水与大气降水化学•第一节海水化学•第二节河水化学