水环境化学水化学基础.ppt

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1、水环境化学参考书目,成绩构成第一章第一章 水化学基础水化学基础 一一 水的结构及特性水的结构及特性 1 水的结构水的结构 水分水中氢、氧原子核里等腰三角形排列，两腰水分水中氢、氧原子核里等腰三角形排列，两腰夹角夹角104.45（ 104.5），氧原子周转受四个），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。水分子这种氢原子共享形成共价键。水分子这种H-O-H排列排列使正负电荷静电引力中心不重合，从而使水分子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，氢原子一变成偶性分子，即氧原子一端为

2、负极，氢原子一端为正极。端为正极。水的结构 水分子结构 由于水分子氧原子电负性较强，能对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，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形成氢键，水分子间氢键力是氢氧共价键的价键的1/20，每个水分子可以同相接，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。过程需要外界供给能量来破坏氢键。 2 水的特性水的特性 (1)独特的物理性质独特的物理性质 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

3、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 水的特性水的特性 （2）水有较大的表面张力）水有较大的表面张力 （3）较小的黏滞度和较大的流动性）较小的黏滞度和较大的流动性 （4）高介电效应）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，处于水中的盐类晶体离

4、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。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）具有使盐类离子产生水化作用的能力 （6）良好的溶解性能）良好的溶解性能 （7）温度）温度-体积效应异常体积效应异常水的温度水的温度- -体积效应异常主要表现在：体积效应异常主要表现在： 其它物质冻结时体积收缩，而水结冰时体其它物质冻结时体积收缩，而水结冰时体

5、积膨胀，积膨胀，0-40-4范围内随着温度升高水的体范围内随着温度升高水的体积反而缩小，积反而缩小，4 4时密度最大体积最小，超时密度最大体积最小，超过或低于此温度，体积都会膨胀。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。高，而水的冰点却略为下降。 一般物质在压力升高时，热膨胀系数均减一般物质在压力升高时，热膨胀系数均减小，而水在小，而水在0-450-45范围内热膨胀系数随压范围内热膨胀系数随压力升高而增大。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

6、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 二二 水圈的结构水圈的结构 概念概念:海洋和陆地上的液态水和固态水构成一个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。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、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。种形态的水的总

7、称。 水圈中，存在于陆地河流与湖泊中的水不到水圈中，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，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。），其余主要存在于海洋沉积物中。三三 水对地球环境和人类生存水对地球环境和人类生存的意义的意义 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。 三三 水对地球环境和人类生存的水对地球环境和人类生存的意义意义 2 水是社会发展的必要条件。工、农、畜水是社会发展的必要

8、条件。工、农、畜牧业发展都离不开水牧业发展都离不开水 . 3对人类环境的影响对人类环境的影响 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。决定了地球气温的地理分布。 第二章第二章 天然水主要离子化学天然水主要离子化学 第一节第一节 天然水成分的一般组成天然水成分的一般组成第二讲第二

9、讲概要：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。第二章第二章 天然水主要离子化学天然水主要离子化学 第二节第二节 几种离子在天然水中的化学行为几种离子在天然水中的化学行为 第三讲第三讲概要：1 天然水分类2 天然水pH值

10、、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 第二章第二章 天然水主要离子化学天然水主要离子化学 第四节第四节 天然水分类及分布规律天然水分类及分布规律 第五节第五节 天然水的天然水的pH值、酸度和碱度值、酸度和碱度第三章第三章 天然水与大气降水化学天然水与大气降水化学 第一节第一节 海水化学海水化学 第二节第二节 河水化学河水化学