pH-Eh

pH-Eh关系图解的制作《地球化学》实习二1.计算水的pH-Eh关系•氧化上限：H2O=1/2O2+2H++2e-E0=1.23V(PO2=1)•E=E0+(0.059/n)·logK•E=1.22–0.059pH•还原上限：H2=2H++2e-E0=0.00V(PH2=1)•E=E0+(0.059/n)·logK•E=–0.059pH2.计算Fe的pH-Eh的关系（Fe2+Fe(OH)2Fe(OH)3）•①pH2,反应：Fe2+=Fe3++e-E0=0.77V（关系为一水平线,其上下为Fe3+、Fe2+优势场）•②pH=2-10,反应为3H2O+Fe2+=Fe(OH)3+3H++e-E0=1.06V;代入能斯特方程E=1.06+0.059log（[H+]3/[Fe2+]）给定[Fe2+]=1mol,E=1.06-0.177pH，为一直线给定[Fe2+]=10-3mol,E=1.237-0.177pH，为一直线•③pH10,反应为：Fe(OH)2+OH-=Fe(OH)3+e-E0=-0.56V3.计算Fe的pH-Eh的关系（Fe2+Fe(OH)2）•④pH5.9,Fe=Fe2++2e-E0=-0.41V给定[Fe2+]=1mol，E=E0关系为一水平线，其上下为Fe2+、Fe优势场。给定[Fe2+]=10-3mol，E=E0-0.05917log(1/[Fe2+])/2=—0.499V，也为一条直线，其上下为Fe2+、Fe优势场。•⑤pH5.9Fe+2OH-=Fe(OH)2+2e-E0=-0.89V代入能斯特方程E=-0.89+0.059log（1/[OH-]3）E=-0.062-0.059pH4.绘制pH-Eh关系图解5.圈定自然界pH-Eh的变化范围•水的pH是由于溶解在水中的酸性和碱性物质共同作用来调节的，天然水的pH一般在4-9范围内变化。据此可以划分自然界中pH-Eh的变化范围，即图中圈定的平行四边形部分。6.探讨pH-Eh关系图解在地球化学研究中的意义•pH对元素行为的影响：（1）pH值影响氢氧化物是否在溶液中沉淀，导致不同元素的氢氧化物在水介质中的迁移能力不同；（2）pH值影响元素的共生或分离；（3）影响两性元素的迁移形式；（4）盐类的水解是低温水——岩作用中常见的一种化学反应。•E0和Eh值对化学作用的影响：（1）E0和Eh值确定了变价元素的价态，元素的价态和存在形式不同，元素的迁移能力也就不同；（2）Eh值对于像Fe、Mn等变价元素化合物的溶解度有很大影响，且形成的Fe、Mn矿物的类型不一样，而对非变价元素如Al、Si等的沉淀和溶解的影响很小。总结•pH和Eh作为介质(包括水、土壤等)环境物理化学性质的综合性指标。pH值高低反映介质酸碱性的强弱,Eh值大小则表征介质氧化性或还原性的相对程度。在海洋沉积物中,Eh、pH是两个反映沉积环境的良好的综合性指标。•水溶液的pH和Eh值分别可以改变元素在溶液中的存在形式和离子价态，影响元素参与化学作用的能力和方式。各种主要的溶解物质沉淀时，都需要一定的pH-Eh条件，也就是说平衡的建立需要一个稳定的物理化学条件。