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文档简介
第二章地下水化学成分的形成作用第四节氧化还原反应与平衡水溶液中任何一种组分失去的电子,必然被另一种组分所得到。我们把物质失去电子的过程定义为氧化,把物质得到电子的过程定义为还原,氧化还原反应是指在反应物与生成物之间存在电子转移的化学反应。在水文地球化学研究中,氧化还原条件直接或间接地控制着许多元素的迁移特性;当有机污染物被释放到土壤或含水层中时将引发一系列的氧化还原反应;地下水污染的许多治理方法都依赖于含水层中的微生物对有机污染物的氧化或还原,这一过程通常被称为生物降解;如果没有氧化还原反应的知识,则很难深入理解一些污染水文地质问题。第四节氧化还原反应与平衡一、电化学的基本概念1.电化学研究对象电化学是研究电能和化学能之间相互转化及转化过程中有关规律的科学。一、电化学的基本概念电化学的用途电解:精炼和冶炼有色金属和稀有金属;电解法制备化工原料;电镀法保护和美化金属;氧化着色等。电池:汽车、宇宙飞船、照明、通讯、生化和医学等方面都要用不同类型的化学电源。电分析生物电化学2.电极电位对于下述的电极反应:一、电化学的基本概念根据能斯特方程,其电极电位为:式中:F为法拉第常数;R为摩尔气体常数;n为得失电子的数目;E⊙为标准电极电位,即电极中氧化钛物质和还原态物质的浓度均等于1时的电极电位。2.电极电位E⊙为标准电极电位,即电极中氧化钛物质和还原态物质的浓度均等于1时的电极电位。电极电位反映了电极中氧化态和还原态物质得失电子能力的相对强弱。电极电位越高,电极中氧化态物质得到电子的能力越强,还原态物质越不容易失去电子;电极电位越低,电极中氧化态物质得到电子的能力越弱,还原态物质越容易失去电子。3.氧化还原电位
在标准状态下处于同一水溶液中时,将发生下述的氧化还原反应:Br2+2Fe2+=2Br-+2Fe3+
电流是从Br2流向Fe2+的,电流之所以能够发生,是因为有电位差的存在,在该反应中的电位差等于电极Br2︱Br-的电位减去电极Fe3+︱Fe2+的电位反应的电位差Eh等于:氧化还原电位4.电子活度及其与电极电位的关系
电子活度pE与Eh的关系可根据电极反应达到平衡状态时的平衡常数表达式来推导电子活度pE与Eh之间得关系为:在标准状态下有:pE⊙为标准电子活度,电子活度也是一个反映电极中氧化态和还原态物质得失电子能力相对强弱的量。
二、氧化还原强度及水的稳定场对于电极Zn2+︱Zn、Fe2+︱Fe、H+︱H2、Cu2+︱Cu、Fe3+︱Fe2+、O2︱H2O、Cl-︱Cl2,按照pE⊙可绘制出标准电子活度图在标准状态下,电极的pE⊙越大,其氧化态物质得到电子的能力越强,是强氧化剂;电极的pE⊙越小,其还原态物质越容易失去电子,是强还原剂。
二、氧化还原强度及水的稳定场当这些电极处于同一体系中时,仅根据pE⊙来判断,当体系中有充足的Cl2含量时,位于图2-4-1上方的Zn为体系中最强的还原剂,首先与Cl2反应,使Cl2还原为Cl-,Zn则被氧化为Zn2+;然后Cl2依次与Fe、H2、Cu和Fe2+反应,使其发生氧化,当Fe2+的量仍然不足时,Cl2将使H2O中的氧发生氧化,从而使H2O转化为O2,即这时H2O已经不稳定了,它通过下述的反应转化成了O2:2H2O=O2+4H++4e二、氧化还原强度及水的稳定场当有充足的Zn而Cl2含量不足时,Zn首先与Cl2反应,使Cl2还原为Cl-;然后Zn依次与O2、Fe3+和Cu2+反应,使其还原,当Cu2+的量仍然不足时,Zn将使水中的H+还原,从而使H2O转化为H2,即这时H2O也变得不稳定了,它通过下述的反应转化成了H2:2H++2e=H2
二、氧化还原强度及水的稳定场在1atm,25℃条件下,水稳定场的上限取决于水与氧气之间的平衡:PO2<=1由此式在pH-Eh图上可得到一条斜线在一个大气压,25℃条件下,水稳定场的下限取决于以下平衡:PH2<=1由此式在Eh-pH图上可得一条与上线相平行的斜线二、氧化还原强度及水的稳定场二、氧化还原强度及水的稳定场三、pE(Eh)----pH图以pH为横坐标,以pE(Eh)为纵坐标,绘制出一定条件下给定体系中所有电极的pE(Eh)值随pH值的变化关系,即体系的pE(Eh)-pH图,便可根据该图对体系中氧化还原反应的方向及各组分的稳定状态进行判定,因此这类图形也被称为稳定场图。pE(Eh)-pH图在天然水氧化还原平衡及金属腐蚀性的研究中有重要的应用。1.Fe-H2O-O2体系的Eh-pH图
建立该体系Eh-pH图所使用的化学反应及其标准电位或平衡常数如表序号电极反应标准电位或反应平衡常数1Fe2+(aq)+2e=Fe(s)
E0=-0.41(V)2Fe3++e=Fe2+
E0=0.77(V)3Fe(OH)2(s)=Fe2+(aq)+2OH-
K=10-16.29
4Fe(OH)3(s)
=Fe3+(aq)+3OH-
K=10-38.52
5Fe(OH)3(s)+3H++e=Fe2++3H2OE0=0.972(V)6Fe(OH)2(s)+2H++2e=Fe+2H2OE0=-0.06(V)7Fe(OH)3(s)+H++e=Fe(OH)2(s)+H2OE0=0.28(V)Fe-H2O-O2系统的化学反应
1.Fe-H2O-O2体系的Eh-pH图按照上表中的顺序,分别绘制各反应的Eh-pH关系曲线。1.Fe-H2O-O2体系的Eh-pH图由Fe-H2O-O2体系的Eh-pH构造线图可以发现下述的规律:(1)高氧化态物质一般位于相应的低氧化态物质之上。例如:Fe3+在Fe2+之上,Fe(OH)3在Fe(OH)2之上,Fe2+在Fe之上等;(2)固态组分一般位于相应液态组分的右侧。例如:Fe(OH)3位于Fe3+的右侧,Fe(OH)2位于Fe2+的右侧。1.Fe-H2O-O2体系的Eh-pH图根据Fe-H2O-O2体系的Eh-pH构造线图绘制出其稳定场图。图中共有5种类型的组分,分别为:Fe3+、Fe2+、Fe(OH)3、Fe(OH)2、Fe,其中每种组分都有一个占有优势的区域,依次确定5种组分的优势区域,便得到了如图所示的Fe-H2O-O2体系稳定场图。1.Fe-H2O-O2体系的Eh-pH图Fe-H2O-O2体系的稳定场图
2.S-H2O-O2体系的pE-pH图
S-H2O-O2体系体系的pE-pH构造线图
S-H2O-O2体系稳定场图
2.S-H2O-O2体系的pE-pH图四、地下水系统的氧化还原条件及其影响因素地下水中氧化剂及还原剂的种类和数量,地下水的循环过程,地下水中所含微生物及有机物的种类、数量等四、地下水系统的氧化还原条件及其影响因素1.氧化剂及还原剂的种类和数量地下水系统是一个由水、岩、大气、生物等环境要素构成的统一体,其中含有大量无机或有机的氧化剂和还原剂。(1)溶解氧(2)施用化肥而产生的NO3-(3)来源于含水层中的固相物质的氧化剂,如:SO42-、Fe3+等。1.氧化剂及还原剂的种类和数量按照氧化能力依次递减的顺序,地下水中常见的氧化剂主要有:O2、NO3-、NO2-、Fe3+、SO42-、S、CO2、HCO3-;按照还原能力依次递减的顺序,地下水中常见的还原剂主要有:有机物、H2S、S、FeS、NH4+、NO2-。2.地下水循环过程的影响地下水循环过程中氧化还原条件转化示意图2.地下水循环过程的影响在实际中,由于氧化还原反应进行的速度通常都很慢,因此地下水的氧化还原电位常常取决于地下水在含水层中的滞留时间,而后者又受到了地下水的迁移速度以及其从补给区到排泄区的距离的控制。一般来说,地下水在含水层中的滞留时间越长,其氧化还原电位越低。3.微生物及有机物的影响微生物通过摄取有机物以获得生长和繁殖所需的碳、氢、氧、氮等各种成分和能量。微生物一般不能直接摄取复杂的有机物或大分子有机物,而是首先在细胞体外对其加以分解,这时进行的常常是水解反应,其能量变化很小。有机物在微生物体外分解为简单的化合物后,才能透过细胞壁进入微生物体内进一步地发生反应。这时的反应常常是氧化反应,涉及到了较大的能量变化。3.微生物及有机物的影响地下水系统中常见的有机物的降解反应
序号反应类型反应式1好氧呼吸CH2O+O2=CO2+H2O2反硝化作用5CH2O+4NO3-=5HCO3-+2N2+H++2H2O3锰还原CH2O+2MnO2(s)+3H+=HCO3-+2Mn2++2H2O4铁还原CH2O+4Fe(OH)3(s)+7H+=HCO3-+4Fe2++10H2O5硫酸盐还原2CH2O+SO42-=2HCO3-+HS-+H+
6甲烷发酵2CH2O+H2O=CH4+HCO3-+H+
7质子还原CH2O+H2O=CO2+2H2
3.微生物及有机物的影响微生物参与下所发生的有机物氧化反应的主要特征是:(1)这是一类以微生物为催化剂的生物化学过程,因此与温度有密切的关系;(2)当有机物含量有限时,主要进行有氧氧化,产物为H2O、CO2、NO3-、SO42-等;(3)当有机物输入量很大时,主要进行缺氧分解,产物一般为NH3、CH4、H2S等。3.微生物及有机物的影响由于地下水中有机物的降解是一个逐渐耗去水中溶解氧的过程,故在该过程中,水环境产生了亏氧作用,亏氧的程度可用水样的实测需氧量(BOD、COD)来衡量。如果进入地下水的有机物不多,其耗氧量没有超过地下水中氧的补充量,则溶解氧将保持在一定水平上,这表明地下水尚具有自净能力,通过其内部一系列的物理、化学和生物作用,能够使地下水逐渐恢复到原来的状态。如果进入地下水中的有机物很多,则会使地下水质严重恶化。第五节吸附解析及离子交替吸附作用岩土颗粒表面带有负(或正)电荷,能够吸附阳(或阴)离子。一定条件下,岩土介质将吸附地下水中某些阳(或阴)离子,同时可能将其原来吸附的部分阳(或阴)离子转入地下水中,这一过程称为吸附(解吸附)过程。气体和液体中的物质在固体表面均有吸附现象,即吸附是一种固体表面反应,又称界面物理化学作用。在地下水与含水层岩土介质的长期接触过程中,吸附作用对地下水化学成分的形成和迁移、特别是污染溶质的迁移具有非常重要的控制作用。第五节吸附解析及离子交替吸附作用吸附剂:对气体与液体中的物质具有吸附作用的固体物质吸附质:被吸附的气体和液体中的物质吸附态:吸附质在固体表面被吸附以后的状态吸附中心:发生吸附作用的吸附剂表面的局部位置解吸附作用:吸附在固体表面的吸附质进入液相或气相,浓度下降吸附平衡:当吸附作用与解吸附作用的速率相等时,固体表面的吸附质浓度保持不变,这样的状态称为吸附平衡状态。一、固体表面的电荷1.永久电荷与可变电荷永久电荷(permanentcharge)在矿物晶格内因同晶替代所产生的电荷,由于同晶代替是在矿物形成时产生的,因而这种电荷在产生后就不会改变,称为永久电荷。例如:粘土矿物形成时,其矿物晶格中的Si4+可被直径相近的Al3+代替,而Al3+可被直径相近的Mg2+代替,结果使矿物颗粒表面电荷产生了不均衡,呈现负电性。可变电荷(variablecharge)在固体表面因化学离解而形成的电荷,其电性与电荷数量常常随介质pH值的改变而发生变化,故称为可变电荷。2.零点电位pH值(pHz)固体颗粒表面电荷与介质的pH值有较大的相关性。其性质或数量上都是介质pH值的函数pH值低时,正的表面电荷占优势,主要吸附阴离子pH值高时,负的表面电荷占优势,主要吸附阳离子pH值为中间值时,表面电荷为零,这一状态称为零点电位,该状态下的pH值称为零点电位pH值,记为pHz。但其实此时只是表面正电荷和负电荷呈均势,宏观上表现为电中性。事实上此时固体表面可同时吸附阳离子和阴离子。二、离子交替吸附作用化学吸附固体表面通过化学键吸附液相中的离子的现象。被吸附的离子进入矿物颗粒的结晶格架,成为晶格的一部分,它不可能再返回溶液,是一种不可逆反应,也称为“特殊吸附”物理吸附带有电荷的固体颗粒表面依靠静电引力吸附液相异性离子的现象吸附在颗粒表面的离子,在一定条件下,可被液体中另一种离子所替换,因此物理吸附又称“离子交换”地下水系统中具有吸附性能的吸附剂有:粘土矿物;偏硅酸胶体;铁、铝、锰的氧化物、氢氧化物;腐殖质等物质二、离子交替吸附作用1.离子交换容量吸附量吸附剂的吸附能力可用吸附量表示。吸附量定义为:一定条件下达到吸附平衡后,单位质量的吸附剂所吸附的吸附质的质量。式中,G为吸附量;x为总吸附量;m为吸附剂质量吸附量与吸附剂的组成、比表面积有关,也与吸附质的性质、浓度有关,还与水体温度、pH值、pE、含盐量以及共存的无机与有机物的情况有关二、离子交替吸附作用阳离子交换容量表示吸附剂吸附能力的参数。在地质学和土壤学中常用阳离子交换容量CEC(CationExchangeCapacity)表示岩石、矿物和松散沉积物的吸附量。单位为meq/100g,其含义是每100g干吸附剂可吸附阳离子的毫克当量数。影响CEC值的因素沉积物里吸附剂的数量和种类例如:我国北方土壤的粘土矿物中以蒙脱石和伊利石为主,其CEC值较大;而南方红壤的粘土矿物中以高岭石和铁、铝的氢氧化物为主,其CEC值较小沉积物颗粒大小沉积物的颗粒越小,其比表面积越大,CEC值也越高,故细粒相沉积物具有较大的CEC值pH一般来说,土壤的可变负电荷的数量将随pH的增加而上升,CEC值也随之上升,但对于特定沉积物而言,对某种离子的最大吸附量都对应于相应的pH值2.阳离子交换反应及平衡aA+bBx=aAx+bBKA-B为阳离子交换平衡常数,A和B为水中的离子,Ax和Bx为吸附在固体颗粒表面的离子,方括弧表示活度在地下水系统中,Na-Ca交换是一种进行得最广泛的阳离子交换2.阳离子交换反应及平衡在公式中,被吸附离子的活度规定为其摩尔分数;某溶质的摩尔分数定义为其摩尔数与溶液中所有溶质摩尔数与溶剂摩尔数总和的比值;根据上述定义,Ax与Bx的摩尔分数为:2.阳离子交换反应及平衡这样,公式可变换为
称为选择系数3.地下水中的吸附作用(1)阴离子吸附pH值小于pHz值时,沉积物颗粒表面带正电荷,吸附阴离子。阴离子被吸附的一般顺序为:F->PO43->HPO42->HCO3->H2BO3-
>SO42->Cl->NO3-PO43-易于被高岭土吸附;硅质胶体易吸附PO43-、AsO42-,不吸附SO42-、Cl-和NO3-;随着土壤中铁的氧化物及氢氧化物的增加,F-、SO42-、Cl-的吸附量增加。(2)阳离子交换影响阳离子吸附亲合力的因素:对于同价离子,吸附亲合力随离子半径的增加而增加;离子半径越小,吸附亲合力越低一般来说,高价离子的吸附亲合力高于低价离子的吸附亲合力H+>Rb+>Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+>Li其中,H+是例外弗里因德里克吸附等温线(1)弗里因德里克等温吸附方程(FreundlichEquation)S=KCn取对数形式,可变为线性方程lgS=lgK+nlgCSC三、等温吸附方程兰米尔吸附等温线C为μmol/L,S为mg/kg
(2)兰米尔等温吸附方程(LangmuirEquation)该方程的线性表达式(3)BET等温吸附方程BET理论认为固体表面吸附了第一层分子后,由于范德华力的作用,还可以发生多分子层吸附。故BET理论又称为多分子层吸附理论。Freundlich、Langmuir和BET等温吸附方程均是根据气(体)--固(体)表面的吸附模型推导出来的,把这些方程应用于液(体)--固(体)表面的吸附纯粹是经验性。作业1.一供水井井深91.5m,含水层为含黄铁矿的绢云母片岩。连续抽水13个月,水位下降36.5m,在这期间,水中SO42-浓度在13mg/L左右,变化不大。停抽4个月后,再次抽水时,SO42-=1330mg/L,Fe2+=365mg/L,pH=2.5;此后,水中的SO42-和Fe2+浓度不断降低,pH值升高。试解释这种现象。水化学资料的获取与整理方法AcquisitionandProcessingofHydrochemicalData在自然界中,单纯由H2O分子组成的化学意义上的“纯水”是不存在的。1、天然水都是成分复杂的多相水溶液。2、地下水中存在着各种元素、气体、有机化合物、胶体等3、随着测试技术的完善,地下水中测出的元素和化合物种类越来越多。1、首先在野外现场取样,现场测试,水样预处理2、将水样带回室内,送实验室分析3、获得水质报告在这种报告中,通常仅有水中化学组分的含量。4、对这些组分进行分类、整理。从中提取水文地球化学信息,并揭示其蕴含之内在的规律性。可以说,不进行水化学资料的获取和整理工作,就谈不上水文地球化学工作。获取地下水的化学成分资料是水文地球化学工作的第一步一、地下水样品的采集、保存与现场分析(一)采样时间(t)→旱、雨两季取样(二)采样地点(x,y)→直接关系到水样的典型性或代表性(三)取样深度(z):在目前的地下水采样工作中,深度而言,有两种:
1、不分深度的采样
2、分深度取样(四)样品的现场保存与分析Collection,Preservationandin-situAnalysisofWaterSamples1、不分深度的采样
作用:判别地下水化学成分区域性变化规律及其与围岩的关系时十分有用。缺点:①所取水样实际上是不同成分水的混合物;②在取样过程中,就可能导致出现混合作用。
因此,所采水样并不能代表含水层中水的真实化学面貌,从而阻碍了正确认识地下水水质状况和含水层中所发生的地球化学过程。
Q长滤网Q短滤网2、分深度取样滤网或长眼端头测压管A常规测压管三种常用分深度取样技术的固定装置细径测压管套管滤网充气栓塞B单个套管多层测压管C单个长过滤管中栓塞取样(四)样品的现场保存与分析
当地下水被带至地表时,它便进入了一个与含水层中不同的新的物理化学环境中,从而使其成分发生变化。因此,采样送往实验室分析之前,需要采取一系列的措施,防止/减缓水样化学成分的变化。(1)选择和清洗容器(2)样品保存(添加试剂、温度)(3)现场分析(4)地下水采样所记录的内容(1)选择和清洗容器容器选择高密度聚乙烯:硅、钠、总钾、氯化物、电导率、pH和硬度玻璃容器:有机化合物和微生物塑料容器:放射性核素和大部分无机物琥珀色玻璃瓶:对光敏性物质塑料瓶:冷冻保存的样品不锈钢容器:高温或高压样品或痕量浓度的有机物样品采样瓶清洗程序以清洁剂清洗的塑料瓶或玻璃瓶⑴清洁剂稀水溶液和自来水清洗样品瓶和瓶盖⑵用自来水彻底冲洗⑶用适当质量的纯水连续冲洗三次⑷彻底排干并盖上盖子注:自动洗碟机可用于此清洗程序采样瓶清洗程序以酸清洗的塑料或玻璃瓶⑴用清洁剂稀水溶液和自来水清洗样品瓶和瓶盖⑵用自来水彻底冲洗⑶用10%硝酸溶液冲洗⑷排除残液后用10%硝酸溶液完全充满⑸加盖并存放至少24小时⑹倒出样品瓶中的硝酸,用适当质量的水冲洗后立即旋紧瓶盖注:全自动强酸洗涤器可用于此清洗程序
采样瓶清洗程序以溶剂清洗的玻璃瓶⑴用清洁剂稀水溶液和自来水清洗样品瓶和瓶盖⑵用自来水彻底冲洗⑶用适当质量的纯水连续冲洗三次并干燥⑷用适当质量的丙酮冲洗并排空⑸用适当质量的适合于特定检测组分的溶剂冲洗、干燥后立即旋紧瓶盖注:所用清洗溶剂应与被测组分所用检测方法中使用的溶剂一致,例如萃取溶剂(2)样品的保存金属元素和阳离子一般通过加酸(硝酸)来实现100ml水样加入0.7ml65%HNO3,即可中和其碱,使其pH<2目的:消除绝大多数细菌的生长,阻碍氧化反应和成络反应,防止阳离子的吸附或沉淀。某些特殊组分(不易进行现场测定,不易保存)添加试剂形成沉淀物,以便室内分析H2S:加入醋酸锌和NaOH,以生成ZnS沉淀;侵蚀性CO2:加入化学纯CaCO3粉末,室内测定侵蚀性CO2与CaCO3粉末生成的HCO3-含量,再推求侵蚀性CO2含量同位素分析水样的保存
同位素用途采样要求2H和18O水的类型和水的来源10ml,无顶空,无蒸发或冻结3H地下水年龄(小于50年)1L,无顶空,无蒸发或冻结13C碳源(如甲烷)100ml,不透气,加杀菌剂14C地下水年龄(小于4万年)50L加杀菌剂或在野外以BaCO3形式固定碳酸根34S硫源(如酸雨或地质体)10L水,以BaSO4或ZnS形式固定硫酸根(4)地下水采样记录内容
⑴采样点名称和位置⑵采样日期和时间⑶含水层和赋存水体的类型⑷采样点类型(如钻孔、井或泉)⑸应叙述的任何相关信息(如井的容积)⑹抽水情况和泵汲水和/或涌水深度(4)地下水采样所记录的内容(续)
⑺井或钻孔中的水位⑻采样方法⑼采样深度⑽采样时的样品外观(如颜色、透明度和气味)⑾现场分析结果(例如pH、溶解氧等)⑿所用样品保存技术的详细描述(4)地下水采样所记录的内容(续)
(13)对所用现场过滤方法和装置的详细描述(例如滤膜孔径)(14)对所使用(需要使用)的样品储存方法的详细描述;(15)采样人姓名(签名)现场测量和水样采集程序实例
二、水分析方法的分类(一)根据被测组分的相对百分含量常量分析(>1%),微量分析(0.01~1%)和痕量分析(<0.01%)(二)根据试样用量常量分析(>0.1g或10-100ml),半微量(0.01~0.1g或1-10ml),微量(0.1~10mg或0.01-1ml,如流动注射分析法,只需几μl)和超微量(<0.1mg或<0.01ml)。(三)根据测试原理化学分析法和仪器分析法。完成野外现场分析、采样和样品保存后,水样被送到实验室进行内分析测试。其任务就是测定水的化学成分及其赋存状态ClassificationofWaterAnalysisMethod1、化学分析法
化学分析法重量分析法滴定分析法沉淀法电解法气化法沉淀法是利用沉淀剂将被测组分转化为沉淀物,经过滤、洗涤、烘干或灼烧后,称取沉淀的重量,算出被测组分的含量
电解法是利用电解作用,使被测组分转化为金属或其它形式析出在铂电极上,根据电极增加的重量,算得被测组分的含量气化法是利用加热等方法使被测组分转化为挥发性物质逸出,根据试样减轻的重量算出被测组分的含量;也可用吸收剂将逸出组分吸收,根据吸收剂增加的重量,算出被测物之重量将一种已知准确浓度的试剂溶液(标准溶液滴定相),滴加到待测物质溶液中,直到所加试剂恰好与待遇测组分按化学计量定理反应为止,从而根据滴加试剂的准确体积计算待测组分含量。2、仪器分析法
以物质的物理性质或物理化学性质为基础的分析方法。需用除分析天平和滴定管以外的较特殊的仪器。常与PC机联机,快速、灵敏,适用于微量组分的分析利用物质电学或电化学性质电化学分析法利用物质光学性质光学分析法新技术色谱分析法极谱分析:Mo、Se、Ba、NO3-等电位分析:pH、Eh、F-、Cl-等AAS(AtomicAdsorptionSpectrometry)ICP(InductivelycoupledPlasma)………气相色谱:各种气体及有机污染物离子色谱:F-,Cl-,NO3-,SO42-,Na+等质谱、能谱、中子火化……..三、滴定分析若干基本概念(一)滴定分析体系与滴定分析操作
H++OH-==H2O化学计量点(简称等当点)、滴定剂、指示剂、滴定终点(酚酞指示剂由无色变到淡粉红色)
NaOH溶液HCl溶液滴定分析法是化学分析的最重要的方法之一,通常用于测定常量组分(被测组分的含量>1%)ConceptionsonTitrationAnalysis(二)滴定等当点(eq)和滴定终点(ep)
eq:当滴定剂与被滴定物的量完全符合滴定反应式表达的化学计量关系时,滴定体系所处的平衡状态。此时已加入的滴定剂体积用Veq表示。ep:为检测eq的到达而加入的指示剂发生颜色变化时,停止滴定的状态点;或用仪器检测滴定溶液的某种物理化学性质(如电位、吸光度等)发生变化时所对应的滴定体系状态点。停止滴定时已加入的滴定剂体积用Vep表示。显然,滴定终点(ep)耗用滴定剂体积读数是实验测定值,它与等当点(eq)理论值的相符程度,与所用的终点指示方法有关。一般把Veq与Vep间的误差,称为终点误差,或滴定误差。显然,滴定分析的准确度,一般主要取决于你是否准确判别滴定终点。(一方面是人眼对颜色的识别;另一方面是指示剂的变色范围,此范围越窄,变色越敏税,终点判别灵敏度越高。)(三)滴定反应与滴定分析的操作方式滴定反应必须具备以下条件:①
反应必须按一定的反应式进行(有确定的化学计量关系)②
反应必须定量进行(通常要求达到99.9%左右)③
反应速度要快(可通过加热或加入催化剂等来加快反应)
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