4.3 固体物质在水中的溶解沉淀平衡

　　掌握有关固态物质在水中溶解沉淀平衡的知识将有助于深入了解天然的风化过程和沉积过程，了解天然水体中矿物质含量变化规律，还能帮助环境工作者考虑如何更好地选择水处理方法和设计水处理设备。

　　4.3.1 盐类的溶解

　　4.3.1.1 溶度积及其图示法

　　难溶盐的固液平衡状态可定量地以溶度积（K_sp）表征。在天然水体中常见难溶盐的K_sp值列于附录七。

　　以各种二价金属碳酸盐为例，其溶度积关系式为

[M² ][CO₃^2-]=K_sp （4-26）

　　写成对数形式为

log[M² ]=pCO₃^2-＋logK_sp

　　这是一个直线方程，以pCO₃^2-对log[M² ]标绘，即可得到如图4-10所示的各关系曲线。各金属碳酸盐的对数浓度直线的斜率为 1，而log[CO₃^2-]和pCO₃^2-间的关系在图中表现为斜率是-1的直线。两种不同斜率直线的交点，代表该盐在pH=7的纯水中的溶解度，即考虑在[H ]=[OH^-]的条件下，溶解度可以由电中性条件得出：

[M² ]=[CO₃^2-]=溶解度

　　比较图中各曲线可见：Pb² 碳酸盐是最难溶的，Mg² 碳酸盐是最易溶的。碳酸盐沉淀法对从水中去除重金属很有效，因为沉淀在很小[CO₃^2-]下就能发生。

　　如果正离子和负离子的荷电数不同，那么因正离子和负离子的摩尔浓度不再相等，曲线交点也会有所偏移。对于碳酸盐沉淀来说，一价或三价阳离子溶解度直线的斜率分别为 1/2和 3/2。

　　对于天然水体来说，内中所含组分非常众多，各化学平衡之间也相互牵动，因此按上述那样单独根据溶度积来计算固体溶解度往往不能符合实情。实际上，通过溶解平衡来计算盐类溶解度时，应同时考虑介质温度、pH、同离子效应、盐效应等。除此之外，还应将酸碱平衡、络合平衡、氧化还原平衡及液面上方气相中有关物质的分压（如p_co2）大小等因素对溶解度的影响也考虑在内。例如FeS（s）在含硫化物的水溶液中的溶解度，除依赖其溶度积外，还取决于阳离子的酸碱平衡（如Fe² H₂OFeOH ＋H ）和阴离子的酸碱平衡（如S^2-＋H₂OHS^- OH^-和HS^- H₂OH₂S OH^-）以及络合平衡（如Fe² HS^-FeHS 或Fe² ＋2S^2-FeS₂^2-）等。

　　对盐类溶解度的各影响因素将在以下和以后有关章节予以阐明。

　　4.3.1.2 pH和同离子效应的影响

　　仍以二价金属的碳酸盐溶解度为例，当pH变动时，牵动水体中碳酸体系的平衡，由此也影响了碳酸盐的溶解平衡。例如对于水体中方解石（CaCO
　　本文标题：4.3 固体物质在水中的溶解沉淀平衡--天然水系中的化学平衡
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