水文地球化学热力学 初版PDF电子书下载

第一章 绪论 1

第二章 一些常用概念 6

2.1 体系与环境 6

2.2 相、组分 7

2.3 状态、状态变量、状态方程 8

2.4 化学位(μ) 9

2.5 自由能 11

一、自由能概念 12

二、吉布斯(Gibbs)自由能(G) 13

三、亥姆霍兹(Helmholtz)自由能 14

四、自由能的特性 15

2.6 化学位与自由能的关系 16

2.7 焓和热容 17

2.8 熵(S) 20

2.9 吉布斯-亥姆霍兹方程式 23

2.10 标准状态及数据表 26

2.11 H、S和G与温度的关系 28

一、焓与温度的关系 28

二、熵与温度的关系 32

三、自由能与温度的关系 34

一、NG与压力的关系 37

2.12 自由能与压力和温度的关系 37

二、NG与压力和温度的关系 38

2.13 自由能函数应用——计算反应的边界 39

第三章 变组成体系热力学 44

3.1 变组成体系的状态变量及平衡判据 44

3.2 溶液组分的化学位方程式 47

一、溶液的概念 47

二、蒸气压的热力学意义 48

三、拉乌尔定律和亨利定律 50

四、理想溶液 52

五、实际溶液 54

3.3 化学平衡、平衡常数和等温式 61

一、化学平衡 61

二、平衡常数的热力学推导 62

三、反应等温式 65

四、△G？在化学平衡中的作用 68

3.4 平衡常数的不同表示式及相互关系 68

一、气相反应 69

二、液相反应 70

三、多相反应 70

一、K？的计算 73

3.6 确定平衡常数的方法 73

3.5 多重平衡规则 73

二、K的测定 74

3.7 温度、压力、浓度对K的影响 74

一、温度对平衡常数的影响 74

二、压力对平衡常数的影响 77

三、浓度对平衡的影响 80

3.8 吕·查德里原理 80

3.9 电解质的活度及活度系数概念 83

一、I-I价电解质 83

二、多价电解质 86

三、混合电解质 89

四、混合电解质的离子强度 90

3.10 确定电解质活度系数的方法 90

一、实验值 90

二、理论计算y± 91

第四章 电动势与化学平衡 97

4.1 自由能与电动势的关系 97

4.2 电动势方程式 99

4.3 电动势加和规则及电极电位 100

4.4 标准电极电位(??298)序表及其应用 104

4.5 电动势与化学平衡 108

第五章 水-岩溶解平衡原理 116

5.1 化学平衡与质量作用定律 116

5.2 溶解度及溶度积常数 118

一、溶解度原理 118

二、溶度积常数 120

5.3 影响矿物溶解度的因素 122

一、溶液离子强度的影响 122

二、盐效应 126

三、同离子效应 127

四、温度的影响 128

5.4 气体的溶解度方程式 130

5.5 饱和度 133

第六章 水化学平衡模式 136

6.1 元素的化学形态 136

6.2 平衡模式原理 137

一、平衡模式概念 137

二、模拟原理及平衡计算原则 139

6.3 模式举例 142

一、碳酸水溶液平衡模式 142

二、碳酸水溶液-大气平衡体系 147

三、液相-固相体系 149

四、气-液-固三相体系 151

五、NH4+-NO2--NO3-体系 155

六、铀矿水化学模式应用 158

6.4 水溶质数值模拟通论 166

一、导言 166

二、化学热力学平衡模拟归纳 168

三、溶质迁移动力学模拟概念 171

四、平衡模式与动力学模式的区别 172

五、速度、平衡及反应类型 175

7.1 pH 180

一、酸和碱的本性 180

第七章 Eh和pH理论与应用 180

二、酸或碱的强度——pH？标度 183

三、形成天然水pH值的物质来源 190

四、pH测量 193

7.2 Eh 197

一、天然水是一种氧化还原体系 198

二、再谈天然水的Eh概念 201

三、电子迁移的自由能(△G？)级图 204

7.3 氧化还原平衡计算 209

7.4 氧化还原平衡组成图解 215

一、平衡组成的计算 215

二、编制Fe3-—Fe2-体系的pC-pE图 217

三、天然水的氧化还原稳定场 218

四、硫体系的氧化还原平衡图 220

7.5 pE(Eh)-pH图 226

7.6 Eh-pH图的应用——研究矿物的溶解与生成条件 233

7.7 Eh-pH-Pco2立体图 243

7.8 温度对H2O的pH、Eh的影响 249

一、温度对H2O的pH值的影响 249

二、温度对Eh(或pE)值的影响 251

7.9 Eh测井原理及要点 252

8.1 引言 256

第八章 地下水成矿研究中的热力学分析(以铀为例) 256

8.2 概述 257

8.3 确定含铀水组成的简化模式 259

8.4 温度对铀氧化程度的影响 264

一、UO2-O2-U3O8体系的温度效应 265

二、对于UO2-O2-UO3体系 267

三、溶解态铀的氧化程度与温度的关系 268

四、UO2-O2-CO2体系的温度效应 269

8.5 温度对UO3-H2O体系的影响 270

8.6 温度对UO2(OH)2-H2O体系的影响 271

一、UO3-CO2-H2O体系 272

8.7 温度对UO3，UO2(OH)2-CO2-H2O体系的影响 272

二、UO2(OH)2-CO2-H2O体系 273

8.8 压力对铀矿物可溶性的影响 274

8.9 铀在地下热水中的搬运问题 276

一、U4+和U(OH)40迁移的可能性 276

二、U(IV)氟化物迁移形式讨论 279

8.10 热水中U(IV)硫酸盐、氢氧化物的迁移形式讨论 282

一、U(SO4)20(aq)与温度的关系 282

二、U(IV)氢氧化物形式 283

8.11 铀矿化类型分析 285

一、沥青铀矿-赤铁矿 286

二、沥青铀矿-黄铁矿 292

三、沥青铀矿-硅化-萤石 296

四、粉末状晶质铀矿化 300

五、单一铀矿化 306

8.12 某些围岩蚀变矿物的成因分析 308

一、硅化 309

二、萤石化 311

三、黄铁矿化 312

四、赤铁矿化与褐铁矿化 312

五、高岭土化 314

六、碳酸盐化 315

8.13 简要归纳 316

第九章 喀斯特水化学中的热力学分析 319

9.1 喀斯特水化学作用原理 319

9.2 钙、镁碳酸盐的水溶态 324

9.3 钙、镁碳酸盐的可溶性分析 324

9.4 CO2(g)的溶解度方程式 326

9.5 方解石在天然水中的饱和度 327

9.6 水质分析检验 332

一、汞的平衡模式 334

10.1 环境元素化学形态研究的某些成果 334

第十章 热力学分析在环境水化学中的应用 334

二、镉、铜等多金属-多配位体平衡模式 337

三、缺氧水中微量金属的化学形态 343

10.2 水文地球化学实验条件的确定 345

结束语 348

参考文献 349

附录Ⅰ：SI制单位，某些换算系数及物理常数 351

附录Ⅱ：某些化合物的溶度积(25℃) 355

附录Ⅲ：某些溶解平衡常数(25℃) 359

附录Ⅳ：化学热力学数据表 364