Зертханалық жұмыс №1 Химиялық реакциялармен қатар жүретін сiлтiлеу үрдiстерiнің термодинамикасын зерделеу

Бақылау сұрақтары:

2) тұз еруі дегеніміз не?

3) ерітіндінің туындысы тұз еруімен қалай байланысқан?

4) тұз еруінің температураға тәуелділігі (Шредер теңдеуін жаз)?

5) қиын еритін тұздың еруіне ерітіндінің иондық күші (екінші тұзды қосқанда) қалай әсер етеді?

6) құрамында біртекті ионы бар екінші тұзды ерітіндіге қосқанда тұз еруіне әсері?

7) әлсіз қышқылмен пайда болған тұздың еруіне ерітіндінің рН қалай әсер етеді?

8) әлсіз қышқылмен байланысқан анион гидролизі тұз еруіне қалай әсер етеді?

9) тұз еруіне катион гидролизі қалай әсер етеді?

10) жұмыстың мақсаты және оны жүргізу әдістемесі;

11) ерітіндіге бөтен кешен құрушы лиганданы қосқанда тұз еруінің өзгеруіне қалай әсер етеді?

12) кешен құрушы тұздың анионын қосқанда тұздың еруі қалай өзгереді?

13. 
    зертханалық жұмысты орындаған кезде қандай тапсырма берілді. Жұмыстың ғылыми мақсаты?
    

15) жұмыс қорытындысы.

2.1 Негізгі теориялық жағдайлар

Ерітіндідегі гидрометаллургиялық әдіспен металдардың бөлінуінде ерітіндіні қосылыстардан тазартуда, дайын өнім ретінде ерітіндіден металл қосылыстарының бөлінуінде әртүрлі металдардың суда тұз еруі қолданылады. Берілген температурадағы заттың қаныққан ерітіндісінің концентрациясы деп қатты заттың суда еруін айтады. Қаныққан ерітінді қатты затпен тепе-теңдікте болады, сондықтан еруді суреттеу үшін химиялық термодинамиканың математикалық қондырғысын қолдануға болады.

Еру кезінде металл тұздары иондарға диссоциацияланатын болғандықтан, еру процесін келесі стехиометриялық теңдеумен көрсетуге болады

(2.1)
Бұл процестің тепе-теңдік константасы (берілген Т температурада және Р қысымда)
(2.2)

– мәні тұрақты болғандықтан, Т және Р берілгендеріне иондардың активтілігінің туындысы (2.2) тұрақты және еру туындысы деп аталады

(2.3)
Қиын еритін тұздардың қаныққан ерітінділерінде иондардың активтілік коэффициенттері бірге жақын, және қиын еритін тұздардың еру туындысын концентрациялар туындысы ретінде қарастыруға болады

(2.4)
Егер М_mA_n тұзының еруін S деп белгілесек, онда (2.1) теңдеуіне сәйкес ионының концентрациясы mS тең болады, ионының концентрациясы nS тең.

(2.3) теңдеуін S қатысты иондардың концентрациясын тұз еруіне келтіру арқылы шығарады

2.2 Ерітіндінің иондық күшінің әсері

Еритін тұзбен ортақ иондары жоқ бейтарап тұздың болуы, ерігіштік ерітіндінің иондық күшінен тәуелді болғандықтан зерттелінетін тұздың ерігіштігі өзгере алады. Тұз ерігіштігінің ерітіндінің иондық күшінен тәуелділігі иондардың белсенділік коэффициенттерінің төмендеуін әкеледі де S (тұздық эффект) артады.

2.3 Біртекті ионды қосқандағы әсері

Екі тұздың жалпы анионы бар деп айталық. Зерттелінетін тұздың жалпы анионының концентрациясының аз ерігіштігі кезінде бөтен тұзды қосудың арқасында (2.1) теңдеуімен анықталатын тепе- теңдіктен асады, сонда С_А >> S. Онда (2.6) теңдеуі келесі түрге ие болады

(2.7)
Бөтен тұзды қосу ерітіндінің иондық күшінің жоғарлауы кезінде ерігіштіктің жоғарлауының тұздық эффектісіне шарт болатынын, бірақ біртекті анионның артық мөлшерінің арқасында ерігіштікті төмендететінін (2.7) теңдеуінен көруге болады.
2.4 Ерітіндінің рН әсері
Әлсіз қышқылдармен (карбонаттар, сульфидтер, фторидтер,оксалаттар) пайда болған тұздардың ерігіштігіне сутектік иондардың ерітінді концентрациясының жоғарлауы қатты әсерін тигізеді. Бұл сутегінің еркін иондары бар тұз аниондарының (2.1) теңдеуімен қалыптасқан байланыспен ескертілген.


Байланыс (ассоциация) нәтижесінде ерітіндідегі тұз анионының концентрациясы төмендейді. Анионның шын концентрациясы енді nS тең болмайды, ал nSα тең , мұндағы α – ерітіндідегі аниондардың болуының барлық қалыптарындағы жалпы концентрациядағы диссоциацияланған аниондардың үлесі.

Бірнегізді қышқыл үшін

(2.8)
екінегізді қышқыл үшін

(2.9)

мұндағы К_а – бірнегізді қышқылдың диссоциация константасы;

К₁ мен К₂ – екінегізді қышқылдың бірінші және екінші сатылы диссоциация константалары.

Жоғарыда айтылғандарды ескере отырып (2.4) теңдеуі келесі түрге ие болады

(2.10)
ал (2.6) теңдеуі келесідей түрленеді
(2.11)

(2.8), (2.9) және (2.11) теңдеулерін талдау сутектік иондардың ерітінділеріндегі концентрацияның жоғарлауы рН-тың төмендеуін және әлсіз қышқылмен пайда болған тұздың ерігіштігінің сәйкес жоғарлауын ескертеді.

2.5 Анион гидролизінің әсері
Тұздың суда еруі кезінде анион гидролизінің жүруі мүмкін



Егер A^m-, HA^1-m, …, H_mA) ерітіндідегі аниондардың болуының барлық қалыптарындағы жалпы концентрациядағы гидролизденбеген аниондардың үлесін  деп белгілесек, онда ерігіштіктің -дан тәуелділігін (2.11) теңдеуі арқылы көрсетуге болады. Бірақ гидролиз үрдісіндегі сутегі иондарының концентрациясы қалай өзгеретіні белгісіз болғандықтан осы жағдайда -ны есептеуге арналған жалпы теңдеуді құруға болмайды. Дәл осы себеппен (2.8) және (2.9) теңдеулерімен есеп шығаруға болмайды. (2.11) теңдеуінен анион гидролизі әлсіз қышқылдармен пайда болған тұздың ерігіштігін арттыратынын көруге болады.

жүктеу/скачать 0.86 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: