Тема3.3 Диаграмма равновесных состояний системы .

1) − Обратная реакция;

2) − Прямая реакция.

Реакция образования алюмината натрия и реакция его с водой (гидролиз) протекают в зависимости от концентрации реагирующих веществ и температуры с разной скоростью (если скорость прямой реакции больше скорости обратной реакции, то образуется и наоборот).

Высокая концентрация щелочи, и высокая температура провоцируют снижение концентрации раствора. Понижение температуры процесса увеличивает скорость прямой реакции и в осадок выпадает . Наступает такой момент, когда скорость прямой и скорость обратной реакции будут равны, то есть наступает химическое равновесие.

Если в системе координат: нанести точки химического равновесия растворов при определённых температурах, то образуются кривые изотермы, состоящие из двух ветвей.

Растворы, концентрация которых находятся выше левой ветви изотермы, содержат избыточный глинозём (пересыщены по глинозёму) и здесь скорость обратной реакции будет меньше скорости прямой реакции, то есть в осадок выпадает .

Между ветвями изотермы находятся растворы, не насыщенные глинозёмом, и в этой области преобладает скорость обратной реакции.

Выше правой ветви изотермы находятся растворы, пересыщенные по щёлочи .

Рассмотрим раствор при температуре , соответствующей по концентрации точке а. Этот раствор находится между ветвями изотермы и в нём преобладает скорость обратной реакции, то есть идет образование .

Образование алюмината натрия будет идти до тех пор, пока концентрация раствора не станет равновесной, то есть до точки m.

Раствор в точке а при является пересыщенным по глинозёму, так как находится выше левой ветви изотермы 30^о. Здесь преобладает скорость прямой реакции.

Значит, чтобы спровоцировать гидролиз алюмината натрия, то есть прямую реакцию, необходимо снизить температуру раствора.

Раствор в точке а имеет каустический модуль .

Тема 3. 4 Стойкость алюминатных растворов

Стойкость алюминатных растворов – это способность растворов находится длительное время без видимого разложения при концентрациях близких или равных равновесным.

Различают теоретическую и практическую стойкость.

Теоретически стойкие – это растворы, концентрация глинозема в которых ниже или равна равновесной, то есть расположенные между ветвями изотерм и на левых их ветвях.

Практически стойкие растворы находятся без видимого разложения даже при пересыщенных концентрациях, так как алюминатный раствор разлагается очень медленно благодаря примесям, оказывающим стабилизирующее действие.

Для характеристики стойкости раствора вводится понятие коэффициент пересыщения:

.

Для определения степени пересыщения раствора точку, соответствующую состоянию раствора, соединяют прямой линией с точкой гидраргилита (гиббсита) и продолжают эту линию до пересечения с левой ветвью изотермы равновесия. Концентрация равновесного раствора соответствует точке на изотерме.

На стойкость раствора влияет ряд факторов: температура, концентрация раствора, каустический модуль, наличие в растворе примесей и осадка .

1. Понижение температуры провоцирует реакцию гидролиза, то есть снижение стойкости раствора. Однако снижение температуры ниже приводит к дальнейшему повышению стойкости. Это объясняется увеличением вязкости раствора и как следствие замедление реакции.

2. Снижение концентрации раствора при постоянной температуре тоже снижает стойкость.

3. Чем выше каустический модуль , тем больше стойкость.

4. Примеси присутствующие в растворе действуют не одинаково:

− органические вещества, повышающие стойкость: , (сода);

− вещества, снижающие резко стойкость: , .

5. Присутствующие в растворе кристаллы являются готовыми центрами кристаллизации. Вокруг них быстрее формируются кристаллы из растворов.

6. Другие свойства растворов, такие как электропроводность, плотность, вязкость, значительно зависят от температуры концентрации, и в каждом отдельном случае определяется экспериментальным и теоретическим путём.