Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Флотационные реагенты. Механизм действия, физико-химические свойства, методы исследования и анализа

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
21.10.2023
Размер:
9.69 Mб
Скачать

Концентрация хлора была во всех опытах избыточной по отно­ шению к хлористому брому, что исключало возможные ошибки за счет реакции (III.6):

гСІ5=*Вг2+.СІ2.

Для расчета К' (система II) применялась та же методика, но концентрацию хлора варьировали в пределах 40~120%' по отно­ шению к содержанию бромид-ионов.

ь

2. Брутто-коэффициенты молярного погашения <рг, 84 и величины

0 !

Для определения срі согласно уравнению III.20 необходимо предварительное определение коэффициента молярного погашения

Рис. 103. Зависимость среднего коэффициента молярного погашения брома от (&вг3 е ) Свг

при

Я,=340 (/);

350 (2);

360 (3); 370 (4);

380

(5) и 390 нм

(6) для I

солевого раствора

частиц Вг3—'(е4) из данных: оптическая плотность d, — бруттоконцентрация бромид-ионов g в системе I. Лучшие результаты

194

 

 

^

 

 

 

 

Т а б л и ц а

57

Коэффициенты молярного погашения е^

бром-

и хлорсодержащих частиц,

25° С

 

 

 

 

Длина волны, нм

 

 

 

Частица

Среда

340

350

360

370

380

390

400

 

 

Вг2

НС10.!

48,2

78,8

112,5

148,3

165,2

183,0

183,8

ВгСІ

То же

93,8

98,1

97,6

83,8

68,9

Clo

Солевые

58,5

44,0

29,3

18,0

11,0

386,0

344,0

BroCl-

253,0

291,0

355,0

407,0

414,0

BrClo-

растворы

336,0

313.0

254,0

179.0

125.0

 

 

 

То же

 

 

 

Сіз-

 

129,5

102.0

81,0

44,0

25,5

768,0

630,0

Вгз-

 

2015,0

1408,0

1084,0

973.0

895.0

П р и м е ч а и и е. 6 0,95 при п

15 не превышает 5%.

 

 

 

Рис. 104.

Зависимость среднего

Рис.

105. Зависимость отноше-

коэффициента

молярного

пога-

ния

d a

т

 

 

 

b

1

— от

— для I солевого

шения е

от

величины

 

о

Ь

—— 1

 

араствора Сс1—=5,09 моль/л)

для I

солевого

раствора (СС|_ =

при ^=340

(/); 350

(2)'; 360

=5,09

моль/л)

при

Я=340

(7);

(3); 370

(4) и 380

нм (5)

350

(2);

360

(3);

370

(4)\

 

 

 

380 нм . (5).

получаются при экстраполяции на нуль зависимости d ----- Полу-

ченные средние величины 'Приведены ® табл. 67.

13*

195

Т а б л и ц а 58

Брутто-коэффициенты молярного погашения срі в солевых растворах

Солевой■\ раствор

I

I.

Іо

Із

II

Hl

По

Из

ІП

 

 

Длина

волны,

нм

 

 

340

350

360

370

380

390

400

.--

264

329

369

369

363

318

241

321

348

366

343

307

---

228

282

314

336

316

289

211

257

294

308

• 190

221

280

322

176

220

277

305

340

320

295

___

210

258

295

315

307

280

152

193

249

280

305

275

133

191

234

250

274

274

256

 

 

Т а б л и ц а 59

Величины

Ф-1 в различных солевых

 

растворах

 

Солевой

c a -,

 

 

раствор

моль л

ф,

1

5,09

2,0

±0,074

л

3.79

2,5

±0.047

in

3,04

2,42± 0,039

П о

2,29

2,86

±0,099

I.,

1,72

* 3.81 ±0,175

ІП

1,15

4,22

0,140

Т а б л и ц а 60

 

Б р у т т о - к о э ф ф и ц и е н т ы м о л я р н о г о п о г а ш е н и я ср2 в с о л е в ы х р а с т в о р а х

Солевой

са ~,

 

 

Длина

В О Л Н Ы ,

им

 

 

 

 

 

 

 

раствор

моль/л

340

350

360

370

380

390

I

 

5,09

323

290,5

220

167,0

122,8

78,0

II

 

3,79

308

288,0

235

167,8

117,0

75,5

ііі

3,04

290

258,0

214

160,0

111,5

80,0

и

2

2,29

279

255,0

214

152,8

111,1

70,0

1-1

 

1,72

293

273,0

216

154,4

106,5

70,0

іи

1,15

261

250,0

200

148,0

104,5

С использованием. 84 по линейному уравнению (III.27) были

рассчитаны срі и (табл. 58'и 59). На рис. 103 приведен пример'

графических определений.

Брутто-коэффициенты молярного погашения хлористого брома ф2 и хлора срз были определены по линейным (уравнениям (III.31)—■ (III.32). Пример графического расчета приведен на рис. 104—105.

Результаты определений сведены в табл. 60~61.

196

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 61

Брутто-коэффициенты

молярного погашения фз в солевых растворах

Солевой

^сі—*

 

 

Длина

волны,

нм

 

 

 

 

 

 

 

раствор

моль/л

340

350

360

370

380

390

I

5,09

115

32,1

56,2

37,2

21,4

12,3

I

и

3,79

96,4

72,3

48,2

30,1

18,1

9,4

л .

3,04

96,8

72,9

50,0

31

17,8

9.9

2,29

94,4

69,0

47,9

29,8

16,3

9,9

п 2

1,72

І 4

76,5

56,5

36,8 .

- 23,1

13.0

8,1

И..

1,15

73,7

54,1

37,6

22,2

12,6

8,2

 

 

 

 

 

 

3.Коэффициенты молярного погашения е;

иконстанты образования ߣ полигалогенид-ионов

Для определений е, и (3; были определены <рг в солевых раст­ ворах с различными концентрациями хлорид-ионов, что позволило использовать уравнение

?1 ~

1 ф;

еНаІ;

(III.50)

£ Н а І ^ С 1

Q

 

 

 

Коэффициенты молярного погашения галогенов 'гңат были опре­

делены специально путем .прямых измерений в среде хлорной кислоты с концентрацией 1—4 моль/л.

Уравнение (III.33) линейно в случае постоянства ߣ. В общем

„ /

.

f l — е Н а І I

случае линейность должна

быть в координатах

ф£--------^ ----

Экоперимент, однако, показал, что п=і1 обеспечивает наиболее строгое выполнение линейной зависимости. Это позволило опреде­ лить е(. с '.минимальной іпогрѳшностью. Результаты расчетов Si представлены в табл. 57.

Из уравнений типа (ІІІ.ЗЗ) были рассчитаны ß;. Сводка вели­ чинmpиіведена ів табл. 62 и 63.

4. Определение константы равновесия реакции диспропорционирования брома К'

Полученные величины ©£ и г., позволили непосредственно опре­ делить равновесные брутто-концентрации Свг2, Свгсі и Свг-

в системе Іа по уравнениям (III.34) — (ІП.36) и рассчитать кон­ станту равновесия реакции (III.7):

B ra + C l-e

BrCl+Br-,

выраженную через брутто-концентрации галоидов:

=

(III.51)

С

Вг С с і —

 

2

197

Определения брутто-концентраций производили іпо уравнениям

(III.40) и (111.41):

 

d — f i

Свг2 +

<Рз Свгсі;

 

 

 

 

t =

CBr„ +

СвгСІ ;

 

 

 

 

 

Свг- =

go — 2Свг3 — Cßrci,

 

(III.52)

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

62

Концентрационные константы

образования BrsCl

(ßi)

и Вгз

(ß^) в солевых

 

 

 

растворах

 

 

 

 

Солевой

Cq —,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

раствор

моль/л

 

Рі

 

 

Рі

 

I

5,09

 

0,74±0,05

 

 

9,75±0,80

 

Іі

4,28

 

0,74 ±0,04

 

 

 

Ъ

3,04

 

0,77±0,15

 

 

8,52+0,90

 

Із

2,09

 

0,80±0,12

 

 

7,84 ±0,60

 

Is

1,15

 

0,83 ±0,12

 

 

 

11

3,79

 

0,68±0,11

 

 

8,74+0,46

 

II.

3,04

 

0,72±0,10

 

 

 

II*

2,29

 

0,72±0,17

 

 

7,94±0,21

 

Из

1,63

 

0,77±0,10

 

 

7,58±0,60

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

63

Концентрационные константы

образования ВгСЬ

(ßo)

и С1з

(Рз) в солевых

 

 

 

растворах

 

 

 

 

Солевой

СС|—,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

раствор

моль,'я

 

Р2

 

 

 

Рз

 

I

5,09

 

1,79+0,27

 

0,285±0,060

 

И

3,79

 

1,82+ 0,23

 

0,249+ 0,024

 

II.

3,04

 

1,90+0,40

 

0,275±0,055

 

112

2,29

 

1,88±0,45

 

0,278+0,018

 

І.І

1,72

 

2,04±0,38

 

0,206±0,045

 

ІІ4

1,15

 

2,09+ 0,32

 

0,182+ 0,022

 

где go — концентрация исходного раствора бромида; t—титруемая концентрация галоидов.

Пример расчета К' приведен в табл. 64 и 65. Сводка величии К' для I и II солевых р.аствоіров дана в табл. 66.

198

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

64

Расчет

константы равновесия

реакции диспропорционирования

брома

К'

 

в I солевом растворе (Сс1— =5,09 моль/л) при Х=390 нм

 

о

 

О

 

**

 

О

 

 

 

 

 

ч

 

 

О

 

/С-Ю1

Примечание

 

л

d390

ч

 

4

 

ч

 

4

 

 

 

 

 

 

 

о

 

о

 

cTjT

Г "л

 

 

 

 

 

5

 

и. Ч

 

с- Ч

 

L ч

 

 

 

 

 

 

„ СОо

 

СО о

 

со о

 

 

 

 

 

 

 

О S

 

5

О S

 

 

 

 

 

5,422

0,138

2,070

 

3,368

 

1,589

1,95

фі=363

 

 

6,207

0,158

2,350

 

3,850

 

1,465

1,79

ф2=72

 

 

6,603

0,168

2,526

 

4,105

 

1,396

1,72

go—2,47- 10-3 моль/л

7,936

0,192

3,368

4,560

 

1,221

1,80

 

 

 

 

8,486

0,202

3,719

 

4,771

 

1,144

1,78

 

 

 

 

9351

0,215

4,350

 

4,982

 

1,039

1,81

 

 

 

 

11,02

0,236

5,754

 

5,260

 

0,843

1,84

 

 

 

 

11,55

0,239

6,310

 

5,228

 

0,793

1,91

 

 

 

 

 

 

 

 

Среднее (1,83 ±0,052) • 10—*.

 

 

65

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

Расчет

константы равновесия

реакции диспропорционирования брома К'

во И солевом растворе ( С ^ — =3,789 моль/л) при Х=370 нм

 

4#

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О

 

 

**

 

 

 

 

 

 

 

Г-н

 

2

 

О

 

 

 

 

 

ч

 

О

 

 

Примечание

 

 

 

 

 

 

 

 

Л

^370

 

 

ч

 

ч

Ь

 

ч

 

 

 

 

 

 

 

о

 

Ö *0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С ?

г“*

 

 

 

 

 

 

Z. в;

СО о

 

 

 

 

 

 

 

со о

СОо

ЬеГ

 

 

 

 

 

 

CJ а

CJ

s

О

s

 

 

 

 

12,13

0,300

5,898

5,768

6,886

1,86

Фі=322

 

 

12,29

0,301

6,157

6,157

5,849

1,54

сро= 167,7

 

 

14,37

0,329

8,684

5,703

4,230

1,70

go=2,47-ІО-3 моль/л

16,41

0,351

11,471

4,925

2,999

1,84

 

 

 

 

16,16

0,349

11,082

5,055

3,128

... 1,81

 

 

 

 

17,56

0,360

13,29

4,277

2,476

1,75

 

 

 

 

 

 

 

 

Среднее (1,75±0,14) • 10-*

Таблица 66

 

 

 

 

 

 

 

 

Значения

К', рассчитанные при разных длинах волн в I и 11 солевых растворах

1, нм

 

 

 

К'

• 101

 

 

 

 

 

I солевой

раствор

II

солевой

Примечание

 

 

раствор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

360

1,90± 0,156

 

 

1,78+0,14

Расчет К' произ-

370

1,85+0,023

 

 

1,75+0,14

веден

из

данных для

 

 

7—8

различных

соот-

380

1,82±0,0 II

 

 

ношении

концентра-

390

1,83+ 0,052

 

 

1,80+0,06

ций Вг2, ВгСІ и Вт—

 

 

 

 

 

 

Среднее

 

1,85±0,060

 

 

1,78+0,11

 

 

 

 

5. Определение концентрации бром- и хлорсодержащих частиц

Наиболее важной является система Від—Вг- —ВтСІ—.С1~ (Іа), для спектро-фотометрического анализа которой в общем случае не­ обходимо два уравнения типа

(е4^ — d-Y — (е4 —

С вг, ( е.і — 'P-’) 5' С вгсі-

(1 1 1 .5 3 )

Если пренебречь поглощен нем ионов Br3~, что допустимо при малых концентрациях брома или бромида, получаем простую си­ стему уравнений.

Возможность такого упрощения связана с .малой величиной получаемой при этом ошибки определения концентрации компо­ нентов:

^Вгз______

(111.54)

^Ві^-Г^ВгСІ+ ^Вг^’

где dt - парциальные оптические плотности анализируемых компонентов.

Уравнение может быть преобразовано следующим образом:

 

 

 

 

 

 

X_

<Рз Свг-

 

 

 

 

 

 

 

 

<Рі"Ь’Р-'Ж—

Тз^вг-

 

 

 

 

 

 

 

 

Br“”

(III.55)

 

 

 

 

 

 

Таким

образом,

 

 

 

 

 

 

б зависит

 

 

 

 

 

 

от длины волны, состава

 

 

 

 

 

 

солевого фона и концентра­

 

 

 

 

 

 

ции бромида.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На рис. 106 приведены

 

 

 

 

 

 

данные расчета 5 для I и II

 

 

 

 

 

 

солевых растворов при раз­

 

 

 

 

 

 

личных концентрациях

бро­

 

 

 

 

 

 

мида. -В коротковолновой

Рис. 106. Зависимость ошибок

опреде­

области (360 им) ошибка

ления брутто-концентрации бром-, хлор­

больше

из-за

сильного

по­

содержащих

частиц от

концентрации

глощения Вг~з и достигает

бромид-ионов для I солевого

раствора

при Я=360

нм (1);

Я=390 нм

(2)

и II

6% при концентрации бро­

солевого раствора

при

Я=360

нм

(3)

мида ІО-2 моль/л

(—1

г/л).

и Я=390

нм

(4)

 

 

Фактически ошибка мень­

 

 

 

 

 

 

ше, так как

анализу

под­

вергаются

окисленные растворы с -меньшим содержанием бромида.

Таким

образом, для анализаданной системы достаточно вос­

пользоваться -следующими системами уравнений:

(111.56)

 

d i = <Pii C Bra +

С в гсі;

 

do — <Рі2 С бг2 +

'f’j3 СвгС! ;

(111.57)

200

или ранее приведенными уравнениями (III.40) и (III.41):

d —

C|3r„ J r <?2 CßrCl •

t =

Свг2+

CßrCI >

Второй способ, очевидно,

точнее,

так как определение t иодо-

метрическим титрованием связано с минимальной ошибкой. Кро­

ме того-, оптические измерения можно проводить -в

длинноволно­

вой области, где ошибка за счет поглощения Ві'з-

меньше.

Пример

аналитического

определения

основных

компонентов

■системы Іа

три

окислении

 

бромида

на

40—120%’

приведен

в табл. 64.

 

 

 

 

 

 

 

приведены в.

Аналогичные данные для системы ВгСІ—-СІ2

табл.

67.

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 67

 

 

Определение CßrCI

 

и Сс , в 1 солевом растворе

 

 

 

 

 

 

 

 

Система Ш: ВгСІ — СІ2— С |-

 

 

 

t найде­

 

 

 

 

 

CßrCl'

c Ci.c

t,

моль/л-ІО4

rf3G0

 

но,

 

моль/л • ІО'1

 

 

 

 

 

моль/л- ІО1

моль/л -104

 

8,93

 

0,190

8,55

' 0,37

 

8,92

 

9,93

 

0,194

8,42

1,47

 

9,89

 

10,39

 

0,196

8,40

1,95

 

10,35

 

12,88

 

0,204

8,03

4,84

 

12,87

 

12,09

 

0,205

8,05

4,94

 

12,99

 

13,52

 

0,2)3

8,36

5.15

 

13,51

 

15,17

 

0,220

8,24

6,94

 

15,18

 

15.31

 

0,216

8,0

7,14

 

15,14

 

17,46

 

0,230

8,05

9,21

 

17,26

 

18,08

 

0,236

8.20

9,87

 

18,07

 

22,07

 

0,249

 

7,63

14,47

 

22,10

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 68

Максимальное

содержание брома (%) в равновесной

смеси

Вг2_ Вг~— ВгСІ—

Cl при различных

начальных концентрациях бромид-ионов

(70) в

j солевом

 

 

 

 

 

растворе.

 

 

 

 

 

 

£Го

Концентрация

хлорид-ионов,

моль/л

 

 

 

2

е?

С4

1,0

2,0

3,0

4,0

Примечание

О

5,0

 

 

 

 

 

Ч

=?

 

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

1

0,8

18,1

10,8

7,7

6,0

4,9

К '= 1,85-10—}

О

1,6

28,0

18,1

13,5

10,8

8,9 4=Х'С=9,42-10-4

5

4,0

43,4

31,6

25,2

21,1

17,9

 

10

8,0

54,9

43,4

36,4

31,6

27,7

 

20

16

65,2

54,9

48,3

43,4

39,3

 

50

40

76,3

68,3

62,7

58,4

54,7

 

100

80

82,5

76,3

71,7

68,2

65.1

 

500

400

91,8

88,5

SS,2

84,2

82,5

 

201

6.

Расчет состава равновесной системы

 

Ранее было

показано,

что

равновесная

концентрация

брома

в системе II может быть .рассчитана по уравнению

 

с у - (С°вг- +

А ) Свг2 +

Сс,2 (С%г

- СсО = О,

(HI-58)

.где Ссі2 — концентрация

вводимого хлрра,

моль/л, (А — К'С).

Зависимость

Сй!2 =

<р(Ссі2)

экстремальна

с максимумом при

 

2ССц

 

 

 

 

 

степени окисления С"Вг-

='1. Для этого

случая уравнение

III. 58

принимает вид

 

 

 

 

С°п

 

 

 

СУ -

( С * - +

Л) Свг. +

= 0.

(III.59)

 

- ^ -

Рис. 107.

Зависимость

процентного содержания

бромида

(/, 2), брома

(3, 4) и хлористого бро­

ма (5,

б)

от

степени

окисления при £о=2,47Х

ХЮ -4

ыоль/л

{1,

3, 5) и £0=2,47-10—2 моль/л

 

(2, 4,

6)

в 1

солевом растворе

С использованием найденных ІС были произведены расчеты

Свг2, Свгсі и Свг" яри различных Свг_ и Ссі2. Результаты расчета для I солевого раствора приведены на рис. 107.

В табл. 68 даны результаты расчета максимальных концентра­ ций (в %') при различных начальных концентрациях бромида.

7.Выводы

I.Определены брутто-коэффициенты молярного погашения <рг, коэффициенты молярного погашения е., констант образования ßt

отолигалогенид-ионов и константы диспропорционирования

брома

К ' в некоторых хлоридных и длоридно-еульфатных солевых

раст­

ворах.

 

2 02

2.Показана применимость предложенных методик определения брутто-кшцент,раций бром- и хлороодержащих частиц для анали­ за системы Вг2—Вт- —ВгСІ—С1~.

3.Произведен расчет равновесий в указанной системе с исполь­

зованием найденных величин К'-

Г л а в а 5

ИОННАЯ РАСТВОРИМОСТЬ СУЛЬФИДОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ КАК КРИТЕРИЙ ИХ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОСАЖДЕНИЯ

ИЗ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

1. Введение

Реакции соединения ионов металлов и сульфид-ионов имеют

•большое значение для флотации руд и других технологических процессов с участием указанных ионов, а также для аналитиче­ ской химии. В случае .разбавленных растворов электролитов ус­ ловия осаждения сульфидов обычно рассчитывают, пользуясь тер­ модинамическим,и константами, .равновесия, ів данном случае произ­ ведениями растворимости сульфидов, константами образования комплексных ионов металла и константами диссоциации серово­ дорода. При этом, естественно, ошибки в определении этих кон­ стант войдут в результаты расчета растворимости сульфидов.

Основным источником этих ошибок является различие методов определения констант и условий, в которых эти определения про­ изводились. Так, согласно литературным данным, показатель вто­ рой константы диссоциации сероводорода, найденный различными методами, находится в пределах 12,2 ['128] — 17 '[ІБб]. Величины показателей произведения растворимости данного сульфида по данным различных авторов также, как правило, отличаются на несколько порядков. Для сульфида цинка величины pL находятся в пределах 22,8—06,1, для сульфида меди (II) в 'пределах 35,іі — 42,5 и т. д. Существенно различаются и константы образования комплексных ионов, не говоря уже об их составе. Так, для гидрошмплексов свита РЪ(ОН)3~ и цинка Zn(OH) 42-, состав которых можно считать установленным, величины констант образования, полученные после 11959 г., составляют соответственно 9,96—'16,46

и15,30—20,2 [1188].

Вслучае концентрированных растворов электролитов возни­ кают дополнительные ошибки в связи с неправомочностью исполь­

зования термодинамических констант равновесия и специфич­ ностью условий осаждения. В частности, ионы раствора могут яв­ ляться комплексообразующим фоном и взаимодействовать с осад­ ком. В случае сульфидов тяжелых металлов возможно образова­ ние смешанных сульфидов [і132]. При.этом возможны отклонения от стехиометрии за счет образования твердых растворов, соосаж-’ дения, адсорбции и других осложняющих процессов, не учитывае­ мых теорией «онных равновесий.

203

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ