Zilar sulfuroaren eta sodio zianuroaren arteko erreakzioari buruzko ikerketa

1. Sarrera

arteko erreakzioa Zilar sulfuroa (\(Ag_2S \)) eta Sodio zianuroa (\(NaCN \)) inplikazio nabarmenak ditu hainbat arlotan, batez ere bere meaetatik zilarra ateratzean. Erreakzio hau ulertzea funtsezkoa da industria-prozesuak optimizatzeko eta sistema konplexuetako oreka kimikoak eta zinetika sakonago ulertzeko.

2. Erreakzio-printzipioak

2.1 Ekuazio kimikoa

Zilar sulfuroaren eta erreakzioa Sodio zianuroa irudikatu daiteke

b honako ekuazio kimiko hau airearen aurrean:\(2Ag_2S + 8NaCN + O_2 + 2H_2O = 4Na[Ag(CN)_2] + 4NaOH + 2S\)

Erreakzio honetan, zilar sulfuroak erreakzionatzen du sodio zianuroa. Zilar sulfuroko zilarrak ioi konplexu bat eratzen du, zilarra zianuroa ioi konplexua \([Ag(CN)_2]^{-} \), zilar sulfuroko sufrea, berriz, sufre elemental bihurtzen da. Airearen oxigenoak erreakzioan parte hartzen du, agente oxidatzaile gisa jokatuz.

2.2 Ioi konplexuen eraketa

Zilarreak zianuro ioiekin ioi konplexuak sortzeko joera handia du. \([Ag(CN)_2]^{-} \)-ren eraketa ioi konplexu honen egonkortasun handiak eragiten du. \([Ag(CN)_2]^{-} \) eratzeko oreka-konstantea nahiko handia da, eta horrek esan nahi du zilar ioiek zianuro ioiekin duten erreakzioa konplexu hau sortzeko oso onuragarria dela. \([Ag(CN)_2]^{-}\) ioi konplexua uretan disolbagarriagoa da zilar sulfuroarekin alderatuta, disolbaezina baita. Disolbagarritasun-diferentzia hori funtsezko faktorea da erreakzio-prozesu orokorrean.

2.3 Sufrearen oxidazioa

Zilar sulfuroko sufrea -2 oxidazio-egoeran dago. Airearen aurrean sodio zianuroarekin erreakzioan, sufrea oxidatu egiten da. Airearen oxigenoak ematen du oxidazio ahalmena. Sufrearen oxidazioa -2tik 0ra (sufre elementala) erreakzio-mekanismoaren zati garrantzitsu bat da. Sufrea oxidatzeko erreakzio-bideak elektroi-transferentzia-pauso batzuk dakartza, erreakzio-abiadura orokorrarekin eta produktuen eraketarekin oso lotuta daudenak.

3. Erreakzio-baldintzak

3.1 Gogoeta termodinamikoak

Termodinamikoki, zilar sulfuroak sodio zianuroarekin duen erreakzio zuzenak airea bezalako agente oxidatzailerik egon gabe Gibbs-en energia askearen aldaketa positiboa du (\(\Delta G>0\)). Horrek adierazten du erreakzioa ez dela espontaneoa baldintza estandarretan. \(Ag_2S + 4NaCN\rightleftharpoons 2Na[Ag(CN)_2]+Na_2S\) erreakzioaren oreka-konstantea (\(K\)) nahiko txikia da. Hala ere, oxigenoa sartzen denean, erreakzio orokorra espontaneoa bihurtzen da. Oxigenoaren bidez sufrea oxidatzeak zilar sulfuroaren eta sodio zianuroaren arteko hasierako erreakzioaren ez-berezkotasuna gainditzeko indarra ematen du.

3.2 Kontzentrazio-baldintzak

Erreakzioa eraginkortasunez aurrera egiteko, sodio zianuro kontzentrazio nahikoa behar da. Zilar sulfuroa uretan disolbaezina denez, zianuro ioien kontzentrazio handia behar da zilar sulfurotik poliki-poliki askatzen diren zilar ioiekin konplexatzeko. Kalkuluek frogatu dute \(0.1mol\) \(Ag_2S\) \(1L\) \(NaCN\) disoluzioan disolbatzeko, \(NaCN\) gutxieneko kontzentrazioa \(NaCN\) gutxi gorabehera \(12.97mol/L\) dela. Kontzentrazio handiko eskakizun hori zilar sulfuroaren disolbagarritasun baxuari eta konplexu-eraketa erreakzioaren oreka zilar-zianuro-konplexu-ioiaren sorrera eramateari zor zaio.

3.3 Tenperatura eta Presioa

Zilar sulfuroaren eta sodio zianuroaren arteko erreakzioa giro-tenperaturan gerta daitekeen arren, tenperatura igotzeak erreakzio-abiadura azkartu dezake. Tenperatura altuagoek molekula erreaktiboen energia zinetikoa areagotzen dute, eta talka maizago eta energetikoagoak sortzen dira. Dena den, tenperatura oso altuek albo-erreakzioak ere eragin ditzakete, zianuro-konposatuen deskonposizioa adibidez. Presioak ez du eragin zuzenik erreakzio honetan baldintza normaletan, ur-disoluzio batean dagoen erreakzioa baita eta ez gas-faseko erreakzioa, non presio aldaketak eragin nabarmenagoa izango lukeen.

4. Erreakzio Zinetika

4.1 Erreakzio-abiaduraren determinazioa

Zilar sulfuroaren erreakzio-abiadura sodio zianuroarekin metodo esperimentalen bidez zehaztu daiteke. Erreaktiboen (adibidez, zilar sulfuroa edo sodio zianuroa) edo produktuen (adibidez, zilar - zianuro konplexuaren ioia edo sufrea) kontzentrazioaren aldaketa denboran zehar neurtuz, erreakzio-abiadura kalkula daiteke. Esaterako, loteetako erreaktoreen esperimentu batean, laginak tarte erregularretan hartu daitezke, eta disoluzioko zilar - zianuro ioi konplexuaren kontzentrazioa neur daiteke espektrofotometria edo ioi - elektrodo selektiboak bezalako teknika analitikoak erabiliz. Zilar-zianuro ioi konplexuaren eraketa-abiadura erreakzio-abiadura orokorra kalkulatzeko erabiltzen da.

4.2 Tasa - Urratsak zehaztea

Zilar sulfuroaren zianurazioaren erreakzio-mekanismoa konplexua da eta hainbat pauso ditu. Abiadura zehazteko urratsa ziurrenik erreakzio-sekuentziako urrats motelena izango da. Funtsezko urratsetako bat zilar sulfuroaren disoluzioa da, zilar ioiak eta sufre ioiak askatzea dakar. Zilarrezko ioiak zianuro ioiekin konplexatzea nahiko azkarra da zilar sulfuroaren disoluzioarekin alderatuta. Oxigenoaren bidez sufrea oxidatzeak ere zeregin garrantzitsua du erreakzio-abiadura orokorrean. Oxigeno-hornidura mugatua bada, tasa-faktore erabakigarria bihur daiteke. Horrez gain, molekula erreaktiboen (adibidez, zianuro ioiak eta oxigenoa) zilarrezko sulfuro partikulen gainazalean difusioak erreakzio abiaduran ere eragina izan dezake, batez ere zilar sulfuroaren partikulen tamaina handia den kasuetan.

4.3 Modelizazio matematikoa

Zilar sulfuroaren zianurazioaren erreakzio zinetika deskribatzeko eredu matematikoak garatu dira. Gehien erabiltzen den eredu bat txikitzen den eredua da. Eredu honek erreakzioa zilar sulfuro solidoaren partikularen gainazalean gertatzen dela suposatzen du, eta erreakzioa aurrera egin ahala, erreakzionatu gabeko zilar sulfuroaren muina uzkurtu egiten da. Ereduak faktoreak hartzen ditu kontuan, hala nola, erreaktiboen difusioa produktu geruzan zehar (sufrea eta zilar sulfuroko partikularen gainazalean sor daitezkeen beste erreakzio-produktuak), gainazaleko erreakzio kimiko-abiadura eta konplexazio-oreka disoluzio-fasean. Eredu hau erabiliz, erreakzio-abiadurari buruzko iragarpenak egin daitezke baldintza desberdinetan, hala nola, sodio zianuroaren eta oxigenoaren kontzentrazio desberdinak, zilar sulfuroaren partikulen tamaina eta tenperatura. Emaitza esperimentalak, oro har, eredu matematiko horien iragarpenekin bat datozela ikusi da.

5. eskaerak

5.1 Zilarrezko erauzketa mineraletatik

Zilar sulfuroaren eta sodio zianuroaren arteko erreakzioa meatze-industrian oso erabilia da sulfuro-mineetatik zilarra ateratzeko. Zianurazio prozesu tipiko batean, birrindutako zilarrezko minerala sodio zianuroaren disoluzio diluitu batekin tratatzen da. Meako zilar sulfuroak sodio zianuroarekin erreakzionatzen du zilar - zianuro konplexu disolbagarria sortzeko. Erreakzioaren ondoren, zilar-zianuro konplexua duen disoluzioa hondakin solidotik bereizten da. Ondoren, zilarra disoluziotik berreskura daiteke hainbat metodoren bidez, esate baterako, murrizketa agente egoki batekin (adibidez, zink hautsa). Prozesu hau oso eraginkorra da eta eskala handiko metodo erabilienetako bat da Zilar-erauzketa.

5.2 Ingurumen-gogoetak

Hala ere, zilarrezko erauzketa prozesuan sodio zianuroa erabiltzeak ingurumenaren inguruko kezkak sortzen ditu. Zianuroa substantzia oso toxikoa da, eta zianuroa isuri edo desegoki botatzen duten soluzioak ingurumenean eragin larriak izan ditzake. Hori dela eta, ingurumen-arau zorrotzak daude meatze-industrian zianuroa seguru maneiatu eta ezabatzea bermatzeko. Meatze-enpresa asko ere metodo alternatiboak garatzen ari dira zianuroaren erabilera murrizteko edo zianuroa duten hondakinak modu eraginkorragoan tratatzeko. Erronka hauek izan arren, zilar sulfuroaren eta sodio zianuroaren arteko erreakzioak prozesu garrantzitsua izaten jarraitzen du zilarrezko meatze-industrian, zilarrezko erauzketan eraginkortasun handia duelako.

6. Ondorioa

Zilar sulfuroaren eta sodio zianuroaren arteko erreakzioa prozesu kimiko konplexua da, zilarra erauzteko aplikazio garrantzitsuak dituena. Erreakzio-printzipioak, baldintzak, zinetika eta aplikazioak ulertzea ezinbestekoa da industria-prozesuak optimizatzeko eta zianuroaren erabilerarekin lotutako ingurumen-kezkak konpontzeko. Arlo honetako ikerketa gehiago erreakzio-baldintza eraginkorragoak garatzea, erreakzioaren selektibitatea hobetzea eta zianuroaren erabilera ordezkatzeko edo murrizteko metodo alternatiboak aurkitzea bideratu daiteke.