Riċerka dwar ir-Reazzjoni bejn Silver Sulfide u Sodium Cyanide

1. Introduzzjoni

Ir-reazzjoni bejn Sulfid tal-fidda (\(Ag_2S \)) u Ċjanur tas-sodju (\(NaCN \)) għandha implikazzjonijiet sinifikanti f'diversi oqsma, speċjalment fl-estrazzjoni tal-fidda mill-minerali tagħha. Il-fehim ta 'din ir-reazzjoni huwa kruċjali għall-ottimizzazzjoni tal-proċessi industrijali u għal komprensjoni aktar profonda tal-ekwilibriji kimiċi u l-kinetika f'sistemi kumplessi.

2. Prinċipji ta' Reazzjoni

2.1 Ekwazzjoni Kimika

Ir-reazzjoni bejn sulfide tal-fidda u Sodium Cyanide jistgħu jiġu rappreżentati

b l-ekwazzjoni kimika li ġejja fil-preżenza tal-arja:\(2Ag_2S + 8NaCN + O_2 + 2H_2O = 4Na[Ag(CN)_2] + 4NaOH + 2S\)

F'din ir-reazzjoni, is-sulfid tal-fidda jirreaġixxi ċjanur tas-sodju. Il-fidda fis-sulfid tal-fidda tifforma jone kumpless, fidda ċjanur jone kumpless \([Ag(CN)_2]^{-} \), filwaqt li l-kubrit fis-sulfid tal-fidda huwa ossidizzat għal kubrit elementali. L-ossiġnu fl-arja jipparteċipa fir-reazzjoni, li jaġixxi bħala aġent ossidanti.

2.2 Formazzjoni tal-Ion Kumpless

Il-fidda għandha tendenza qawwija li tifforma joni kumplessi b'joni taċ-ċjanur. Il-formazzjoni ta '\([Ag(CN)_2]^{-} \) hija mmexxija mill-istabbiltà għolja ta' dan il-jone kumpless. Il-kostanti ta 'ekwilibriju għall-formazzjoni ta' \([Ag(CN)_2]^{-} \) hija relattivament kbira, li jfisser li r-reazzjoni ta 'jonji tal-fidda ma' joni taċ-ċjanur biex jiffurmaw dan il-kumpless hija favorevoli ħafna. Il-jone kumpless \([Ag(CN)_2]^{-}\) huwa aktar solubbli fl-ilma meta mqabbel mas-sulfid tal-fidda, li ma jinħallx. Din id-differenza fis-solubilità hija fattur ewlieni fil-proċess ta 'reazzjoni ġenerali.

2.3 Ossidazzjoni tal-kubrit

Il-kubrit fis-sulfid tal-fidda huwa fl-istat ta 'ossidazzjoni -2. Matul ir-reazzjoni maċ-ċjanur tas-sodju fil-preżenza tal-arja, il-kubrit jiġi ossidizzat. L-ossiġnu mill-arja jipprovdi l-qawwa ossidanti. L-ossidazzjoni tal-kubrit minn -2 sa 0 (kubrit elementali) hija parti importanti mill-mekkaniżmu ta 'reazzjoni. Il-mogħdija ta 'reazzjoni għall-ossidazzjoni tal-kubrit tinvolvi serje ta' passi ta 'elettron - trasferiment, li huma relatati mill-qrib mar-rata ta' reazzjoni ġenerali u l-formazzjoni tal-prodotti.

3. Kundizzjonijiet ta' Reazzjoni

3.1 Konsiderazzjonijiet Termodinamiċi

Termodinamikament, ir-reazzjoni diretta tas-sulfid tal-fidda maċ-ċjanur tas-sodju mingħajr il-preżenza ta 'aġent ossidanti bħall-arja għandha bidla pożittiva ta' enerġija ħielsa Gibbs (\(\Delta G>0\)). Dan jindika li r-reazzjoni mhix spontanja taħt kundizzjonijiet standard. Il-kostanti tal-ekwilibriju (\(K\)) għar-reazzjoni \(Ag_2S + 4NaCN\rightleftharpoons 2Na[Ag(CN)_2]+Na_2S\) hija relattivament żgħira. Madankollu, meta jiġi introdott l-ossiġnu, ir-reazzjoni ġenerali ssir spontanja. L-ossidazzjoni tal-kubrit bl-ossiġnu tipprovdi l-forza li tmexxi biex tegħleb in-nuqqas ta 'spontanjetà tar-reazzjoni inizjali bejn is-sulfid tal-fidda u ċ-ċjanur tas-sodju.

3.2 Rekwiżiti ta' Konċentrazzjoni

Biex ir-reazzjoni tipproċedi b'mod effettiv, hija meħtieġa konċentrazzjoni suffiċjenti ta 'ċjanur tas-sodju. Peress li s-sulfid tal-fidda ma jinħallx fl-ilma, hija meħtieġa konċentrazzjoni għolja ta 'joni taċ-ċjanur biex tikkomplessa mal-jonji tal-fidda li jinħelsu bil-mod mis-sulfid tal-fidda. Kalkoli wrew li biex \(0.1mol\) ta' \(Ag_2S\) jinħall f'\(1L\) ta' soluzzjoni \(NaCN\), il-konċentrazzjoni minima ta' \(NaCN\) meħtieġa hija bejn wieħed u ieħor \(12.97mol/L\). Dan ir-rekwiżit ta 'konċentrazzjoni għolja huwa dovut għas-solubilità baxxa tas-sulfid tal-fidda u l-ħtieġa li ċċaqlaq l-ekwilibriju tar-reazzjoni tal-kumpless - formazzjoni lejn il-formazzjoni tal-jone tal-kumpless tal-fidda - ċjanur.

3.3 Temperatura u Pressjoni

Għalkemm ir-reazzjoni bejn is-sulfid tal-fidda u ċ-ċjanur tas-sodju tista 'sseħħ f'temperatura tal-kamra, żieda fit-temperatura tista' ġeneralment taċċellera r-rata ta 'reazzjoni. Temperaturi ogħla jżidu l-enerġija kinetika tal-molekuli reattivi, li jwasslu għal ħabtiet aktar frekwenti u enerġetiċi. Madankollu, temperaturi estremament għoljin jistgħu wkoll jikkawżaw reazzjonijiet sekondarji, bħad-dekompożizzjoni ta 'komposti taċ-ċjanur. Il-pressjoni m'għandhiex impatt dirett sinifikanti fuq din ir-reazzjoni taħt kundizzjonijiet normali, peress li hija reazzjoni f'soluzzjoni milwiema u mhux reazzjoni tal-fażi tal-gass fejn bidliet fil-pressjoni jkollhom effett aktar evidenti.

4. Kinetika tar-Reazzjoni

4.1 Determinazzjoni tar-Rata ta' Reazzjoni

Ir-rata ta 'reazzjoni ta' sulfide tal-fidda maċ-ċjanur tas-sodju tista 'tiġi ddeterminata permezz ta' metodi sperimentali. Billi tkejjel il-bidla fil-konċentrazzjoni ta 'reaġenti (bħal sulfide tal-fidda jew ċjanur tas-sodju) jew prodotti (bħall-jone kumpless tal-fidda - ċjanur jew kubrit) maż-żmien, ir-rata ta' reazzjoni tista 'tiġi kkalkulata. Pereżempju, f'esperiment ta 'reattur tal-lott, jistgħu jittieħdu kampjuni f'intervalli regolari, u l-konċentrazzjoni tal-jone tal-kumpless tal-fidda - ċjanur fis-soluzzjoni tista' titkejjel bl-użu ta 'tekniki analitiċi bħal spettrofotometrija jew elettrodi selettivi tal-jone. Ir-rata ta 'formazzjoni tal-jone tal-kumpless tal-fidda - ċjanur imbagħad tintuża biex tikkalkula r-rata ta' reazzjoni ġenerali.

4.2 Rata - Stadji ta' Determinazzjoni

Il-mekkaniżmu ta 'reazzjoni taċ-ċjanidazzjoni tas-sulfid tal-fidda huwa kumpless u jinvolvi passi multipli. Il-pass li jiddetermina r-rata x'aktarx huwa l-aktar pass bil-mod fis-sekwenza tar-reazzjoni. Wieħed mill-passi ewlenin huwa x-xoljiment tas-sulfid tal-fidda, li jinvolvi r-rilaxx ta 'jonji tal-fidda u joni tal-kubrit. Il-kumplessazzjoni tal-joni tal-fidda b'joni taċ-ċjanur hija relattivament veloċi meta mqabbla max-xoljiment tas-sulfid tal-fidda. L-ossidazzjoni tal-kubrit bl-ossiġnu għandha wkoll rwol importanti fir-rata ta 'reazzjoni ġenerali. Jekk il-provvista ta 'ossiġnu hija limitata, tista' ssir rata - fattur determinanti. Barra minn hekk, id-diffużjoni ta 'molekuli reattivi (bħal joni taċ-ċjanur u ossiġnu) mal-wiċċ tal-partiċelli tas-sulfid tal-fidda tista' wkoll taffettwa r-rata ta 'reazzjoni, speċjalment f'każijiet fejn id-daqs tal-partiċelli tas-sulfid tal-fidda huwa kbir.

4.3 Immudellar Matematiku

Ġew żviluppati mudelli matematiċi biex jiddeskrivu l-kinetika tar-reazzjoni taċ-ċjanidazzjoni tas-sulfid tal-fidda. Mudell użat komunement huwa l-mudell tal-qalba li jiċkien. Dan il-mudell jassumi li r-reazzjoni sseħħ fil-wiċċ tal-partiċella solida tas-sulfid tal-fidda, u hekk kif ir-reazzjoni tipproċedi, il-qalba tas-sulfid tal-fidda mhux reazzjoni tiċkien. Il-mudell iqis fatturi bħad-diffużjoni tar-reaġenti permezz tas-saff tal-prodott (kubrit u prodotti ta 'reazzjoni oħra li jistgħu jiffurmaw fuq il-wiċċ tal-partiċella tas-sulfid tal-fidda), ir-rata ta' reazzjoni kimika fil-wiċċ, u l-ekwilibriju ta 'kumplessazzjoni fil-fażi tas-soluzzjoni. Bl-użu ta 'dan il-mudell, jistgħu jsiru tbassir dwar ir-rata ta' reazzjoni taħt kundizzjonijiet differenti, bħal konċentrazzjonijiet li jvarjaw ta 'ċjanur tas-sodju u ossiġnu, daqs tal-partiċelli ta' sulfide tal-fidda, u temperatura. Ir-riżultati sperimentali ġeneralment instabu li jaqblu tajjeb mal-previżjonijiet ta' mudelli matematiċi bħal dawn.

5. Applikazzjonijiet

5.1 Estrazzjoni tal-Fidda minn Minerali

Ir-reazzjoni bejn is-sulfid tal-fidda u ċ-ċjanur tas-sodju tintuża ħafna fl-industrija tal-minjieri għall-estrazzjoni tal-fidda minn minerali tas-sulfid. Fi proċess tipiku ta 'cyanidation, il-mineral tal-fidda mgħaffeġ huwa ttrattat b'soluzzjoni dilwita ta' ċjanur tas-sodju. Is-sulfid tal-fidda fil-mineral jirreaġixxi maċ-ċjanur tas-sodju biex jifforma l-kumpless tal-fidda - ċjanur li jinħall. Wara r-reazzjoni, is-soluzzjoni li fiha l-kumpless tal-fidda - ċjanur hija separata mir-residwu solidu. Il-fidda tista' mbagħad tiġi rkuprata mis-soluzzjoni permezz ta' diversi metodi, bħal tnaqqis b'aġent li jnaqqas adattat (eż., trab taż-żingu). Dan il-proċess huwa effiċjenti ħafna u huwa wieħed mill-metodi l-aktar komunement użati għal skala kbira Estrazzjoni tal-fidda.

5.2 Konsiderazzjonijiet Ambjentali

Madankollu, l-użu taċ-ċjanur tas-sodju fil-proċess ta 'estrazzjoni tal-fidda jqajjem tħassib ambjentali. Iċ-ċjanur huwa sustanza tossika ħafna, u kwalunkwe tnixxija jew rimi mhux xieraq ta 'soluzzjonijiet li fihom iċ-ċjanur jista' jkollu impatti ambjentali severi. Għalhekk, hemm fis-seħħ regolamenti ambjentali stretti biex jiżguraw l-immaniġġjar sikur u r-rimi taċ-ċjanur fl-industrija tal-minjieri. Ħafna kumpaniji tal-minjieri qed jiżviluppaw ukoll metodi alternattivi biex inaqqsu l-użu taċ-ċjanur jew biex jittrattaw l-iskart li fih iċ-ċjanur b'mod aktar effettiv. Minkejja dawn l-isfidi, ir-reazzjoni bejn is-sulfid tal-fidda u ċ-ċjanur tas-sodju tibqa 'proċess importanti fl-industrija tal-minjieri tal-fidda minħabba l-effiċjenza għolja tagħha fl-estrazzjoni tal-fidda.

6. konklużjoni

Ir-reazzjoni bejn is-sulfid tal-fidda u ċ-ċjanur tas-sodju hija proċess kimiku kumpless b'applikazzjonijiet sinifikanti fl-estrazzjoni tal-fidda. Il-fehim tal-prinċipji tar-reazzjoni, il-kundizzjonijiet, il-kinetika u l-applikazzjonijiet huwa essenzjali għall-ottimizzazzjoni tal-proċessi industrijali u għall-indirizzar tat-tħassib ambjentali assoċjat mal-użu taċ-ċjanur. Aktar riċerka f'dan il-qasam tista 'tiffoka fuq l-iżvilupp ta' kundizzjonijiet ta 'reazzjoni aktar effiċjenti, it-titjib tas-selettività tar-reazzjoni, u s-sejba ta' metodi alternattivi biex jissostitwixxu jew inaqqsu l-użu taċ-ċjanur fl-estrazzjoni tal-fidda.