வெள்ளி சல்பைடுக்கும் சோடியம் சயனைடுக்கும் இடையிலான வினை குறித்த ஆராய்ச்சி

1. அறிமுகம்

இடையேயான எதிர்வினை வெள்ளி சல்பைடு (\(Ag_2S \)) மற்றும் சோடியம் சயனைடு (\(NaCN \)) பல்வேறு துறைகளில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கங்களைக் கொண்டுள்ளது, குறிப்பாக வெள்ளியை அதன் தாதுக்களிலிருந்து பிரித்தெடுப்பதில். இந்த எதிர்வினையைப் புரிந்துகொள்வது தொழில்துறை செயல்முறைகளை மேம்படுத்துவதற்கும் சிக்கலான அமைப்புகளில் வேதியியல் சமநிலை மற்றும் இயக்கவியலைப் பற்றிய ஆழமான புரிதலுக்கும் மிக முக்கியமானது.

2. எதிர்வினை கோட்பாடுகள்

2.1 வேதியியல் சமன்பாடு

வெள்ளி சல்பைடுக்கும் இடையேயான வினை சோடியம் சயனைடு பிரதிநிதித்துவப்படுத்தப்படலாம்

b காற்றின் முன்னிலையில் பின்வரும் வேதியியல் சமன்பாடு:\(2Ag_2S + 8NaCN + O_2 + 2H_2O = 4Na[Ag(CN)_2] + 4NaOH + 2S\)

இந்த வினையில், வெள்ளி சல்பைடு வினைபுரிகிறது சோடியம் சயனைடுவெள்ளி சல்பைடில் உள்ள வெள்ளி, வெள்ளி என்ற சிக்கலான அயனியை உருவாக்குகிறது. சயனைடு சிக்கலான அயனி \([Ag(CN)_2]^{-} \), அதே நேரத்தில் வெள்ளி சல்பைடில் உள்ள கந்தகம் தனிம கந்தகமாக ஆக்ஸிஜனேற்றப்படுகிறது. காற்றில் உள்ள ஆக்ஸிஜன் வினையில் பங்கேற்று, ஒரு ஆக்ஸிஜனேற்ற முகவராக செயல்படுகிறது.

2.2 சிக்கலான அயனி உருவாக்கம்

வெள்ளி சயனைடு அயனிகளுடன் சிக்கலான அயனிகளை உருவாக்கும் வலுவான போக்கைக் கொண்டுள்ளது. \([Ag(CN)_2]^{-} \) உருவாவது இந்த சிக்கலான அயனியின் உயர் நிலைத்தன்மையால் இயக்கப்படுகிறது. \([Ag(CN)_2]^{-} \) உருவாவதற்கான சமநிலை மாறிலி ஒப்பீட்டளவில் பெரியது, அதாவது இந்த சிக்கலை உருவாக்க சயனைடு அயனிகளுடன் வெள்ளி அயனிகளின் வினை மிகவும் சாதகமானது. \([Ag(CN)_2]^{-}\) சிக்கலான அயனி தண்ணீரில் கரையக்கூடியது, இது கரையாதது. இந்த கரைதிறன் வேறுபாடு ஒட்டுமொத்த எதிர்வினை செயல்பாட்டில் ஒரு முக்கிய காரணியாகும்.

2.3 கந்தகத்தின் ஆக்சிஜனேற்றம்

வெள்ளி சல்பைடில் உள்ள கந்தகம் -2 ஆக்சிஜனேற்ற நிலையில் உள்ளது. காற்றின் முன்னிலையில் சோடியம் சயனைடுடன் வினைபுரியும் போது, ​​கந்தகம் ஆக்ஸிஜனேற்றப்படுகிறது. காற்றிலிருந்து வரும் ஆக்ஸிஜன் ஆக்ஸிஜனேற்ற சக்தியை வழங்குகிறது. -2 முதல் 0 வரை கந்தகத்தின் ஆக்சிஜனேற்றம் (தனிம கந்தகம்) வினை பொறிமுறையின் ஒரு முக்கிய பகுதியாகும். கந்தகத்தின் ஆக்சிஜனேற்றத்திற்கான எதிர்வினை பாதை தொடர்ச்சியான எலக்ட்ரான்-பரிமாற்ற படிகளை உள்ளடக்கியது, அவை ஒட்டுமொத்த எதிர்வினை வீதம் மற்றும் தயாரிப்புகளின் உருவாக்கத்துடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையவை.

3. எதிர்வினை நிபந்தனைகள்

3.1 வெப்ப இயக்கவியல் பரிசீலனைகள்

வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாக, காற்று போன்ற ஆக்ஸிஜனேற்ற முகவர் இல்லாமல் சோடியம் சயனைடுடன் வெள்ளி சல்பைடின் நேரடி வினையானது நேர்மறை கிப்ஸ் இல்லாத ஆற்றல் மாற்றத்தைக் கொண்டுள்ளது (\(\டெல்டா G>0\)). நிலையான நிலைமைகளின் கீழ் வினை தன்னிச்சையாக நடக்காது என்பதை இது குறிக்கிறது. வினைக்கான சமநிலை மாறிலி (\(K\)) \(Ag_2S + 4NaCN\rightleftharpoons 2Na[Ag(CN)_2]+Na_2S\) ஒப்பீட்டளவில் சிறியது. இருப்பினும், ஆக்ஸிஜன் அறிமுகப்படுத்தப்படும்போது, ​​ஒட்டுமொத்த வினை தன்னிச்சையாக மாறுகிறது. ஆக்ஸிஜனால் கந்தகத்தின் ஆக்சிஜனேற்றம் வெள்ளி சல்பைடு மற்றும் சோடியம் சயனைடுக்கு இடையிலான ஆரம்ப வினையின் தன்னிச்சையற்ற தன்மையைக் கடக்க உந்து சக்தியை வழங்குகிறது.

3.2 செறிவு தேவைகள்

வினை திறம்பட நடைபெற, போதுமான அளவு சோடியம் சயனைடு தேவைப்படுகிறது. வெள்ளி சல்பைடு தண்ணீரில் கரையாதது என்பதால், வெள்ளி சல்பைடில் இருந்து மெதுவாக வெளியாகும் வெள்ளி அயனிகளுடன் கலக்க அதிக அளவு சயனைடு அயனிகள் தேவைப்படுகின்றன. கணக்கீடுகள் \(0.1mol\) \(Ag_2S\) \(1L\) \(NaCN\) கரைசலில் கரைவதற்கு, தேவைப்படும் குறைந்தபட்ச \(NaCN\) செறிவு தோராயமாக \(12.97mol/L\) ஆகும் என்பதைக் காட்டுகின்றன. இந்த அதிக செறிவுத் தேவை வெள்ளி சல்பைட்டின் குறைந்த கரைதிறன் மற்றும் சிக்கலான உருவாக்க வினையின் சமநிலையை வெள்ளி - சயனைடு சிக்கலான அயனியின் உருவாக்கத்தை நோக்கி மாற்ற வேண்டியதன் காரணமாகும்.

3.3 வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தம்

சில்வர் சல்பைடு மற்றும் சோடியம் சயனைடு இடையேயான வினை அறை வெப்பநிலையில் நிகழலாம் என்றாலும், வெப்பநிலை அதிகரிப்பு பொதுவாக வினை விகிதத்தை துரிதப்படுத்தும். அதிக வெப்பநிலை வினைபடு மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றலை அதிகரிக்கிறது, இது அடிக்கடி மற்றும் ஆற்றல்மிக்க மோதல்களுக்கு வழிவகுக்கிறது. இருப்பினும், மிக அதிக வெப்பநிலை சயனைடு சேர்மங்களின் சிதைவு போன்ற பக்க எதிர்வினைகளையும் ஏற்படுத்தக்கூடும். சாதாரண நிலைமைகளின் கீழ் அழுத்தம் இந்த வினையில் குறிப்பிடத்தக்க நேரடி தாக்கத்தை ஏற்படுத்தாது, ஏனெனில் இது ஒரு நீர்வாழ் கரைசலில் ஒரு வினையாகும், மேலும் அழுத்த மாற்றங்கள் மிகவும் உச்சரிக்கப்படும் விளைவைக் கொண்டிருக்கும் வாயு-கட்ட வினை அல்ல.

4. எதிர்வினை இயக்கவியல்

4.1 எதிர்வினை வீதத்தை தீர்மானித்தல்

சோடியம் சயனைடுடன் வெள்ளி சல்பைடின் வினை விகிதத்தை சோதனை முறைகள் மூலம் தீர்மானிக்க முடியும். காலப்போக்கில் வினைபடுபொருட்கள் (வெள்ளி சல்பைடு அல்லது சோடியம் சயனைடு போன்றவை) அல்லது தயாரிப்புகளின் (வெள்ளி - சயனைடு சிக்கலான அயனி அல்லது சல்பர் போன்றவை) செறிவில் ஏற்படும் மாற்றத்தை அளவிடுவதன் மூலம், வினை விகிதத்தைக் கணக்கிட முடியும். எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு தொகுதி உலை பரிசோதனையில், மாதிரிகளை சீரான இடைவெளியில் எடுக்கலாம், மேலும் கரைசலில் உள்ள வெள்ளி - சயனைடு சிக்கலான அயனியின் செறிவை ஸ்பெக்ட்ரோஃபோட்டோமெட்ரி அல்லது அயனி - தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட மின்முனைகள் போன்ற பகுப்பாய்வு நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி அளவிடலாம். வெள்ளி - சயனைடு சிக்கலான அயனியின் உருவாக்க விகிதம் பின்னர் ஒட்டுமொத்த எதிர்வினை விகிதத்தைக் கணக்கிடப் பயன்படுகிறது.

4.2 விகிதம் - படிகளைத் தீர்மானித்தல்

வெள்ளி சல்பைடு சயனைடேஷனின் வினை வழிமுறை சிக்கலானது மற்றும் பல படிகளை உள்ளடக்கியது. விகிதத்தை நிர்ணயிக்கும் படி என்பது எதிர்வினை வரிசையில் மிகவும் மெதுவான படியாகும். முக்கிய படிகளில் ஒன்று வெள்ளி சல்பைட்டின் கரைப்பு ஆகும், இதில் வெள்ளி அயனிகள் மற்றும் சல்பர் அயனிகள் வெளியிடப்படுகின்றன. வெள்ளி சல்பைட்டின் கரைப்புடன் ஒப்பிடும்போது சயனைடு அயனிகளுடன் வெள்ளி அயனிகளின் சிக்கலானது ஒப்பீட்டளவில் வேகமானது. ஆக்ஸிஜனால் கந்தகத்தின் ஆக்சிஜனேற்றமும் ஒட்டுமொத்த வினை விகிதத்தில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. ஆக்ஸிஜனின் விநியோகம் குறைவாக இருந்தால், அது விகிதத்தை நிர்ணயிக்கும் காரணியாக மாறக்கூடும். கூடுதலாக, வெள்ளி சல்பைடு துகள்களின் மேற்பரப்பில் எதிர்வினை மூலக்கூறுகள் (சயனைடு அயனிகள் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் போன்றவை) பரவுவதும் எதிர்வினை விகிதத்தை பாதிக்கலாம், குறிப்பாக வெள்ளி சல்பைட்டின் துகள் அளவு பெரியதாக இருக்கும் சந்தர்ப்பங்களில்.

4.3 கணித மாதிரியாக்கம்

வெள்ளி சல்பைடு சயனைடேஷனின் வினை இயக்கவியலை விவரிக்க கணித மாதிரிகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு மாதிரி சுருங்குதல்-மைய மாதிரி. இந்த மாதிரி, திட வெள்ளி சல்பைடு துகளின் மேற்பரப்பில் வினை நிகழ்கிறது என்றும், வினை தொடரும்போது, ​​வினைபுரியாத வெள்ளி சல்பைட்டின் மையமானது சுருங்குகிறது என்றும் கருதுகிறது. தயாரிப்பு அடுக்கு வழியாக வினைபடு பொருட்களின் பரவல் (சல்பர் மற்றும் வெள்ளி சல்பைடு துகளின் மேற்பரப்பில் உருவாகக்கூடிய பிற வினைப் பொருட்கள்), மேற்பரப்பில் உள்ள வேதியியல் வினை விகிதம் மற்றும் கரைசல் கட்டத்தில் சிக்கலான சமநிலை போன்ற காரணிகளை இந்த மாதிரி கணக்கில் எடுத்துக்கொள்கிறது. இந்த மாதிரியைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், சோடியம் சயனைடு மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் மாறுபட்ட செறிவுகள், வெள்ளி சல்பைட்டின் துகள் அளவு மற்றும் வெப்பநிலை போன்ற பல்வேறு நிலைமைகளின் கீழ் எதிர்வினை வீதம் பற்றிய கணிப்புகளைச் செய்ய முடியும். சோதனை முடிவுகள் பொதுவாக அத்தகைய கணித மாதிரிகளின் கணிப்புகளுடன் நல்ல உடன்பாட்டில் இருப்பதாகக் கண்டறியப்பட்டுள்ளது.

5. பயன்பாடுகள்

5.1 தாதுக்களிலிருந்து வெள்ளி பிரித்தெடுத்தல்

வெள்ளி சல்பைடு மற்றும் சோடியம் சயனைடுக்கு இடையிலான வினை சுரங்கத் தொழிலில் சல்பைட் தாதுக்களிலிருந்து வெள்ளியைப் பிரித்தெடுப்பதற்கு பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு பொதுவான சயனைடேஷன் செயல்பாட்டில், நொறுக்கப்பட்ட வெள்ளி தாங்கும் தாது சோடியம் சயனைட்டின் நீர்த்த கரைசலுடன் சிகிச்சையளிக்கப்படுகிறது. தாதுவில் உள்ள வெள்ளி சல்பைடு சோடியம் சயனைடுடன் வினைபுரிந்து கரையக்கூடிய வெள்ளி - சயனைடு வளாகத்தை உருவாக்குகிறது. வினைக்குப் பிறகு, வெள்ளி - சயனைடு வளாகத்தைக் கொண்ட கரைசல் திட எச்சத்திலிருந்து பிரிக்கப்படுகிறது. பின்னர் பொருத்தமான குறைக்கும் முகவரைப் பயன்படுத்தி குறைத்தல் (எ.கா., துத்தநாக தூசி) போன்ற பல்வேறு முறைகள் மூலம் வெள்ளியை கரைசலில் இருந்து மீட்டெடுக்க முடியும். இந்த செயல்முறை மிகவும் திறமையானது மற்றும் பெரிய அளவிலான சுருங்குதலுக்கு பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் முறைகளில் ஒன்றாகும். வெள்ளி பிரித்தெடுத்தல்.

5.2 சுற்றுச்சூழல் பரிசீலனைகள்

இருப்பினும், வெள்ளி பிரித்தெடுக்கும் செயல்பாட்டில் சோடியம் சயனைடைப் பயன்படுத்துவது சுற்றுச்சூழல் கவலைகளை எழுப்புகிறது. சயனைடு மிகவும் நச்சுப் பொருளாகும், மேலும் சயனைடு கொண்ட கரைசல்களின் கசிவு அல்லது முறையற்ற அகற்றல் கடுமையான சுற்றுச்சூழல் பாதிப்புகளை ஏற்படுத்தும். எனவே, சுரங்கத் தொழிலில் சயனைடை பாதுகாப்பாகக் கையாளுதல் மற்றும் அகற்றுவதை உறுதி செய்வதற்கு கடுமையான சுற்றுச்சூழல் விதிமுறைகள் நடைமுறையில் உள்ளன. சயனைட்டின் பயன்பாட்டைக் குறைக்க அல்லது சயனைடு கொண்ட கழிவுகளை மிகவும் திறம்பட சிகிச்சையளிக்க பல சுரங்க நிறுவனங்கள் மாற்று முறைகளையும் உருவாக்கி வருகின்றன. இந்த சவால்கள் இருந்தபோதிலும், வெள்ளி பிரித்தெடுப்பதில் அதன் உயர் செயல்திறன் காரணமாக வெள்ளி சல்பைடு மற்றும் சோடியம் சயனைடுக்கு இடையிலான எதிர்வினை வெள்ளி சுரங்கத் தொழிலில் ஒரு முக்கியமான செயல்முறையாக உள்ளது.

6. தீர்மானம்

வெள்ளி சல்பைடு மற்றும் சோடியம் சயனைடுக்கு இடையிலான வினை, வெள்ளி பிரித்தெடுப்பதில் குறிப்பிடத்தக்க பயன்பாடுகளைக் கொண்ட ஒரு சிக்கலான வேதியியல் செயல்முறையாகும். தொழில்துறை செயல்முறைகளை மேம்படுத்துவதற்கும் சயனைட்டின் பயன்பாட்டுடன் தொடர்புடைய சுற்றுச்சூழல் கவலைகளை நிவர்த்தி செய்வதற்கும் வினையின் கொள்கைகள், நிலைமைகள், இயக்கவியல் மற்றும் பயன்பாடுகளைப் புரிந்துகொள்வது அவசியம். இந்த பகுதியில் மேலும் ஆராய்ச்சி மிகவும் திறமையான வினை நிலைமைகளை உருவாக்குதல், வினையின் தேர்ந்தெடுப்பை மேம்படுத்துதல் மற்றும் வெள்ளி பிரித்தெடுப்பில் சயனைட்டின் பயன்பாட்டை மாற்ற அல்லது குறைப்பதற்கான மாற்று முறைகளைக் கண்டறிதல் ஆகியவற்றில் கவனம் செலுத்தக்கூடும்.