नाइट्रिक एसिड में पाइराइट का विघटन। स्टोइकोमेट्रिक गुणांक का चयन ovr

13.12.2018

सामान्य परिस्थितियों (अर्थात सामान्य तापमान और वायुमंडलीय दबाव पर) में एकमात्र पाइराइट विलायक नाइट्रिक एसिड है, जो प्रतिक्रिया द्वारा FeSi को विघटित करता है।

FeS2 + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + 2S + NO(r) + 2H2O।

कुछ शर्तों के तहत (हीटिंग, अतिरिक्त ऑक्सीकरण एजेंटों का उपयोग, आदि), नाइट्रिक एसिड में पाइराइट को भंग करने की प्रक्रिया सल्फाइड सल्फर के आंशिक ऑक्सीकरण के साथ सल्फेट्स और सल्फ्यूरिक एसिड में आगे बढ़ सकती है:

2FeS2 + 10HNO3 = Fe2(SO4)3 + H2SO4 + 10NO + 4H2O।

इसी तरह, अन्य सल्फाइड नाइट्रिक एसिड में घुल जाते हैं, इन परिस्थितियों में पानी में घुलनशील लवण बनाते हैं: नाइट्रेट्स, सल्फेट्स, आदि।

इस प्रकार, नाइट्रिक एसिड को सल्फाइड खनिजों का एक सामूहिक विलायक माना जा सकता है और इसलिए, इन खनिजों से जुड़े सोने को पूरी तरह से खोलने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

इसकी कम घुलनशीलता के कारण, उपरोक्त प्रतिक्रियाओं से बनने वाला नाइट्रिक ऑक्साइड मुख्य रूप से गैस चरण में गुजरता है और हवा या ऑक्सीजन की उपस्थिति में, NO2 डाइऑक्साइड में ऑक्सीकृत हो जाता है। उत्तरार्द्ध में पानी और जलीय घोल में काफी अधिक घुलनशीलता है। यह नाइट्रिक एसिड (3NO2(r) + H2O -> 2HNO3 + NO(r)) के पुनर्जनन के लिए अनुकूल परिस्थितियों का निर्माण करता है। जिसे सल्फाइड के लीचिंग के लिए तकनीकी प्रक्रिया में वापस किया जा सकता है।

ये नियमितताएं सीसीआई प्रक्रिया का आधार बनती हैं, जिसे निम्नलिखित विकल्पों के रूप में लागू किया जा सकता है:

1. Nitrox (NITROX) - एक प्रक्रिया जिसकी विशेषता वायुमंडलीय दबाव में हवा की उपस्थिति में नाइट्रिक एसिड के साथ सल्फाइड का लीचिंग और 1-2 घंटे के लिए गूदे को 80-90 ° C तक गर्म करना है। यह विकल्प लोहे का पूर्ण ऑक्सीकरण प्रदान करता है फीडस्टॉक में मौजूद आर्सेनिक, सल्फाइड सल्फर और अलौह धातु (चांदी सहित)। प्रक्रिया का लाभ गैर-आटोक्लेव मोड है। इसके अलावा, प्रतिक्रिया क्षेत्र में वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा गैसीय NO का बंधन उन उपकरणों से गैस उत्सर्जन से बचना संभव बनाता है जहां FCC प्रक्रिया होती है। इस विकल्प के नुकसान को महत्वपूर्ण मात्रा में मौलिक सल्फर के गठन पर विचार किया जाना चाहिए, जो साइनाइडेशन द्वारा केकेबी के अवशेषों से सोने के बाद के निष्कर्षण पर प्रतिकूल प्रभाव डालता है। सल्फर के नकारात्मक प्रभाव को खत्म करने के लिए, केकेबी के सोने के असर वाले अवशेषों को गर्म चूने के उपचार या फायरिंग के अधीन करने की सिफारिश की जाती है।

पेटेंट एक प्रकार पर विचार करता है जिसमें लुगदी के माध्यम से हवा को बुदबुदाते हुए नाइट्रेट और ऑक्सीकरण की प्रक्रिया को अंजाम दिया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप मौलिक सल्फर के कण और उनके द्वारा पकड़े गए सोने को लुगदी की सतह से तैरते और हटा दिया जाता है। फोम का रूप। परिणामी सांद्रण, जिसमें 80% तक सोना गुजरता है, को ऑक्सीजन विस्फोट के साथ एक रोटरी भट्ठा में संसाधित किया जाता है। वैकल्पिक रूप से, सल्फर को पिघलाकर सांद्रण से हटा दिया जाता है।

2. आर्सेनो (ARSENO) - एक प्रक्रिया जिसमें नाइट्रिक एसिड, HNO2 के बजाय नाइट्रस एसिड का उपयोग शामिल है, जो इस विकल्प के डेवलपर्स के अनुसार, सल्फाइड के लिए विलायक के रूप में HNO3 की तुलना में उच्च लीचिंग कैनेटीक्स प्रदान करता है। प्रक्रिया की रसायन शास्त्र प्रतिक्रियाओं के संतुलन से निर्धारित होती है

2NO2(r) + H2O<=>एचएनओ 2 + एचएनओ 3,

3HNO2<=>HNO3 + 2NO(r) + H2O।

अपेक्षाकृत उच्च NO आंशिक दबाव बनाए रखते हुए, बाद की प्रतिक्रिया के संतुलन को बाईं ओर स्थानांतरित कर दिया जाता है। इस प्रकार और नाइट्रोक्स प्रक्रिया के बीच एक और अंतर मध्यम अतिरिक्त दबाव (लगभग 5 kPa) पर ऑक्सीजन का उपयोग है। लुगदी का तापमान 80-90 डिग्री सेल्सियस के स्तर पर बनाए रखा जाता है।

इन शासन स्थितियों का संयोजन सल्फाइड ऑक्सीकरण (लीचिंग समय 15 मिनट) की एक बहुत ही उच्च दर प्रदान करता है, जिसके परिणामस्वरूप समाधानों से अशुद्धियों की वर्षा की प्रक्रियाओं में ध्यान देने योग्य सीमा तक विकसित होने का समय नहीं होता है और सभी लोहा, सल्फेट सल्फर और आर्सेनिक घोल में रहता है। यह, बदले में, छोटे-उपज सीसीएम अवशेषों में उच्च स्तर की सोने की एकाग्रता को प्राप्त करना संभव बनाता है, जो इन उत्पादों के बाद के हाइड्रोमेटेलर्जिकल प्रसंस्करण में एक महत्वपूर्ण सकारात्मक कारक है।

पिछले संस्करण की तरह, सल्फाइड ऑक्सीकरण की प्रक्रिया मौलिक सल्फर की रिहाई के साथ होती है, और इसके बेअसर होने से जुड़ी सभी समस्याएं पूरी तरह से बनी रहती हैं।

आर्सेनो प्रक्रिया का एक योजनाबद्ध आरेख अंजीर में दिखाया गया है। 6.1.

इस तकनीक की किस्मों में से एक नाइट्रिक एसिड के साथ सल्फाइड के एक साथ ऑक्सीकरण की प्रक्रिया है और एनएमएस टेक्नॉलजी द्वारा विकसित खारा समाधान के साथ सोने की लीचिंग है। संयुक्त ऑक्सीकरण-लीचिंग प्रक्रिया एक ट्यूबलर रिएक्टर में की जाती है।

3. रेडॉक्स (REDOX) - एक प्रक्रिया जो आर्सेनो प्रक्रिया का उच्च तापमान वाला संस्करण है।

यदि ऊपर वर्णित पहले दो केकेबी विधियों को सल्फाइड के ऑक्सीकरण के लिए आटोक्लेव विधियों के विकल्प के रूप में विकसित किया गया था, तो रेडॉक्स प्रक्रिया आटोक्लेव प्रक्रिया के प्रकारों में से एक है, जिसमें सल्फाइड खनिजों को नाइट्रोजन आक्साइड की भागीदारी के साथ लीच किया जाता है। 180 डिग्री सेल्सियस और उससे अधिक का तापमान। इन शर्तों के तहत, मौलिक सल्फर के गठन से जुड़े अप्रिय परिणामों से बचना संभव होगा। समाधान से आर्सेनिक (लौह आर्सेनेट के रूप में) और सल्फाइट सल्फर (जिप्सम) को अलग करने के लिए, लीचिंग रिएक्टर में चूना पत्थर लगाने की सिफारिश की जाती है।

केकेबी प्रक्रिया का परीक्षण विदेशों में उत्तरी अमेरिका और ऑस्ट्रेलिया में बड़ी संख्या में सोने के अयस्कों और अयस्क केंद्रित पर किया गया है। चीन। परीक्षण के परिणाम और उनके आधार पर तकनीकी और आर्थिक गणना प्रक्रिया की एक निश्चित संभावना का संकेत देते हैं।

केकेबी की तकनीकी क्षमताओं को तीन प्रकार के सल्फाइड गोल्ड-बेयरिंग कॉन्संट्रेट्स (टेबल्स 6.1 और 6.2) पर "इरगिरेडमेट" संस्थान में किए गए अध्ययनों के परिणामों द्वारा चित्रित किया जा सकता है।

प्रयोगशाला प्रयोगों ने अपेक्षाकृत हल्की परिस्थितियों में नाइट्रिक एसिड (ऑक्सीजन के पारित होने के साथ) के साथ सल्फाइड के हाइड्रोमेटेलर्जिकल ऑक्सीकरण की संभावना को दिखाया है: तापमान 40-80 डिग्री सेल्सियस। HNO3 सांद्रता 20-100 g/l: लीचिंग अवधि 2-6 घंटे। ऑक्सीजन की खपत सल्फाइड के ऑक्सीकरण के लिए आवश्यक स्टोइकोमेट्रिक मात्रा के करीब है: इस मामले में, ऑक्सीजन की आपूर्ति इस तरह से की जाती है कि 50- का वैक्यूम सुनिश्चित किया जा सके। रिएक्टर में 100 पा।

केकेबी अवशेषों के साइनाइडेशन के दौरान सोने और चांदी का निष्कर्षण (चूने या चूने-सोडा के घोल से पूर्व उपचार के बाद) क्रमशः 93.6-94.8 और 86.4-90.4% है (तालिका 6.2)। इसी समय, क्षारीय उपचार के उपयोग का प्रभाव अतिरिक्त रूप से निकाले गए सोने के 2-6% और चांदी के 10-20% पर पड़ता है।

प्रयोगशाला अध्ययनों के परिणामों के आधार पर, सांद्रता के हाइड्रोमेटेलर्जिकल प्रसंस्करण के लिए एक तर्कसंगत योजना निर्धारित की गई थी (चित्र। 6.2), जिसका परीक्षण इरगिरेडमेट के पायलट प्लांट में अर्ध-औद्योगिक पैमाने पर किया गया था।

सांद्रों को एक सतत संचालन इकाई में निक्षालित किया गया था जिसमें प्रत्येक 10 डीएम 3 की क्षमता वाले 4 टाइटेनियम रिएक्टर शामिल थे। स्थापना की उत्पादकता 10-15 किग्रा / घंटा है। कुल 700 किलो सांद्रण संसाधित किया गया था। परिणामी लुगदी को गाढ़ा और छानने के अधीन किया गया था। प्रचलन में, 60-70% घोल का उपयोग प्रारंभिक सामग्री को पल्प करने के लिए किया गया था। शेष घोल, साथ ही धोने के घोल, चूने के निलंबन के साथ निष्प्रभावी हो गए और टेलिंग डंप में डंप कर दिए गए। प्रति 1 टन सांद्रण में अभिकर्मकों की कुल खपत थी, किग्रा: 160 एचएनओ3, 150 सीएओ; 60 Na2CO3, 500 m3 O2। चूना-सोडा उपचार समय-समय पर 70-80 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर किया जाता था। डब्ल्यू: टी = 2: 1। अवधि 3 घंटे इस ऑपरेशन के लिए सोडियम कार्बोनेट और कैल्शियम ऑक्साइड की खपत क्रमशः 60 और 30 किलो प्रति 1 टन सांद्रता थी।

लाइम-सोडा केक का सायनाइडेशन 2 चरणों (24 घंटे प्रत्येक) में 2 ग्राम/ली के सोडियम साइनाइड सांद्रता पर किया गया था। सायनाइड की खपत 4.6 किलोग्राम प्रति 1 टन सांद्रण थी।

साइनाइड के घोल में सोने और चांदी की निकासी 92.0 और 73.6% थी। सायनाइडेशन केक में अवशिष्ट सामग्री क्रमशः 5.1 और 11.3 ग्राम / ग्राम है।

केकेबी प्रौद्योगिकी के औद्योगिक उपयोग का एक उदाहरण सिनोला प्लांट (कनाडा) है, जो क्वार्ट्ज में फैले सोने के असर वाले लौह सल्फाइड के साथ क्वार्ट्ज अयस्कों को संसाधित करता है। कारखाने की उत्पादकता प्रति दिन 6000 टन अयस्क है। मूल 2.5 g/t में सोने की सामग्री। 60% वर्ग माइनस 0.08 मिमी की सुंदरता के लिए कुचल, अयस्क को 2 घंटे के लिए 85 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर नाइट्रिक एसिड के साथ ऑक्सीकरण के अधीन किया जाता है। सल्फाइड के ऑक्सीकरण की डिग्री 95% तक पहुंच जाती है। चूने के साथ बेअसर होने के बाद ऑक्सीकृत लुगदी को "सीआईपी" विधि के अनुसार साइनाइडेशन के लिए भेजा जाता है। सोने की निकासी 92% है। सल्फाइड के ऑक्सीकरण के दौरान छोड़ा गया नाइट्रोजन ऑक्साइड नाइट्रिक एसिड पुनर्जनन चक्र में प्रवेश करता है।

स्नो लेक डिपॉजिट (मैनिटोबा, यूएसए) में सोने के असर वाले अयस्कों के प्रसंस्करण से आर्सेनिक बासी डंप के संबंध में अवशेषों के बाद के साइनाइडेशन के साथ उच्च तापमान नाइट्रिक एसिड लीचिंग (रेडॉक्स प्रक्रिया) के एक प्रकार का परीक्षण किया गया है। 1949 से 1958 तक लगभग 300 हजार टन ऐसे डंप में 11.9 ग्राम / टन सोना जमा हो गया है। 25.1% आयरन, 23.0% आर्सेनिक, 14.6% सल्फर। मुख्य खनिज घटक आर्सेनोपाइराइट (47.1%) और पायरोटाइट (11.8%) हैं। सोना एक दुर्दम्य रूप में होता है और आर्सेनोपाइराइट से जुड़ा होता है। इसे खोलने के लिए, निम्नलिखित व्यवस्था का उपयोग करके आटोक्लेव ऑक्सीकरण की एक प्रक्रिया विकसित की गई: तापमान 190-210 डिग्री सेल्सियस; दबाव 1.6-2.3 एमपीए: पीएच<1; eh=650-700 мВ; плотность пульпы 10-20 %; концентрация HNO3 60-230 г/л. При цианировании продуктов автоклавной обработки достигнуто извлечение золота на уровне 97-98 °/о, что на 75 % выше, чем при прямом цианировании. Осаждение золота из растворов рекомендуется производить сорбцией на активированный уголь. Общее извлечение золота по рекомендуемой технологии составляет 91,5 %. Технология апробирована в полупромышленных масштабах. При производительности завода 350 т отвалов в сутки капиталовложения оценены в 6,5 млн.долл., а эксплуатационные затраты - 3990 долл. на 1 кг золота.

कागजात बकिरचिक जमा (कजाखस्तान) के रोल से पृथक स्वर्ण-आर्सेनिक सांद्रता पर रेडॉक्स प्रक्रिया के औद्योगिक परीक्षणों के परिणामों का वर्णन करते हैं। 200 डिग्री सेल्सियस के लीचिंग तापमान पर 3 महीने के लिए 15 किग्रा / घंटा की क्षमता वाले एक पायलट प्लांट पर परीक्षण किए गए थे। नाइट्रिक एसिड ऑक्सीकरण के उत्पादों से सोने का निष्कर्षण सीआईपी पद्धति के अनुसार साइनाइडेशन द्वारा किया गया था। परीक्षण के परिणामों का मूल्यांकन करते समय, ऑक्सीकरण की एक छोटी अवधि (लगभग 10 मिनट) और आर्सेनिक, लौह आर्सेनेट के रासायनिक रूप से स्थिर संशोधन के गठन को रेडॉक्स प्रक्रिया के सकारात्मक पहलुओं के रूप में नोट किया जाता है। यह भी नोट किया गया था कि प्रारंभिक सांद्रता में मौजूद सोरप्शन-सक्रिय कार्बन का साइनाइडेशन प्रक्रिया पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है, जिससे सोने की वसूली में काफी कमी आती है। इस संबंध में, अयस्क प्लवनशीलता एकाग्रता के एक बेहतर तरीके की सिफारिश की जाती है, जिससे कार्बन के मुख्य द्रव्यमान को टेलिंग में निकालना संभव हो जाता है। इसी उद्देश्य के लिए, परिणामी स्वर्ण-आर्सेनिक सांद्रण को सांद्रण तालिकाओं पर अतिरिक्त गुरुत्वाकर्षण शोधन के अधीन करने का प्रस्ताव है और नाइट्रिक एसिड उपचार के लिए पहले से ही शुद्ध किए गए सांद्रण को भेजा जाना है। इसके कारण, हाइड्रोमेटालर्जिकल चक्र (96%) में सोने की उच्च वसूली हुई। हालांकि, गुरुत्वाकर्षण-प्लवनशीलता अयस्क संवर्धन (कार्बन युक्त मिडलिंग सहित) की प्रक्रिया में धातु के नुकसान में वृद्धि औद्योगिक कार्यान्वयन के लिए इस तकनीक की स्पष्ट रूप से सिफारिश करने की अनुमति नहीं देती है।

रासायनिक रूप से मजबूत और इसलिए आर्सेनिक के कम विषैले संशोधनों के गठन के तथ्य (पाइराइट-आर्सेनोपाइराइट अयस्कों और सांद्रता पर रेडॉक्स प्रक्रिया के दौरान) की पुष्टि कई अध्ययनों से होती है। इस आधार पर, अत्यधिक विषैले आर्सेनिक ट्राइऑक्साइड को स्कोरोडाइट FeAsO4*2H2O में परिवर्तित करने के लिए एक विधि विकसित की गई थी। गूदा जिसमें 0.25M As2O3, 0.5M Fe(NO3)]2 और 2.5M HNO3 होता है। 130-160 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एक आटोक्लेव में संसाधित। न्यूनतम तापमान मान अस्थिर NO के गठन के क्षण से मेल खाता है। अधिकतम तापमान (160 डिग्री सेल्सियस) पर, आटोक्लेव में वाष्प का दबाव 1200 केपीए तक पहुंच जाता है। प्रक्रिया की कुल अवधि 4 घंटे है। एचएनओ 3 (पीएच = 4 पर) में परिणामी अवक्षेप की घुलनशीलता की जांच से पता चला है कि 4 घंटे के उपचार के बाद, समाधान में अस की एकाग्रता 1.6 मिलीग्राम / एल थी।

पेपर एजी-एज़-रिच फ्लोटेशन और ग्रेविटी कॉन्संट्रेट (0.8 से 31.5 किग्रा / टी तक चांदी की सामग्री) के नाइट्रिक एसिड उपचार के लिए एक विधि का वर्णन करता है, जिसमें बिस्मथ, निकल, कोबाल्ट, तांबा और जस्ता संबंधित उपयोगी घटकों के रूप में मौजूद हैं। 125 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एचएनओ 3 (सांद्रता के वजन से एसिड खपत 124%) के समाधान के साथ सांद्रता के मिश्रण को लीच करने की सिफारिश की जाती है, 1 एमपीए का ऑक्सीजन दबाव; डब्ल्यू: टी = 6: 1, डी 30 मिनट के लिए। ऐसे में आर्सेनिक और आयरन सहित मौजूद 95-99% धातुएं घोल में चली जाती हैं। प्राप्त समाधानों से क्रमिक रूप से अवक्षेपित होते हैं: क्लोराइड के रूप में चांदी (NaCl को पेश करके); बिस्मथ ऑक्सीक्लोराइड-हाइड्रॉक्साइड; लौह-आर्सेनिक तलछट (क्रमशः अमोनिया के साथ समाधान का तटस्थकरण: पीएच = 0.4-0.8 और 0.8-1.8 तक) और निकल, कोबाल्ट, उथले और स्क्रू सल्फाइड का मिश्रण (पीएच = 5 पर अमोनियम सल्फेट के साथ समाधान का उपचार) -7)। उच्च शुद्धता वाले धातु चांदी के पाउडर को 600 डिग्री सेल्सियस पर सोडा के साथ AgCl को शांत करके प्राप्त किया गया था। अन्य ठोस उत्पादों के प्रसंस्करण को मानक तरीकों से करने की सिफारिश की जाती है, साथ ही शुद्ध धातुओं के उत्पादन के साथ भी। उर्वरक के रूप में कीचड़ को अलग करने के बाद प्राप्त नाइट्रिक एसिड समाधान का उपयोग करने का प्रस्ताव है। तलछट के रासायनिक-धातुकर्म प्रसंस्करण में चांदी और अन्य धातुओं के निष्कर्षण की डिग्री 99% तक पहुंच जाती है।

यह याद रखना चाहिए कि परमाणुओं या आयनों द्वारा इलेक्ट्रॉनों को दान करने (और स्वीकार करने) की प्रक्रिया के रूप में ऑक्सीकरण (कमी) पर विचार करना हमेशा वास्तविक स्थिति को प्रतिबिंबित नहीं करता है, क्योंकि कई मामलों में इलेक्ट्रॉनों का पूर्ण हस्तांतरण नहीं होता है, बल्कि केवल एक बदलाव होता है एक परमाणु से दूसरे परमाणु में इलेक्ट्रॉन बादल।

हालांकि, रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के समीकरणों को संकलित करने के लिए, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि इस मामले में किस तरह का बंधन बनता है - आयनिक या सहसंयोजक। इसलिए, सरलता के लिए, हम इलेक्ट्रॉनों के जोड़ या दान के बारे में बात करेंगे, चाहे बंधन का प्रकार कुछ भी हो।

रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के समीकरणों में स्टोइकोमेट्रिक गुणांक का निर्धारण।रेडॉक्स प्रतिक्रिया के लिए एक समीकरण तैयार करते समय, कम करने वाले एजेंट, ऑक्सीकरण एजेंट और दिए गए और प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या निर्धारित करना आवश्यक है। एक नियम के रूप में, गुणांक का चयन या तो विधि का उपयोग करके किया जाता है इलेक्ट्रॉनिक संतुलन , कोई भी तरीका इलेक्ट्रॉन-आयन संतुलन (कभी-कभी बाद वाले को विधि कहा जाता है आधी प्रतिक्रिया ).

रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के समीकरणों को संकलित करने के एक उदाहरण के रूप में, केंद्रित नाइट्रिक एसिड के साथ पाइराइट ऑक्सीकरण की प्रक्रिया पर विचार करें।

सबसे पहले, हम प्रतिक्रिया के उत्पादों को परिभाषित करते हैं। एचएनओ 3 एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, इसलिए सल्फर को अधिकतम ऑक्सीकरण राज्य एस 6+, और लौह को फे 3+ में ऑक्सीकरण किया जाएगा, जबकि एचएनओ 3 को एनओ या एनओ 2 तक कम किया जा सकता है। हम नहीं चुनेंगे:

H 2 O कहाँ स्थित होगा (बाईं या दाहिनी ओर), हम अभी तक नहीं जानते हैं।

1. पहले आवेदन करें इलेक्ट्रॉन-आयन संतुलन की विधि (अर्ध-प्रतिक्रिया)। यह विधि माध्यम (अम्लीय, क्षारीय या तटस्थ) की प्रकृति को ध्यान में रखते हुए एक परमाणु या आयन से दूसरे में इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण पर विचार करती है जिसमें प्रतिक्रिया होती है।

ऑक्सीकरण और कमी की प्रक्रियाओं के लिए समीकरण संकलित करते समय, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या को बराबर करने के लिए, पानी के अणुओं और हाइड्रोजन आयनों को पेश किया जाता है (माध्यम के आधार पर) (यदि वातावरण अम्लीय है),या पानी के अणु और हाइड्रॉक्साइड आयन (यदि माध्यम क्षारीय है)।तदनुसार, प्राप्त उत्पादों में, इलेक्ट्रॉन-आयनिक समीकरण के दाईं ओर, हाइड्रोजन आयन और पानी के अणु (अम्लीय माध्यम) या हाइड्रॉक्साइड आयन और पानी के अणु (क्षारीय माध्यम) होंगे।

अर्थात। इलेक्ट्रॉन-आयनिक समीकरण लिखते समय, किसी को समाधान में वास्तव में मौजूद आयनों की संरचना से आगे बढ़ना चाहिए।इसके अलावा, जैसा कि संक्षिप्त आयनिक समीकरणों की तैयारी में, पदार्थ खराब रूप से विघटित होते हैं, खराब घुलनशील होते हैं या गैस के रूप में निकलते हैं आणविक रूप में लिखा जाना चाहिए।

हमारे मामले के लिए ऑक्सीकरण अर्ध-प्रतिक्रिया पर विचार करें। FeS 2 अणु एक Fe 3+ आयन में बदल जाता है (Fe (NO 3) 3 पूरी तरह से आयनों में अलग हो जाता है, हम हाइड्रोलिसिस की उपेक्षा करते हैं) और दो SO 4 2 - आयन (H 2 SO 4 का पृथक्करण):

ऑक्सीजन को बराबर करने के लिए, बाईं ओर 8 H 2 O अणु और दाईं ओर 16 H + आयन जोड़ें (अम्लीय वातावरण):

बाईं ओर का चार्ज 0 है, दाईं ओर का चार्ज +15 है, इसलिए FeS 2 को 15 इलेक्ट्रॉनों को छोड़ना होगा:

अब नाइट्रेट आयन की अपचयन अर्ध-अभिक्रिया पर विचार करें:

NO 3 से 2 O परमाणुओं को निकालना आवश्यक है। ऐसा करने के लिए, बाईं ओर 4 H 1+ आयन (अम्लीय माध्यम) और दाईं ओर 2 H 2 O अणु जोड़ें:

चार्ज को बराबर करने के लिए, बाईं ओर 3 इलेक्ट्रॉन जोड़ें (चार्ज + 3):

अंत में हमारे पास है:

दोनों भागों को 16H + और 8H 2 O से कम करने पर, हमें रेडॉक्स प्रतिक्रिया का कम आयनिक समीकरण मिलता है:

समीकरण के दोनों पक्षों में उपयुक्त मात्रा में NO 3 - और H + आयनों को जोड़कर, हम आणविक प्रतिक्रिया समीकरण पाते हैं:

कृपया ध्यान दें कि दिए गए और प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या निर्धारित करने के लिए आपको कभी भी तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था निर्धारित नहीं करनी पड़ी। इसके अलावा, हमने पर्यावरण के प्रभाव को ध्यान में रखा और स्वचालित रूप से निर्धारित किया कि एच 2 ओ समीकरण के दाईं ओर है। इसमें कोई संदेह नहीं है कि यह विधि मानक इलेक्ट्रॉन संतुलन विधि की तुलना में रासायनिक अर्थों के साथ बहुत अधिक संगत,हालांकि बाद वाले को समझना कुछ आसान है।

2. हम इस अभिक्रिया को विधि द्वारा बराबर करते हैं इलेक्ट्रॉनिक संतुलन . पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया का वर्णन किया गया है:

ऑक्सीकरण योजना तैयार करना अधिक कठिन है, क्योंकि दो तत्व एक साथ ऑक्सीकृत होते हैं - Fe और S। आप ऑक्सीकरण अवस्था को 2+ लोहे को, 1- सल्फर को निर्दिष्ट कर सकते हैं और ध्यान रख सकते हैं कि प्रति Fe में दो S परमाणु हैं। परमाणु:

हालांकि, ऑक्सीकरण राज्यों को निर्धारित किए बिना करना संभव है और योजना से मिलता-जुलता एक योजना लिखें

दाईं ओर +15 का चार्ज है, बाईं ओर का चार्ज 0 है, इसलिए FeS 2 को 15 इलेक्ट्रॉनों को छोड़ना होगा। कुल शेष राशि लिखें:

FeS 2 को ऑक्सीकरण करने के लिए पांच HNO 3 अणुओं का उपयोग किया जाता है, और Fe (NO 3) 3 बनाने के लिए तीन और HNO 3 अणुओं की आवश्यकता होती है:

हाइड्रोजन और ऑक्सीजन की बराबरी करने के लिए, दो H2O अणुओं को दाईं ओर जोड़ें:

इलेक्ट्रॉन-आयन संतुलन विधि इलेक्ट्रॉन संतुलन विधि की तुलना में अधिक बहुमुखी है और कई रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में गुणांक के चयन में एक निर्विवाद लाभ है, विशेष रूप से, कार्बनिक यौगिकों की भागीदारी के साथ, जिसमें ऑक्सीकरण राज्यों को निर्धारित करने की प्रक्रिया भी बहुत है जटिल।

उदाहरण के लिए, एथिलीन ऑक्सीकरण की प्रक्रिया पर विचार करें जो तब होता है जब इसे पोटेशियम परमैंगनेट के जलीय घोल से गुजारा जाता है। नतीजतन, एथिलीन को एथिलीन ग्लाइकॉल HO-CH 2 -CH 2-OH में ऑक्सीकृत किया जाता है, और परमैंगनेट को मैंगनीज (IV) ऑक्साइड में कम किया जाता है, इसके अलावा, जैसा कि अंतिम संतुलन समीकरण से स्पष्ट होगा, पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड भी बनता है सही:

समान पदों के आवश्यक अपचयन करने के बाद, हम समीकरण को अंतिम आणविक रूप में लिखते हैं

रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की मानक क्षमता।वास्तविक परिस्थितियों में किसी भी रेडॉक्स प्रतिक्रिया की संभावना कई कारणों से होती है: तापमान, ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट की प्रकृति, माध्यम की अम्लता, प्रतिक्रिया में शामिल पदार्थों की एकाग्रता आदि। यह हो सकता है इन सभी कारकों को ध्यान में रखना मुश्किल है, लेकिन, यह याद रखना कि कोई भी रेडॉक्स प्रतिक्रिया कम करने वाले एजेंट से ऑक्सीकरण एजेंट को इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण के साथ आगे बढ़ती है, ऐसी प्रतिक्रिया की संभावना के लिए एक मानदंड स्थापित करना संभव है।

रेडॉक्स प्रक्रियाओं की मात्रात्मक विशेषताएं हैं ऑक्सीकरण और कम करने वाले एजेंटों की सामान्य रेडॉक्स क्षमताएं (या मानक क्षमताइलेक्ट्रोड)।

ऐसी संभावनाओं के भौतिक-रासायनिक अर्थ को समझने के लिए, तथाकथित विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं का विश्लेषण करना आवश्यक है।

रासायनिक अभिक्रियाएँ जो अभिकारक बनाने वाले तत्वों के ऑक्सीकरण की मात्रा में परिवर्तन के साथ होती हैं, रेडॉक्स अभिक्रियाएँ कहलाती हैं।

ऑक्सीकरण एक परमाणु, अणु या आयन से इलेक्ट्रॉनों को दान करने की प्रक्रिया है। यदि कोई परमाणु अपने इलेक्ट्रॉनों को छोड़ देता है, तो वह एक सकारात्मक चार्ज प्राप्त करता है, उदाहरण के लिए:

यदि एक ऋणात्मक आवेशित आयन (आवेश -1), उदाहरण के लिए, 1 इलेक्ट्रॉन छोड़ देता है, तो यह एक उदासीन परमाणु बन जाता है:

यदि कोई धनावेशित आयन या परमाणु इलेक्ट्रॉनों को छोड़ देता है, तो उसके धनात्मक आवेश का मान दिए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या के अनुसार बढ़ता है:

न्यूनीकरण एक परमाणु, अणु या आयन में इलेक्ट्रॉनों को जोड़ने की प्रक्रिया है।

जब कोई परमाणु इलेक्ट्रॉन ग्रहण करता है तो वह ऋणावेशित आयन बन जाता है:

यदि कोई धनावेशित आयन इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है, तो उसका आवेश घट जाता है, उदाहरण के लिए:

या यह एक तटस्थ परमाणु में जा सकता है:

एक ऑक्सीकरण एजेंट एक परमाणु, अणु या आयन है जो इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है। एक कम करने वाला एजेंट एक परमाणु, अणु या आयन है जो इलेक्ट्रॉनों को दान करता है।

प्रतिक्रिया के दौरान ऑक्सीकरण एजेंट कम हो जाता है, और कम करने वाला एजेंट ऑक्सीकरण होता है।

रेडॉक्स अभिक्रियाओं के समीकरण बनाना और गुणांकों का चयन। रेडॉक्स प्रतिक्रिया के लिए एक समीकरण तैयार करते समय, कम करने वाले एजेंट, ऑक्सीकरण एजेंट और दिए गए और प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या निर्धारित करना आवश्यक है।

एक नियम के रूप में, गुणांक का चयन या तो इलेक्ट्रॉन संतुलन विधि या इलेक्ट्रॉन-आयन संतुलन विधि का उपयोग करके किया जाता है (कभी-कभी उत्तरार्द्ध को अर्ध-प्रतिक्रिया विधि कहा जाता है)।

रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के समीकरणों को संकलित करने के एक उदाहरण के रूप में, केंद्रित नाइट्रिक एसिड के साथ पाइराइट ऑक्सीकरण की प्रक्रिया पर विचार करें:

सबसे पहले, आइए प्रतिक्रिया के उत्पादों को परिभाषित करें। एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, इसलिए सल्फर को अधिकतम ऑक्सीकरण अवस्था और लोहे को ऑक्सीकरण किया जाएगा, जबकि इसे या तक कम किया जा सकता है। हम चुनेंगे।

यह कहाँ स्थित होगा (बाईं ओर या दाहिनी ओर), हम अभी तक नहीं जानते हैं।

1. आइए सबसे पहले इलेक्ट्रॉन-आयन संतुलन की विधि को लागू करें। यह विधि माध्यम (अम्लीय, क्षारीय या तटस्थ) की प्रकृति को ध्यान में रखते हुए एक परमाणु या आयन से दूसरे में इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण पर विचार करती है जिसमें प्रतिक्रिया होती है। - ऑक्सीकरण और कमी की प्रक्रियाओं के लिए समीकरण संकलित करते समय, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या को बराबर करने के लिए, कोई व्यक्ति (माध्यम के आधार पर) पानी के अणुओं और हाइड्रोजन आयनों (यदि माध्यम अम्लीय है), या पानी के अणुओं और हाइड्रॉक्साइड आयनों का परिचय देता है। (यदि माध्यम क्षारीय है)। तदनुसार, प्राप्त उत्पादों में, इलेक्ट्रॉन-आयनिक समीकरण के दाईं ओर, हाइड्रोजन आयन और पानी के अणु (अम्लीय माध्यम) या हाइड्रॉक्साइड आयन और पानी के अणु (क्षारीय माध्यम) होंगे।

इस प्रकार, इलेक्ट्रॉन-आयनिक समीकरण लिखते समय, किसी को समाधान में मौजूद आयनों की संरचना से आगे बढ़ना चाहिए। इसके अलावा, जैसा कि संक्षिप्त आयनिक समीकरणों की तैयारी में, पदार्थ जो गैस के रूप में थोड़ा अलग, खराब घुलनशील या मुक्त होते हैं, उन्हें आणविक रूप में लिखा जाना चाहिए।

हमारे मामले के लिए ऑक्सीकरण अर्ध-प्रतिक्रिया पर विचार करें।

अणु एक आयन में बदल जाता है, आयनों में पूरी तरह से अलग हो जाता है, हम हाइड्रोलिसिस की उपेक्षा करते हैं) और दो आयन (पृथक्करण):

ऑक्सीजन को बराबर करने के लिए, बाईं ओर 8 अणु और दाईं ओर 16 आयन जोड़ें (अम्लीय वातावरण!):

बाईं ओर का आवेश 0 है, इसलिए दाईं ओर के आवेश को 15 इलेक्ट्रॉनों का त्याग करना चाहिए:

अब नाइट्रेट आयन की अपचयन अर्ध-अभिक्रिया पर विचार करें:

O परमाणु से घटाना आवश्यक है। ऐसा करने के लिए, बाईं ओर 4 आयन (अम्लीय माध्यम) और दाईं ओर 2 अणु जोड़ें।

आवेश को बाईं ओर (आवेश) के बराबर करने के लिए, 3 इलेक्ट्रॉन जोड़ें:

अंत में हमारे पास है:

दोनों भागों को कम करने से हमें रेडॉक्स प्रतिक्रिया का कम आयनिक समीकरण मिलता है:

समीकरण के दोनों पक्षों में उचित संख्या में आयनों को जोड़ने पर, हम आणविक प्रतिक्रिया समीकरण पाते हैं:

ध्यान दें कि दान और प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या निर्धारित करने के लिए, हमें कभी भी तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था निर्धारित नहीं करनी पड़ी। इसके अलावा, हमने पर्यावरण के प्रभाव को ध्यान में रखा और स्वचालित रूप से निर्धारित किया कि समीकरण के दाईं ओर क्या है। यह निश्चित है कि यह विधि मानक इलेक्ट्रॉन संतुलन विधि की तुलना में रासायनिक अर्थों के साथ अधिक सुसंगत है, हालांकि बाद वाली को समझना कुछ आसान है।

2. इलेक्ट्रॉनिक संतुलन विधि का उपयोग करके इस प्रतिक्रिया को समान करें। पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया को बस वर्णित किया गया है:

ऑक्सीकरण योजना तैयार करना अधिक कठिन है, क्योंकि 2 तत्व एक ही बार में ऑक्सीकृत हो जाते हैं - Fe और S। आप ऑक्सीकरण अवस्था को लोहे से सल्फर के लिए विशेषता दे सकते हैं और ध्यान रख सकते हैं कि प्रति 1 Fe परमाणु में दो S परमाणु हैं:

हालांकि, ऑक्सीकरण राज्यों को निर्धारित करने और योजना (7.1) जैसी योजना लिखने के लिए संभव है:

दाईं ओर +15 का चार्ज है, बाईं ओर का चार्ज 0 है, इसलिए इसे 15 इलेक्ट्रॉनों को छोड़ना होगा। कुल शेष राशि लिखें:

5 अणु ऑक्सीकरण में जाते हैं, और 3 और अणुओं को बनाने की आवश्यकता होती है

हाइड्रोजन और ऑक्सीजन की बराबरी करने के लिए, दाईं ओर 2 अणु जोड़ें:

उदाहरण के लिए, एथिलीन ऑक्सीकरण की प्रक्रिया पर विचार करें जो तब होता है जब इसे पोटेशियम परमैंगनेट के जलीय घोल से गुजारा जाता है। नतीजतन, एथिलीन को एथिलीन ग्लाइकॉल में ऑक्सीकृत किया जाता है, और परमैंगनेट को मैंगनीज (IV) ऑक्साइड में कम किया जाता है, इसके अलावा, जैसा कि अंतिम संतुलन समीकरण से स्पष्ट होगा, पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड भी दाईं ओर बनता है:

रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की मात्रात्मक विशेषताएं। कई मानक इलेक्ट्रोड क्षमताएं। वास्तविक परिस्थितियों में किसी भी रेडॉक्स प्रतिक्रिया की संभावना कई कारणों से होती है: तापमान, ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट की प्रकृति, माध्यम की अम्लता, प्रतिक्रिया में शामिल पदार्थों की एकाग्रता आदि।

इन सभी कारकों को ध्यान में रखना मुश्किल हो सकता है, लेकिन, यह याद रखना कि किसी भी रेडॉक्स प्रतिक्रिया को कम करने वाले एजेंट से ऑक्सीकरण एजेंट में इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण के साथ आगे बढ़ता है, ऐसी प्रतिक्रिया की संभावना के लिए एक मानदंड स्थापित करना संभव है।

रेडॉक्स प्रक्रियाओं की मात्रात्मक विशेषताएं ऑक्सीकरण एजेंटों और कम करने वाले एजेंटों (या मानक इलेक्ट्रोड क्षमता) की सामान्य रेडॉक्स क्षमताएं हैं।

विद्युत प्रवाह की उपस्थिति या इसके कारण होने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं को विद्युत रासायनिक कहा जाता है।

विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं की प्रकृति को समझने के लिए, हम कई काफी सरल स्थितियों पर विचार करते हैं। पानी में डूबी धातु की प्लेट की कल्पना करें। ध्रुवीय पानी के अणुओं की क्रिया के तहत, धातु आयनों को प्लेट की सतह से अलग किया जाता है और हाइड्रेटेड किया जाता है, वे तरल चरण में चले जाते हैं। इस मामले में, उत्तरार्द्ध सकारात्मक रूप से चार्ज हो जाता है, और धातु की प्लेट पर इलेक्ट्रॉनों की अधिकता दिखाई देती है। यह प्रक्रिया जितनी आगे बढ़ती है, प्लेट और द्रव प्रावस्था दोनों का आवेश उतना ही अधिक होता जाता है।

समाधान धनायनों और अतिरिक्त धातु इलेक्ट्रॉनों के इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण के कारण, चरण सीमा पर एक तथाकथित विद्युत दोहरी परत दिखाई देती है, जो धातु आयनों के तरल चरण में आगे संक्रमण को रोकती है। अंत में, वह क्षण आता है जब समाधान और धातु की प्लेट के बीच एक संतुलन स्थापित किया जाता है, जिसे समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:

या समाधान में आयनों के जलयोजन को ध्यान में रखते हुए:

इस संतुलन की स्थिति धातु की प्रकृति, विलयन में उसके आयनों की सांद्रता, तापमान और दबाव पर निर्भर करती है।

जब एक धातु को पानी में नहीं, बल्कि इस धातु के नमक के घोल में डुबोया जाता है, तो संतुलन ले चेटेलियर के सिद्धांत के अनुसार बाईं ओर शिफ्ट हो जाता है, और घोल में धातु आयनों की सांद्रता जितनी अधिक होती है, उतनी ही अधिक होती है। सक्रिय धातुएं, जिनके आयनों में घोल में जाने की अच्छी क्षमता होती है, इस मामले में नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाएगा, हालांकि शुद्ध पानी की तुलना में कुछ हद तक।

यदि धातु से इलेक्ट्रॉनों को किसी न किसी रूप में हटा दिया जाए तो संतुलन (7.2) को दाईं ओर स्थानांतरित किया जा सकता है। यह धातु की प्लेट को भंग कर देगा। इसके विपरीत यदि किसी धातु की प्लेट में इलेक्ट्रॉनों को बाहर से लाया जाता है, तो उस पर विलयन से आयन अवक्षेपित होंगे।

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, जब किसी धातु को किसी विलयन में डुबोया जाता है, तो चरण सीमा पर एक दोहरी विद्युत परत बन जाती है। धातु और आसपास के तरल चरण के बीच होने वाले संभावित अंतर को इलेक्ट्रोड क्षमता कहा जाता है। यह क्षमता एक ठोस चरण के रूप में धातु की रेडॉक्स क्षमता की विशेषता है।

ध्यान दें कि एक पृथक धातु परमाणु (उच्च तापमान और उच्च डिग्री के दुर्लभता पर होने वाली एक परमाणु वाष्प की स्थिति) में, रेडॉक्स गुणों को एक अलग मूल्य द्वारा विशेषता दी जाती है, जिसे आयनीकरण क्षमता कहा जाता है। आयनीकरण क्षमता एक पृथक परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन को अलग करने के लिए आवश्यक ऊर्जा है।

इलेक्ट्रोड क्षमता का निरपेक्ष मान सीधे नहीं मापा जा सकता है। साथ ही, दो धातु-समाधान जोड़े वाली प्रणाली में होने वाले इलेक्ट्रोड संभावित अंतर को मापना मुश्किल नहीं है। ऐसे जोड़े को अर्ध-तत्व कहा जाता है। हम तथाकथित मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के संबंध में धातुओं की इलेक्ट्रोड क्षमता निर्धारित करने के लिए सहमत हुए, जिसकी क्षमता को मनमाने ढंग से शून्य के रूप में लिया जाता है। एक मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड में एक विशेष रूप से तैयार प्लेटिनम प्लेट होती है जिसे हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता के साथ एक एसिड घोल में डुबोया जाता है और एक तापमान पर दबाव पा के तहत हाइड्रोजन गैस की एक धारा द्वारा धोया जाता है।

एक मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड पर एक क्षमता के उद्भव की कल्पना इस प्रकार की जा सकती है। प्लेटिनम द्वारा अधिशोषित गैसीय हाइड्रोजन परमाणु अवस्था में चला जाता है:

प्लेट की सतह पर बने परमाणु हाइड्रोजन, विलयन में हाइड्रोजन आयनों और प्लैटिनम (इलेक्ट्रॉनों!) के बीच गतिशील संतुलन की स्थिति का एहसास होता है:

समग्र प्रक्रिया समीकरण द्वारा व्यक्त की जाती है:

प्लेटिनम रेडॉक्स प्रक्रिया में भाग नहीं लेता है, लेकिन केवल परमाणु हाइड्रोजन का वाहक है।

यदि 1 mol / l के बराबर धातु आयनों की सांद्रता के साथ उसके नमक के घोल में डूबी हुई धातु की प्लेट को एक मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड से जोड़ा जाता है, तो एक गैल्वेनिक सेल प्राप्त होगी। इस तत्व (ईएमएफ) का इलेक्ट्रोमोटिव बल, धातु के मानक इलेक्ट्रोड क्षमता पर मापा जाता है और इसकी विशेषता है, जिसे आमतौर पर दर्शाया जाता है।

तालिका 7.1 कुछ धातुओं के मानक इलेक्ट्रोड क्षमता के मूल्यों को दर्शाती है। हाइड्रोजन के संबंध में कम करने वाले एजेंटों के रूप में कार्य करने वाले इलेक्ट्रोड की मानक क्षमता में "-" चिन्ह होता है, और "+" चिन्ह इलेक्ट्रोड की मानक क्षमता को चिह्नित करता है जो ऑक्सीकरण एजेंट हैं।

धातु, उनके मानक इलेक्ट्रोड क्षमता के आरोही क्रम में व्यवस्थित, धातु वोल्टेज की तथाकथित विद्युत रासायनिक श्रृंखला बनाते हैं:

कई तनाव धातुओं के रासायनिक गुणों की विशेषता रखते हैं:

1. धातु की इलेक्ट्रोड क्षमता जितनी अधिक नकारात्मक होगी, उसकी कम करने की क्षमता उतनी ही अधिक होगी।

2. प्रत्येक धातु नमक के घोल से उन धातुओं को विस्थापित (पुनर्स्थापित) करने में सक्षम है जो इसके बाद धातु वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में हैं।

3. सभी धातुएं जिनमें एक नकारात्मक मानक इलेक्ट्रोड क्षमता होती है, अर्थात। हाइड्रोजन के बाईं ओर धातुओं के वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में स्थित, इसे एसिड समाधान से विस्थापित करने में सक्षम हैं।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रस्तुत श्रृंखला केवल जलीय घोलों और कमरे के तापमान पर धातुओं और उनके लवणों के व्यवहार की विशेषता है। इसके अलावा, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि तालिका में इंगित मानक इलेक्ट्रोड क्षमता विलायक अणुओं के साथ एक या दूसरे आयन की बातचीत की विशेषताओं को ध्यान में रखती है। यह धातु वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में धातुओं की व्यवस्था में कुछ अपेक्षित पैटर्न का उल्लंघन कर सकता है। उदाहरण के लिए, धातुओं के वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला लिथियम से शुरू होती है, जबकि रूबिडियम और पोटेशियम, जो अधिक रासायनिक रूप से सक्रिय होते हैं, लिथियम के दाईं ओर स्थित होते हैं। यह अन्य क्षार धातु आयनों की तुलना में लिथियम आयन जलयोजन प्रक्रिया की असाधारण उच्च ऊर्जा के कारण है।

साथ ही, तालिका 7.1 मानक रेडॉक्स क्षमताएं दिखाती है जिन्हें सामान्य हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के संबंध में संतुलन में प्रकार (7.3) के गैर-धातु प्रणालियों के लिए मापा गया था।

तालिका निम्न सामान्य रूप की कमी आधा प्रतिक्रियाओं को दर्शाती है:

जैसा कि धातुओं के मूल्य को निर्धारित करने के मामले में, गैर-धातुओं के मूल्यों को 25 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर और 1 mol/l के बराबर संतुलन में भाग लेने वाले सभी परमाणु और आणविक प्रजातियों की एकाग्रता पर मापा जाता है।

तालिका 7.1। 25 डिग्री सेल्सियस (298 के) पर मानक रेडॉक्स क्षमता

(स्कैन देखें)

मानक रेडॉक्स क्षमता का बीजीय मान संबंधित ऑक्सीकृत रूप की ऑक्सीडेटिव गतिविधि की विशेषता है। इसलिए, मानक रेडॉक्स क्षमता के मूल्यों की तुलना हमें इस प्रश्न का उत्तर देने की अनुमति देती है: क्या यह या वह रेडॉक्स प्रतिक्रिया होती है?

10. रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं

समाधान में रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं।

ऑक्सीकरण

- एक परमाणु, अणु या आयन से इलेक्ट्रॉनों को दान करने की प्रक्रिया है। यदि कोई परमाणु अपने इलेक्ट्रॉनों को छोड़ देता है, तो वह एक धनात्मक आवेश प्राप्त कर लेता है: l - , 1 इलेक्ट्रॉन देता है, तो यह एक तटस्थ परमाणु बन जाता है:

न्यूनीकरण एक परमाणु, अणु या आयन में इलेक्ट्रॉनों को जोड़ने की प्रक्रिया है।

यदि कोई परमाणु इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है, तब यह ऋणात्मक रूप से आवेशित आयन में बदल जाता है:

यदि कोई धनावेशित आयन इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है, तो उसका आवेश घट जाता है:

या यह एक तटस्थ परमाणु में जा सकता है:

ऑक्सीकरण एजेंट
इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करना। स्वस्थ करनेवाला एक परमाणु, अणु या आयन है, इलेक्ट्रॉनों का दान।

ऑक्सीकरण एजेंट

प्रतिक्रिया के दौरान कम हो जाता है, कम करने वाले एजेंट का ऑक्सीकरण होता है।

रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के समीकरणों में स्टोइकोमेट्रिक गुणांक का निर्धारण। रेडॉक्स प्रतिक्रिया के लिए एक समीकरण तैयार करते समय, कम करने वाले एजेंट, ऑक्सीकरण एजेंट और दिए गए और प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या निर्धारित करना आवश्यक है। एक नियम के रूप में, गुणांक का चयन या तो विधि का उपयोग करके किया जाता है इलेक्ट्रॉनिक संतुलन

, कोई भी तरीका इलेक्ट्रॉन-आयन संतुलन (कभी-कभी बाद वाले को विधि कहा जाता है आधी प्रतिक्रिया ).

सबसे पहले, हम प्रतिक्रिया के उत्पादों को परिभाषित करते हैं।

एचएनओ3 एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, इसलिए सल्फर को इसकी अधिकतम ऑक्सीकरण अवस्था में ऑक्सीकृत किया जाएगाएस 6+, और आयरन - से Fe 3+, जबकि HNO 3 तक ठीक हो सकता हैएन0 या नहीं 2। हम एन ओ चुनेंगे:

कहाँ स्थित होगा

H2O (बाएं या दाएं तरफ), हम अभी तक नहीं जानते हैं।

1. पहले आवेदन करें इलेक्ट्रॉन-आयन संतुलन विधि

(आधी प्रतिक्रिया)। यह विधि माध्यम (अम्लीय, क्षारीय या तटस्थ) की प्रकृति को ध्यान में रखते हुए एक परमाणु या आयन से दूसरे में इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण पर विचार करती है जिसमें प्रतिक्रिया होती है।

हमारे मामले के लिए ऑक्सीकरण अर्ध-प्रतिक्रिया पर विचार करें। अणु

FeS 2 Fe आयन में बदल जाता है 3+ (एफ ई (एन ओ 3) 3 आयनों में पूरी तरह से अलग हो जाता है, हाइड्रोलिसिस उपेक्षित होता है) और दो आयनएसओ 4 2 - (एच 2 एसओ 4 का पृथक्करण):

ऑक्सीजन की बराबरी करने के लिए बाईं ओर 8 H अणु जोड़ें

2 ओह, और दाईं ओर - 16 एच आयन+ (अम्लीय माध्यम):

बाईं ओर का चार्ज 0 है, दाईं ओर का चार्ज +15 है, इसलिए

FeS 2 15 इलेक्ट्रॉन दान करना चाहिए:

अब नाइट्रेट आयन की अपचयन अर्ध-अभिक्रिया पर विचार करें:

से दूर ले जाना चाहिए

क्रम 3 2 हे परमाणु। ऐसा करने के लिए, बाईं ओर 4 H आयन जोड़ें 1+ (अम्लीय वातावरण), और दाईं ओर - 2 एच अणु 2 ओ:

चार्ज को बाईं ओर बराबर करने के लिए (चार्ज .)

+3) 3 इलेक्ट्रॉन जोड़ें:

अंत में हमारे पास है:

दोनों भागों को 16N . से कम करना

+ और 8Н 2 ओह, हमें रेडॉक्स प्रतिक्रिया का कम आयनिक समीकरण मिलता है:

समीकरण के दोनों पक्षों में उचित संख्या में आयनों को जोड़ने पर

क्रम 3 - और एच+ हम आणविक प्रतिक्रिया समीकरण पाते हैं:

2 O समीकरण के दायीं ओर है। इसमें कोई संदेह नहीं है कि यह विधि मानक इलेक्ट्रॉन संतुलन विधि की तुलना में रासायनिक अर्थों के साथ बहुत अधिक संगत,हालांकि बाद वाले को समझना कुछ आसान है।

ऑक्सीकरण योजना बनाना अधिक कठिन है, क्योंकि दो तत्व एक साथ ऑक्सीकृत हो जाते हैं -

फे और एस. लोहे को ऑक्सीकरण अवस्था 2+, सल्फर 1- के लिए विशेषता देना संभव है और यह ध्यान में रखना चाहिए कि प्रति Fe परमाणु में दो S परमाणु होते हैं:

दाहिनी ओर का आवेश +15 है, बाईं ओर का आवेश 0 है, इसलिए

FeS 2 15 इलेक्ट्रॉनों का दान करना चाहिए। कुल शेष राशि लिखें:

पांच एचएनओ अणु

3 ऑक्सीकृत होने जा रहा है FeS2, और तीन और अणुएचएनओ3 शिक्षा के लिए आवश्यकफे (एन ओ 3) 3:

हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को बराबर करने के लिए, दो H अणुओं को दाईं ओर जोड़ें

2 ओ:

इलेक्ट्रॉन-आयन संतुलन विधि इलेक्ट्रॉन संतुलन विधि की तुलना में अधिक बहुमुखी है और गुणांक के चयन में एक निर्विवाद लाभ है

में कई रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं, विशेष रूप से, कार्बनिक यौगिकों को शामिल करना, जिसमें ऑक्सीकरण राज्यों को निर्धारित करने की प्रक्रिया भी बहुत जटिल है।

उदाहरण के लिए, एथिलीन ऑक्सीकरण की प्रक्रिया पर विचार करें जो तब होता है जब इसे पोटेशियम परमैंगनेट के जलीय घोल से गुजारा जाता है। नतीजतन, एथिलीन को एथिलीन ग्लाइकॉल HO- में ऑक्सीकृत किया जाता है।

सीएच 2 - सीएच 2 -OH, और परमैंगनेट को मैंगनीज (IV) ऑक्साइड में कम किया जाता है, इसके अलावा, जैसा कि अंतिम संतुलन समीकरण से स्पष्ट होगा, पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड भी दाईं ओर बनता है:

रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की मानक क्षमता।
वास्तविक परिस्थितियों में किसी भी रेडॉक्स प्रतिक्रिया की संभावना कई कारणों से होती है: तापमान, ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट की प्रकृति, माध्यम की अम्लता, प्रतिक्रिया में शामिल पदार्थों की एकाग्रता आदि। यह हो सकता है इन सभी कारकों को ध्यान में रखना मुश्किल है, लेकिन, यह याद रखना कि कोई भी रेडॉक्स प्रतिक्रिया कम करने वाले एजेंट से ऑक्सीकरण एजेंट को इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण के साथ आगे बढ़ती है, ऐसी प्रतिक्रिया की संभावना के लिए एक मानदंड स्थापित करना संभव है।

विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं की प्रकृति को समझने के लिए, हम कई काफी सरल स्थितियों पर विचार करते हैं। पानी में डूबी धातु की प्लेट की कल्पना करें। ध्रुवीय पानी के अणुओं की क्रिया के तहत, धातु आयनों को प्लेट की सतह से अलग किया जाता है और हाइड्रेटेड किया जाता है, वे तरल चरण में चले जाते हैं। इस मामले में, उत्तरार्द्ध सकारात्मक रूप से चार्ज हो जाता है, और धातु की प्लेट पर इलेक्ट्रॉनों की अधिकता दिखाई देती है। प्रक्रिया जितनी आगे बढ़ती है, चार्ज उतना ही अधिक होता जाता है।

, प्लेट और तरल चरण दोनों।

समाधान धनायनों और अतिरिक्त धातु इलेक्ट्रॉनों के इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण के कारण, चरण सीमा पर एक तथाकथित विद्युत दोहरी परत दिखाई देती है, जो धातु आयनों के तरल चरण में आगे संक्रमण को रोकती है। अंत में, एक क्षण आता है जब समाधान और धातु प्लेट के बीच एक संतुलन स्थापित होता है, जिसे समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:

या समाधान में आयनों के जलयोजन को ध्यान में रखते हुए:

इस संतुलन की स्थिति धातु की प्रकृति, विलयन में उसके आयनों की सांद्रता, तापमान और पर निर्भर करती है

दबाव।

संतुलन को दाईं ओर स्थानांतरित किया जा सकता है यदि धातु से इलेक्ट्रॉनों को एक या दूसरे तरीके से हटा दिया जाता है। यह धातु की प्लेट को भंग कर देगा। इसके विपरीत यदि किसी धातु की प्लेट में इलेक्ट्रॉनों को बाहर से लाया जाता है तो उस पर आयन जमा हो जाते हैं

से उपाय।

जब किसी धातु को विलयन में डुबोया जाता है, तो फेज सीमा पर एक दोहरी विद्युत परत बन जाती है। धातु और आसपास के तरल चरण के बीच होने वाले संभावित अंतर को इलेक्ट्रोड क्षमता कहा जाता है। यह क्षमता एक ठोस चरण के रूप में धातु की रेडॉक्स क्षमता की विशेषता है।

एक पृथक धातु परमाणु में (उच्च तापमान और उच्च डिग्री के दुर्लभता पर होने वाली एक मोनोएटोमिक वाष्प की स्थिति), रेडॉक्स गुणों को आयनीकरण क्षमता नामक एक और मात्रा की विशेषता होती है। आयनीकरण क्षमता एक पृथक परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन को अलग करने के लिए आवश्यक ऊर्जा है।

इलेक्ट्रोड क्षमता का निरपेक्ष मान सीधे नहीं मापा जा सकता है। साथ ही, दो धातु-समाधान जोड़े वाली प्रणाली में होने वाले इलेक्ट्रोड संभावित अंतर को मापना मुश्किल नहीं है। ऐसे जोड़ों को कहा जाता है आधा तत्व . हम तथाकथित मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के संबंध में धातुओं की इलेक्ट्रोड क्षमता निर्धारित करने के लिए सहमत हुए, जिसकी क्षमता को मनमाने ढंग से शून्य के रूप में लिया जाता है। एक मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड में एक विशेष रूप से तैयार प्लेटिनम प्लेट होती है जिसे 1 mol/l की हाइड्रोजन आयन सांद्रता के साथ एसिड घोल में डुबोया जाता है और 10 के दबाव पर हाइड्रोजन गैस जेट द्वारा धोया जाता है।

5 पा, 25 डिग्री सेल्सियस पर. कई मानक इलेक्ट्रोड क्षमताएं।
यदि 1 mol / l के बराबर धातु आयनों की सांद्रता के साथ उसके नमक के घोल में डूबी हुई धातु की प्लेट को एक मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड से जोड़ा जाता है, तो एक गैल्वेनिक सेल प्राप्त होगी। 25 डिग्री सेल्सियस पर मापा गया इस तत्व (ईएमएफ) का इलेक्ट्रोमोटिव बल विशेषता है एक धातु की मानक इलेक्ट्रोड क्षमता,आमतौर पर ई ° के रूप में जाना जाता है।

हाइड्रोजन के संबंध में कम करने वाले एजेंटों के रूप में कार्य करने वाले इलेक्ट्रोड की मानक क्षमता में "-" चिह्न होता है, और "+" चिह्न में इलेक्ट्रोड की मानक क्षमता होती है जो ऑक्सीकरण एजेंट होते हैं।

धातुएं, उनके मानक इलेक्ट्रोड क्षमता के आरोही क्रम में व्यवस्थित होती हैं, तथाकथित का निर्माण करती हैं धातुओं की विद्युत रासायनिक वोल्टेज श्रृंखला :ली, आरबी,कश्मीर, वा Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, एजी, पीडी, पीटी, एयू।

कई तनाव धातुओं के रासायनिक गुणों की विशेषता रखते हैं:

3. सभी धातुएं जिनमें एक नकारात्मक मानक इलेक्ट्रोड क्षमता होती है, जो कि हाइड्रोजन के बाईं ओर धातु वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में हैं, इसे एसिड समाधान से विस्थापित करने में सक्षम हैं।

धातुओं के E° मान को निर्धारित करने के मामले में, गैर-धातुओं के E° मानों को 25°C के तापमान पर और संतुलन में शामिल सभी परमाणु और आणविक कणों की सांद्रता पर 1 mol के बराबर मापा जाता है। / एल।

मानक रेडॉक्स क्षमता का बीजीय मान संबंधित ऑक्सीकृत रूप की ऑक्सीडेटिव गतिविधि की विशेषता है। इसलिए मानक रेडॉक्स क्षमता के मूल्यों की तुलना प्रश्न का उत्तर देने की अनुमति देती है: क्या यह या वह रेडॉक्स प्रतिक्रिया होती है?

एक विशेष रेडॉक्स प्रतिक्रिया होने की संभावना का आकलन करने के लिए एक मात्रात्मक मानदंड है ऑक्सीकरण और कमी की अर्ध-प्रतिक्रियाओं के मानक रेडॉक्स क्षमता के बीच अंतर का सकारात्मक मूल्य।

समाधान का इलेक्ट्रोलिसिस।

इलेक्ट्रोलाइट समाधान में इलेक्ट्रोड पर होने वाली रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं का संयोजन या उनके माध्यम से विद्युत प्रवाह पारित होने पर पिघल जाता है, इलेक्ट्रोलिसिस कहलाता है।

वर्तमान स्रोत के कैथोड पर, किसी विलयन या गलन से इलेक्ट्रॉनों को धनायनों में स्थानांतरित करने की प्रक्रिया होती है, इसलिए कैथोड "reductor" है।एनोड पर, इलेक्ट्रॉनों को आयनों द्वारा दान किया जाता है, इसलिए एनोड "ऑक्सीकारक" है।

इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, प्रतिस्पर्धी प्रक्रियाएं एनोड और कैथोड दोनों पर हो सकती हैं।

जब इलेक्ट्रोलिसिस एक अक्रिय (गैर-उपभोज्य) एनोड (उदाहरण के लिए, ग्रेफाइट या प्लैटिनम) का उपयोग करके किया जाता है, तो एक नियम के रूप में, दो ऑक्सीडेटिव और दो कमी प्रक्रियाएं प्रतिस्पर्धा कर रही हैं:

एनोड पर - आयनों और हाइड्रॉक्साइड आयनों का ऑक्सीकरण,

कैथोड पर - धनायनों और हाइड्रोजन आयनों की कमी।

जब एक सक्रिय (उपभोज्य) एनोड का उपयोग करके इलेक्ट्रोलिसिस किया जाता है, तो प्रक्रिया अधिक जटिल हो जाती है और इलेक्ट्रोड पर प्रतिस्पर्धी प्रतिक्रियाएं होती हैं:

एनोड पर - आयनों और हाइड्रॉक्साइड आयनों का ऑक्सीकरण, धातु का एनोडिक विघटन - एनोड की सामग्री;

कैथोड पर - नमक के धनायन और हाइड्रोजन आयनों की कमी, एनोड को भंग करके प्राप्त धातु के धनायनों की कमी।

एनोड और कैथोड पर सबसे संभावित प्रक्रिया का चयन करते समय, किसी को इस स्थिति से आगे बढ़ना चाहिए कि जिस प्रतिक्रिया के लिए कम से कम ऊर्जा खपत की आवश्यकता होती है वह आगे बढ़ेगी। इसके अलावा, एक निष्क्रिय इलेक्ट्रोड के साथ नमक समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान एनोड और कैथोड पर सबसे संभावित प्रक्रिया का चयन करने के लिए, निम्नलिखित नियमों का उपयोग किया जाता है:

निम्नलिखित उत्पाद एनोड पर बन सकते हैं: ए) आयनों F . युक्त समाधानों के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान - , एसओ 4 2- , एनलगभग 3 - , आरओ 4 3 - , साथ ही क्षार समाधान, ऑक्सीजन जारी किया जाता है; b) आयनों के ऑक्सीकरण के दौरान Cमैं - , वी आर - , मैं-क्रमशः क्लोरीन, ब्रोमीन, आयोडीन निकलते हैं;ग) कार्बनिक अम्लों के आयनों के ऑक्सीकरण के दौरान, प्रक्रिया होती है:

2. Al . के बाईं ओर वोल्टेज की एक श्रृंखला में स्थित आयनों वाले नमक के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस में

3+ कैथोड पर हाइड्रोजन मुक्त होता है; यदि आयन हाइड्रोजन के दाईं ओर वोल्टेज श्रृंखला में स्थित है, तो धातु कैथोड पर निकलती है।

3. वोल्टेज की एक श्रृंखला में स्थित आयनों वाले नमक समाधानों के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान

अल + और एच + , कैथोड पर धनायन में कमी और हाइड्रोजन विकास दोनों की प्रतिस्पर्धी प्रक्रियाएं हो सकती हैं।

आइए एक उदाहरण के रूप में अक्रिय इलेक्ट्रोड पर कॉपर क्लोराइड के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस पर विचार करें। Cu आयन विलयन में उपस्थित होते हैं।

2+ और 2Cl - , जो, विद्युत प्रवाह के प्रभाव में, संबंधित इलेक्ट्रोड को निर्देशित किया जाता है:

कैथोड पर धात्विक तांबा और एनोड पर क्लोरीन गैस निकलती है।

यदि समाधान इलेक्ट्रोलिसिस के उदाहरण में माना जाता है

CuCl 2 तांबे की प्लेट को एनोड के रूप में लें, फिर कॉपर को कैथोड पर और एनोड पर छोड़ा जाता है, जहां सी आयनों के निर्वहन के बजाय ऑक्सीकरण प्रक्रियाएं होती हैं।मैं - और क्लोरीन के निकलने से एनोड (तांबा) का ऑक्सीकरण होता है। इस मामले में, एनोड का विघटन स्वयं होता है, और Cu आयनों के रूप में होता हैसमाधान में चला जाता है। इलेक्ट्रोलीज़ CuCl 2 घुलनशील एनोड के साथ निम्नानुसार लिखा जा सकता है:

घुलनशील एनोड के साथ नमक के घोल का इलेक्ट्रोलिसिस एनोड सामग्री (इसके विघटन) के ऑक्सीकरण के लिए कम हो जाता है और एनोड से कैथोड में धातु के स्थानांतरण के साथ होता है। इस संपत्ति का व्यापक रूप से संदूषण से धातुओं के शोधन (शुद्धिकरण) में उपयोग किया जाता है।

पिघलने का इलेक्ट्रोलिसिस। अत्यधिक सक्रिय धातु (सोडियम, एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम, कैल्शियम, आदि) प्राप्त करने के लिए, जो आसानी से पानी के साथ बातचीत करते हैं, पिघले हुए लवण या ऑक्साइड के इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग किया जाता है:

यदि एक सक्रिय धातु नमक और एक ऑक्सीजन युक्त एसिड के जलीय घोल के माध्यम से एक विद्युत प्रवाह पारित किया जाता है, तो न तो धातु के धनायन और न ही एसिड अवशेषों के आयनों को छुट्टी दी जाती है। कैथोड पर हाइड्रोजन छोड़ा जाता है

और पर एनोड - ऑक्सीजन, और इलेक्ट्रोलिसिस पानी के इलेक्ट्रोलाइटिक अपघटन के लिए कम हो जाता है।

इलेक्ट्रोलाइट समाधानों का इलेक्ट्रोलिसिस पिघलने की तुलना में ऊर्जावान रूप से अधिक लाभदायक है, क्योंकि इलेक्ट्रोलाइट्स - लवण और क्षार - बहुत उच्च तापमान पर पिघलते हैं।

फैराडे का इलेक्ट्रोलिसिस का नियम।

समय पर विद्युत प्रवाह की क्रिया के तहत बनने वाले पदार्थ की मात्रा की निर्भरता, वर्तमान ताकत और इलेक्ट्रोलाइट की प्रकृति को सामान्यीकृत के आधार पर स्थापित किया जा सकता है फैराडे का नियम :

कहाँ पे टी -इलेक्ट्रोलिसिस (जी) के दौरान गठित पदार्थ का द्रव्यमान; ई - पदार्थ के बराबर द्रव्यमान (जी / मोल); एम पदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान है (जी/मोल); पी- दिए गए या प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या;

मैं - वर्तमान ताकत (ए); टी- प्रक्रिया अवधि(साथ); एफ - फैराडे स्थिरांक,किसी पदार्थ के 1 बराबर द्रव्यमान को छोड़ने के लिए आवश्यक बिजली की मात्रा को चिह्नित करना(एफ = 96,500 सी/मोल = 26.8 आह/मोल)।

साइट सामग्री का उपयोग संभव है बशर्ते कि एक सक्रिय लिंक इंगित किया गया हो

JSC "Buryatzoloto" की खोलबिंस्की खदान के एक समृद्ध गुरुत्वाकर्षण सोने के असर वाले ध्यान ("गोल्डन हेड") के दो नमूनों पर, मूल "गोल्डन हेड" और उसके बाद के नाइट्रिक एसिड लीचिंग का उपयोग करके एक नई हाइड्रोमेटेलर्जिकल तकनीक विकसित करने के लिए अध्ययन किया गया था। परिणामी केक को गलाना।

किए गए अध्ययनों के परिणामस्वरूप, OJSC Buryatzoloto को नाइट्रिक एसिड लीचिंग के साथ "गोल्डन हेड" के प्रसंस्करण के लिए प्रौद्योगिकी के परीक्षण और कार्यान्वयन पर काम करने का प्रस्ताव दिया गया था। इस तकनीक की शुरूआत से सूअरों को भूनने और गलाने के श्रम-प्रधान कार्यों को समाप्त कर दिया जाएगा, जहरीली गैसों की रिहाई को समाप्त कर दिया जाएगा, कीमती धातुओं के नुकसान को कम किया जा सकेगा (2-3%) और "गोल्डन हेड" के प्रसंस्करण की लागत को कम किया जा सकेगा। आधेसे।

गुरुत्वाकर्षण संवर्धन चक्र में सोने की वसूली संयंत्रों (जीआईएफ) में सोने के असर वाले अयस्कों को संसाधित करने की प्रक्रिया में, एक समृद्ध सोना-असर वाला ध्यान प्राप्त होता है, तथाकथित "गोल्डन हेड" (बाद में जीजी के रूप में संदर्भित), जिसमें ऊपर 50% तक सोना और चांदी निकाला जा सकता है। स्रोत अयस्क की संरचना के आधार पर संसाधित किया जा रहा है, इस गुरुत्वाकर्षण ध्यान में निम्नलिखित खनिज होते हैं: सल्फाइड (पाइराइट, आर्सेनोपाइराइट, गैलेना, स्फालराइट, आदि), टेक्नोजेनिक स्क्रैप (धातु लोहा, सीसा, तांबा) और लोहे के ऑक्साइड, सिलिकॉन, एल्यूमीनियम - 50% तक। सीजी में सोने का द्रव्यमान अंश, एक नियम के रूप में, 1-10% है। यह सांद्रण साइनाइडेशन के लिए बहुत प्रतिरोधी है क्योंकि सोना अपेक्षाकृत मोटा होता है और सल्फाइड और क्वार्ट्ज के साथ घनिष्ठ संबंध रखता है। कीमती धातुओं के निष्कर्षण की प्रक्रिया में होने वाले नुकसान को कम करने के लिए, बड़े और दुर्दम्य सोने वाले उत्पादों को पीसने की अवस्था में और गुरुत्वाकर्षण के पहले चरण में सोने के असर वाले अयस्क के संवर्धन के लिए अलग किया जाना शुरू होता है, फिर, गुरुत्वाकर्षण शोधन के बाद, उन्हें संसाधित किया जाता है। एक अलग तकनीकी चक्र में।

वर्तमान में, सीजी के प्रसंस्करण के लिए एक तकनीक का उपयोग किया जाता है, जिसका मुख्य संचालन 500-700 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर सांद्रता का ऑक्सीडेटिव रोस्टिंग होता है। फिर परिणामी कैल्सीन को एक सीसा मिश्र धातु (वर्कब्ली) में पिघलाया जाता है और कपेल भी किया जाता है उच्च तापमान (850-900 डिग्री सेल्सियस)। कभी-कभी एक सिंडर (अलौह धातुओं की एक छोटी मात्रा के साथ) को सीधे सोने-चांदी के मिश्र धातु में पिघलाया जाता है। सामान्य तौर पर, रोस्टिंग ऑपरेशन का उपयोग करने वाली तकनीक को उच्च श्रम तीव्रता, सल्फर, आर्सेनिक और सीसा की जहरीली गैसों की रिहाई, सोने से युक्त मध्यवर्ती उत्पादों (धूल, लावा, खर्च की गई बूंदों) की एक महत्वपूर्ण मात्रा का उत्पादन की विशेषता है। जो सोना बरामद करने के लिए आवश्यक है। यह सब कीमती धातुओं के ध्यान देने योग्य तकनीकी और यांत्रिक नुकसान की ओर जाता है।

समृद्ध गुरुत्वाकर्षण दुर्दम्य सोने के असर वाले सांद्रता के प्रसंस्करण के लिए, एसिड तकनीक आशाजनक है, जिसके अनुसार प्रारंभिक सांद्रता (सीजी) को नाइट्रिक एसिड के घोल से उपचारित किया जाता है, और ठोस अवक्षेप (केक) को पिघलाया जाता है। यह तकनीक समय लेने वाली फायरिंग ऑपरेशन को खत्म करना, जहरीली गैसों की रिहाई को रोकना और कीमती धातुओं के नुकसान को कम करना संभव बनाती है।

एसिड तकनीक के अनुसार, OJSC Buryatzoloto की खोलबिंस्की खदान के "गोल्डन हेड" के दो नमूनों पर अध्ययन किया गया था।

सीजी नमूनों की एक विशिष्ट विशेषता उनमें सल्फाइड की प्रबलता और तकनीकी स्क्रैप की उपस्थिति है, जो कि लौह-तांबा है - तांबे की एक प्रमुख मात्रा के साथ। नमूना संख्या 1 में, सल्फाइड का द्रव्यमान अंश 60% से अधिक था, जिसमें 35% गैलिना भी शामिल था। नमूना संख्या 2 में, पाइराइट प्रबल होता है - 80% से अधिक, गैलेना - 6.0%। नमूना संख्या 1 में सोने और चांदी के द्रव्यमान अंश क्रमशः 14.52% और 3.76% हैं; नमूना संख्या 2 में - 4.34% और 1.36%।

इस तरह के गुरुत्वाकर्षण एक जटिल खनिज संरचना के साथ केंद्रित होते हैं और तकनीकी स्क्रैप की उपस्थिति में प्रतिरोध में वृद्धि होती है, इसलिए, उद्यम में मौजूदा सीजी प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी में तीन श्रम-गहन संचालन शामिल हैं: 700-900 डिग्री सेल्सियस (6 घंटे के लिए) पर भुना हुआ ), वर्कब्ले और कपेलेशन के लिए अयस्क-थर्मल भट्टी में पिघलना। मिश्र धातु में कीमती धातुओं का प्रत्यक्ष निष्कर्षण 96% से अधिक नहीं होता है। परिणामी मिडलिंग (ठोस गैस सफाई उत्पाद, स्लैग, भट्टी से टूटी ईंटें और बूंदों से टूटी हुई) फीडस्टॉक (आमतौर पर साइनाइडेशन से पहले पीसने के लिए) को संसाधित करने के लिए प्रौद्योगिकी में वापस आ जाती हैं। इन औद्योगिक उत्पादों से उत्कृष्ट धातुओं के निष्कर्षण की मात्रा निर्धारित नहीं की गई है।

नाइट्रिक एसिड लीचिंग का उपयोग करके सीजी के प्रसंस्करण के लिए तकनीकी योजना को अंजीर में दिखाया गया है।

नाइट्रिक एसिड एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है और सल्फाइड के साथ बातचीत करते समय, पानी में घुलनशील यौगिक बनाता है। एक अपवाद गैलिना है, जो अघुलनशील लेड सल्फेट बनाने के लिए विघटित होता है। टेक्नोजेनिक स्क्रैप, जो मुख्य रूप से लोहे और तांबे द्वारा दर्शाया जाता है, पूरी तरह से घोल में चला जाता है। जीएल के नाइट्रिक एसिड लीचिंग (एएनएल) के बाद, अधिकांश अशुद्धियों और एक ठोस उत्पाद युक्त घोल प्राप्त होता है, जिसमें कीमती धातु, अघुलनशील ऑक्साइड (मुख्य रूप से सिलिकॉन और आयरन ऑक्साइड) और लेड सल्फेट (ऑक्सीडाइज्ड रूप में लेड) केंद्रित होते हैं। परिणामी ठोस उत्पाद (केक) को घोल से अलग किया जाता है, सुखाया जाता है और एक सोना-चांदी मिश्र धातु प्राप्त करने के लिए पिघलाया जाता है।

लीचिंग के परिणामस्वरूप, चांदी की एक निश्चित मात्रा (10%) घोल में जा सकती है। इसे निकालने के लिए, केक को अलग करने के बाद, घोल में सामान्य नमक डाला जाता है, और घोल से चांदी को अघुलनशील क्लोराइड के रूप में छोड़ा जाता है, जिसे सोने से युक्त केक के साथ, और अलग से, तकनीकी प्राप्त करने के लिए पिघलाया जा सकता है। 98-99% के धातु द्रव्यमान अंश के साथ चांदी।

"गोल्डन हेड" के नमूनों के नाइट्रिक एसिड लीचिंग और प्राप्त केक के पिघलने के प्रयोगों के परिणामों ने निम्नलिखित दिखाया।

1. खोलबिंस्की खदान के लिए श्रम-गहन और उच्च तापमान वाली रोस्टिंग, गलाने और कपलिंग संचालन को खत्म करने का अवसर, जिससे जहरीली गैसों को भूनने और सूअरों से गलाने से रोका जा सके।

2. पिघले हुए उत्पाद (केक) के द्रव्यमान की एक महत्वपूर्ण कमी (नमूना संख्या 1 के लिए दो गुना और नमूना संख्या 2 के लिए पांच गुना) के कारण कीमती धातुओं के निष्कर्षण को बढ़ाने के लिए, क्रमशः कमी , लावा की मात्रा और मध्यम उत्पादों के बहिष्करण में: बूंदों और ईंटों का "टूटना"। कीमती धातुओं के निष्कर्षण में अपेक्षित वृद्धि 2-3% है।

3. "गोल्डन हेड" की AQW प्रक्रिया में, चांदी 8% तक लीच की जाती है। समाधान में चांदी की निकासी को कम करने के लिए, AQW शर्तों को विकसित और प्रस्तावित किया गया है। वहीं, घोल में चांदी का निष्कर्षण लगभग 30 गुना कम हो गया।

4. ज्ञात चार्ज (सोडा, बोरेक्स, क्वार्ट्ज) का उपयोग करके "गोल्डन हेड" एकेवी नमूना नंबर 1 से सूखे केक को पिघलाने के बाद, 90% सोने और चांदी के कुल द्रव्यमान अंश के साथ एक मिश्र धातु प्राप्त की गई थी। और प्रयोगात्मक चार्ज का उपयोग करके नमूना संख्या 2 के एकेबी "गोल्डन हेड" से केक पिघलने के बाद, 95-99% के सोने और चांदी के कुल द्रव्यमान अंश के साथ मिश्र धातु प्राप्त की गई।

5. सीजी में गैलेना की एक महत्वपूर्ण मात्रा एकेबी के बाद एक वाणिज्यिक सोने-चांदी मिश्र धातु में सीसा के ध्यान देने योग्य संक्रमण की ओर ले जाती है, जिससे तैयार उत्पाद की गुणवत्ता कम हो जाती है। अध्ययन के दौरान, शर्तों को निर्धारित किया गया था और 25% तक लेड वाले केक को पिघलाने के लिए चार्ज का चयन किया गया था, जिसमें सोने-चांदी के मिश्र धातु के उत्पादन के साथ सोने और चांदी के कुल द्रव्यमान अंश 95-99% थे।

6. सीजी (नमूना संख्या 2) के नाइट्रिक एसिड लीचिंग पर अध्ययन से पता चला है कि 500-550 ग्राम / लीटर की एकाग्रता के साथ नाइट्रिक एसिड के घोल के साथ लीचिंग करके पाइराइट (97% से अधिक) का काफी पूर्ण अपघटन प्राप्त किया जाता है। तालिका देखें)। यह इस तथ्य के कारण है कि पाइराइट (90% से अधिक) अपेक्षाकृत बड़े वर्ग (शून्य से 0.5 + 0.25 मिमी) में है और इसके अपघटन के लिए अधिक गंभीर परिस्थितियों की आवश्यकता होती है।

खोलबिंस्की खदान के अनुसार, रोस्टिंग तकनीक के लिए 1 किलो एसजी (नमूना नंबर 1) के प्रसंस्करण की विशिष्ट लागत 93.6 रूबल है। एक ही नमूने के नाइट्रिक एसिड लीचिंग के साथ प्रौद्योगिकी की विशिष्ट लागत 44.9 रूबल है, अर्थात। विकसित हाइड्रोमेटेलर्जिकल तकनीक के अनुसार सीजी के प्रसंस्करण की लागत आधी हो गई है।

JSC Buryatzoloto की खोलबिंस्क खदान के समृद्ध गुरुत्वाकर्षण सल्फाइड गोल्ड-बेयरिंग कॉन्संट्रेट ("गोल्डन हेड") के दो नमूनों पर, मूल ग्राउंड गैस के नाइट्रिक एसिड लीचिंग का उपयोग करके एक नई हाइड्रोमेटेलर्जिकल तकनीक विकसित करने के लिए अध्ययन किया गया था और परिणामस्वरूप केक।

सल्फाइड (80% तक) और टेक्नोजेनिक स्क्रैप (16% तक) युक्त रिफ्रैक्टरी ग्रेविटी कॉन्संट्रेट (सीजी) के लीचिंग की शर्तें निर्धारित की जाती हैं। चांदी के न्यूनतम विघटन के साथ AQW की स्थिति निर्धारित की गई थी। AKW के बाद, केक (ठोस उत्पाद) मूल सीजी की तुलना में महान धातुओं की बढ़ी हुई (2-5 गुना) सामग्री के साथ प्राप्त किए गए थे। 96-99% सोने और चांदी के कुल द्रव्यमान अंश के साथ मिश्र धातु प्राप्त करने के लिए पिघलने की स्थिति विकसित की गई थी।

सीजी के प्रसंस्करण के लिए प्रस्तावित हाइड्रोमेटेलर्जिकल प्रौद्योगिकी का एक व्यवहार्यता अध्ययन किया गया है। रोस्टिंग का उपयोग करके सीजी के प्रसंस्करण के लिए मौजूदा तकनीक की तुलना में, विकसित हाइड्रोमेटेलर्जिकल तकनीक का उपयोग करके सीजी के प्रसंस्करण की लागत आधी हो गई है।

नमूना संख्या 2 . के एकेवी सीजी के दौरान पाइराइट के अपघटन की डिग्री

थोक एकाग्रता एचएनओ 3, जी / एल	एकेवी के संचालन के लिए शर्तें*			डिग्री सड़न सल्फाइड,%
	अवधि, घंटा		तापमान, डिग्री सेल्सियस

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