Методы концентрирования и разделения микроэлементов. Сальникова Е.В - 113 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ОГУ | Оренбург

Составители: 

Рубрика: 

113
4.2 Термодинамика процесса цементации
Цементация – электрохимический процесс, который часто называют
внутренним электролизом. Термодинамическая возможность протекания
цементации определяется соотношением величин электродных потенциалов.
Вытесняющий металл должен иметь более отрицательный электродный
потенциал, чем вытесняемый:
〈
2
Me
ϕ
1
Me
ϕ
.
Поскольку по мере выделения металла изменяется его концентрация, а
следовательно, и значение потенциала, процесс будет протекать до
установления равновесия, когда
21
MeMe
ϕ
ϕ
=
, или
2
2
2
1
1
1
lnln
2
0
1
0
z
Me
z
Me
Me
Me
Me
a
Fz
RT
a
Fz
RT
+=+
ϕϕ
00
/1/1
12
2
2
1
1
lnln
MeMe
Z
Me
Z
Me
a
F
RT
a
F
RT
ϕϕ
−=−
RT
F
a
a
MeMe
z
Me
z
Me
3,2
)(
lg
00
/1
/1
12
2
2
1
1
ϕϕ
−
= , (4.1)
где
1
Me
ϕ
и
2
Me
ϕ
- стандартные потенциалы Me
1
и Me
2
;
1
1
z
Me
а
и
2
2
z
Me
а
-
активности ионов металлов в растворе.
По формуле (4.1) рассчитаны равновесные отношения активностей ионов
для различных пар металлов (таблица 4.1).
Таблица 4.1 - Электродные потенциалы металлов и равновесные
отношения
21
/
MeMe
aa для пар двухвалентных металлов [41]
Металл φ
0
Ме
2
Ме
1
Ме
2
Ме
1
21
/
MeMe
aa
Zn Cu -0,763 +0,34 1,0·10
-33
Fe Cu -0,440 +0,34 1,3·10
-27
Ni Cu -0,23 +0,34 2,0·10
-20
Zn Ni -0,763 -0,23 5,0·10
-19
Cu Hg -0,34 +0,798 1,6·10
-16
Zn Cd -0,763 -0,402 3,2·10
-13
Zn Fe -0,763 -0,440 8,0·10
-12
Co Ni -0,270 -0,23 4,0·10
-2
Из таблицы 4.1 видно, что некоторые металлы можно практически полно
выделить из растворов (например, медь на цинке и железе, никель на цинке).
Однако следует учитывать, что термодинамическое равновесие часто не
достигается вследствие кинетических затруднений. Например, железо 
     4.2 Термодинамика процесса цементации

      Цементация – электрохимический процесс, который часто называют
внутренним электролизом. Термодинамическая         возможность протекания
цементации определяется соотношением величин электродных потенциалов.
Вытесняющий металл должен иметь более отрицательный электродный
потенциал, чем вытесняемый: ϕ Me2 〈 ϕ Me1 .
      Поскольку по мере выделения металла изменяется его концентрация, а
следовательно, и значение потенциала, процесс будет протекать до
установления равновесия, когда ϕ Me1 = ϕ Me2 , или

                         0       RT                   0       RT
                       ϕ Me  +         ln a z1 = ϕ Me
                                            Me1
                                                            +       ln a z 2
                           1
                                 z1 F                     2
                                                              z2 F      Me Me
                                                                             2
                        RT                  RT
                            ln a 1Me/ Z1
                                         −             / Z2
                                                ln a 1Me        0
                                                            = ϕ Me        0
                                                                      − ϕ Me
                         F            1      F           2         2        1
                            1/ z          0        0
                          a Me 1 (ϕ Me         − ϕ Me   )F
                       lg 1 / z =
                               1             2        1
                                                            ,                             (4.1)
                          a 2                2,3RT
                            Me2


                                                                                     z1       z2
      где ϕ Me1 и ϕ Me2 - стандартные потенциалы Me1 и Me2; а Me1 и а Me2 -
активности ионов металлов в растворе.
      По формуле (4.1) рассчитаны равновесные отношения активностей ионов
для различных пар металлов (таблица 4.1).

     Таблица 4.1 - Электродные потенциалы металлов и равновесные
отношения aMe / aMe для пар двухвалентных металлов [41]
             1     2




        Металл                          φ0                             aMe1 / aMe2
  Ме2            Ме1           Ме2              Ме1
  Zn             Cu          -0,763           +0,34                    1,0·10-33
  Fe             Cu          -0,440           +0,34                    1,3·10-27
  Ni             Cu           -0,23           +0,34                    2,0·10-20
  Zn             Ni          -0,763            -0,23                   5,0·10-19
  Cu             Hg           -0,34           +0,798                   1,6·10-16
  Zn             Cd          -0,763           -0,402                   3,2·10-13
  Zn             Fe          -0,763           -0,440                   8,0·10-12
  Co             Ni          -0,270            -0,23                   4,0·10-2

      Из таблицы 4.1 видно, что некоторые металлы можно практически полно
выделить из растворов (например, медь на цинке и железе, никель на цинке).
Однако следует учитывать, что термодинамическое равновесие часто не
достигается вследствие кинетических затруднений. Например, железо
                                                                                              113

Страницы