Файл: Флотационные реагенты. Механизм действия, физико-химические свойства, методы исследования и анализа.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 145
Скачиваний: 0
Т а б л и ц а 45
Среднее значение рК з в растворах минеральных кислот различной концентрации
К и с л о т а
|
хлорная |
|
|
соляная |
|
|
серная |
|
т |
И» |
РК3 |
т |
Но |
р К 3 |
т |
Н0 |
РКз |
1.28 |
—0,44 |
—1,27 |
0,59 |
0,16 |
—1,25 |
0,52 |
0 , 0 0 |
—1,24 |
1.99 |
—0,76 |
—1,24 |
1,19 |
—0,19 |
—1,26 |
1,80 |
—0,79 |
—1,26 |
2 , 6 8 |
—1,05 |
—1,27 |
2,41 |
—0,73 |
—1,27 |
2,71 |
—1,17 |
—1,27 |
3,41 |
—1.31 |
—1.28 |
3,74 |
—1,17 |
—1,25 |
3,49 |
—1,50 |
—1,24 |
4,05 |
—1.54 |
—1,25 |
5,09 |
—1,63 |
—1,26 |
4,58 |
—1,89 |
—1,26 |
5,58 |
—2 , 0 2 |
—1 , 2 0 |
7,57 |
—2,38 |
—1 , 2 2 |
6,47 |
—2,46 |
—1,31 |
|
Среднее |
—1,25 |
|
Среднее |
—1,25 |
|
Среднее |
—1,26 |
= 1,70 ,и Н0 = 0,42, что дает рК3 = —-1,28. Аналогично для хлорной кислоты рІ\з= —1,32.
Приведенные выше расчеты рК3 были связаны е шкалами кис лотности. В связи с этим представляло интерес сравнить резуль таты расчета равновесия в системе H2S—H3S+ полученные неза висимыми методами, не прибегая к величинам кислотности среды. Выше были обсуждены имеющиеся в литературе данные о раство римости сероводорода в растворах кислот и соответствующие рас четы рК3.
Однако, как отмечалось, эти данные имеют и иную трактовку. |
|
||||||||
Независимыми |
являются потенциометрические и |
опектрофото- |
|||||||
метрнческие данные |
полученные |
нами. |
Согласно |
уравнению |
|
||||
(11.49), значение |
[ Н S1 |
определенное спектрофотометрический |
|||||||
1п 3Ь ■J |
|||||||||
|
|
шкалы |
кислотности. |
Не завн- |
|||||
методом, не зависит от выбранной |
|||||||||
* |
. |
|
|
|
|
|
1H..S ] |
, |
|
сит также от выбранной шкалы кислотности и значение |
— |
||||||||
определенное потенциометрическим методом. |
|
|
[Н3Ь 1j |
• |
|||||
|
|
|
|
||||||
Согласно уравнению |
(11.45), ‘ |
|
|
|
|
|
|||
|
g |
|
lg ( Ю ^ - 1 ) . |
|
(П.61) |
Величина АЕ в уравнении (II.61) не зависит от выбранной шкалы кислотности.
Выше был описан графический метод определения АЕ. Однако АЕ можно определить и аналитически. Действительно,
|
£ 5л = ( ^ л) + 2^ ^ Г - 2' |
(11-62) |
|
где |
(Е s,i)- — величина потенциала |
ССЭ в области |
кислотности, |
где |
различные шкалы измерения ее |
совпадают, например, в об |
164
ласти |
pH = 2 -i-5; |
öh,i |
и |
öh.2 — активности |
водородных |
ионов |
|||||||
в точках, соответствующих |
(f'g |
,) и E'Sj. |
|
|
|
||||||||
Как указывалось ранее, |
Е'$л определяется из эксперименталь |
||||||||||||
но измеренной величины э. |
д. с. цени |
ССЭ — водородный элект |
|||||||||||
род, |
по уравнению |
£ді2 = |
э. д. с. + 2т) lgaH,2. |
|
|
(11.63) |
|||||||
Тогда |
|
|
|
|
|
||||||||
Д£ = |
|
E’S 2 — £ s', = |
э.д. с. — (ES ]) -j- 2vj lgaH,i • |
(11.64) |
|||||||||
|
|
|
|||||||||||
Так |
к т все члены правой |
части этого уравнения' постоянны при |
|||||||||||
выбранных условияхэксперимента, то АЕ = const. |
|
|
|||||||||||
Следовательно, |
потенциометрическим методом также возмож- |
||||||||||||
|
|
|
|
[H,S] |
|
|
|
’ |
й |
|
|
|
|
но определение' |
[HsS+] |
независимо от выбранной шкалы кислот- |
|||||||||||
ности. |
|
|
|
|
|
|
|
[H2S] |
|
|
|
||
В |
табл. 46 |
приведены |
значения lg |
в хлор,ной |
кислоте, |
||||||||
определенные |
|
|
|
|
|
|
’[H3S+] |
|
|
|
|||
спектрофотометрически и потенцію,метрически. |
|||||||||||||
|
|
Среднее значение lg [H*S] |
|
|
|
Таблица 46 |
|||||||
|
|
в растворах хлорной кислоты |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
[H3s+] |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Метод определения |
|
||
|
|
т |
|
|
Н0 |
|
|
потенциометриче |
спектрофото |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ский |
|
метрический - |
|
|
|
1,19 |
|
|
—0,39 |
|
|
|
0,84 |
|
0,91 |
||
|
|
2,38 |
|
|
—0,92 |
|
|
|
0,42 |
|
0,36 |
||
|
|
3,52 |
|
|
—1,34 |
|
|
|
0,17 |
|
—0,08 |
||
|
|
4,45 |
|
|
—1 , 6 6 |
|
|
|
—0,07 |
|
-0,40 |
||
Из • таблицы |
видно, |
что |
до |
концентрации хлорной |
кислоты |
||||||||
2,38 |
моль/кг (Но——.1) наблюдается удовлетворительное совпаде- |
||||||||||||
НИР |
, |
[H,S] |
определенное |
потенциометричееки |
и спектро-фото |
||||||||
I сг —-----—— |
|||||||||||||
|
|
b [H3S+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
метрически. При увеличении концентрации хлорной кислоты по являются расхождения тем большие, чем выше концентрация кис лоты.
Величины рКз, рассчитанные из да,иных табл. 46, приведены ниже.
Из данных табл. 47 следует, что рКз, определенные спектров фотометрическим и ‘Потенциометрическим методами, удовлетвори тельно ‘совпадают до концентрации хлорной кислоты 2,38 ,моль/кг
•и в дальнейшем различие тем больше, чем выше концентрация хлорной кислоты. Было сделано предположение, что указанное различие связано с нарушением электродной (сульфидной) функ ции ССЭ в сильнокислых растворах.
165
|
рКз в растворах хлорной кислоты |
Т а б л и ц а 47 |
|
|
|
||
|
|
Метод определения |
|
т |
Но |
потенциометриче |
спектрофото |
|
|
ский |
метрический |
1,19 |
-0,39 |
—Г,23 |
—1,30 |
2,38 |
—0,92 |
—1,34 |
—1,28 |
3,52 |
—1,34 |
—1,51 |
—1,26 |
4,45 |
—1 , 6 6 |
—-1,58 |
—1,26 |
В табл. 48 приведены да,иные об 'исследовании электродной функции в растворах хлорной кислоты с помощью цепи:
Pt, (Н2)| НС104 (tn)\I НС104 (m)|| НСІО., (т), H2S (с) Ag,S, Ag.(II.65)
Уменьшение коэффициента т] = |
(теоретическое значение |
т)=29,6 мв) с ростом кислотности свидетельствует о нарушении обратимости ССЭ в сильнокислых растворах, начиная с Но^ —ІІ.
Полученная нами величина рК3 отличается от найденной в ра ботах [157, 158] величин:— 0,80 (среднее для хлорнокислых и со лянокислых сред).
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 48 |
|
|
э. д. с., Е, |
цепи (11.65) в растворах хлорной кислоты при 25° С |
|
|||||
т, |
Но |
C H„S- |
|
*2 CH„s |
Е, мв |
СІЕ |
'сред |
|
моль/кг |
моль/л |
|
’l - d l g C |
|||||
|
|
|
|
|
||||
1,19 |
—0,39 |
|
0,96-10-2 |
—2,0177 |
2,4 |
29,5 |
|
|
|
1 ,0 2 - ІО- 3 |
—2,9914 |
31,0 |
29,6 |
||||
|
|
|
1,14ІО- 4 |
|
—3,9431 |
59,3 |
29,8 |
|
|
|
|
1,04ІО- 5 |
|
—4,9830 |
. 89,9 |
29,4 |
± 0 , 2 |
2,38 |
—0,92 |
|
0,97ІО- 2 |
—2,0132 |
5,9 |
29,7 |
|
|
|
0,96-10~3 |
—3,0177 |
35,7 |
29,4 |
||||
|
|
|
1 ,0 1 -ІО“ |
4 |
—3,9957 |
64,1 |
29,3 |
|
|
|
|
1 ,0 2 - 1 0 |
г> |
—4,9914 |
93,4 |
29,3 |
±0,3 |
3,52 |
—1,34 |
|
1 ,0 2 -10 - * |
—1,9914 |
5,3 |
29,0 |
|
|
|
1,03-1о- 3 |
—2,9872 |
34,2 |
28,6 |
||||
|
|
|
0,98-10-4 |
—4,0088 |
62,9 |
28,4 |
||
|
|
|
0,96-10- J |
—5,0177 |
91,6 |
28,4 |
±0,4 |
|
' 4,45 |
—1 , 6 6 |
|
0,98-10-2 |
—2,0088 |
6,7 |
27,2 |
|
|
|
0,96-КГ3 |
—3,0177 |
34,2 |
27,2 |
||||
|
|
|
1 ,0 2 -1 0 “ |
4 |
—3,9914 |
60,7 |
26,8 |
|
|
|
|
0,97-ІО- 5 |
|
—5,0132 |
88,4 |
27,5 |
±0,4 |
Используя новое значение рКз, м,ы рассчитали коэффициенты активности сероводорода в хлорнокислых и солянокислых раство-
166
pax по данным [157, 158]. Вместо концентрации водородных ио нов, использованной в (указанных работах для расчета равновесий протониза-цш-г, ,мы применили величины ho, так как соблюдение постулата Гам.мета для -системы H2S—H3S+ было доказано.
Коэффициент активности сероводорода, в солевом растворе с ионной силой і может быть рассчитан из отношения концентра ций сероводорода в воде и растворе электролита с ионной силой находящихся в равновесии друг -с другом (через газовую фазу). Это отношение в растворах с -пренебрежимо малой протонизаци-ей равно отношению Кр {см. уравнение (11. 27)] в воде н солевом растворе. В растворах с большой кислотностью требуется рассчи
тать равновесную концентрацию 'Сероводорода, зная |
брутто- |
||||||||||||||
конце-нтрацшо, |
и концентрацию ионов H3S+ из уравнения (11.26), |
||||||||||||||
в котором вместо [Н+] фигурирует величина /г0: |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
t f ~ [ H 3s + j [ H 2s ] - ‘V > |
|
|
|
|
|
|
(11.66) |
|||||
где |
К — величина, обратная |
Кз- |
Подстановка |
этого |
выражения |
||||||||||
в уравнение (11.25) приводит -к соотношению |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
C h |
s s = |
[H2S] + |
[H2S ] ^ . |
|
|
|
|
|
(11.67) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
A3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
П-одставляя |
|
Ch2s из- |
(II. 28) |
для |
случая |
кислых |
|
растворов, |
||||||
содержащих обе |
формы |
сероводорода, |
и |
[H2S] |
из |
|
|
уравнения |
|||||||
|
|
|
|
|
|
(11.27) и учитывая, |
что коэф |
||||||||
|
|
|
|
|
|
фициент |
активности сероводо |
||||||||
|
|
|
|
|
|
рода в данном кислом элек |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
тролитном растворе равен от |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
ношению |
Кр в воде |
и -в соле |
|||||||
|
|
|
|
|
|
вом растворе с данной ионной |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
силой, но не содержащим кис |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
лоту, получае-м возможность |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
расчета |
коэффициента |
актив |
|||||||
|
|
|
|
|
|
ности |
сероводорода |
в кислых |
|||||||
|
|
|
|
|
|
растворах |
из |
эксперименталь |
|||||||
|
|
|
|
|
|
ных величин Кр в |
|
|
воде, рас |
||||||
|
|
|
|
|
|
творах соли и в растворах |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
кислот с той же концентрацией |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
по уравнению |
|
|
|
|
|
||||
Рис. 95. Коэффициенты активности |
се |
|
|
|
А Н аО |
|
|
|
|
|
|||||
роводорода при |
различных ионных |
си |
|
‘H2 S |
1+ |
|
|
( 11. 68) |
|||||||
|
|
лах: |
|
|
|
~Кн |
КЛ |
||||||||
1 — в растворе НС10.|, 2 — в растворе |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
NaOl, 3 — в растворе НС1-, 4 — в раство |
|
На рис. 95показаны резуль |
|||||||||||||
|
ре |
NaCiО4 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
таты расчета для хлорнокислых |
|||||||||
и солянокислых растворов с использованием данных [157, |
158]. |
||||||||||||||
Во |
всех случаях электролит |
оказывает |
высаливающее |
действие |
|||||||||||
’ на |
сероводород, |
тогда как, по данным {'157, |
158], |
в кислых |
раст- |
167
ворах происходит всалнвапне, а |
соль |
обладает |
высаливающими |
||
свойствами [см. уравнения (II. 30) |
и (11.31)]. |
|
|
||
Полученные данные свидетельствуют о неправомочности ис |
|||||
пользования теории Лонга и Мак-Девита, |
полученных для |
бензо |
|||
ла и попользованных в работах [157, |
158] |
для |
объяснения |
влия |
ния электролитов на растворимость сероводорода.
4.Выводы
1.Измерены спектры поглощения в области 212—250 нм серо водорода в водных растворах хлорной, соляной и серной кислот различной концентрации (до Н0= —3,32). Исходя из гипотезы протонизацин сероводорода с обр,азо>ваинем частиц H3S+, рассчи таны коэффициенты молярного погашения этих частиц и отноше ние концентраций H2S и H3S+ в растворах кислот.
2.Из зависимости указанного отношения от кислотности среды
вшкалах. Н0 и ра„ определен показатель константы диссоциации
H3S+, равный рК3= —іі,25± 0,05.
3.Показано, что независимо от выбора шкалы кислотности ре
зультаты оптических определений отношений |
концентраций H2S |
и H3S+ совпадают с данными, полученными |
из измерений потен |
циалов сульфид-серебряного электрода (ССЭ) |
в этих |
же средах |
|
до Н0= —0,92. Последнее свидетельствует как |
о |
правильности |
|
гипотезы протонизацин, так и об обратимости |
ССЭ |
к |
сульфпд- |
ионам в сильнокислых растворах (Но——1). |
|
|
|