Растворение труднорастворимых соединений металлов Растворение труднорастворимых соединений металлов

Физико-химические процессы растворения труднорастворимых соединений металлов представляют собой теоретический и практический интерес. В процессе растворения металл переходит в ионное состояние. Образуется растворимое в воде соединение.

Растворению при выщелачивании легко поддаются химические соединения, характеризуемые ионной связью (простые оксиды, соли с ионными связями и др.). Металл из сульфидов и особенно сложных сульфидов и сложных оксидов с трудом переходит в раствор.

Низкой эффективностью характеризуется переход металла в растворенное состояние из сложных оксидов, содержащих различные металлы (серебро и марганец, серебро и железо, ферриты цинка и меди). Возникают проблемы с силикатами металлов.

В табл. 15 приведены основные реагенты, позволяющие перевести металлы в растворенное состояние.

Таблица 15

Реагенты, используемые для перевода металлов в растворимое состояние

Металлы

Реагенты

Ванадий, медь, цинк

Серная кислота

Ванадий в карбонатных рудах, молибден, вольфрам

Сода

Глинозем, вольфрам

Едкий натр

Медь, никель

Аммиак

Золото, серебро

Цианистые соли, тиосульфаты

Сурьма, ртуть

Сернистый натрий

Благородные металлы, свинец, редкие металлы

Растворы хлора и хлоридов

Растворение химических соединений, кристаллическая решетка которых характеризуется ионной связью, не вызывает затруднений. Например, легко растворяются в серной кислоте тенорит CuO, брошантит CuSO4·3Cu(OH)2:

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

CuSO4·3Cu(OH)2 + 3H2SO4 = 4CuSO4 + 6H2O.

Иногда применяют автоклавные методы выщелачивания. Например, автоклавное разложение шеелита при температуре 200-225 оС (важнейшего сырья для получения вольфрама) основано на обменной реакции

CaWO4 + Na2CO3 =Na2WO4 + CaCO3.

В некоторых случаях процесс растворения сопровождается образованием комплексных соединений:

AgCl + 2NaCN = NaAg(CN)2 + NaCl.

За счет комплексообразования удается растворять металлические элементы. Считалось, что металл предварительно должен перейти в ионное состояние, например:

Ago → Ag+ +e.

Было принято считать, что при растворении золота и серебра в растворах, содержащих ионы CN– на поверхности металла, имеются анодные и катодные участки. Существование таких центров возможно, если учесть наличие дислокаций, выходящих на поверхность металла. Выходы дислокаций на поверхность металла являются анодами.

Можно оценить избыточную энергию дислокации по уравнению

E = Gb3,

где G – модуль сдвига; b – вектор Бюргерса. Расчеты показали, что с учетом этой энергетической поправки электродные потенциалы металлов, например золота, серебра и меди, принимают отрицательные значения. Это означает, что выходы дислокаций на поверхность металла могут вытеснять водород из воды и кислот. Металл теряет электроны, которые гидратируются водой. Затем гидратированный электрон (Растворение труднорастворимых соединений металлов) вступает во взаимодействие c ионом оксония:

Растворение труднорастворимых соединений металлов+ H3O+ = H + H2O.

На высокую вероятность протекания этой реакции указывает значение константы скорости реакции 2,06·1010 м–1·с–1.

Существует и другое представление о процессе растворения металла в растворах цианидов. Такая реакция протекает в присутствии кислорода. Можно допустить, что растворенный кислород оксидирует поверхность металла. В реакцию с ионами CN– вступает оксидная пленка поверхности металла. Такой двумерный оксид (поверхностное химическое соединение) является более реакционно-способным, чем объемная фаза оксида.

Надежным методом отделения золота от породы является цианидный метод:

4Au +O2 +8NaCN + 2H2O = 4Na[Au(CN)2] +4NaOH.

Полученное комплексное соединение Na[Au(CN)2] находится в растворенном состоянии.

  • Читать все новости