Введение к работе
і.
Актуальность. Изучение закономерностей кинетики и механизма растворения оксидов меди - актуальная проблема неорганической химии в теоретическом и прикладном отношении. Экспериментальные данные по растворению оксидов меди - ограничены и не проанализированы с единой точки зрения. Предложенные механизмы растворения в большинстве случаев не учитывают современного представления о строении и свойствах оксидов и о взаимодействии их с реагентами. Решение этих проблем существенно для разработки общей теории кинетики и механизма растворения оксида меди(II). Необходимо совершенствование существующих методик защиты от коррозии, очистки трубопроводов, растворения руд и оксидов.
Для этого требуется получение новых экспериментальных данных и разработка, на их основе, общей теории кинетики и механизма растворения оксида меди. Существующие методики удаления оксидной пленки (СиО) с поверхности изделия не удовлетворяют ряду требований:так удаление оксида меди(П) с поверхности с помощью НС1 приводит не только к удалению СиО, но и к коррозии изделия. Для уменьшения коррозии, позднее стали использовать комплексоны - этилендиаминтетраа-цетат (ЭДТА) и оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФ). Однако наиболее употребимый комплексон ЭДТА не производится в достаточном количестве, а методика использования ОЭДФ недостаточно разработана.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы явилось установление кинетических закономерностей взаимодействия ЭДТА и ОЭДФ с СиО , построение механизма растворения СиО в растворах кислот и комплексонов. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
а) получить экспериментальные данные по влиянию различных па
раметров: температуры (Т), концентрации ионов водорода (Сн+), кон
центрации анионов (комплексонов) (Сд), на растворение СиО в мине
ральных кислотах и растворах комплексонов, вычисление энергии акти
вации (Еак);
б) установить кинетические и термодинамические закономерности
растворения СиО в кислых и нейтральных средах;
в) разработать обобщенный механизм растворения СиО в различных
средах и растворах.
г) изучить продукты растворения СиО в комплексонах [ЭДТА, ДТПА
(диэтилентриаминпентаацетат, комплексон, образующий с Cu(II) более
устойчивые комплексе/ чем комплексонаты Cu(II) с ЭДТА), 0ЭДФ1.
Научная новизна.На основе полученных в работе экспериментальных данных установлены некоторые кинетические закономерности растворения оксвда меди(ІІ) в водных растворах минеральных кислот и комплексонов (ЭДТА, ДТПА, ОЭДФ): порядки реакций по ионам водорода составляют в растворах минеральных кислот 0,5 * 1,0; в растворах комплексонов - 0,5; порядки по аниолам составляют: в растворах минеральных кислот - 0,5; в растворах комплексонов - -0,5 * -0,8. Выявлены особенности растворения СиО в растворах комплексонов.: установлено, что добавление комплексонов не ускоряет, а замедляет процесс растворения СиО. Впервые предложен обобщенный механизм: растворения СиО в кислотах и комплексонах, который характеризуется следующими положениями: лимитирующей стадией процесса является переход поверхностных гидроксидов СиОНг+ ш СиОНг+.-А" в раствор; роль комплексонов сводится к блокированию части СиОНг+-центров на поверхности оксида. Такие параметры, как рН раствора, тип и концентрация анионов, температура ( Т = 20+90С) не изменяют механизм реакции. Изучены продукты растворения СиО в ОЭДФ,. выделен в твердом виде комплекса СиЕСНзС(ОН) (РО3Ю2Э26Н2О изучены его физико-химические свойства.
Практическая значимость. Изучение кинетики и механизма растворения СиО может быть положено в основу оптимизации технологического режима снятия окалины и выщелачивания руд ЭДТА +- ИНэ ( повышение температуры, проведение процесса выщелачивания при рН=8-9), а также коррозионной защиты сплавов. Полученные данные по кинетике раство рения СиО в кислых средах использованы в спецкурсах и спецпрактикумах по неорганической и физической химии и при проведение научно-исследовательских работ.
Апробация работы. Основные результаты были доложены и обсуждены на XXVII-XXXI научных конференциях факультета физико-математических и естественных наук РУДН (Москва,1991-1995 г.г.)
Публикации. По результатам работы имеется 7 публикаций.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и приложения. Работа изложена на Х*7 страницах машинописного текста, включая 45 рисунков и 60 таблиц. Библиография 164 наименования.