2.4.3.Âàûc âiãøm ca biãún dảng nọng : So våïi biãún dảng ngüi thç biãún dảng nọng cọ cạc âàûc âiãøm sau âáy : Do nhiãût âäü cao, kim loải cọ tênh do cao nãn khọ bë nỉït, khäng cáưn lỉûc ẹp låïn m äi -Nhåì cọ quạ trçnh kãút tinh lải nãn s khäng cọ biãún cỉïng hồûc gim biãún cỉïng cho im loải, sau khi biãún dảng nọng cọ thãø khäng cáưn . -Ci thiãûn âäü hảt kim loải do lỉåüng ẹp låïn v nhiãût âäü ph håüp, âm bo cå tênh øng håüp täút. Mún váûy phi tiãún hnh liãn tủc åí nhiãût âäü cao, lỉåüng ẹp låïn v kãút thục iãún dảng åí nhiãût âäü khäng cao hån nhiãưu so våïi nhiãû t âäü kãút tinh lải. -Nhỉåüc âiãøm : -Khọ khäúng chãú nhiãût âäü âäưng âãưu trãn phäi, nháút l cạc phäi mng hay quạ låïn, do ọ khọ âảt âỉåüc sỉû âäưng nháút vãư täø chỉïc v cå tênh. -Khọ khäúng chãú chênh xạc hçnh dạng, kêch thỉåïc ca sn pháøm våïi âäü chênh xạc ao do sỉû gin nåí khi nung v co lải khi ngüi. -Phán bäú lải tảp cháút : chụng nh mën hån, phán tạn kẹo di theo phỉång biãún dảng tảo thnh täø chỉïc thåï lm cho kim loải cọ tênh dë hỉåïng. Do váûy cáưn phi tảo thåï hán bäú håüp l khi biãún dảng : thåï phán bäú theo viãưn chu vi ca phäi s lm cho âäü bãưn ao. 1-Ỉu âiãøm : -Do tiãún h nh åí nhiãût âäü cao, quạ trçnh khúch tạn mảnh, cạc läù häøng âỉåüc hn kên lải, ci thiãûn cå tênh ca kim loải. - váùn âảt âỉåüc lỉåüng biãún dảng låïn. Do âọ cọ nàng sút cao v gia cäng âỉåüc cạcph låïn. k tä b 2 â c v p c Hinh 2.21 -Täø chỉïc thåï ca trủc khuu a)Thåï âụng ( täút) b)Thåï sai (xáúu) 71 CHỈÅNG 3 : ÀN MN V BO VÃÛ VÁÛT LIÃÛU 3.1.KHẠI NIÃÛM VÃƯ ÀN MN KIM LOẢI : Trong quạ trçnh sỉí dủng, cáúu trục v tênh cháút ca váût liãûu bë biãún âäøi ïi hoạ âi. Âäúi våïi váût liãûu kim loải ngun nhán thoa theo thåìi gian ïi hoạ ch loải trong nãưn kinh tãú ao cho àn mn v bo vãû kim loải åí cạc nỉåïc cäng nghiãûp .Tøn hao kim loải do àn mn ráút låïn, cỉï cọ nàm nh hê cho áúnạp l 88 t fràng (1982), åí M l 70 t USD (1980) c ca mäi ki i loải : n xy ra khi kim loải tạc dủng ì sỉû àn mn kim loải trong mäi trỉåìng cháút âiãûn gii, trong âọ im loải, sỉû khỉí ca cháút äxy hoạ khäng phi xy ra chè trong äüt l m cho váût liãûu bë thoa úu l do hiãûn tỉåüng àn mn. Do vë trê quan trng ca váût liãûu kim nãn váún âãư bo vãû kim loảichäúng sỉû phạ hu do àn mn ln âỉåüc quan tám k lỉåỵng. Ngỉåìi ta ỉåïc tênh tiãu h phạt triãøn chiãúmcåỵ 4,20% GDP ä mạy luûn kim thç cọ mäüt nh mạy sn xút kim loải âãø b cho täøn hao âọ. Chi p vâãư àn mn v bo vãû kim loải åí Ph (1975), åí Anh l 5 t bng Àn mn kim loải l sỉû phạ hu chụng do tạc dủng âiãûn hoạ hay hoạ h trỉåìng xung quanh. Quạ trçnh àn mnmloải chia ra ha - Àn mn hoạ hc (àn mn khä) : l quạ trênh àn m våïi dung dëch khäng âiãûn ly v khê khä. - Àn mn âiãûn hoạ : la sỉû ion hoạ ca ngun tỉí k m phn ỉïng trỉûc tiãúp. Âáy l dảng àn mn phäø biãún nháút trong kim loải. 3.1.1.Täúc âäü àn mn : Âãø xạc âënh täúc âäü àn mn kim loải ta sỉí dủng hai cạch sau : a-Täøn tháút trng lỉåüng (P TL ) : l trng lỉåüng kim loải täøn tháút trãn mäüt âån vë bãư màût, trong mäüt âån vë thåìi gian. P TL = 12 m .St n m mg/dm 2 .ngy. (3.1) ron âo i loải trỉåïc v sau khi bë àn mn, mg -S diã Tgï : - m 1 , m 2 : l tr g lỉåüng máùukm 2 : ûn têch bãư màût kim loải, dm -t : thåìi gian, ngy. b-Âäü thám nháûp P TN : tênh theo chiãưu sáu kim loải bë àn mn trong mäüt nàm. P TN = .0,0365P TL U mm nà (3.2)/m /cm 3 ò ût âäü dng âiãûn àn mn I hồûc thãø ủng iỉỵa ûn Trong âọ : -U : l trng lỉåüng riãng ca kim loải, G thãø âỉåüc âo bàng máNgoi ra täúc âäü àn mn cọ têch khê hydrä thoạt ra. 3.1.2.Âiãûn thãú âiãûn cỉûc : Khi kim loải tiãúp xục våïi cháút âiãûn ly thç tải bãư màût tiãúp xục s xy ra sỉû tạcd v kim loải. Tải vng phán chia giỉỵa hai pha (kim loải - dung dëch âiãgcháút âiãûnly ly) xút hiãûn låïp âiãûn têch kẹp cọ âiãûn thãú nháút âënh gi l âiãûn thãú âiãûn cỉûc. Vê dủ : nhụng Cu vo dung dëch sunphat âäưng, giỉỵa âäưng v dung dëch cọ cán bàòng sau : 72 äxy hoạ khỉí Khi cọ quạ trçnh cán bàòng giỉỵa âiãûn cỉûcv E tênh theo hãû thỉïc Nernst : Me Me n+ + ne dung dëch cọ âiãûn thãú âiãûn cỉûc cán bàòng E=E + O R T ln a nF (3.3) 1J/mol. O K C/mol ron áút âiãûn gii ca kim loải ỉïng våïi dung dëch cọ hoảt âäü tiãúp giạ trë tuût âäúi âiã iãûn cỉûc cán bàòng un chỉïa múi ca chụng. Ta thỉåìng tiãún hnh âo ía pin : mäüt nỉía ûn cỉûc kim loải 5 o C ca mäüt säú ph hán cỉûc Trong âọ : -R : hàòng säú khê, R = 8.3144 -T : nhiãût âäü tuût âäúi, O K -F : hàòng säú Farâáy, F = 96 500 -a :hoảt âäü ca ion Me n+ tgch -E O : âiãûn thãú âiãûn cỉûc tiãu chøn a = 1 Trong thỉûc tãú ta khäng thãø âo trỉûc ûn thãú â (thûn nghëch) giỉỵa kim loải v d g dëch âiãûn thãú âiãûn cỉûc bàòng pin âiãûn hoạ gäưm hai nỉ pin l âiã nghiãn cỉïu, nỉía kia l âiãûn cỉûc so sạnh. Âiãûn thãú tiãu chøn cán bàòng åí 2nỉïng p Phn ỉïng Âiãûn thãú tiãu chøn cán bàòng so våïi âiãûn cỉûc hrä E 0 , V Au 3+ + 3e l Au O 2 + 4H + + 4e l 2H 2 O 1.50 1.23 0.80 -0.13 0 -0.44 -0.74 -2.71 Ag + +e l Ag 0.40 0.34 0.00 O 2 + 2H 2 O + 4e l 4OH - Cu 2+ + 2e l Cu 2H + + 2e l H 2 Pb 2+ + 2e l Pb -0.4 Sn 2+ + 2e l Sn Fe 2+ + 2e Fe l Cr 3+ + 3e l Cr -0.76 -1.67 -2.37 Zn 2+ + 2e l Zn Al 3+ + 3e l Al Mg 2+ +2e l Mg Na + + e l Na Säú liãûu bng trãn cho phẹp âạnh giạ chiãưu hỉåïng lm viãûc ca pin âiãûn hoạ. Vê dủ : cọ mäüt pin âiãûn họa gäưm hai nỉía pin, nỉía pin thỉï nháút gäưm âiãûn cỉûcsàõt nhụng trong dung dëch chỉïa ion Fe 2+ cọ hoảt âäü a Fe2+ = 1, nỉía pin thỉï hai l âiãûn cỉûc bàòng âäưng nhụng trong dung dëch chỉïa Cu 2+ cọ hoảt âäü a Cu2+ = 1. Sỉïc âiãûn âäüng ca pin âọ s l : E o = E o (Cu2+/Cu) - E o (Fe2+/Fe) = 0.34 - (-0.44) = 0.78V 73 Näúi hai nỉía pin âọ thç s cọ mäüt dng âiãûn âi qua pin, âiãûn tỉí s âi tỉì âiãûn cỉûc sàõt éa l âi tỉì âiãûn cỉûc cọ âiãûn thãú tháúp hån (anät) âãún âiãûn cỉûc cọ gs cọ phn ỉïng catät : ë àn mn trong axit khäng chỉïa ä xy, âäưng thåìi rä : ta phi tênh âiãûn thãú cán bàòng ca kim loải theo phỉåìng trçnh GÀNMN KIM LOẢI : o åüc chia lm hai loải : äng dáùn âiãûn nãn ûn hoạ. Vê dủ : thẹp cạc bon lm viãûc trong cạc dung mäi hỉỵu ãûu lng hçnh thnh tỉì cạc loải cạc bua hydrä khäng dáùn âiãûn. Nãúu cọ hỉïa üc xy ra trong khê khä åí nhiãût âäü cao. Vê dủ : sỉû ä xy âäút trong, âäüng cå phn lỉûc sanmg âiãûn cỉûc âäưng, ngh âiã ûn thãú cao hån (catät). Lục ny trãn âiãûn cỉûc sàõt s cọ phn ỉïng anät : Fe o Fe 2+ +2e Sàõt s bë ho tan, cn trãn âiãûn cỉûc âäưn Cu 2+ + 2e o Cu Do váûy trãn cỉûc âäưng s cọ kãút ta thãm mäüt låïp âäưng. Tỉång tỉû nhỉ trãn ta cọ thãø âoạn trỉåïc ràòng táút c cạc kim loải våïi âiãûn thãú âiãûn cỉûc tiãu chøn tháúp hån ca âiãûn cỉûc hrä s b cọ sỉû thoạtkhêh 2Me o 2Me n+ + 2ne 2nH + + 2ne o nH 2 Phn ỉïng ny cọ âiãûn thãú âiãûn cỉûc tiãu chøn l 1,23V, låïn hån âiãûn thãú âiãûn cỉûc tiãu chøn +0,34V ca phn ỉïng Cu o Cu 2+ + 2e, âäưng s bë àn mn. Tuy nhiãn hoảt âäü cạc ion trong dung dëch thỉåìng khạc 1 nãn mún biãút kim loải cọ bë àn mn hay khäng Nernst sau âọ so sạnh våïi âiãûn thãú cán bàòng ca phn ỉïng khỉí phán cỉûc catät. 3.2.CẠC DẢN 3.2.1.Àn mn hoạ h üc : Dảng àn mn ny xy ra do tạc dủng hoạ hc ca kim loải våïi mäi trỉåìng lm viãûc ca chụng v âỉ a-Àn mn trong dung dëch khäng âiãûn ly : Âa säú cạc cháút hỉỵu cå khäng l cháút âiãûn ly, do váûy chụng kh khäng xy ra àn mnâiã cå, cạc nhiãn li c nỉåïc s xy ra àn mn âiãûn họa. b-Àn mn khê : L quạ trçnh àn mn hoạ ho hoạ cạc chi tiãút trong l nung, âäüng cå Quạ trçnh àn mn khê xy ra do tạc âäû ng âäưng thåìi ca nhiãût âäü cao v cạc khê àn mn (xám thỉûc) nhỉ : O 2 , SO 2, Cl 2 vo kim loải. Täúc âäü àn mn khê phủ thüc vo tênh cháút kim loải v håüp kim, tênh cháút ca mäi trỉåìng khê åí nhiãût âäü cao v tênh cháút ca cạc sn pháøm àn mn. Quạ trçnh äxy hoạ l âiãøn hçnh nháút ca àn mn khê v âỉåüc biãøu diãùn båíi phỉång trçnh sau âáy : mMe (r) + 4 mn O 2 (k) = Me m O mn/2 (r) (3.4) Âãø âạnh giạ kh nàng lm viãûcca kim loải åí nhiãût âäü cao ta càn cỉï vo hai âàûc ï âäü bãưn cå hc åí nhiãût âäü cao. abãưn trỉng sau âáy : - Bãưn nhiãût : kh nàng kim loảico - Chëu nhiãût : kh nàng kim lo ûiànmn khê åí nhiãût âäü cao. 3.2.2.àn mn âiãûn họa 74 1-Khaùi nióỷm : Khi nghión cổùu quaù trỗ h laỡm vión ỷc cuớa pin Cu-Zn trong dung dởch õióỷn lyù ta thỏỳy aù trón anọt nhổ sau : Zn -2e = Zn 2+ ay nhióửu pha do vỏỷy giổợa caùc pha naỡy y caùc quaù trỗnh ỡm cho kim loaỷi bở phaù huyớ. Trón bóử mỷt kim loaỷi hỗnh ỏỳt nhióửu cổỷc. Tọỳc õọỹ n nóửu pin cuỷc bọỹ vaỡ phuỷ thuọỹc vaỡo õióỷn thóỳ kim loaỷi gọửm ba quaù trỗnh cồ baớn : quaù trỗnh anọt, quaù õióỷn n moỡn giaới phoùng : H hp + H hp H 2 ỹp nay goỹi laỡ sổỷ n moỡn vồùi chỏỳt khổớ phỏn e 2H 2 O -Vồùi mọi trổồỡng trung tờnh hay bazồ quaù trỗnh catọt seợ laỡ : O 2 + 2H 2 O +4e 4OH -Caùc daỷng n moỡn õióỷn hoaù : n moỡn õióỷn hoaù laỡ daỷng n moỡn phọứ bióỳn hồn caớ vaỡ phaù huyớ kim loaỷi nhióửu nhỏỳt. aùc daỷng n moỡn õióỷn hoùa õổồỹc chia ra nhổ sau : n moỡn õóửu (1), n moỡn galvanic hay nmoỡn tióỳp xuùc (2), n moỡn do chónh lóỷch khờ (3), n moỡn lọự (4), n moỡn tinh giồùi (5), nmoỡn nổùt do ổùng lổỷc (6), n moỡn moới (7), n moỡn lổỷa choỹn hay sổỷ phỏn raợ hồỹp kim ), n moỡn maỡi moỡn (9). Sau õỏy ta seợ khaớo saùt kyợ lổồợng tổỡng daỷng n moỡn cuỷ thóứ. -n moỡn õóửu : Xaớy ra trong õióửu kióỷn kim loaỷi õọửng nhỏỳt, mọi trổồỡng, nhióỷt õọỹ vaỡ sổỷ phỏn bọỳ ổùng ỷc laỡ õọửng õóửu, tọỳc õọỹ n moỡn laỡ nhổ nhau trón toaỡn bọỹ bóử mỷt kim loaỷ i. ồn vở õo n oỡn thọng duỷng laỡ cm/nm. Ngoaỡi ra coỡn duỡng caùc õồn vở g/cm 2 .ngaỡy, mg/dm 2 .ngaỡy, A/cm 2 . -n moỡn tióỳp xuùc (nmoỡn Galvanic) : Daỷng n moỡn naỡy xaớy ra khi caùc kim loaỷi hay hồỹp kim khaùc nhau õổồỹc sổớ duỷng ong cuỡng mọỹt cồ cỏỳu vaỡ coù phỏửn dióỷn tờch tióỳp xuùc vồùi nhau (tióỳp dióỷn), trong cuỡng mọỹt rũng Zn bở moỡn dỏửn do hióỷn tổồỹng hoaỡ tan. Trong pin naỡy keợm õoùng vai troỡ anọt vaỡ phaớn ổùng õióỷnho Trong vỏỷt lióỷu kim loaỷi coù cỏỳu taỷo bồớihaih xaớ anọt vaỡ catọt la thaỡnh rỏỳt nhióửu anọt vaỡ catọt, do vỏỷy hỗnh thaỡnh mọỹt hóỷ thọỳng r moỡn õióỷn hoùa laỡ tọứng tọỳc õọỹ n moỡn cuớahi õióỷn cổỷc. n moỡn õióỷn hoùa cuớa trỗnh catọt vaỡ quaù trỗnh dỏựn õióỷn. Quaù trỗnh anọt laỡ quaù trỗnh ọxy hoaù õióỷn hoaù, trong õoù kim loaỷi chuyóứn vaỡo dung dởch dổồùi daỷng ion vaỡ giaới phoùng õióỷn tổớ, kim loaỷi bở n moỡn theo phaớn ổùng : Me o Me n+ + ne Quaù trỗnh catọt laỡ quaù trỗnh khổớ õióỷn hoaù, trong õoù caùc chỏỳt oxy hoaù (Ox) nhỏỷn tổớ do kim loaỷibở Ox +ne o Red Red laỡ daỷng chỏỳt khổớ (Ox.ne) Ox laỡ daỷng chỏỳt ọxy hoaù, thổồỡng laỡ H + hay O 2 thỗ quaù trỗnh catọt seợ laỡ : H + + e o H hp o (H hp laỡ hydrọ hỏỳp phuỷ), trong trổồỡng hồ cổỷc hydrọ. Nóỳu Ox laỡ O 2 thỗ : - Vồùi mọi trổồỡng axit quaù trỗnh catọt seợ laỡ : O 2 + 4H - +4n o o 2 C (8 a lổ m m b tr 75 . ra khi kim loải tạc dủng ì sỉû àn mn kim loải trong mäi trỉåìng cháút âiãûn gii, trong âọ im loải, sỉû khỉí ca cháút äxy hoạ khäng phi xy ra chè trong äüt l m cho váût liãûu bë thoa úu l do. bon lm viãûc trong cạc dung mäi hỉỵu ãûu lng hçnh thnh tỉì cạc loải cạc bua hydrä khäng dáùn âiãûn. Nãúu cọ hỉïa üc xy ra trong khê khä åí nhiãût âäü cao. Vê dủ : sỉû ä xy âäút trong, âäüng. tióỳp xuùc vồùi nhau (tióỳp dióỷn), trong cuỡng mọỹt rũng Zn bở moỡn dỏửn do hióỷn tổồỹng hoaỡ tan. Trong pin naỡy keợm õoùng vai troỡ anọt vaỡ phaớn ổùng õióỷnho Trong vỏỷt lióỷu kim loaỷi coù cỏỳu