Phản ứng húa học giữa magie kim loại với axit clohydric và số liệu về khối lượng chất tham gia phản ứng và chất tạo thành sau phản ứng được viết như sau:
2HCl + Mg = MgCl2 + H2 + Q (1.1) 2 (1 + 35,5) 24 (24+35,5x2) (1x2)
73 24 95 2
Về phương diện húa học cú thể rỳt ra một số kết luận nờu dưới đõy:
Đõy là phản ứng thế, trong đú magie kim loại thế chỗ của Hydro, đẩy nú bay hơi dưới dạng khớ H2.
Đõy là phản ứng khụng thuận nghịch, tức là khụng cú chiều phản ứng ngược lại (từ phải sang trỏi).
Đõy là phản ứng tỏa nhiệt, tức tương tỏc giữa magie và axit clohydric giỳp giải phúng năng lượng cú sẵn trong cỏc hợp chất magie và axit clohydric. Sản phẩm, muối MgCl2 là muối tan trong nước, khụng gõy kết tủa khi mụi trường sau phản ứng là mụi trường axit. Chớnh vỡ vậy, khi sử dụng phản ứng phải cần chỳ ý để sản phẩm cuối cựng của quỏ trỡnh ở dạng mong muốn (Cú thể dựng dung dịch đệm để giữ cho pH luụn nhỏ hơn 7. Chẳng hạn, cú thể dựng thờm axit axetic - CH3COOH).
Khớ hydro là loại khớ dễ gõy chỏy nổ khi trộn với khụng khớ, nờn cần đặc biệt chỳ ý khi tiến hành phản ứng. Ngoài ra, khớ thoỏt ra làm tăng mạnh ỏp suất, nờn để xỏc định nhiệt phản ứng khụng thể dựng thiết bị colorimeter bỡnh thường khụng chịu được ỏp suất mà phải dựng thiết bị chịu ỏp.
Theo cõn bằng phản ứng, cứ 73g HCl tỏc dụng hết với 24g magieđể tạo ra 95g muối MgCl2 và 2g khớ hydro (H2).
Quỏ trỡnh xảy ra theo phương trỡnh (1.1) mụ tả bản chất về mặt húa học. Trờn thực tế cũn cú một thành phần tham gia quỏ trỡnh này là nước. Sở dĩ nú khụng cú mặt trong phản ứng (1.1) là vỡ lượng nước cú mặt bờn vế trỏi và vế phải của phương trỡnh là bằng nhau. Núi cỏch khỏc, trong quỏ trỡnh phản ứng trờn thực tế magie cũn tiếp xỳc với nước. Phản ứng hợp nước của magie được mụ tả bằng phương trỡnh dưới đõy:
Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2 (1.2)
Hydroxit magie (Mg(OH)2) tạo ra theo phản ứng trờn nằm ở thể gel. Trong quỏ trỡnh xử nhiệt lý vựng cận đỏy giếng bằng phản ứng của magie với HCl người ta đó ghi nhận nhiều trường hợp cú sự lắng đọng của gel hydroxit magie này trong thiết bị sử dụng . Cũng theo phương trỡnh phản ứng, cứ 1kg magie tỏc dụng với nước sẽ cho 2,4 kg hydroxit magie.
Phản ứng tạo hydroxit magie làm giảm tổng hiệu ứng của việc xử lý vỡ một phần magie khụng tham gia sinh nhiệt lượng. Tốc độ của phản ứng giữa magie và nước núi chung cũng tương đối cao nờn sự hao phớ magie cần được tớnh đến. Theo kết quả thớ nghiệm thưc tế với thời gian tiếp xỳc 3 giờ lượng magie tiờu hao do phản ứng với nước nằm trong khoảng 5 ữ7%. Thế nhưng, ảnh hư ởng xấu nhất cú thể xảy ra khi hydroxit magie tạo ra trong quỏ trỡnh xử lý là khả năng nhiễm bẩn vỉa sản phẩm.
Hỡnh 4.1: Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt tới hao phớ magie cho phản ứng tạo hydroxit magie [5]
0 2 4 6 8 10 0 1 2 3 4 H2O H2O+PPA 0,5% H2O+Catapin 7% H2O+Disolvan 7% L ư ợ n g M g p h ản ứ n g vớ i n ư ớ c, % k h ối lư ợ n g
Để hạn chế tối đa ảnh hướng xấu của hiện tượng mụ tả trờn đõy người ta thường kết hợp 3 giải phỏp nờu sau:
1) Hạn chế thời gian tiếp xỳc của magie với nước (giảm tối đa thời gian từ khi pha chế dung dịch tới khi bơm vào giếng).
2) Đưa chất hoạt động bề mặt (Catapin, Disoval, PPA)vào nước pha dung dịch chứamagieđể làm giảm tốc độ tương tỏc của magie với nước (xem hỡnh 4.1).
3) Dựng dư axit so với lượng cần cho phản ứng (sau xử lý nhiệt bơm một lượng nhất định dung dịch axi HCl).
Từbiểu đồ 4.1 ta thấy khi cho vào dung dịch mang magie cỏc chất hoạt động bề mặt thỡ lượng magie hao phớ do phản ứng với nước giảm xuống đỏng kể, đặc biệt trong trường hợp chất hoạt động bề mặt là PPA lượng magie hao phớ chỉ gần bằng 1/3 so với trường hợp khụng dựng chất hoạt động bề mặt.