2-amaliy mashg‘ulot Rux va mis oksidini sulfat kislota bilan reaksiyasining standart entalpiyasini va Gibbs energiyasini hisoblash (2 soat)

2-amaliy mashg‘ulot
Rux va mis oksidini sulfat kislota bilan reaksiyasining standart entalpiyasini va Gibbs energiyasini hisoblash (2 soat)
Rux metali dunyo miqyosida kombinatsiyalashgan usulda ishlab chiqariladi, ya’ni sulfidli rux boyitmasi dastlab pirometallurgik usulda “Qaynar qatlam” pechida 900 – 1000 ^oC haroratlar oralig‘ida kuydiriladi. Bunda rux sulfidi oksid ko‘rinishiga o‘tadi:
2ZnS + 3O₂ = 2ZnO + 2SO₂
Olingan yarim mahsulotni rux kuyindisi deb ataladi va uni gidrometallurgik qayta ishlashga beriladi. Bunda rux oksidini sulfat kislotada tanlab eritiladi. Kuyindini tanlab eritishning asosiy maqsadi kuyindi tarkibidagi rux birikmalarini iloji boricha eritmaga o‘tkazish va elektrolizga berish uchun toza eritma olishdir.
Eritishda sulfat kislotasini tanlashda quyidagilar hisobga olinadi:
1. Rux oksidi - ZnO ning yaxshi erishi;
2. Bo‘lajak elektrolitik tiklanishda qulaylik;
3. Rux zavodlarida sulfat kislotasining mavjudligi.
Rux oksidi sulfat kislotasining kuchsiz eritmasida yaxshi eriydi, rux sulfati esa suvda:
ZnO + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂O
Bunda zaharli vodorod sulfid gazi ajralib chiqmaydi. Kuydirish davomida bir qancha rux silikati, ferrit va alyuminatlari paydo bo‘ladi. Bu birikmalar sulfat kislota eritmasida qiyin eriydi. Ularning erish qobiliyati harorat va sulfat kislotasining konsentratsiyasiga bog‘liq.
Masalan: ferritdan ruxni eritmaga o‘tkazish uchun sulfat kislotasining konsentratsiyasi 200-300 g/l va 80-90⁰C harorat talab qiladi.
Bu jarayonning termodinamik ko‘rsatkichlarini hisoblash juda muhim bo‘lib, jarayonga ilmiy yondashishga yordam beradi.
Endi esa rux kuyindilarini tanlab eritish jarayonini termodinamik tahlil qilamiz. Bunda rux oksidining sulfat kislota bilan reaksiyasining standart entalpiyasini va Gibbs energiyasini aniqlaymiz.
ZnO ning H₂SO₄ bilan reaksiyasi tenglamasini tuzamiz:
ZnO_(q) + H₂SO_4(s) = ZnSO_4(s) + H₂O_(s)
Dastlab reaksiyaning entalpiyasini aniqlaymiz. Ma’lumotnomadan moddalarning standart entalpiyasi berilgan jadvaldan foydalanib ZnO, H₂SO₄, ZnSO₄ va H₂O uchun Δ H⁰₂₉₈ qiymatini topamiz:
ZnO_(q) Δ H⁰₂₉₈ = - 350,6 kJ/mol;
H₂SO_4(s) Δ H⁰₂₉₈= - 814,2 kJ/mol;
ZnSO_4(s) Δ H⁰₂₉₈ = - 981,4 kJ/mol;
H₂O_(s) Δ H⁰₂₉₈ = - 285,83 kJ/mol.
Bulardan foydalanib, formula orqali reaksiyaning entalpiyasini topamiz. ΔH_{298(reaksiya)} = ΣΔH_reak.mah. – ΣΔH_dast.modda. = (- 981,4 + (- 285,83)) – (- 350,6 + (- 814,2)) = - 1267,23 kJ + 1164,8 kJ = - 102,43 kJ
1-natija: Reaksiyaning standart entalpiyasi Δ H⁰₂₉₈= - 102,43 kJ ga teng. Entalpiyaning (-) ishorasi reaksiyaning ekzotermik ekanligini bildiradi.
Endi reaksiyaning Gibbs energiyasini topamiz. Buning uchun ham ma’lumotnomalardan tegishli moddalarning standart sharoit uchun erkin energiyalarini qidirib topib, ulardan reaksiyaning erkin energiyasini hisoblaymiz:
ZnO_(q) ΔG₂₉₈ = - 320,7 kJ/mol;
H₂SO_4(s) Δ G₂₉₈ = - 690,3 kJ/mol;
ZnSO_4(s) Δ G₂₉₈= - 870,12 kJ/mol;
H2O_4(s) Δ G₂₉₈ = - 237,25 kJ/mol.
Bulardan foydalanib, formula orqali reaksiyaning Gibbs energiyasini topamiz.
ΔG_{298(reaksiya)} = Σ ΔG_reak.mah. – Σ ΔG_dast.modda. = (- 870,12 + (- 237,25)) – (- 320,7 + (- 690,3)) = - 1107,37 kJ + 1011 kJ = - 96,37 kJ
2-natija: Reaksiyaning standart Gibbs energiyasi ΔG298(reaksiya) = - 96,37 kJ ga teng. Gibbs energiyasining (-) ishorasi reaksiyaning standart sharoitda mustaqil ravishda borish ehtimolligi yuqoriligini ko‘rsatadi.
Mis metali dunyo miqyosida asosan pirometallurgik usulda ishlab chiqariladi. Chunki u rudasida sulfidli birikmalar ko‘rinishida uchraydi. Sulfidli birikmalar esa anorganik kislotalarda erimaydi. Lekin mis konining yuqori qismida misning oksidlangan birikmalari tenorit – CuO, ko‘prit – Cu₂O va malaxit – Cu(OH)₂ ∙ CuCO₃ uchraydi. Ular gidrometallurgik qayta ishlash uchun yaroqli birikmalardir. Hozirgi kunda endi ochilayotgan yangi konlar ustki qatlamida misning oksidlangan birikmalari mavjudligi ularni turli kislotalar yordamida ajratib olishning yangi ilmiy usullarini ishlab chiqishni talab qiladi. Buning uchun mazkur birikmalarning turli kislotalarda eritish jarayonining termodinamikasini o‘rganish zarur.
1-masala. Quyida berilgan ma’lumotlardan foydalanib, mis (II)-oksidi (tenorit)ning sulfat kislotada tanlab eritilish reaksiyasinining entalpiyasi va Gibbs energiyasini aniqlang.

Modda	ΔH298, kJ/mol	ΔG298, kJ/mol
CuO	- 162	- 134,3
H2SO4	- 814,2	- 690,3
CuSO4	- 844,1	- 680,1
H2O	- 285,83	- 37,25