體系熱力學(xué)平衡分析

任 晉

(中國(guó)有色金屬建設(shè)股份有限公司，北京 100029)

1 L-谷氨酸鈉浸出碳酸鈣、碳酸鎂的離子反應(yīng)平衡

在L-谷氨酸鈉濃度0～3 mol/L、7

1.1 碳酸鈣、碳酸鎂的溶解平衡

(Ⅰ)

(Ⅱ)

CaCO3的溶度積

(1)

MgCO3的溶度積

(2)

298 K條件下，Ksp(CaCO3)、Ksp(MgCO3)[11]見(jiàn)表1。

表1 CaCO3、MgCO3的溶度積

1.2 Ca2+、Mg2+與Glu2-的配位反應(yīng)

溶液中，Ca2+、Mg2+與Glu2-會(huì)發(fā)生配位反應(yīng)，生成CaGlu和MgGlu，反應(yīng)可表示為：

(Ⅲ)

(Ⅳ)

CaGlu、MgGlu配合物的累積生成反應(yīng)[12]平衡常數(shù)β1、β1′分別為：

298 K條件下，CaGlu、MgGlu配合物的累積生成反應(yīng)平衡常數(shù)的常用對(duì)數(shù)見(jiàn)表2。

表2 CaGlu、MgGlu配合物的累積生成反應(yīng)平衡常數(shù)的常用對(duì)數(shù)

1.3 Ca2+、Mg2+與OH-的配位反應(yīng)

溶液中，Ca2+、Mg2+與OH-會(huì)發(fā)生配位反應(yīng)，生成Ca(OH)+、Ca(OH)2(aq)、Mg(OH)+、Mg(OH)2(aq)，反應(yīng)可表示為：

(Ⅴ)

(Ⅵ)

表的累積生成反應(yīng)平衡常數(shù)的常用對(duì)數(shù)

1.4 Glu2-與H+的加質(zhì)子平衡

溶液中，Glu2-與H+發(fā)生配位反應(yīng)，生成HGlu-、H2Glu、H3Glu+，反應(yīng)可表示為

(Ⅶ)

Glu2-與H+的加質(zhì)子平衡常數(shù)為

298 K條件下，Glu2-的加質(zhì)子平衡常數(shù)的常用對(duì)數(shù)[12]見(jiàn)表4。

表4 Glu2-的加質(zhì)子平衡常數(shù)的常用對(duì)數(shù)

(Ⅷ)

表加質(zhì)子平衡常數(shù)的常用對(duì)數(shù)

2 溶解反應(yīng)平衡方程

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 溶液中碳酸根各配合物濃度的變化

圖隨c(Glu2-)T和溶液pH變化的平衡曲面

3.2 Glu2-濃度和溶液pH對(duì)總鈣、總鎂濃度的影響

溶液中，總鈣、總鎂濃度隨c(Glu2-)T和溶液pH變化的平衡曲面分別如圖2、3所示。可以看出，當(dāng)7

圖2 c(Ca2+)T隨c(Glu2-)T和pH的變化的平衡曲面

圖3 c(Mg2+)T隨c(Glu2-)T和溶液pH的變化的平衡曲面

3.3 溶液pH對(duì)鈣、鎂各配合物濃度的影響

當(dāng)c(Glu2-)=0.5 mol/L時(shí)，溶液中鈣、鎂各配合物濃度與溶液pH之間的關(guān)系如圖4、5所示。

1—c(Ca(OH)2(aq));2—c(CaGlu);3—c(Ca(OH)+);4—c(Ca2+)。

1—c(Mg(OH)+);2—c(Mg(OH)2(aq));3—c(MgGlu);4—c(Mg2+)。

由圖4、5看出：在一定濃度L-谷氨酸鈉溶液中，c(Ca(OH)2(aq))、c(Ca(OH)+)、c(Mg(OH)2(aq))、c(Mg(OH)+)均隨pH增大而提高，c(CaGlu)、c(Ca2+)、c(MgGlu)、c(Mg2+)隨pH增大而降低；pH>12時(shí)，溶液中鈣物種主要為Ca(OH)2(aq)、Mg(OH)+。

4 結(jié)論