Šobrīd ir daudzas metālu tīrīšanas metodes, kas pielietojamas gan laboratorijā, gan mājās. Viena no šīm metodēm ir rafinēšana, ko vēl nesen izmantoja tikai specializētos uzņēmumos, izmantojot patentētas tehnoloģijas.
Kas ir pilnveidošana
Parasti jēdziens "rafinēšana" nozīmē augstas tīrības pakāpes metāla iegūšanu, veicot virkni procedūru piemaisījumu noņemšanai. Šis process tiek veikts vairākos posmos, no kuriem katrā tiek izmantotas noteiktas fizikāli ķīmiskas metodes traucējošo vielu atdalīšanai. Dārgmetāli bieži tiek attīrīti šādā veidā.
Izejviela rafinēšanai šajā gadījumā var būt juvelierizstrādājumu lūžņi, "sudraba putas", nogulsnes pēc attiecīgo vielu elektriskās tīrīšanas un noslīdošais zelts.
Sudraba attīrīšana
Bieži šo tīrīšanas metodi izmanto augstas kvalitātes sudraba iegūšanai. Kopumā procedūra neatšķiras no līdzīgām metodēm, ko veic citiem cēlmetāliem, melnajiem vai krāsainajiem metāliem. Piemēram,zelta un sudraba vai jebkura platīna metālu attīrīšana var būt vienāda. Tikai dažos gadījumos procedūras atšķiras.
Uzlabošanas veidi
Apstrādes tehnoloģijā sudraba attīrīšana tiek pasniegta trīs dažādos veidos - metālu var attīrīt no piemaisījumiem ar ķīmiskām, elektrolītiskām vai kupelācijas metodēm. Liekā hlora noņemšana tiek izmantota reti. Tehnikas izvēli nosaka apstrādātā sudraba daudzums un tā stāvoklis. Svarīgas ir arī ražošanas procesa iezīmes.
Kā tiek izvēlēts ceļš
Sākotnēji augstas kvalitātes sudrabam tiek izmantota elektrolītiskā attīrīšana. Parasti, izmantojot šo metodi, ir ikdienas produkcija. Elektrolīze palīdz iegūt īpaši tīru sudrabu, izmantojot redoksu mijiedarbību, kurā attīrīšanas laikā neietilpst piemaisījumi.
Gadījumā, kad argentum ir šķīduma formā (nešķīstošie sulfāti un hlorīdi), visekonomiskākā un ērtākā metālu pārklāšanas metode ir ķīmiskā (dažos gadījumos elektroķīmiskā) metode.
Zemas kvalitātes sakausējumus visbiežāk atdala, izmantojot kupelāciju – šajā gadījumā visvieglāk ir palielināt maisījuma tīrību.
Kupelācijas metode
Šim rafinēšanas veidam ir nepieciešama krāsns ar krūzei līdzīgu (pārbaudes) tīģeli. Attīrīšanas procesā izmanto svinu, kura kausējumu skābekļa klātbūtnē oksidē ar sudrabu. Visi piemaisījumi, ieskaitot šķīdinātāju, ir atdalīti no cēlajiemmetāls, piešķirot tam relatīvo tīrību: sakausējumā paliek zelta un platīna ģimenes metāli.
Rafinēšanai cepeškrāsnij jābūt iepriekš uzkarsētai. Tajā tiek ievietots tehniskais svina-sudraba maisījums, ko karsē līdz pilnīgai izkausēšanai. Atmosfēras gaisa plūsmas tiek ielaistas krāsnī, izraisot satura sastāvdaļu oksidēšanos. Termiskās apstrādes beigās tīģeli izņem un lej veidnēs.
Krāsns iekšpuse ir izklāta ar merģeli – vienu no māla veidiem, kas bagātināts ar kaļķakmeni un kam ir poraina struktūra. Tas absorbē svina oksīdus, kas veidojas rafinēšanas procesā, jo pēdējie ir pakļauti iztvaikošanai, pakļaujoties gaisa straumēm. Izejā pēc piemaisījumu oksidēšanas tiek iegūts sakausējums ar zaigojošu zaigojošu virsmu. Kad tas saplaisā, maisījumā ir redzams spilgts sudraba spīdums, kas norāda uz attīrīšanas pabeigšanu.
Kupelācija tiek uzskatīta par rupjāko tīrīšanas metodi, jo netiek panākta pilnīga piemaisījumu likvidēšana: visi sakausējumā esošie cēlmetāli paliek savās vietās. Zelta, sudraba un platīna grupas metālu attīrīšana to atdalīšanai tiek veikta ar citām metodēm.
Elektrolīzes metode
Elektrolīze kā afinācijas metode tiek veikta ar dubultā elektronu slāņa apziņu: piesārņots sudraba fragments, kas ievietots maisiņā, kļūst par procesa anodu, un plānas plāksnes, kas veidotas no nerūsējošā tērauda, kļūst par katodu. Elektrodi ir iegremdēti tīrāmā metāla nitrāta šķīdumā (koncentrācijajoni - līdz 50 mg / ml), pievieno slāpekļskābi ar blīvumu 1,5 g / l un tiek nodota elektriskā strāva.
Neizšķīdušie sudraba fragmenti un netīrumi sakrājas anoda maisiņos. Katoda telpā tiek savākts tīrs paraugs mikrokristāliskā formā. Izdalītā sudraba apjoms var pieaugt uz otru sistēmas polu, kas izraisa īssavienojumu. Lai novērstu šādu situāciju, izaugušie kristāliskie fragmenti, maisot šķīdumu, atlūzt paralēli elektrodiem netālu no katoda atrašanās vietas. Iegūtais sudrabs tiek reģenerēts kā nogulsnes un pēc tam izliets lietņos. Ir svarīgi laikus nomainīt elektrolītu, jo, ja varš ir klāt kā piemaisījums, vēlamā procesa beigās sāksies tā nogulsnēšanās uz katoda virs cēlmetāla.
Ja sudraba šķīdums darbojas kā galvaniskais elements, elektrolītiskā metode ir arī visefektīvākā metāla atdalīšanai. Anods var būt grafīts vai nerūsošs (sakausējums), katods var būt no nerūsējošā tērauda. Spriegums elementā ir iestatīts uz līmeni, kas nepārsniedz 2 V. Reakcija tiek veikta, līdz tiek nogulsnēts viss sudrabs.
Ķīmiskā attīrīšana
Sudrabu var iegūt no sāļu vai koloīdu šķīdumiem ar ķīmiskām tehnoloģijām. Process ir daudzpakāpju. Procedūrai nepieciešams nātrija sulfīts, pēc kura pievienošanas notiek apmaiņas reakcija, izgulsnējot jaunas cēlmetāla sāls melnas nogulsnes. Pabeidzot mijiedarbību ar saņemtošķīdumam pievieno amonjaku (amonija hlorīdu) vai vārāmo sāli. Maisījumu nostādina līdz skaidrai frakcionētai atdalīšanai - jāveidojas duļķainām un caurspīdīgām daļām. Sudrabs tiek uzskatīts par pilnīgi nogulsnētu, ja sāļu pievienošana neizraisa duļķainību.
Ir divi veidi, kā no hlorīda iegūt tīru metālu - sausu un mitru.
Karbonāta metode sudraba atdalīšanai no hlorīda
Šī tehnoloģija ietver tīra sudraba iegūšanu no žāvēta hlorīda - viela apvienojas ar līdzsvara daudzumu nātrija karbonāta. Tīģelī iegūtais maisījums tiek uzkarsēts (bļoda ir jāpiepilda tikai līdz pusei, jo satura tilpums palielinās gāzes izdalīšanās dēļ). Pēc gaistošo produktu veidošanās procesa temperatūra paaugstinās, sasniedzot vienmērīgai kušanai nepieciešamās vērtības.
Pēc sistēmas atdzišanas sudrabs tiek iegūts un atkārtoti kausēts, pēc tam produktu var uzskatīt par gatavu. Negatīvs punkts var būt fakts, ka tehniskā soda negatīvi ietekmē tīģeļa stāvokli. Šīs ķīmiskās attīrīšanas metodes galvenā priekšrocība ir tās ātrums.
Reduktīva metode sudraba atdalīšanai no hlorīda
Lai atjaunotu sudrabu no šķīduma, varat ņemt dažādus reaģentu komplektus - sērskābi ar cinku vai dzelzi vai sālsskābi ar tiem pašiem metāliem, tostarp alumīniju.
Viens no elementiem tiek ievadīts hlorīda vidē. Izvēlēto skābi pievieno iegūtajām dūņām ar koncentrāciju 0,2masveida akcijas. Šķīdumu var pievienot pa daļām, kontrolējot reakcijas pakāpi un papildinot atlikumus pēc tās pabeigšanas. Mijiedarbības kvalitatīva pazīme šajā gadījumā ir ūdeņraža izdalīšanās - gāze pārstāj veidoties brīdī, kad metāls pilnībā izšķīst vai izzūd skābe (par tās patēriņu var liecināt indikatorpapīrs).
Sudraba atdalīšana no sāls ir pabeigta, kad sistēma pēc nokrāsas kļūst līdzīga svinam. Pēc tam pievieno skābi, lai atlikušos nevēlamo metālu fragmentus pārnestu šķīdumā (lielas daļas tiek noņemtas manuāli). Atlikušo pulverveida vielu (tā saukto sudraba cementu) notīra ar destilētu ūdeni, nosusina un izkausē.
Hlora attīrīšana
Metode ir balstīta uz pieņēmumu, ka sudrabs un parastie metāli reaģē ātrāk nekā zelts un platīna elementu saime hlora atmosfērā. Tas ļauj atdalīt pēdējās vielas no attīrītās (rafinēšanas tehnoloģijā darbietilpīgākais process ir cēlu sakausējumu atdalīšana).
Melnais zelts izkausētā veidā tiek izvadīts caur gāzveida hloru. Mijiedarbība sākas ar necilā tipa piemaisījumu elementiem, pēc tam sudrabs pāriet savienojuma formā, ko pēc tam var izolēt ar citām attīrīšanas metodēm. Hlorīdi maisījumā peld uz virsmu, jo sāļiem ir mazāks blīvums salīdzinājumā ar metāliem.
Uzlabošana citos gadījumos
Ja sudrabā ir vara piemaisījums, ir racionāli runāt nevis par sakausējumu, bet gan par metālu maisījumu (var attēlotskaidas). Tad parasto metālu var izšķīdināt ar slāpekļskābi un sērskābi. Koncentrētas vielas izmanto aukstā vai karstā veidā (reakcijas ātrums ir atkarīgs no tā).
Lai noņemtu sudraba apvalku no produktiem, maisījumu karsē virs spirta lampas vai ūdens vannā. Temperatūrā zem 50-60 grādiem ir iespējams izmantot stikla vai porcelāna traukus. Tādā pašā veidā jūs varat atdalīt tīrāmo metālu ar niķeli, alvu vai svinu.
Sudraba attīrīšana mājās
Visas iepriekš aprakstītās metodes teorētiski ir piemērotas lietošanai mājās, ievērojot īpašu aprīkojumu un pieredzi. Iesācējiem labāk ir izmēģināt elektrolītisko metodi. Parasti sudrabs tiek attīrīts no kontaktiem šādā veidā.
Procedūra sastāv no 3 posmiem. Tā ir sudraba šķīdināšana slāpekļskābē, tā cementēšana un saplūšana, kā arī tieša sudraba attīrīšana mājas apstākļos ar elektrolīzi.
Izšķīdināšana ar slāpekļskābi
Sudraba nitrātu sagatavo uzreiz visam procesam - parasti uz litru šķīdinātāja ņem 50 gramus metāla (lai iegūtu šo attiecību, 32 g lūžņu izšķīdina 80 g hidrogenētā slāpekļa oksīda V). Skābe vienādās proporcijās jāatšķaida ar ūdeni un jāsajauc ar stikla stieni. Sudraba attīrīšanu ar nitrātu var veikt, sajaucot amonija nitrātu ar elektrolītu (ar vides reakciju mazāku par 7), lai iegūtu tādu pašu HNO3. Iegūtajam šķīdumam pievieno sudraba gabalus. Maisījumu vajadzētu atstāt 10-11 stundas, kā pārejumetāls suspensijā nenotiks uzreiz. Iespējama spēcīga sarkanbrūnas gāzes emisija. Ja šķīdums kļūst zilgans vai zaļgans, tas norāda uz vitriola vai dzelzs piemaisījumu klātbūtni. Sudraba attīrīšana ar slāpekļskābi darbojas labāk gadījumos, kad nav intensīvas krāsošanas.
Sudraba cementa ieguve
Maisījumam pievieno vara stieņus, lai veiktu aizstāšanas reakciju ar sudrabu. Gandrīz nekavējoties uz sarkanā metāla virsmas sāk nogulsnēties cēlmetāls, kas periodiski jāsakrata šķīdumā, lai paātrinātu procesu. Ja stieņi ir pilnībā izšķīduši, tie ir jāaizstāj ar jauniem. Reakcijas beigas šajā gadījumā ir šķīduma atdzesēšana un tā daļēja sadalīšana sudraba-cementa un zilganās šķidrās daļās.
Filtrēšana
Lai atdalītu metālu no šķīduma, tiek izmantota piltuve un filtrpapīrs. Šķīdumu ar cementu ielej speciāli sagatavotā traukā: vara sāls plūst cauri pergamenta slānim, un sudrabs paliek uz virsmas. Pēc tam filtrāts vēl 5 reizes jāmazgā ar destilētu ūdeni.
Iespējams, šķīdumā ir palicis nedaudz sudraba. Lai to ekstrahētu, galda sāli pievieno vara sālim, līdz veidojas biezpiena nogulsnes.
Sudraba cements tiek žāvēts. Sakausēšana tiek veikta tīģelī, kuru nav paredzēts izmantot darbam ar tīrākiem paraugiem. Paraugs vienmērīgi jāuzsilda, lai izvairītos no sudraba vai oksidētu putekļu izkliedes. Var virsmuizkausē, pievieno dzeramo sodu un boraksu, kas sajaukti vienādās proporcijās – sastāvs izveidos virs metāla stiklveida plēvi, kas pasargā no zudumiem.
Iegūtā viela ir bāze. Lai to rūpīgāk attīrītu, ir nepieciešama sudraba elektrolīze. Rafinēšana šajā gadījumā tiek veikta saskaņā ar jau iepriekš aprakstīto metodi - šim nolūkam ir ērti izkausēt metālu granulās.
Drošība
Ir svarīgi, lai telpa būtu labi vēdināta. Kā aizsardzību ieteicams lietot cimdus, halātu un aizsargbrilles. Lai izvairītos no skābes izliešanas, ūdenim pievieno pašu koncentrātu, nevis otrādi. HNO3 iegūšana ar apmaiņas reakciju ir drošākā metode sudraba attīrīšanai. Amonija nitrāts šajā gadījumā tiek sajaukts ar elektrolītu (barotnes reakcija ir mazāka par 7). Ķīmisko stikla trauku noturība pret temperatūru ir jāpārbauda, jo procesa karstums var pārsniegt 100 grādus. Ne vairāk kā trešdaļa trauka ir piepildīta ar šķīdumu, lai izvairītos no skābes izšļakstīšanās.
Rezultāti
Sudraba attīrīšana nav sarežģīta procedūra ar noteiktu pieredzi un aprīkojumu. Ja ievērojat drošības pasākumus, varat to veikt ārpus laboratorijas.
Lai iegūtu augstākās kvalitātes metālu, ir ērti izmantot sudraba attīrīšanu ar elektrolīzi mājas apstākļos, jo šī metode samazina piemaisījumu risku strāvas izmantošanas dēļ.
