Wydział: Metali Nieżelaznych	Data wykonania : 22.10.2013.
KIERUNEK: ZiIP	NR ĆWICZENIA: 4
TYTUŁ ĆWICZENIA: Otrzymywanie ZnO z roztworów odpadowych ZnCl2
Grupa nr	Data oddania sprawozdania: 29.10.2013.
	Data oddania sprawozdania do poprawy:

Wprowadzenie teoretyczne:

Chlorek cynku - ZnCl2 , otrzymywany działaniem chloru na płyty cynkowe zawieszone w wieży, po których spływa woda, lub przez rozpuszczanie odpadów cynkowych HCl. W handlu znajduje się w postaci proszku, bryłek lub lasek o zawartości co najmniej 98% ZnCl2 . Znajduje on szerokie zastosowanie do drukowania tkanin, do uzyskiwania efektów krepowych na jedwabiu , do wytwarzania fibry.. Zmieszany z olejami terowymi używany jest do impregnacji drewna. Jest środkiem uławiającym lutowanie cyna , cynkowanie i ołowianie blachy stalowej, miedziowanie żelaza. Jest składnikiem elektrolitu ogniwa Leclanchego wchodzi w skład cementu magnezowego i kitów ognioodpornych. Jego sól podwójna z chlorkiem amonowym stanowi znakomity , środek pomocniczy przy lutowaniu miękkim.

Tlenek cynku - (ZnO, biel cynkowa, biel chińska)– związek chemiczny, tlenek, połączenie tlenu, stosowany głównie jako pigment do farb.

Związek ten jest otrzymywany w wyniku prażenia rudy cynkowej: siarczku cynku (ZnS) lub węglanu cynku (ZnCO₃) w obecności powietrza. Stosowany jest jako dodatek do farb i lakierów, w kosmetyce i ceramice oraz jako wypełniacz i stabilizator gumy, kauczuku i tworzyw sztucznych, do produkcji mas izolacyjnych, zasypek, środków do impregnacji drewna.

Węglan amonu - (NH₄)₂CO₃, , bezbarwna substancja krystaliczna, rozpuszczalna w wodzie, w temperaturze ulega rozkładowi na amoniak, tlenek węgla(IV) i wodę. W temperaturze pokojowej rozkłada się wolno.
Węglan amonu można otrzymać w reakcji podwójnej wymiany między siarczanem(VI) amonu a węglanem wapnia.Jest odczynnikiem laboratoryjnym, składnikiem mieszanin oziębiających i środków gaśniczych, znajduje ponadto zastosowanie w lecznictwie, w przemyśle winiarskim (przyśpiesza fermentację), włókienniczym, ceramicznym, spożywczym (składnik proszku do pieczenia)

Węglan cynku -ZnCO₃ występuje w przyrodzie jako minerał smitsonit. Wykorzystywany jest głównie jako surowiec do otrzymywania cynku.

Obojętnego węglanu miedzi nie udało się otrzymać. Zwykle tworzą się węglany zasadowe. Węglan miedzi(II) występuje głównie w przyrodzie w postaci minerału azurytu, o wzorze Cu(CO₃)₂(OH)₂ stosowany zwykle do wyrobu farb oraz jako materiał dekoracyjny. Azuryt często przekształca się w inny minerał - malachit o wzorze, Cu₂CO₃(OH)₂. Wykorzystywany jest on przede wszystkim jako materiał dekoracyjny. Czasami stosuje się go również jako surowiec do otrzymywania miedzi.

Ługowanie - odmiana ekstrakcji, metoda wydzielania składników ciekłych lub stałych z materiałów stałych. Ługowanie polega na zetknięciu materiału stałego z rozpuszczalnikiem (ekstrahentem), a następnie na oddzieleniu roztworu zawierającego rozpuszczone składniki (ługi) od stałej pozostałości.

Przebieg ćwiczenia:

Do zlewki odmierzyliśmy 500cm³ roztworu zawierającego cynk w stężeniu 20 g/dm3. Następnie dolaliśmy odpowiednią ilość węglanu amonu(NH₄)₂CO₃ o stężeniu 300g/cm³ potrzebną do wytrącenia węglanu cynku ZnCO₃. W czasie mieszania roztworu wydzielił się biały osad ZnCO₃. Następnie sprawdziliśmy pH roztworu po czym do zlewki dodaliśmy kolejno 50,30,25 cm³ (NH₄)₂CO₃ sprawdzając kwasowość roztworu za każdym razem. Następnie odfiltrowaliśmy roztwór na lejku Büchnera, a potem przepłukaliśmy wszystko dokładnie woda destylowaną. Tak otrzymany osad umieściliśmy na kuchence na ok.20 minut. Następnie znów przeleliśmy wszystko wodą destylowaną i umieściliśmy na kuchence w celu osuszenia. Kolejnym punktem naszego doświadczenia było umieszczenie wysuszonych saczków z osadem w tyglu i prażenie przez 45 min w 500^oC. Tak otrzymany ZnO umieściliśmy na szkiełku laboratoryjnym i zważyliśmy.

Obliczenia:

Obliczamy stopień uzysku ZnO:

ZnCl­₂ + (NH₄)₂CO₃ = ZnCO₃ + 2NH₄Cl

ZnCO₃ ZnO + CO₂

$$NG_{\text{ZnO}} = \frac{m_{\text{ZnO}}}{M_{\text{ZnO}}}$$

m_ZnO = masa ZnO otrzymana doświadczalnie,

M_ZnO= masa teoretyczna ZnO.

65,39g Zn – 81g ZnO

10g Zn - M_ZnO

M_ZnO = 12,387

Ŋ=0,926

Obliczamy stopień uzysku NH₄Cl

ZnCl­₂ + (NH₄)₂CO₃ = ZnCO₃ + 2NH₄Cl

ZnCO₃ ZnO + CO₂

Masa molowa tlenku cynku= 81,408 g/mol

Masa molowa chlorku amonu = 53,49 g/mol

81,408 g/mol - 1 mol

11,47g –x mol

X = 0,141 [mola]

2x=0,282[mola]

53,49 g/mol * 0,282 mola = 15,08 g – masa NH₄Cl

Wnioski:

Na podstawie przeprowadzonego doświadczenia możemy stwierdzić że nie jest możliwe otrzymanie 100% uzysku ZnO ze względu na błędy które mogły wystąpić zarówno podczas odmierzania substratów, przemieszczania półproduktów, zgo odfiltrowania osadu, niedokładnego usunięcia gotowego ZnO z tygla i pozostałości po sączku, który został wyprażony razem z węglanem cynku ZnCO₃ Warto też wspomnieć że im wyższa procentowa ilość (NH₄)₂CO₃ tym otrzymujemy lepszy uzysk ZnO w wyniku prażenia. Na podstawie wyników możemy wywnioskować, że stopień uzysku, który w idealnym przypadku powinien wynosić 1, zależy od kilku czynników. Najważniejszym czynnikiem (optymalizującym proces) jest dobór odpowiedniej ilości (NH₄)₂CO₃.,

Literatura

- Cz. Malinowski, S. Małecki, J. Kazibut, A. Węglarz, Technologia otrzymywania tlenku cynku z materiałów zachlorowanych, Rudy i Metale R47, 2002, nr 3 s 119-122.

- Encyklopedia WIEM