문) 금이 함유된 금광석을 250mesh로 분말로 만들었다.
그리고 금이 함유된 이 광미분을 질산 500ml, 염산 1500ml로 용해하였다.
이후에 urea를 100g 투입하였다.
그리고 금침전을 위해
물1800ml의 열수에 SMB(Sodium Metabisulfite)를 350g용해하여 첨가하였다.
첨가량이 과량인지 판단하시오. SMB첨가량을 계산하시오.
개요
문) 금의 회수를 위해 광석을 분말로 만들고, 질산 및 염산 혼합물에 용해한 후,
UREA 및 수용성 SMB를 사용한 방법은 일반적인 금 침전 방식 중 하나입니다.
SMB의 적절한 첨가량을 계산하기 위해서는 용액 내에 있는 금의 양을 알아야 합니다.
그러나 금의 정확한 함량을 알지 못하기 때문에 일반적인 절차와 이론적인 계산 방식을 설명드리겠습니다.
절차와 계산
질산과 염산 혼합 (왕수)
500ml 질산과 1500ml 염산을 혼합하여 왕수를 만듭니다.
왕수는 금을 용해시키기 위한 일반적인 산 혼합물입니다.
UREA 첨가
UREA는 용액 내의 남아있는 질산을 중화시키기 위해 사용됩니다.
여기서 UREA 100g을 첨가하였습니다.
SMB 첨가
금이 함유된 용액에 SMB를 첨가하여 금을 침전시킵니다.
SMB는 황화물로, 금 이온을 금 금속으로 환원시킵니다.
SMB 첨가량 계산
SMB의 첨가량을 계산하기 위해서는 다음의 화학식을 사용할 수 있습니다.
화학 반응식:
2AuCl4− + 3Na2S2O5 + 3H2O → 2Au + 3Na2SO4 + 6HCl2
즉,
2몰의 금(III) 염화물이
3몰의 SMB와 반응합니다.
계산 과정:
용액 내 금의 양 추정:
금광석의 금 함량을 알지 못하는 상황에서는 추정이 필요합니다.
예를 들어, 금광석 1톤에 10g의 금이 포함되어 있다고 가정할 수 있습니다.
(이 숫자는 예시일 뿐입니다. 실제 금 함량을 확인하는 것이 중요합니다.)
금의 몰 수 계산:
금의 몰 질량은 약 197 g/mol입니다.
따라서 10g의 금은 10/197≈0.051몰입니다.
SMB의 몰 수 계산:
화학 반응식에 따르면,
0.051몰의 금은 0.051mol × 3/2 = 0.0765몰의 SMB를 필요로 합니다.
SMB의 몰 질량은 약 190 g/mol입니다.
따라서 필요한 SMB의 질량은 0.0765×190≈14.54g입니다.
실제 사용한 SMB 양:
질문에서 주어진 SMB 양은 350g입니다.
350g은 이론적으로 필요한 양보다 훨씬 많습니다.
이는 일반적으로 과량의 SMB를 사용하여 모든 금이 완전히 침전되도록 보장하기 위함입니다.
결론
계산 결과,
SMB의 이론적 필요량은 14.54g입니다. 그러나
실제 사용된 양은 350g으로, 이는 과량으로 사용된 것이며,
일반적으로 충분히 모든 금을 침전시키기에 적합합니다.
따라서 실제로 사용된 양이 과량이라 하더라도 적합하다고 할 수 있습니다.
따라서, 계산이 맞으며 과량의 SMB를 사용한 것은 금의 완전한 침전을 보장하기 위해 적절한 조치입니다.