Полиметаллды кендерді өңдеу және оның құрамындағы мысты анықтау

аАстана қаласының Білім басқармасы

Жамбыл Жабаев атындағы №4 мектеп-гимназиясы

 

 

11 «А» сынып

Әсембай Айдар Болатұлы

 

 

 

Тақырыбы: Полиметаллды кендерді өңдеу және оның құрамындағы мысты анықтау.

 

 

 

Бағыты: Таза табиғи орта – «Қазақстан-2030» стратегиясы жүзеге асырудың негізі.

 

 

 

Секция: Химия.

 

 

 

Ғылыми жетекшісі:            Тосмағанбетова К.С.

                                    Л.Н.Гумилев атындағы ЕҰУ-нің химия

                                       кафедрасының аға оқытушысы.

 

 

 

Жетекшісі:        Аймағамбетова Дәмеш Өмірбекқызы

                    Жамбыл Жабаев атындағы №4  мектеп-гимназиясының

                          жоғарғы санатты химия пәнінің  мұғалімі

                    Қазақстан Республикасының білім  беру ісінің Құрметті

                                                 қызметкері.  

 

                                                              

                                          Астана 2012 жыл

Астана қаласының  Жамбыл Жабаев атындағы №4 қазақ мектеп-гимназиясының 11-сынып оқушысы Әсембай Айдардың «Полиметалды кендерді өңдеу және оның құрамындағы мысты анықтау» тақырыбында жазған жұмысына

Пікір

Жұмыс кіріспе, әдебиетке  шолу, тәжірибелік және қорытындылар бөлімдерінен тұрады,  жалпы 36 бетте  рәсімделген.

Зерттеуші жұмысты жазу барысында  әдебиетке шолу жасап, өз ойын жинақтап әдебиетке шолу бөлімін жазған.

Әсембай Айдар жұмысты  жасау барысында, полиметалдық кенді  ыдырату, оның құрамынан  мыс катионын анықтаудың заманауи әдістері – атомды-абсорбциялық және қатты фазалы спектроскопия әдістерін меңгерген.

Алтынтау кен орнынан  алынған кенді ыдыратып, оның құрамындағы  мыс (ІІ)-ні теосемикарбозидтің стеарин  қышқылындағы балқымасымен экстракциялаудың әдістемесін игеріп, экстракциялаудың оңтайлы шарттарын анықтаған. 

Алынған қатты экстрактілерді балқытып қалыпқа құйып, стандартты үлгі жасауды үйренген.

Жұмысты рәсімдеу барысында  графиктерді excel бағдарламасында сызуды үйренген.

Жұмыс ғылыми зерттеу жұмыстарына  қойылатын талаптарға сәйкес рәсімделген. Баяндаулар сауатты, ғылыми тілде дұрыс  жазылған.

Оқушы Әсембай Айдардың жоғарыда баяндалған еңбектерін ескере отырып, ғылыми зерттеу жұмысы өте жоғары дәрежеде орындалды деген пікірдемін.

 

 

 

 

Ғылыми жетекшісі:       Тосмағанбетова К.С.

                                                                  Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия

ұлттық университетінің  химия                                                                 кафедрасының аға оқытушысы

 

 

Аннотация

Полиметалл кені тәрізді  көпкомпонентті табиғи нысандардан  мыс (ІІ)-ні анықтаудың біріктірілген  экстракциялық-қатты фазалы спектроскопиялық  әдісін жасау.

 

 

 

 

 

            

 

 

 

                                               

Abstract

Combined extractive –a strong phase of spectroscopic method for determination of copper from natural substances as polymetal.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

Ғылыми жұмыс 36 беттен, 9 суреттен, 9 кестеден және 13 әдебиет көзінен тұрады.

Негізгі кілт сөздер: мыс, кен, селективтілік, экстракция, тиосемикарбазид, стеарин қышқылы, атомдық - абсорбциялық спектроскопия, қатты фазалы спектроскопия, серіктес  элементтер.

Жұмыстың мақсаты – полиметалл кенін ыдыратып, мыс катионын оңтайлы жағдайда экстракциялап, қаттыфазалы спектроскопия әдісімен селективті анықтау.

Зерттеу объектісі:Алтынтау кен орнынан алынған полиметалл кені.

Зерттеу әдістері: экстракция,атомдық-абсорбциялық спектроскопия, қатты фазалы спектроскопиясы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МАЗМҰНЫ

	ҚЫСҚАРТУЛАР.................................................................................	7
	КІРІСПЕ...............................................................................................	8
1	ӘДЕБИ ШОЛУ....................................................................................	10
1.1	Мыс және оның қосылыстарының физика-химиялық сипаттамасы.........................................................................................	10
1.2	Мыс(ІІ)-ні қатты фазалы  спектроскопия әдісімен анықтау..............................................................	13
1.3	Қатты фазалы спектроскопияның стандартты үлгілері..................	17
1.4	Полиметалл кендері............................................................................	21
2	ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ......................................................................	20
2.1	Тәжірибенің техникасы, қолданылған  реагенттер және аппаратуралар......................................................................................	23
2.2	Мыс(II)-ні атомдық-абсорбциялық спектроскопиямен анықтаудың әдістемесі..................	24
2.3	Градуирленген график тұрғызу.........................................................	24
2.4	Мыс (ІІ)-ні тиосемикарбазидтің стеарин қышқылындағы балқымасын экстракциялау ...............................................................	26
2.5	Экстракциялық-қаттыфазалы  спектроскопия әдісін құру..............	29
3	АЛТЫНТАУ КЕН ОРНЫНАН  АЛЫНҒАН ПОЛИМЕТАЛЛ КЕНІНДЕГІ МЫС (ІІ)-НІ СЕЛЕКТИВТІ АНЫҚТАУ...........................................................................................	33
3.1	Полиметалл кенін ыдырату әдістемесі.............................................	33
3.2	Алтынтау кен орнынан  алынған полиметалл кенінен мыс  катионын тиосемикарбазидтің стеарин  қышқылындағы балқымасын экстракциялау...........................................................	33
3.3	Полиметалл кеніндегі мыс (ІІ)-ні сандық анықтау..........................	35
	ҚОРЫТЫНДЫ.....................................................................................	38
	ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ...................................	39
	ҚОСЫМШАЛАР

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ҚЫСҚАРТУЛАР

 

ААС – атомдық-абсорбциялық спектроскопия

АЭС – атомды-эмиссиялық спектроскопия 

ДШС – диффузиялық  шағылу спектроскопия

ДАОМСК – диацетилоксиметиомсемикарбазон

ҚФС – қатты фазалы спектроскопия

ҚФСФ –  қатты фазалы спектрофотометрия

ИҚ – инфрақызыл спектроскопия

УК – ультрокүлгін спектроскопия 

ТСК -тиосемикарбазид (аминотиокарбамид, тиокарбамойлгидразин) NH₂C=SNHNH₂

СҚ-стеарин  қышқылы (цетилуксус немесе н-октадекан қышқылы) CH₃(CH₂)₁₆COOH

БАЗ – беттік активті  заттар

ЖБОЗ (ЛОВ) – жеңіл балқитын органикалық заттар

СКЭ – сирек кездесетін элементтер

РФС – рентгенфлуоресцентті спектроскопия 

Ме – металл

х.т. – химиялық таза

т.т.а. – таза талдауға арналған

т. – таза

D – таралу коэффициенті

F(R) – Кубелки – Мунк  функциясы

R– салыстырмалы диффузиялық  шағылу

R, % – бөліп алу дәрежесі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КІРІСПЕ

 

Мыс (ІІ)-ні анықтау үшін көбіне фотометриялық әдістер қолданылады. Олар жоғары сезімталдылығымен, қарапайымдылығы  және қолданылатын құрал-жабдықтарының  қымбат болмауымен ерекшеленеді. Әдістің  селективтілігін жоғарылату үшін алдын-ала  сұйық органикалық еріткіштермен  экстракциясы жиі қолданылады. Экстракцияда жеңіл балқитын органикалық заттарды (ЖБОЗ) пайдалану заттардың  бөлу эффективтілігін жоғарылатумен  қатар, сұйық еріткіштермен салыстырғанда өртке төтеп беруін жоғарылатады. Экстрагенттердің қоспасын қолдану процестің талғампаздылығын жоғарылатады.

ЖБОЗ негізінде жасалған үлгілердің құрамын анықталатын үлгінің құрамынен, ұқсастығымен (жақындығымен) ерекшеленеді. Бұл аналитикалық химияның негізгі мәселесін – стандартты үлгі дайындаудың проблемасын шешуге көмектеседі.

ЖБОЗ-ны, жеке алғанда 8-оксихинолинді  металдар иондарын экстракциялық бөлу  кезінде қолдану мүмкіндігін  Файгл жасаған. Алынған нәтижелер катиондар қатарын сапалық теңдестіруге қолданылған. Бұл жүйенің дамуын ары қарай ресейлік ғалымдар Лобанова Ф.И., Кузнецова В.И. және қазақстандық ғалымдар Зеброва А.И., Наурызбаева М.К., Танашева М. Р. және олардың шәкірттері жалғастырды.

Қатты фазалы спектроскопияға (ҚФС) диффузиялық шағылу спектроскопия (ДШС) және қатты фазалы спектрофотометрия (ҚФСФ) жатады. Диффузиялық шағылу теориясы және  жарықтың қабаттардан өтуі, шашырауы мен жұтылуы көптеген авторлардың  еңбектерінде жазылған. Дегенмен, толығырақ  теорияның негізі ХХ ғасырдың 30-40 жылдарында Кубелка мен Мунк оқымыстыларының  еңбектерінде ары қарай теорияның  дамуы В.К.Рунов профессордың жұмысында  берілген.

Жапондық химиктер 1976 жылы қатты фазалы спетрофотометрия (ҚФСФ) әдісін қолдану арқылы алғаш рет  ерітіндідегі ион мөлшері және қатты  фазаның жарық жұтылуының өзара  тәуелділігі тура пропорционал екендігін анықтады.

Оқымысты ғалымдар анықталатын  компоненттерді алдын-ала сорбциялап, диффузиялық шағылу спектроскопиямен анықтау әдісін жетілдіріп дамытты. Негіз ретінде әртүрлі материалдар қолданылады: ионалмастырғыштар, силикагель мен олардың модификациялары, пенополиуретандар, поливинилхлоридтер, кремнеземдер. Материалдардың

флотациялық қасиеті сорбция  уақытын арттырады. Бұл сорбенттер негізіндегі үлгі-шашыратқыштар  біртекті емес, беттік тығыздығы қанағаттанғысыз. ҚФ-ның ЖОЗ экстракциясымен үйлестірілуі бір жағынан сорбенттерді қолданудың кемшіліктерін жойса, екінші жағынан сұйық үлгілердің фотометриясының жоғары сезімталдылық пен талғамдылық сияқты артықшылықтарын сақтайды.                                                                     

Зерттеудің мақсаты: Полиметалл кені тәрізді көпкомпонентті табиғи нысандардан мыс (ІІ)-ні анықтаудың біріктірілген  экстракциялық-қатты фазалы спектроскопиялық  әдісін жасау.

Зерттеу кезеңдері:

• әдебиетке шолу жасау;
• мыс (ІІ)-ні тиосемикарбазидтің стеарин қышқылындағы балқымасымен экстракциясын зерттеп, спектральды параметрлерін зерттеу;
• мыс  (ІІ)-ні қатты фазалы спектроскопиялық әдіспен анықтау;
• полиметалл кенінің құрамындағы мыс (ІІ)-ні тиосемикарбазидтің стеарин қышқылындағы балқымасымен селективті экстракциясын зерттеу;
• полиметалл кеніндегі мыстың мөлшерін экстракциялық-қатты фазалық спектроскопия әдісімен анықтау.

Әдістер: атомды-абсорбциялық спектроскопия, экстракция, қатты фазалы спектроскопия, диффузиялық шағылу спектроскопиясы.

     Жұмыстың өзектілігі. Мыс (ІІ)-ні анықтау үшін негізінен фотометриялық әдістерді қолданады. Бұл әдістің селективтілігін жоғарылату үшін негізінен сұйық органикалық еріткіштермен алдын-ала экстракциялау қолданылады.

Жеңіл балқитын органикалық  заттармен (ЖБОЗ) экстракцияны қолдану  токсикологиялық және өртке қауіпті  сұйық еріткіштерді қолдану қажеттілігін жояды. Экстрагенттер қоспасын қолдану процестің талғампаздылығын арттырады. 

ЖБОЗ негізіндегі салыстыру  үлгілерінің құрамы анықталатын  үлгілер құрамымен ұқсастығымен (немесе жақындығымен) сипатталады. Бұл  аналитикалық химияның негізгі қиындықтарының бірі – стандартты үлгілерді дайындау проблемасын шешуге мүмкіншілік береді.

ЖБОЗ және оның қоспаларын қолдану мыс (ІІ)-ні экстракциялық-қаттыфазалы спектроскопиялық әдістер негізінде комбинирленген әдісін жасау қажеттілігіне қарамастан, бұл бағытта жұмыстар аз.

Жұмыстың жаңалығы: Алтынтау кен орнынан алынған полиметалдық кеннің құрамынан мыс (ІІ) алғаш рет экстракциялық қатты фазалы спектроскопия әдісімен анықталды.

Практикалық мәні: Өндірістік қалдықтардан мыс (ІІ)-ні концентрлеу және бөліп алуда, мыс (ІІ)-ні қатты фазалы спектроскопиялық анықтаудың салыстырмалы үлгілерін жасауда қолдануға болады.

 

 

 

 

 

 

 

1 ӘДЕБИ ШОЛУ

1.1  Мыс және оның қосылыстарының физика-химиялық    сипаттамасы

Мыс (Cuprum) – Д.И. Менделеевтің периодтық жүйесінің бірінші  тобындағы қосымша топшасында орналасқан элемент. Латынша атауы ертедегі гректер мыс кенін өндірген Кипр аралдарынан шыққан. Реттік нөмері 29, салыстырмалы атомдық массасы 63,54. Мыс атомындағы электрондардың орналасуы – 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹.

Табиғи мыс массалық сандары 63 (69,1%) және 65 (30,9 %) екі тұрақты изотобынан тұратын қоспа. Мыс атомдары жылулық нейтрондарының қамту деңгейі 3,59 ∙10^-28м^-2. Никель протондары немесе дейтрондарымен соққылау әдісі арқылы жасанды жолмен жартылай ыдырау периодтары  3,3 және 12,8 сағ.болатын сәйкесінше мыстың ⁶¹Cu және ⁶⁴Cu радиоактивті изотоптарын алуға болады. Бұл изотоптардың меншікті белсенділігі жоғары болғандықтан, таңбаланған атомдар ретінде қолданылады.

Мыс периодтық  жүйедегі VIII топ элементтерінің алғашқы сатысы мен І топтағы сілтілік элементтердің  аралығынан орын алады.

Мыстың толтырылған d-қабаты инертті газдың қабатына қарағанда  ядродан s-электронды экрандау эффектісі  төмендеу, сондықтан мыстың иондалу  потенциалы сілітілік металдарға қарағанда  жоғары. Металдық байланыс түзілу кезінде d-қабатындағы электрондар да қатысатын болғандықтан, мыстың балқу температурасы мен булану жылуы сілтілік металдарға қарағанда әлдеқайда жоғары. Бұл мыстың сілтілік металдарға қарағанда асылдық қасиетін қалыптастырады. Екінші мен үшінші иондалу потенциалы сілтілік металдарға қарағанда төмен болуы мыстың ауыспалы элементтік қасиетін көрсетіп қоймай, оның тотығу дәрежелері ІІ мен ІІІ болатынын, боялған иондар мен комплекстерін парамагниттік қасиеттер көрсетеді. Сондай-ақ мыс (І) көптеген ауыспалы металл комплекстері түріндегі қосылыстар түзеді.

Жер қыртысында мыстың үлесі  шамамен 0,01 %. Мыс бос күйде саф түрінде (өлшемі бірнеше тоннаға дейін болатын түрі) кездеседі. Бірақ бос күйінде кездесетін мыстың кендері салыстырмалы түрде тараған, сондықтан қазіргі уақытта әлемдік мыс өндірісінде бос күйіндегі мыс 5 % шамасындай болады. Мыс – халькофильді элемент. Жер қыртысында мыс күкіртпен қосылыс түрінде 80 %-ға дейін, 15 %-ға жуығы карбонат, силикат, оксид және тағы басқа қосылыс түрінде кездесіп, біріншілік өнім ретінде саналады.