体系热力学平衡分析

任 晋

(中国有色金属建设股份有限公司，北京 100029)

1 L-谷氨酸钠浸出碳酸钙、碳酸镁的离子反应平衡

在L-谷氨酸钠浓度0～3 mol/L、7

1.1 碳酸钙、碳酸镁的溶解平衡

(Ⅰ)

(Ⅱ)

CaCO3的溶度积

(1)

MgCO3的溶度积

(2)

298 K条件下，Ksp(CaCO3)、Ksp(MgCO3)[11]见表1。

表1 CaCO3、MgCO3的溶度积

1.2 Ca2+、Mg2+与Glu2-的配位反应

溶液中，Ca2+、Mg2+与Glu2-会发生配位反应，生成CaGlu和MgGlu，反应可表示为：

(Ⅲ)

(Ⅳ)

CaGlu、MgGlu配合物的累积生成反应[12]平衡常数β1、β1′分别为：

298 K条件下，CaGlu、MgGlu配合物的累积生成反应平衡常数的常用对数见表2。

表2 CaGlu、MgGlu配合物的累积生成反应平衡常数的常用对数

1.3 Ca2+、Mg2+与OH-的配位反应

溶液中，Ca2+、Mg2+与OH-会发生配位反应，生成Ca(OH)+、Ca(OH)2(aq)、Mg(OH)+、Mg(OH)2(aq)，反应可表示为：

(Ⅴ)

(Ⅵ)

表的累积生成反应平衡常数的常用对数

1.4 Glu2-与H+的加质子平衡

溶液中，Glu2-与H+发生配位反应，生成HGlu-、H2Glu、H3Glu+，反应可表示为

(Ⅶ)

Glu2-与H+的加质子平衡常数为

298 K条件下，Glu2-的加质子平衡常数的常用对数[12]见表4。

表4 Glu2-的加质子平衡常数的常用对数

(Ⅷ)

表加质子平衡常数的常用对数

2 溶解反应平衡方程

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

3 试验结果与讨论

3.1 溶液中碳酸根各配合物浓度的变化

图随c(Glu2-)T和溶液pH变化的平衡曲面

3.2 Glu2-浓度和溶液pH对总钙、总镁浓度的影响

溶液中，总钙、总镁浓度随c(Glu2-)T和溶液pH变化的平衡曲面分别如图2、3所示。可以看出，当7

图2 c(Ca2+)T随c(Glu2-)T和pH的变化的平衡曲面

图3 c(Mg2+)T随c(Glu2-)T和溶液pH的变化的平衡曲面

3.3 溶液pH对钙、镁各配合物浓度的影响

当c(Glu2-)=0.5 mol/L时，溶液中钙、镁各配合物浓度与溶液pH之间的关系如图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+)。

由图4、5看出：在一定浓度L-谷氨酸钠溶液中，c(Ca(OH)2(aq))、c(Ca(OH)+)、c(Mg(OH)2(aq))、c(Mg(OH)+)均随pH增大而提高，c(CaGlu)、c(Ca2+)、c(MgGlu)、c(Mg2+)随pH增大而降低；pH>12时，溶液中钙物种主要为Ca(OH)2(aq)、Mg(OH)+。

4 结论