收藏词条 编辑词条 金属在熔盐中溶解
金属在熔盐中溶解(solubilization of metalsin molten salt)
金属溶解于本身熔盐中的过程。当金属与其本身熔盐接触时,便会出现自金属表面发出雾状流股向熔体深部扩散、清亮的熔体染上不同颜色或变成浑浊状的现象,这种现象被解释为金属在自己熔盐中的溶解。
在熔盐电解过程中,阴极上的金属会重新溶解,溶解的金属通过对流到达阳极区,在此遭到氧化而损失,成为电流效率下降的一个重要因素。因此研究金属在熔盐中的溶解对熔盐电解有重要意义。
溶解机理
主要存在(1)生成胶体溶液、(2)生成原子一分子溶液、(3)生成低价化合物和(4)生成离子一电子熔体4种模型。
(1)生成胶体溶液。劳伦茨(Lorentz)等最早研究了金属溶解现象。他们认为金属在熔盐中溶解时形成胶体溶液,并称这种溶液为金属雾或高温溶胶。这种观点后来曾被很多研究者所否定。但近来一些研究表明,至少在某些条件下会形成胶体溶液。如格尔拉赫(Gerlach)等以773K/s的极快速度冷却溶解有铝的冰晶石一氧化铝熔体时,发现在冷却试样中存有粒度为0.01~0.07mm的金属铝。显然,这样大的粒子不可能在如此短暂时间内由低价化合物分解而产生,而是本来就以金属状态存在于熔体中的。此外,在Na。AlF。一Al系中,其共晶点在0.24%Al处、温度为1323K时,比纯冰晶石熔点低3K,铝含量高于共晶点的熔体,其冰点降低值较小,也表明铝在较高含量时呈胶体分散状态存在。
(2)生成原子一分子溶液。溶解的金属原子通过熔盐准晶格结构的空穴均匀分布在整个体积内,金属在本身熔盐中溶解生成原子一分子真溶液,一般表示:
Me(1)=Me(溶解)
(3)生成低价化合物。溶解的金属(Me)与熔盐A发生化学作用,形成低价化合物:
(n一1)Me(溶解)+MeAn=nMeA
例如Cd在熔融CdCl2中溶解:
Cd+CdCl2=Cl 2+2-+2Cl一
金属溶解时,熔体出现颜色就是生成低价化合物的结果,因为极大多数低价化合物是有颜色的。当熔体冷却时低价化合物会发生歧化反应(见歧化冶金)析出金属:
nMeA→MeAn+(n一1)Me
(4)生成离子一电子熔体。熔于熔盐中的金属原子离解生成金属离子及溶剂化电子,电子的存在使熔体具有部分电子导电的性质。
影响因素
各种金属在其熔盐中的溶解度相差很大,从百分之零点几至万分之几十(摩尔分数)。影响溶解度的因素有:(1)金属溶解度随温度升高而增大;(2)同种金属在卤化物熔盐中的溶解度按氟化物、氯化物、溴化物、碘化物的次序增大;(3)同一族金属在同种阴离子的熔盐中的溶解度,随金属原子半径的增大而增大;(4)加入正电性金属阳离子,溶解度降低;(5)金属一熔盐界面上相间张力增大,金属溶解度降低。