1 / 7

Kovy ve vodách – železo Fe III

Kovy ve vodách – železo Fe III. Železo v oxidačním stupni III je nejstabilnější formou výskytu ve vodách obsahujících rozpuštěný kyslík – tj. vodách vykazujících vyšší oxidačně-redukční potenciál

jamar
Download Presentation

Kovy ve vodách – železo Fe III

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Kovy ve vodách – železo FeIII Železo v oxidačním stupni III je nejstabilnější formou výskytu ve vodách obsahujících rozpuštěný kyslík – tj. vodách vykazujících vyšší oxidačně-redukční potenciál Schopnost Fe podléhat reverzibilní oxidaci na FeIII a redukci na FeII má významnou úlohu v chemii a biologii přírodních vod. Hlavní rozpuštěné formy výskytu FeIII ve vodách: - dimer Výskyt jednotlivých hydroxokomplexů je v rámci komplexotvorných rovnováh limitován pH hodnotou vodného prostředí – viz distribuční diagram Při růstu pH tj. růstu koncentrace OH- logicky převládají formy s více OH- ligandy. Jednoduchý kation Fe3+ (bez ligandů) se vyskytuje jen při pH < 4. Při větších konc. SO42- se může tvořit [FeSO4]+, v přítomnosti Cl- [FeCl]2+, [FeCl4]-, v přítomnostifosforečnanů pak [FeHPO4]+,[Fe(H2PO4)]2+

  2. Kovy ve vodách – železo FeIII Rozpustnost železa v oxických podmínkách je dána rozpustností hydratovaného oxidu železitého. Tj. prezentované rozpustné hydroxo- a jiné komplexy vznikají pouze z rozpuštěného podílu FeIII, který je řádově nižší (viz graf) oproti nerozpuštěné formě hydratovaného oxidu železitého: Provzdušnění vody (s nízkým obsahem O2) vede k odželezení – Fe se vysráží jako Fe3+ ve formě hydratovaného oxidu železitého Fe tvoří rozpustné komplexy také s organickými látkami (zjm. FeIII). V přírodních vodách jde především o humínové látky konkrétně pak fulvokyseliny. V této souvislostimůže být rozpustnost FeIII větší než v prezentovaném grafu (který tento typ rovnováh nezahrnuje). Mononukleární komplexy Fe3+ s ligandy OH- a H2O snadno polymerují za vzniku polynukleárních hydroxokomplexů. Nejprve vzniká již prezentovaný dimer [Fe2(OH)2]4+, následně pak např. [Fe2(OH)3(H2O)7]3+, [Fe3(OH)4(H2O)5]5+,[Fe4(OH)6(H2O)12]6+. Struktury těchto látek jsou obdobné jako u hydroxohlinitanů. Postupně se tvoří koloidní (tj. již nerozpustná forma) hydroxopolymery FeIII a nakonec se vylučuje sraženina hydratovaného oxidu železitého, který je směsí různých polynukleárních hydroxokomplexů.

  3. Kovy ve vodách – železo Fe V nádržích a rybnících dochází k vertikální stratifikaci železa – v období letní a zimní stagnace se ve spodních vrstvách u dna hromadí rozpuštěné i nerozpuštěné formy Fe v koncentraci až desítek mg.l-1. Průběžně zde probíhá redukce na FeII (rozpustná forma). U hladiny se pak Fe vyskytuje v relativně velmi malých – koncentracích setiny mg.l-1. Během jarní a podzimní cirkulace se FeII rozptyluje po celém objemu. V horních vrstvách u hladiny se s ohledem na vyšší obsah rozpuštěného kyslíku oxiduje na FeIII a následně hydrolyzuje – vznikají hydroxokomplexy → polynukleární hydroxokomplexy → nerozp. hydratovaný oxid železitý. Jde o kinetický proces jdoucí do rovnováhy - rovnovážná forma FeIII je málo rozpustný hydratovaný oxid. Rychlost oxidace FeII→ závisí na pH, neboť v reakci na straně reaktantů figurují OH- ionty:

  4. Kovy ve vodách – mangan Mn Přirozený původ: Mangan doprovází železné rudy. Manganové rudy: Burel MnO2, braunit Mn2O3, hausmanit Mn3O4, manganit[MnO(OH)], dialogit MnCO3 Mangan přichází do vod také z půd a sedimentů. Antropogenní zdroje: Odpadní vody ze zpracování rud, z metalurgických závodů, z chemických provozů využívajících oxidaci KMnO4 Formy výskytu: Mn se ve vodách může vyskytovat v rozpuštěné a nerozpuštěné formě především v oxidačních stupních II, III, IV V redukčních podmínkách za nepřítomnosti rozpuštěného O2 je nejstabilnější formou výskytu MnII V kyselém a neutrálním prostředí převažuje jednoduchý hydratovaný kation [Mn(H2O)6]2+ S růstem pH se mohou vyskytovat komplexy [MnOH]+, [Mn(OH)3]-, v přítomnosti hydrogenuhličitanových aniontů [MnHCO3]+, síranů [MnSO4(aq)]o, při větších koncentracích chloridů vznikají chlorokomplexy [MnCl]+, [MnCl2]o, [MnCl3]-

  5. Kovy ve vodách – mangan MnII Koncentrace rozpuštěného Mn v přírodních vodách v anoxických podmínkách (nepřítomnost rozp. O2), tj. Mn v oxidačním stupni II, je ve většině případů limitována rozpustností MnCO3 Nerozpustný Mn(OH)2 vzniká až při pH > 12 Za přítomnosti sulfanu H2S může být koncentrace rozpuštěného Mn limitována rozpustností MnS.

  6. Kovy ve vodách – mangan MnIII Ve vodách obsahujících rozpuštěný kyslík (vyšší oxidačně-redukční potenciál) je MnII nestabilní a dochází k oxidaci na málo rozpustné vyšší oxidy MnIII a MnIV. Vzniká směs Mn(OH)2, Mn2O3, Mn3O4 (stechiometrický poměr Mn a O neodpovídá standardnímu názvoslovnému systému), MnO(OH)2, MnO2. Složení produktů oxidace, které se zčásti vylučují v koloidní formě závisí na: - pH - oxidačně-redukčním potenciálu Eh - teplotě - reakční době – kinetický proces (k dosažení rovnováhy dojde v nezanedbatelném čase) Stechiometrický poměr Mn a O může být kolísající – zjištěno při pH 9-10 (MnO1,3 – MnO1,9), tj. produkty oxidace Mn se často označují obecně MnOx Nestechiometrické složení produktů oxidace MnII lze vysvětlovat i v souvislosti se sorpcí vlastních iontů Mn2+

  7. Nekovy ve vodách - sloučeniny chloru Přirozený původ: Základní druhy hornin a půd obsahují cca 10 – 500 mg Cl-/kg. Zvětráváním a vyluhováním přecházejí chloridy do vod. Vyšší koncentrace ve vodách mohou souviset s ložisky kamenné soli nebo draselných solí: sylvin KCl, karnalit KCl.MgCl2.6H2O, kainit KCl.MgSO4.3H2O Zdrojem Cl- může být také vulkanická činnost (emise HCl), Cl- v atmosférické depozici pochází zjm. v přímořských oblastech z kapek mořské vody Antropogenní zdroje: Splaškové vody, odpady z živočišné výroby, posyp vozovek, odpadní vody z chem. průmyslu Formy výskytu: Chloridy Cl-, chlornany ClO-, kyselina chlorná HClO, elementární chlor, chloraminy NH2Cl apod., chloritany ClO2-, chlorečnany ClO3-, oxid chloričitý ClO2, organické chlorderiváty V přírodních vodách jsou nejrozšířenější formou výskytu chloridy. Jsou přítomny převážně jako jednoduchý ion Cl- - mají slabé komplexační schopnosti (jako ligandy). Elementární chlor se rozpouští ve vodě – vzniká chlorová voda Rozpustnost Cl2 se zvyšuje s rostoucím pH v důsledku chemické přeměny na chlornany ClO- Produktem reakce je kyselina chlorovodíková, která se při vyšším pH spotřebovává (neutralizace), tj. vyšší pH posouvá rovnováhu dané reakce ve směru k produktům

More Related