Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

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

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Kovy ve vodách – železo Fe III Železo v oxidačním stupni III je nejstabilnější formou výskytu ve vodách obsahujících rozpuštěný kyslík – tj. vodách vykazujících."— Transkript prezentace:

1 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 Schopnost Fe podléhat reverzibilní oxidaci na Fe III a redukci na Fe II má významnou úlohu v chemii a biologii přírodních vod. Hlavní rozpuštěné formy výskytu Fe III 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 Fe 3+ (bez ligandů) se vyskytuje jen při pH < 4. Při větších konc. SO 4 2- se může tvořit [FeSO 4 ] +, v přítomnosti Cl - [FeCl] 2+, [FeCl 4 ] -, v přítomnosti fosforečnanů pak [FeHPO 4 ] +, [Fe(H 2 PO 4 )] 2+

2 Kovy ve vodách – železo Fe III Rozpustnost železa v oxických podmínkách je dána rozpustností hydratovaného oxidu železitého. Tj. prezentované rozpustné hydroxo- a jiné komplexy vznikají pouze z rozpuštěného podílu Fe III, který je řádově nižší (viz graf) oproti nerozpuštěné formě hydratovaného oxidu železitého: Provzdušnění vody (s nízkým obsahem O 2 ) vede k odželezení – Fe se vysráží jako Fe 3+ ve formě hydratovaného oxidu železitého Fe tvoří rozpustné komplexy také s organickými látkami (zjm. Fe III ). V přírodních vodách jde především o humínové látky konkrétně pak fulvokyseliny. V této souvislosti může být rozpustnost Fe III větší než v prezentovaném grafu (který tento typ rovnováh nezahrnuje). Mononukleární komplexy Fe 3+ s ligandy OH - a H 2 O snadno polymerují za vzniku polynukleárních hydroxokomplexů. Nejprve vzniká již prezentovaný dimer [Fe 2 (OH) 2 ] 4+, následně pak např. [Fe 2 (OH) 3 (H2O) 7 ] 3+, [Fe 3 (OH) 4 (H 2 O) 5 ] 5+, [Fe 4 (OH) 6 (H 2 O) 12 ] 6+. Struktury těchto látek jsou obdobné jako u hydroxohlinitanů. Postupně se tvoří koloidní (tj. již nerozpustná forma) hydroxopolymery Fe III 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 Fe II (rozpustná forma). U hladiny se pak Fe vyskytuje v relativně velmi malých – koncentracích setiny mg.l -1. Během jarní a podzimní cirkulace se Fe II rozptyluje po celém objemu. V horních vrstvách u hladiny se s ohledem na vyšší obsah rozpuštěného kyslíku oxiduje na Fe III a následně hydrolyzuje – vznikají hydroxokomplexy → polynukleární hydroxokomplexy → nerozp. hydratovaný oxid železitý. Jde o kinetický proces jdoucí do rovnováhy - rovnovážná forma Fe III je málo rozpustný hydratovaný oxid. Rychlost oxidace Fe II → 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 MnO 2, braunit Mn 2 O 3, hausmanit Mn 3 O 4, manganit [MnO(OH)], dialogit MnCO 3 Mangan přichází do vod také z půd a sedimentů. Antropogenní zdroje: Odpadní vody ze zpracování rud, z metalurgických závodů, z chemických provozů využívajících oxidaci KMnO 4 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 O 2 je nejstabilnější formou výskytu Mn II V kyselém a neutrálním prostředí převažuje jednoduchý hydratovaný kation [Mn(H 2 O) 6 ] 2+ S růstem pH se mohou vyskytovat komplexy [MnOH] +, [Mn(OH) 3 ] -, v přítomnosti hydrogenuhličitanových aniontů [MnHCO 3 ] +, síranů [MnSO 4 (aq)] o, při větších koncentracích chloridů vznikají chlorokomplexy [MnCl] +, [MnCl 2 ] o, [MnCl 3 ] -

5 Kovy ve vodách – mangan Mn II Koncentrace rozpuštěného Mn v přírodních vodách v anoxických podmínkách (nepřítomnost rozp. O 2 ), tj. Mn v oxidačním stupni II, je ve většině případů limitována rozpustností MnCO 3 Nerozpustný Mn(OH) 2 vzniká až při pH > 12 Za přítomnosti sulfanu H 2 S může být koncentrace rozpuštěného Mn limitována rozpustností MnS.

6 Kovy ve vodách – mangan Mn III Ve vodách obsahujících rozpuštěný kyslík (vyšší oxidačně-redukční potenciál) je Mn II nestabilní a dochází k oxidaci na málo rozpustné vyšší oxidy Mn III a Mn IV. Vzniká směs Mn(OH) 2, Mn 2 O 3, Mn 3 O 4 (stechiometrický poměr Mn a O neodpovídá standardnímu názvoslovnému systému), MnO(OH) 2, MnO 2. 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 (MnO 1,3 – MnO 1,9 ), tj. produkty oxidace Mn se často označují obecně MnO x Nestechiometrické složení produktů oxidace Mn II lze vysvětlovat i v souvislosti se sorpcí vlastních iontů Mn 2+

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.MgCl 2.6H 2 O, kainit KCl.MgSO 4.3H 2 O 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 NH 2 Cl apod., chloritany ClO 2 -, chlorečnany ClO 3 -, oxid chloričitý ClO 2, 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 Cl 2 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


Stáhnout ppt "Kovy ve vodách – železo Fe III Železo v oxidačním stupni III je nejstabilnější formou výskytu ve vodách obsahujících rozpuštěný kyslík – tj. vodách vykazujících."

Podobné prezentace


Reklamy Google