Fällning
Hej igen! jag körde fast på en uppgift och förstod inte riktigt svaret som står i facit. Blir väldigt tacksam om någon kan hjälpa mig med uppgiften.
a) i reningsverken sänks fosfathalten genom kemisk fällning. Ta reda på de vilka viktigaste fällningskemikalierna är.
b) Dessa fällningskemikalier medför att vattnets ph-värde sjunker. Varför?
c) Man kan inte släppa ut vatten med för låg pH-värde. Därför behandlar man vattnet med ett ämne som höjer pH-värdet. Vilket ämne brukar man använda.
a) I facit står järnklorid (FeCl3), järnsulfat (FeSo4) och aluminiumklorid (Al Cl3). Hur vet man att de kan sänka fosfathalten? Det jag vet är att svårlösliga ämne kan fälla ut fosfatjoner och svårlösliga ämne har låg jämviktskonstant (Ks). DEssutom vet jag att svårlösligheten kan beror på att laddningarna på jonerna är lika stora, elektronegativitetsskilnaden mellan jonerna är låg eller jonerna är ungefär lika stora. Men här ingen av dessa fall gäller här. Laddningarna är ej lika stora och elektronegativitesskilanden är ej låg. Då hur vet man att de är svårlösliga?
H
b) enligt facit: Aluminium och järnjonerna är hydratiserade och protolyseras i vattenlösningen. Förstod absolut inte varför:(
c) Enligt facit : pH-värdet justeras med kalciumhydroxidlösning. Använder man kalciumhydroxid för att det reagerar som en bas?
a) Det stämmer inte att det måste vara joner med lika stor laddning för att det skall bli en fällning. Dessutom har ju både järn(III) och aluminium lika stor (men motsatt) laddning som fosfatjonerna.
b) Alla positiva joner är hydratiserade i vattenlösning, d v s metalljonerna har "svept in sig i en tjock päls" av vattenmolekyler med den negativa änden av vattenmolekylen vänd inåt mot den positiva laddningen. De här vattenmolekylerna kan avge en proton så att det blir hydroxidjoner kvar istället - d v s den hydratiserade metalljonen fungerar som en syra.
c) Ja, man använder Ca(OH)2 eftersom det är en bas.
Man använder inte kalciumhydroxid för att det är en bas - man använder det för att det är billigt.
Angående de sura metalljonerna - se mitt inlägg här: https://www.pluggakuten.se/trad/faq-vad-behover-jag-kunna-inom-amnet-kemi/?order=all#post-61ed8241-be52-4d32-a157-a8d0014b4265
Jo, visst använder man kalciumhydroxid för att det är en bas - men håller med om att man använder just kalciumhydroxid fö ratt den är en billig bas.
Smaragdalena precis det behövs inte att laddningen ska vara lika stor för att det ska bli en fällning. Men som jag läste i https://www.naturvetenskap.org/kemi/gymnasiekemi/joner-och-salter/fallningar/ så om ett ämnes joner har lika stora laddningar då är ämnet svårlösligt.
b) Om alla positiva joner är hydratiserade i vattenlösningen, så alla ämne som består av två joner kan hydratiseras. Eftersom alla ämne som har två joner består ju av en positiv och en negativ jon.
Men jag fick inte svar på min fråga. Hur vet man att just dessa ämne [ järnklorid (FeCl3), järnsulfat (FeSo4) och aluminiumklorid (Al Cl3) ] kan sänka fosfathalten i havet? Är de svårlösliga på grund av att dem är metaller eller?
Detta inlägg tar upp löslighet generellt: https://www.pluggakuten.se/trad/faq-vad-behover-jag-kunna-inom-amnet-kemi/?order=all#post-377b2b22-62e9-4963-a6c5-a8d200adce6c
I detta fall beror de låga lösningarna framför allt på jonernas höga laddningar. Fosfatjonen i sig har laddningen -3. Katjoner med laddningen +1 kan nog ge ganska lösliga salter eftersom attraktionen då bara är ”medelstark”. Om katjonerna istället har laddningen +2 och definitivt vid +3 så förväntar man sig att salterna är svårlösliga.
Jag valde godtyckligt ut några fosfatsalter där katjonen har laddningen +2 och samtliga av dem var svårlösliga i vatten (jag kollade upp kopparfosfat, zinkfosfat och kalciumfosfat). Jag kan se åtminstone fyra anledningar till varför man har valt just aluminiumjoner eller järn(III)-joner:
- Eftersom de har så pass hög laddning blir deras salter med fosfatjoner extra svårlösliga, vilket är bra om syftet är att ta bort fosfatjoner från vattnet.
- Deras salter är troligen ganska billiga eftersom aluminium och järn är vanligt förekommande grundämnen.
- Varken aluminium eller järn är särskilt skadliga om de släpps ut i miljön (det är värre att t.ex. släppa ut kopparjoner).
- Kanske den viktigaste anledningen - när jonerna har en så pass hög laddning som +3 så fungerar de även väldigt bra som koagulanter (koagulering är en kraftigare variant av det som brukar kallas för flockning). Med andra ord kan de bilda klumpar/aggregat tillsammans med fina partiklar i vattnet. Detta gör att vattnet går från grumligt till klart, se en exempelvideo här: https://youtu.be/FA2B_XVMXt4. Det fosforrika slammet man får ut kallas för rötslam och används bl a som gödsel och för att tillverka biogas: https://sv.wikipedia.org/wiki/Rötslam?wprov=sfti1
Varför gör dessa fällningar att ph-värdet i havet sjunker?
Som Smaragdalena skrev så alla positiva joner är hydratiserade i vattenlösningen. Då kan alla ämne sänka vattnets ph-värde.
Tack för att ni tog er tid för att svara!!
Man tillsätter nog ett överskott av fällningskemikalierna för att fälla så mycket fosfat och andra ämnen som möjligt. Överskottet åker ut med vattnet där det sänker pH (såvida man inte justerar upp pH med kalk).
