Welche Masse der gravimetrischen Wägeform wird bei korrekter Analyse für 1L Bach-Wasser gefunden?

Question

Aufgabe:

Die Oberflächengewässer in der Nähe stillgelegter Braunkohlebergwerke sind z.T. stark eisenhaltig, was ein nicht geringes Umweltproblem darstellt. Eine Probe aus einem Bach nahe einer ehemaligen Grube enthalte \( 40 \mathrm{mg}(\mathrm{Fe}) \cdot \mathrm{L}^{-1} \) :

a) Wie liegt Eisen im sauren, wässrigen Milieu des Bachs vor? Zeichnen Sie die Struktur des Moleküls! Wie nennt man diese Verbindung?
b) Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für die typischen Analyseschritte einer gravimetrischen Eisenbestimmung (vgl. Analytikpraktikum). Folgende Reaktionssequenz wird dabei genutzt:
\( \mathrm{Fe} \) -Lösung \( \rightarrow \mathrm{FeO}(\mathrm{OH}) \cdot 3 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \rightarrow \mathrm{FeO}(\mathrm{OH}) \) \( ) \rightarrow \) Eisen(III) oxid.
Geben Sie jeweils auch grob die Reaktionsbedingungen an!
c) Welche Masse der gravimetrischen Wägeform wird bei korrekter Analyse für \( 1 \mathrm{~L} \) BachWasser gefunden?

Problem/Ansatz:

Ich bräuchte Hilfe nur bei c).

Answer 1

Gruß chemweazle,

Zu

Welche Masse der gravimetrischen Wägeform wird bei korrekter Analyse für 40mg / 1 l Eisen im Bach-Wasser gefunden?

Und nur zum Fragenteil c).

Ohne Reaktionsgleichung

Rechnung mit dem Massenanteil von Eisen in alpha Di-Eisen(III)-Trioxid, w(Fe)

Nehmen wir eine beliebige Stoffmenge an Hämatit z.B. ein mol, dann läßt sich der Massenanteil der Eisen(III)-Ionen im alpha Eisen(III)oxid berechnen.

Mit der Masse an Eisen aus der Wasserprobe, abgekürzt mit m(Fe)_Probe und dem Massenanteil im Hämatit, der Wägeform, läßt sich die daraus ergebnde Masse an Eisen(III)oxid berechnen.

Die Masse an Eisen aus der Probe taucht ja auch in der Wägeform auf.

Die Masse an Eisen aus der Probe, m(Fe)_Probe, ist Massenanteil von Eisen mal Masse der Wägeform, m(Fe)_Probe = w(Fe) * m(Fe₂O₃)

Bzw. die Masse der Wägeform, des Hämatits(m(Fe₂O₃) ist dann die Masse an Eisen aus der Wasserprobe dividiert durch den Massenanteil w(Fe) in derWägeform ( α-Fe₂O₃) .

Für 1 mol α Fe₂O₃ gilt:

Massenanteil von Eisen, w(Fe) in α Fe₂O₃

$$w(Fe) = \frac{m(Fe)}{m(Fe_{2}O_{3})}$$

Stoffmengenbilanz: 1 mol Fe₂O₃ enthält 2 mol Fe(III)-Ionen.

n(Fe) = 2 * n(Fe₂O₃)

m(Fe) = n(Fe) * M(Fe) = 2 mol * M(Fe) und m(Fe₂O₃) = 1 mol * M(Fe₂O₃)

Dann gilt für w(Fe):

$$w(Fe) = \frac{2\dot mol\cdot M(Fe)}{1\dot mol\dot M(Fe_{2}O_{3})}$$

M(Fe) = 55,847 g / mol und M(Fe₂O₃) = (55,847*2+15,9994*3) g / mol = 159,6922 g / mol ≈ 160 g / mol

m(Fe) = 2 mol * M(Fe) = 2 mol * 55,847 ( g / mol ) = 111,694 g

m(Fe₂O₃) = 1 mol * 159,6922 ( g / mol ) = 159,6922 g

$$w(Fe) = \frac{111,694}{159,6922} \approx 0,6994$$

w(Fe) = 0,6994, entsprechend 69,94 %

Die Wasserprobe hat eine Massenkonzentration, von: β = 40 mg / l

Masse an Eisen in der Probenlösung, m(Fe)_Probe = β * V, V = 1 l

$$m(Fe)_{Probe} = \ beta \cdot V = \frac{40\cdot mg}{l}\cdot 1\cdot l = 40\cdot mg = 0,04\cdot g$$

Das muß eine Masse von α Eisen(III)-Oxid, m(Fe₂O₃), als Wägeform ergeben:

MIt m(Fe)_Probe = w(Fe) * m(Fe₂O₃), folgt:

$$m(Fe_{2}O_{3}) = \dfrac{m(Fe)_{Probe})}{w(Fe)} = \frac{0,04\cdot g}{0,6994}$$

$$m(Fe_{2}O_{3}) = \frac{4\cdot 10000 g}{100\cdot 6994} = \frac{400\cdot g}{6994}\approx 0,0572\cdot g$$

Das entspricht:  m(Fe₂O₃) ≈ 57,2 mg