|
 |
|
Pozdrav,
zadatak glasi:
Iz 1000 kg sumporne kiseline, koja sadrži kao onečišćenje 0,01 % arsena (u obliku arsenitne kiseline), treba sumporovodikom istaložiti arsen. Koliko je 80 %-tog željezovog(II) sulfida potrebno za proizvodnju potrebne količine sumporovodika.
Zadatak sam našla u jednoj skripti koju koristim kao pripremu za ispit (rubrika; Kemijski ekvivalenti) i svi zadaci prije ovog su bili dosta jednostavni, no kod ovog stvarno ne znam odakle bih krenula i što bih uopće stavila u stehiometrijski omjer.
Napisala sam obje reakcije, iako možda nije bilo potrebno i iz mase sumporne kiseline sam odredila masu arsenitne kiseline i njenu množinu.
Unaprijed hvala!
|
|
Ime i prezime:
Helena
|
 |
 |
Pretpostavljam da je ideja da arsenasta kiselina i sumporovodik u sumpornoj kiselini daju arsenov(III) sulfid koji istaloži pa se može ukloniti. Sumporovodik se dobiva djelovanjem neke jake kiseline na željezov(II) sulfid:
FeS(s) + 2 H+(aq) → Fe2+(aq) + H2S(g)
Sumporovodik i arsenasta kiselina onda daju kruti arsenov(III) sulfid:
3 H2S(g) + 2 As(OH)3(aq) → As2S3(s) + 6 H2O(l)
Masu, odnosno množinu arsenaste kiseline dobivamo iz zadanih podataka:
m(As(OH)3) = m(sumporna kiselina)·w(As, sumporna kiselina)·M(As(OH)3)/M(As)
Doduše, nije posve jasno rečeno je li zadan maseni udio arsena kao elementarne tvari, dakle w(As, sumporna kiselina), ili maseni udio arsenaste kiseline, što bi bilo w(As(OH)3, sumporna kiselina) i naravno da bi utjecalo na račun. To pitanje treba uputiti osobi koja drži vježbe ili predavanja.
Iz jednadžbe taloženja imamo stehiometrijski odnos sumporovodika i arsenske kiseline, dok nam prva jednadžba daje stehiometrijski odnos sumporovodika i željezovog(II) sulfida. To znači da iz količine arsena možemo dobiti i koliko nam treba tehničkog željezovog(II) sulfida:
m(tehnički FeS) = m(FeS)/w(FeS, tehnički FeS)
= n(FeS)·M(FeS)/w(FeS, tehnički FeS)
= n(H2S)·M(FeS)/w(FeS, tehnički FeS)
= (3/2)·n(As(OH)3)·M(FeS)/w(FeS, tehnički FeS)
= (3/2)·(m(As(OH)3)/M(As(OH)3))·M(FeS)/w(FeS, tehnički FeS)
Dalje sve ovisi o tomu kako je točno zamišljen zadatak, tj. na što se misli s masenim udjelom arsena.
A kad smo već kod zamišljanja zadatka, ima jedan sićušan problem, a to je mogućnost da zadatak u praktičnom smislu nema nikakvog smisla. Naime, sumporovodik i sumporna kiselina nisu baš inertni jedno prema drugom, nego u međusobnoj reakciji daju elementarni sumpor:
3 H2S + H2SO4 → 4 S + 4 H2O
Reakcija sigurno ide u koncentriranoj sumpornoj kiselini, zbog čega se sumporovodik, kad se pripravlja u laboratoriju, ne smije sušiti sumpornom kiselinom, nego treba koristiti npr. fosforov(V) oksid. Dakle, ako je sumporna kiselina u zadatku koncentrirana, vjerojatno će protjerivanje sumporovodika dati elementarni sumpor, a ne arsenov(III) sulfid. Ako je razrijeđena, možda će taloženje i ići, no tu imamo još jedan tehnički problem: dodavanje stehiometrijske količine plina u otopinu dosta je naporan posao i zato se obično radi sa suviškom. To pak znači da ćemo na kraju procesa imati otopinu u kojoj imamo sumporovodika (ako već neće nastati elementarni sumpor). Zamijenili smo jedan otrov drugim i lakše uklonjivim, ali zakomplicirali smo si i posao i račun.
Zbog toga bih radije poraz mislio o kakvom drugom pristupu. Primjerice, kratki pregled kroz literaturu dao mi je ovaj rad u kojemu se kao metoda uklanjanja arsena iz otopina sumporne kiseline navodi oksidacija u arsenove(V) spojeve i tretiranje željezovim(III) hidroksidom. Ta metoda uvodi u sustav željezo, tako da opet nije idealna, a upitno je i kako bi funkcionirala kod jako koncentriranih otopina sumporne kiseline.
Za potrebe stehiometrijskih zadataka sve to i nije previše bitno jer se na kraju radi samo o računu, ali nekako sam sklon misliti da je zdravije za nauk kemije, da zadaci imaju direktnu vezu sa stvarnošću. Nije stehiometrija tu da bi đaci ili studenti mogli razgibavati prste s olovkama i kalkulatorima, nego zato da možemo izračunati koliko nam nečega treba za stvarne eksperimente ili proizvodne procese.
Da pokrijem i tu mogućnost, sasvim je moguće da sam u svojoj lamentaciji posve u krivu tj. da se zadatak temelji na stvarnom industrijskom procesu, odnosno na provjerenim činjenicama. U tom bi slučaju opet bilo dobro da sve to bude jasnije sročeno.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Ivica Cvrtila
icvrtila@chem.pmf.hr
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
