BBSちゃんぷる - 海水魚とサンゴ飼育の話題




21.[>][x] メッジーナクロダイーヤ Re: 簡単なリン酸塩の除去方法 2013/6/20 18:17

狩人さんの
http://www.1023world.net/bbs/idea-1213881984
の3番書き込みにお書きの実験結果の私なりの解釈
をどう思うか教えてくださいませ。
私のブログでは私の解釈文を色色分けして見やすくしてます。
ーーー
用意するのは 瓶でもコップでもいいですし水を入れる容器と エアレーションの
装置,鉄釘1本、リン酸塩テスター
実験する水のリン酸塩は先に測っておいてください
まずは飼育水をコップなり、瓶なりに 適当に200ccほど入れて その中に鉄釘を1
本入れる
そして そのコップの中でエアレーションを30分ほどやると水が黄色くなってきま

(私の注:シチュー:この黄色は何か?水に溶けるFe[2+]イオンは緑色だそうです
。でこの黄色は水に溶けるFe[2+]イオンではない。では何なのかですが,Fe3+イオ
ンのまわりに塩素イオンCl[-]が6個配位した鉄錯体[FeCl6]3-ができそれが黄色と
いう記述もあり,それかもしれません。
Fe[3+]イオンは水に不溶とある一方,黄褐色と書いているサイトもありますので。
あるいはエアレーションによる酸素溶解により,水に不溶である酸化鉄Fe2O3赤さ
びが形成され,海水中に不溶ながら,エアレーションで海水中に散っている状態で
黄色に見えるのでは?私の沈殿槽には,先日プロテインスキマー自作の際に失敗し
た循環ラインのVP13パイプに開けた穴(ビニルチューブの先端をつぶした手前
にあけた穴)から外に向かって少量の海水の漏水があり,これを超小型鉄沈殿漕に
注いでいますが,水流がないため,鉄釘に赤さびらしきものが針状についています
。これがエアレーションで散ったのではないかという気もします。
また,昔水酸化鉄(III)Fe(OH)3とされたものは実は存在せず,FeO(OH)であったり
,Fe2O3・nH2Oだという記述もあり,深く考えると私にはよくわかりません。化学
の先生教えてくれないかな?シチュー一旦終わり)

これは鉄が溶けた証拠です
その時点で釘を取り出してしまって そのままエアレーションだけ1〜2時間
再度、水が綺麗になってきます
(シチュー:これは酸化鉄Fe2O3赤さびか何らかの黄色の物質が他の物質つまりリ
ン酸鉄になっているのでは?根拠ですが,
http://habingovt.blog.fc2.com/blog-entry-338.html
ブログをお書きのhabingovtさんが,バイクのタンク内の錆落としをするための予
備実験で行った実験です。ただし,リン酸水溶液であり液は弱アルカリ性の海水と
違い酸性です。
ーーーー
wikipediaによると,
H3PO4(aq) + H2O(l)両方向矢印H3O+(aq) + H2PO4–(aq) Ka1= 7.5×10−3
H2PO4–(aq)+ H2O(l)両方向矢印H3O+(aq) + HPO42–(aq) Ka2= 6.2×10−8
HPO42–(aq)+ H2O(l)両方向矢印H3O+(aq) + PO43–(aq) Ka3= 2.14×10−13
1段階目の電離により発生するアニオンはH2PO4–である。以下同様に2段階目の電離
によりHPO42–が、3段階目の電離によりPO43–が発生する。25℃における平衡反応式
と酸解離定数(Ka1, Ka2, and Ka3)の値は上に示す通りであり、pKaの値もそれぞ
れpKa1=2.12、pKa2=7.21、pKa3=12.67(各25℃)となる。一段目はやや強く解離し
0.1 mol/dm3の水溶液では電離度は約0.27であり、三段目の解離はきわめて弱く、
中和滴定曲線でも第三当量点は現れない。
とありますように,pKa2=7.21なので海水のpHがもし7.21の時
H2PO4[–]とHPO4[2–]がほぼ等量になります。
自然海水(大体pH8.15〜8.4)及び海水水槽(pH7.6〜8前後)の弱アルカリ海水
中では,リン酸は
H2PO4[–]とHPO4[2–]に関して,ややHPO4[2–]が多い状態となります。
habingovtさんの実験ですが,
錆ついた鉄製ペンチの錆が酸性のリン酸水溶液中においてですが,
Fe2O3 + 2H3PO4 → 2FePO4 +3H2O
が起きるのか錆がなくなっていたそうです。
他の鉄部分から水素が発生するようですから実験を追試される方は
自己責任で換気や引火に十分注意してください!!
ですから,いったん,酸化鉄が何か黄色いものができ,それが鉄釘を取り除き,エ
アレーションしていると,酸化鉄Fe2O3か何か黄色く見えるものがなくなり,リン
酸H2PO4[–]とHPO4[2–]が消費され,リン酸鉄FePO4ができるのでは。FePO
4は水にほぼ不溶です。ただし弱アルカリの海水25℃でこれがおこるのかどうか

wikipediaによると,
3+の鉄イオンのリン酸塩である
FePO4の20℃における溶解度積Kspは以下の通りです。
FePO4両方向矢印Fe3+(aq) + PO4[3−](aq),  
Ksp = Fe3+(aq)のモル濃度x PO4[3−](aq)のモル濃度
=1.3×10−22とあります。
(平衡定数xFePO4のモル濃度=Kspです。)
つまりFe[3+](aq)とPO4[3−](aq)はモル濃度にして
もし等量存在ならそれぞれ10のマイナス11乗モル/リットルしかなく,
ほとんどない状態です。以上で一旦シチュー終わり)

水が綺麗になったらテスターで測ってみる
はっきりと効果が確認できますよ

(シチュー:リン酸濃度測定試薬の原理を私はまだ知りません。他の物質を間違っ
て測定することがあるのか?pHによって値が影響を受けるのか?
リン酸濃度といっても電離状態がリン酸は3種類あります
H3PO4:電離してない
H2PO4[-]:マイナス1
HPO4[2-]:マイナス2
PO4[3-]:マイナス3
pKaと海水pHから,H3PO4とPO4[3-]はほとんどないと思ってよいでしょう
ではH2PO4[-]とHPO4[2-]を測定しているのか?
反応式がわからないと何とも評価できないですね
ここまででシチュー一旦おわり)

ーーー
(どこかのサイトですがどこか忘れたサイトの記述)
金属鉄は酸化還元電位がプロトンより正であるため、酸性水溶液中では酸化されて
金属鉄からFe2+イオンが溶けだすが、
(シチュー:アルカリ性の海水中では鉄はどのくらい海水中にとけだすのか?
 あれー,標準酸化還元電位は水素が0Vで鉄がマイナス4Vなんですが?
 シチュー一旦終わり)
(ウィキペディアより)
標準酸化還元電位。aqは液体,sは固体。gは気体。
(水素 (H2))は,2 H+(aq) + 2 e- 両方向矢印H2(g),E°= 0 V
鉄 (Fe)は,Fe2+(aq) + 2 e- 両方向矢印Fe(s),E°= -0.44 V
イオン化傾向(イオンになりやすい順)は
(Li, K, Ca, Na) > Mg > (Al, Zn, Fe) > (Ni, Sn, Pb) > (H2, Cu) > (Hg, Ag) >
(Pt, Au)
(シチュー:水素H2よりFeがイオンになりやすいから,H+よりFe2+か3+が
生じやすいということか?このあたり私は正確に理解できていませんね
シチュー一旦おわり)

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