[환경화학]철(Fe)

소개

대학 `환경화학 및 실험 레포트`입니다.

목차

1. 서론(이론)
2. 실험방법
3. 실험결과
4. 결론 및 토의
5. 참고문헌

본문내용

요 약 문
철은 공설급수에 심각한 문제를 일으키는 물질1) 로 특히 지하수의 경우에 더욱 광범위하고 심각하나, 일부 하천수 및 저수지의 경우에도 특정 계절에 곤란한 문제가 나타난다. 특히 철은 토양 속에 불용성의 제이철 화합물이 존재하는 지역에서 주로 나타나는데 이러한 고체형태의 철은 거의 용해되지 않는다. 또한 철은 아주 낮은 농도에서도 감지될 수 있는 맛을 낸다. 이번 실험에서는 페난트로닌법을 이용하여 시료 속에 존재하는 철의 농도를 알아본다.

1. 서론
* 개요
철은 지각 중에 알루미늄 다음으로 4번째로 많은 원소이고, 암석이나 토양에서 주로 불용성인 산화제2철(Fe2O3)과 황화철(FeS)의 형태로 나타난다. 특히 지하수에는 비교적 많아 심층수에는 20mg/L 정도까지 함유하는 경우도 있다. 자연수 중의 철은 암석 또는 토양에 자철광(magnetite, Fe3O4), 황철광(pyrite, FeS2), 적철광(hematite, Fe2O3), 갈철광(limonite, FeO3․3H2O), 능철광(siderite, FeCO3) 등으로 존재하는 철화합물로부터 용출된 것이다.
우수가 지하로 침투하는 경우, 토양 중의 유기물 분해로 산소가 소비되고 이산화탄소(CO2)를 발생하게 되어 산소부족 상태가 된다. 이 때 토양 중의 철산화물은 환원반응을 일으켜 물속에 용존한다.

따라서 철은 물 속에서 탄산수소염으로 존재하는 경우가 많고 pH, 알칼리도가 낮은 물, CO2가 많은 물 등에서 쉽게 용출된다.
철이 포함된 물은 마셔도 별다른 해가 없는 것으로 알려져 있다. 그러나 철 Fe2+로 산화되어 콜로이드 침전을 형성하여 혼탁도가 유발되고 미관상 아주 좋지 않게 된다. 철은 세탁을 방해하며 배관시설물에 보기흉한 얼룩을 내며 철박테리아의 성장으로 배수관망에 장애를 일으키기도 한다. 2)

* 측정방법(페난트로닌법) 3)
페난트로닌법(phenanthroline method)은 인산염이나 중금속 등 방해물질이 존재할 때를 제외하고는 현재 물 속의 철을 측정하는 좋은 표준 분석법이다. 이 분석법은 1,10-페난트로닌이 Fe2+와 결합하여 주황색의 착물 이온을 생성하는 것을 이용한다. 여기서 나타나는 색도는 Beer의 법칙을 따르며, 육안이나 광도법에 의한 비색으로 쉽게 측정된다.
분석하려는 시료는 대개 대기와 접촉이 된다. 따라서 약간의 Fe(Ⅱ)가 Fe(Ⅲ)로 산화되어 수산화 제이철(ferric hydroxide)로 침전한다. 그러므로 모든 철이 가용성의 상태에 있는지를 확실히 해야 할 필요가 있다. 시료를 염산으로 처리하여 수산화 제이철을 용해시킨다.

1,10-페난트로닌은 Fe(Ⅱ)의 측정에만 유효하므로, Fe(Ⅲ)로의 형태로 있는 철은 모두 제일철의 상태로 환원시켜야 한다. 환원제로는 하이드록실아민(hydroxylamine)을 사용하면 아주 쉽게 환원시킬 수 있다. 이때의 반응은 다음과 같이 나타낼 수 있다

참고자료

· Clair N. Sawyer․Perry L. Mccaty․Gene F. Parkin, “환경화학", 동화기술, 2005, p.720.
· 최봉종, 유성환, “수질조사 및 분석”,동화기술, 1998, p.400.
· Clair N. Sawyer․Perry L. Mccaty․Gene F. Parkin, “환경화학", 동화기술, 2005, p.723.
· Clair N. Sawyer․Perry L. Mccaty․Gene F. Parkin, “환경화학", 동화기술, 2005, p.722.
· Clair N. Sawyer․Perry L. Mccaty․Gene F. Parkin, “환경화학", 동화기술, 2005, pp.724~725.