Veelvoorkomende osmiumzouten en -verbindingen in water
Osmium kan in water in verschillende chemische vormen voorkomen. De identiteit van een verbinding is van belang bij de interpretatie van metingen en de beoordeling van waterbehandeling. De onderstaande verbindingen zijn representatieve gespecialiseerde reagentia, geen lijst van vormen waarvan bekend is dat ze veel voorkomen in natuurlijke of industriële wateren. Zie voor meer achtergrondinformatie osmium.
Zie voor een bredere beoordeling van water osmium in water.
Representatieve verbindingen en hun verschillen
| Verbinding | Formule | Relevantie voor de beoordeling van water |
|---|---|---|
| Kaliumhexachloroosmaat(IV) | K2[OsCl6] | Een ionisch complex zout met een gechloreerd osmiumcomplex. Het gedrag ervan mag niet worden afgeleid uit dat van een osmiumoxide. |
| Kaliumosmaat(VI)-dihydraat | K2OsO4·2H2O | Een ander oxozout dat als hydraat wordt geleverd. De hydratatietoestand beïnvloedt de formulemassa en vergelijkingen op basis van massa. |
| Osmiumtetroxide | OsO4 | Een moleculair oxide, geen zout. Het is oplosbaar in water, vluchtig en gevaarlijk; deze eigenschappen mogen niet aan alle osmiumverbindingen worden toegeschreven. |
In productoverzichten van fabrikanten staan kaliumhexachloroosmaat(IV) en kaliumosmaat(VI)-dihydraat. De vermelding over osmiumtetroxide in de NIOSH Pocket Guide beschrijft de gevaren en fysische eigenschappen ervan. Een gemeten oplosbaarheidswaarde moet worden gekoppeld aan de precieze verbinding, inclusief de hydraatvorm indien van toepassing, en aan de vermelde testomstandigheden. De identiteiten in deze tabel alleen leveren geen numerieke oplosbaarheidswaarden op en rechtvaardigen geen indeling van de zouten als oplosbaar of onoplosbaar.
Speciatie en rapportage van concentraties
Een resultaat dat als totaal osmium wordt gerapporteerd, geeft niet aan welke verbinding of oxidatietoestand aanwezig is. Vergelijking van totaalconcentraties en concentraties in gefilterde monsters kan helpen om operationeel gedefinieerde deeltjesgebonden fracties te onderscheiden van fracties die het filter passeren, maar filtratie alleen bepaalt de moleculaire speciatie niet. Als de identiteit van de verbinding van invloed is op een behandelingsbeslissing, moet de analysemethode rekening houden met de relevante vormen en de monstermatrix. Bij bemonstering en interpretatie moet ook worden nagegaan of een vorm van osmium buiten de vloeibare fase aanwezig kan zijn.
Controleer bij het vergelijken van gegevens op welke basis de concentraties zijn gerapporteerd. Een concentratie in mg/L als Os is de massa osmium per liter; dit is niet hetzelfde als mg/L van een osmiumverbinding. Voor een geïdentificeerde verbinding is de massafractie osmium nOs × MOs / Mverbinding, waarbij nOs het aantal osmiumatomen per formule-eenheid is en de molaire massa van de verbinding eventueel kristalwater omvat. De concentratie van de verbinding vermenigvuldigd met deze fractie geeft de overeenkomstige concentratie als Os.
Beoordeling van de behandeling en verantwoording van alle fasen
Behandelingsopties zijn afhankelijk van de aanwezige vormen en de watermatrix. Afscheiding van deeltjesgebonden materiaal en beoordeling van adsorptie, ionenwisseling of membraanprocessen voor opgeloste vormen kunnen relevant zijn, maar de prestaties daarvan mogen niet zonder meer worden aangenomen voor een niet nader gespecificeerde osmiumverbinding. Voordat conclusies over verwijdering worden getrokken, is een beoordeling per relevante vorm nodig, op laboratoriumschaal of op een andere representatieve wijze; er bestaat geen universeel prestatiecijfer voor filters of harsen bij osmium.
Een lagere gemeten concentratie in de vloeistof toont een verandering in die bemonsterde fase aan, maar niet noodzakelijkerwijs dat osmium is teruggewonnen of geëlimineerd. Bij de interpretatie moet rekening worden gehouden met de relevante vloeibare, vaste en luchtfase, vooral wanneer een vluchtige verbinding zoals OsO4 wordt vastgesteld. Het wezenlijke onderscheid is dat tussen de gemeten concentratieverandering, de aanwezige chemische vorm en de uiteindelijke bestemming van het osmium.
Interpretatie van gegevens over oplosbaarheid in water
Volgens Thermo Scientific is kaliumosmaat(VI)-dihydraat oplosbaar in water. Deze kwalitatieve beschrijving vermeldt geen verzadigingsconcentratie of testtemperatuur. Voor kaliumhexachloroosmaat(IV) is de hierboven aangehaalde identiteitsspecificatie geen kwantitatieve oplosbaarheidsmeting; verkrijg gegevens voor het exacte reagens en de omstandigheden van de oplossing voordat u deze gebruikt in een ontwerpberekening.
Ter vergelijking: NIOSH geeft de oplosbaarheid van osmiumtetroxide op als 6% bij 77 °F (25 °C). Dit is een waarde voor een oxide, niet voor een osmiumzout. Houd de rapportagebasis van de bron aan in plaats van een niet nader gespecificeerd percentage rechtstreeks om te rekenen naar mg/L. Oplosbaarheid in water neemt de noodzaak niet weg om de vluchtigheid en blootstellingsroutes te beoordelen.
Uitgewerkt voorbeeld van een concentratieomrekening
Met het door CIAAW vastgestelde standaardatoomgewicht van osmium, 190,23, en de door de fabrikant opgegeven molaire massa van 368,45 g/mol voor kaliumosmaat(VI)-dihydraat:
mg/L als Os = mg/L zuiver dihydraat × 190,23 ÷ 368,45.
De berekende massafractie osmium is ongeveer 51,63%. Dus 100 mg/L zuiver dihydraat komt overeen met 51,63 mg/L als Os, mits al het osmium ervan in de gemeten fractie aanwezig is. Eén mmol/L elementair osmium komt overeen met 190,23 mg/L als Os. Corrigeer voor de zuiverheid van het reagens en gebruik de exacte hydraatformule. Dit zijn berekeningen op basis van de samenstelling, geen oplosbaarheidsgrenzen of bereidingsinstructies.
Massabalans voor concentratie en terugwinning
Wanneer bij een gevalideerde scheiding osmium wordt overgebracht naar een kleiner opgevangen volume, bereken dan de concentratie op basis van de daadwerkelijk teruggewonnen massa:
Concentratie in de teruggewonnen fractie = concentratie in de toevoer × toevoervolume × teruggewonnen massafractie ÷ volume van de teruggewonnen fractie.
Bijvoorbeeld: 1.000 L met een concentratie van 1 mg/L als Os bevat 1 g osmium. Als 90% wordt teruggewonnen in 10 L, is de resulterende concentratie 90 mg/L als Os, een concentratiefactor van 90. Dit is een illustratieve massabalans, geen aanbevolen proces voor osmium of gegarandeerde terugwinning.
Verwijdering uit behandeld water, terugwinning in een opgevangen stroom en productzuiverheid zijn afzonderlijke resultaten. Neem residuen, wasvloeistoffen en eventueel relevant verlies naar de lucht mee in de beoordeling. Als osmiumtetroxide aanwezig kan zijn, mag niet worden aangenomen dat open verdamping of beluchting een veilige concentratieverhoging of verwijdering oplevert: een deskundige procesveiligheidsbeoordeling en geschikte insluiting zijn essentieel.