Železo (Fe) a voda

Železo a voda: reakcie, účinky na životné prostredie a zdravie

Obsah železa v morskej vode je okolo 1-3 ppb, ale veľmi sa líši a je vyšší v Atlantiku ako v Tichomorí. Riečna voda všeobecne obsahuje 0,5 - 1 ppm a podzemná voda až 100 ppm tohto prvku.
Väčšina rias má koncentráciu železa 20 - 200 ppm, niektoré hnedé riasy sa dokonca hromadia až 4 000 ppm. Biokoncentračný faktor rias v porovnaní s morskou vodou je teda okolo 10 4 -10 5. Morské ryby obsahujú okolo 10-90 ppm a ustricové tkanivo okolo 195 ppm (hodnoty sú založené na sušine).
V rozpustenej forme je železo hlavne prítomné ako trojmocný Fe (OH) 2 + (aq) v kyslom a neutrálnom rozsahu pH a za podmienok bohatých na kyslík. Za znížených podmienok je pravdepodobnejšie, že sa vyskytne v bivalentnej forme. Železo je navyše súčasťou mnohých organických a anorganických chelátov, ktoré sú vo väčšine prípadov ľahko rozpustné.

Aj keď sa železo v čistej vode alebo na suchom vzduchu významne nemení, v prítomnosti vody a kyslíka, napríklad na vlhkom vzduchu, hrdzavie. Keď sa vytvorí hydrogenovaný oxid, striebristá farba sa zmení na hnedočervenú. Elektrolyty rozpustené vo vode urýchľujú reakciu, ktorá vyzerá takto:

4Fe + 3O2 + 6H2O -> 4Fe 3+ + 12 (OH) - -> 4Fe (OH) 3 alebo 4FeO (OH) + 4 H2O

Výsledná vrstva hrdze väčšinou neochráni železo pred ďalšou reakciou, ale rozpustí sa, aby mohlo oxidovať viac kovu. Väčšina prítomných elektrolytov je síran železnatý, ktorý sa vytvára pri útoku na atmosférický SO2. Častice soli vo vzduchu tiež zohrávajú dôležitú úlohu v regiónoch blízko mora.
Hydroxid železitý sa tiež často zráža v prírodných vodách.

Elementárne železo je za normálnych okolností nerozpustné vo vode. Početné zlúčeniny železa majú tiež túto vlastnosť. Napríklad prirodzene sa vyskytujúci oxid železitý, rovnako ako hydroxid železitý, karbid železa alebo pentakarbonyl železa, je nerozpustný vo vode. Niektoré zlúčeniny železa majú vyššiu rozpustnosť pri nižšom pH.
Ostatné zlúčeniny železa sú však viac-menej rozpustné vo vode. Uhličitan železitý má rozpustnosť vo vode 60 mg/l, sulfid železitý 6 mg/l a železný vitriol dokonca 295 g/l. Mnoho chelátových zlúčenín obsahujúcich železo je ľahko rozpustných vo vode.
Spravidla je možné rozlišovať medzi rozpustnými zlúčeninami Fe 2+ a všeobecne nerozpustnými zlúčeninami Fe 3+. Posledne uvedené sú rozpustné iba vo veľmi kyslých roztokoch, ale za určitých okolností sa môžu znížiť na Fe 2+, a tým zvýšiť rozpustnosť.

Normy EÚ a Nemecka pre pitnú vodu stanovujú maximálnu koncentráciu železa 0,2 mg/l.