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Eisen im Grubenwasser
AFB I–IIAus stillgelegten Bergwerken fließt eisenhaltiges Grubenwasser. Unter Tage enthält es fast nur Fe²⁺, an der Luft wird Fe²⁺ durch Sauerstoff zu Fe³⁺ oxidiert, das als rotbrauner Ocker ausfällt. Umweltämter messen dazu das Redoxpotenzial mit einer Platinelektrode (umgerechnet auf die Standard-Wasserstoffelektrode):
| Messstelle | Stollenausgang | Absetzbecken | Bachmündung |
|---|---|---|---|
| E in V | +0,65 | +0,77 | +0,83 |
\(E^\circ(\ce{Fe^3+}/\ce{Fe^2+}) = +0{,}77\,\text{V}\)
- Formulieren Sie die Teilgleichung und die Nernst-Gleichung für das Redoxpaar Fe³⁺/Fe²⁺.
- Berechnen Sie für alle drei Messstellen das Verhältnis \(c(\ce{Fe^3+}) : c(\ce{Fe^2+})\).
- Erklären Sie den Anstieg des Potenzials entlang des Fließweges.
- Beurteilen Sie, ob aus dem Potenzial allein die Eisenkonzentration im Wasser bestimmt werden kann.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Ein Elektron wird übertragen.
Hinweis zu Aufgabe b)
Nach dem Logarithmus auflösen.
Hinweis zu Aufgabe c)
Rolle des Luftsauerstoffs.
Hinweis zu Aufgabe d)
Was genau liefert die Messung?