SPECJACJA ŻELAZA

Analiza Specjacyjna

 

 

SPECJACJA



Specjacja (speciation) - występowanie 
różnych chemicznych i fizycznych form 
danego pierwiastka w analizowanym 
materiale, np. na różnych stopniach 
utlenienia czy związanego z różnymi 
ligandami.



Analiza specjacyjna (speciation 
analysis) – identyfikacja różnych form 
fizyko-chemicznych i ich ilościowe 
oznaczenie w próbce.

 

 

Problematyka specjacyjna

Różne związki tego samego pierwiastka 

mogą mieć bardzo odmienne 
oddziaływanie na organizmy ludzkie

 

Przykład: zatrucie nieorganicznymi solami 

rtęci rzeki Minamata w Japonii i ich 
przemiana w metylowe pochodne na 
skutek procesów mikrobiologicznych.

 

 

Dziedziny w których 

niezbędne jest badanie 

specjacji 



Geologia i metalurgia – w jakiej postaci 

występują niektóre metale w przyrodzie? 



Jakie tlenki żelaza znajdują się w rudach 

żelaza lub szkłach?



Jakie siarczki są obecne w rudach miedzi? 

chalkozyn, kowelin, chalkopiryt? 



Chemia środowiska – atmosfera, 

hydrosfera, litosfera i biosfera.



Obiekty istotne z medycznego punku 

widzenia - żywność, tkanki ludzkie, płyny 

fizjologiczne.

 

 

Specjacja 

mikroelementów 

(„pierwiastków życia”) 

Fe, Zn, Co, Cu, Mn, Mo, Se, 

Cr, Sn, V i Ni, B, F, Si, P, 
S, Cl, I, C, H, Na, K, Mg, 
Ca

 

 

 

Specjacja Redoksowa



Specjacja redoksowa – rozróżnienie form pierwiastka 

występujących na różnych stopniach utlenienia, np:



Cr(VI) i Cr(III)



Fe(III) i Fe(II)



As(V) i As(III)



Sb(V) i Sb(III)



Sn(IV) i Sn(II)

 

 

Przykłady analiz 
specjacyjnych



Wody



Gleby



Powietrze



Surowce i produkty przemysłu 
materiałów budowlanych: bazalty, 
cement, szkło 

 

 

Przykłady oznaczeń 
specjacyjnych Fe



Szkła



Wody



minerały

 

 

Metody oznaczania żelaza 
całkowitego



wagowa – polega na utlenianiu soli żelaza(II) do soli żelaza(III), które z 
nieznacznym nadmiarem roztworu amoniaku wytrącają się w postaci 
wodorotlenku żelaza(III) Fe(OH)

3

. 



miareczkowa – polega na kompleksometrycznym miareczkowaniu 
żelaza(III) roztworem EDTA, przy pH około 2, wobec kwasu 
sulfosalicylowego. 



spektrofotomnetryczna z rodankiem, która polega na utlenieniu jonów Fe

2+

 

do Fe 

3+

 i reakcji barwnej jonów Fe 

3+

 z jonami SCN-. 



spektrofotomnetryczna z fenantroliną – polega na redukcji jonów Fe 

3+

 do 

Fe

2+

 za pomocą hydroksylaminy i przeprowadzeniu reakcji barwnej z 

fenantroliną. Jony Fe

2+

 tworzą z tym związkiem pomarańczowy kompleks. 



imstrumentalne: ICP AES, ICP MS, ASA, woltamperometria.

 

 

Specjacyjne oznaczenie 
Fe(III) i  Fe(II) w szkłach

 

Stosunek Fe(III):Fe(II) decyduje o właściwościach 
optycznych szkieł. 

Etapy analizy specjacyjnej:



Fe(III) i Fe(II) oznacza się z osobnych naważek rozpuszczając próbki 
w mieszaninie HF i  H

2

SO

4

 na gorąco i kompleksując nadmiar HF 

dodatkiem  kwasu borowego. 



Fe(III) w roztworzonej próbce oznacza się metodą 
spektrofotometryczną w postaci barwnego kompleksu z rodankiem 
sodowym, a Fe

Σ

 w podobny sposób po utlenieniu Fe(II) do Fe(III) 

nadsiarczanem amonowym.



Zawartość Fe(II) oblicza się z różnicy: c

Fe(II)

 = c

FeΣ

 - C

Fe(III)

.

 

 

Specjacyjne oznaczenie wszystkich trzech 

postaci żelaza: Fe(0), Fe(II) i  Fe(III) 

w zwietrzeliny bazaltowej 

Frakcja magnetyczna zwietrzeliny bazaltowej z okolic 
Legnicy, złoże Dunina, otrzymana po oddzieleniu iłów na 
separatorze magnetycznym. Surowiec zawiera 
tytanomagnetyt, TiO

2

●Fe

3

O

4

 (b. ciężki do rozdzielenia), rutyl 

TiO

2

, Fe

3

O

4

 w postaci magnetytu i  żelazo metaliczne 

powstałe w atmosferze redukcyjnej lawy.

Zastosowanie surowca: w hutnictwie, do produkcji 
specjalnych stali tytanowych oraz bieli tytanowej.

 

 

Specjacyjne oznaczenie wszystkich trzech 
postaci żelaza: Fe(0), Fe(II) i  Fe(III) 
w zwietrzeliny bazaltowej

I alikwot: 
Selektywne przeprowadzenie Fe(0) do roztworu w postaci Fe(II):
a.     Gotowanie z roztworem CuSO

4

:

CuSO

4

 + Fe = FeSO

4

 + Cu, sączenie w celu oddzielenia od 

nieroztworzonej próbki. 

b – usuwanie Cu z roztworu (ze względu na barwę) na wiórkach glinowych i 

oddzielenie części stałych (Cu, wiórki):

+ H

2

SO

4

 i wiórka glinowe:

 CuSO

4

 + 2 Al = Al

2

(SO

4

)

3

 + 3 Cu

c - oznaczenie metodą miareczkową z dichromianem:

Cr

2

O

72-

 + 6 Fe

2+

 + 14H

+

  2 Cr

3+

 + 6Fe

3

+ + 7 H

2

O 

Skład roztworu: H

3

PO

4

 (kompleksuje

 

powstające Fe(III)), H

2

SO

4

, wskaźnik barwny ox-

red: dwufenyloamina.

Punk końcowy: do  osiągnięcia trwałego  granatowo-fioletowego zabarwienia.

 

 

II alikwot: 
a.     przeprowadzenie próbki do roztworu z zachowaniem 

specjacji jonów Fe(III) i Fe(II) w roztworze NaHCO

3 

i HCl 

(kwaśny węglan żelazawy(II) dobrze rozpuszcza się w 
wodzie). 
Roztwór zawiera Fe(II) pochodzące od rozpuszczonego Fe 
metalicznego i i FeO, a także Fe(III).

 b.  oznaczenie Fe(II), stanowiącego sumę Fe(II) i Fe(0) i metodą 

miareczkową z dichromianem.

Zawartość Fe(II) = oznaczona zawartość Fe(II) – zawartość Fe 

metalicznego

 

 

III alikwot: 
a.     oznaczenie sumarycznej ilości żelaza w postaci Fe(III) po 

stopieniu próbki z węglanem sodowym, roztworzeniu stopu 
w HClO

4

 i utlenieniu wszystkich postaci żelaza do Fe(III).

b.     Miareczkowanie Fe(III) EDTA w roztworze buforowym o pH 

= 1,5 w obecności kwasu salicylowego do zmiany 
zabarwienia z fioletowej na żółtą.

  Zawartość Fe(III) = sumaryczna zawartość żelaza – Fe

met

 – 

Fe(II)

 

 

Specjacja żelaza w wodach

Równoczesne onaczanie Fe(II) i Fe(III) w wodach metodą 
spekrofotometrycznego miareczkowania EDTA w obecności kwasu 
sulfosalicylowego i 1,10-fenantroliny (pH = 3

*.



I. Detekcja punktu końcowego miareczkowania Fe(III) na podstawie 
interpretacji zależności A = f(c

EDTA

). 



II. Określenie stężenia Fe(II) w oparciu o pomiar absorbancji kompleksu 
Fe(II) z 1,10-fenantroliną.

*

Metoda wymaga kalibracji przy pomocy roztworów wzorcowych zawierających Fe(III) i Fe(II).