Fotodegradacja kompleksu [Fe(III)EDTA]
Wstęp
W środowisku naturalnym obecnych jest wiele substancji, które mogą być ligandami1
tworzącymi kompleksy2 z jonami metali. Procesy kompleksowania znacząco wpływają na
zachowanie się metali w środowisku. Przebieg zjawisk takich jak tworzenie się tlenków metali, ich
rozpuszczanie oraz reakcje zachodzące w glebie i osadach uwarunkowane są obecnością bądz

brakiem odpowiednich ligandów. Dlatego też, poznanie reakcji w których biorą udział jony metali,
ligandy i kompleksy metali ma istotne znaczenie dla zrozumienia obiegu metali w środowisku.
Światło słoneczne jest czynnikiem wpływającym na wiele procesów3 zachodzących w
środowisku. Wpływ światła może być bezpośredni, gdy jest ono pochłaniane przez np. substancje
uznawane za zanieczyszczenie środowiska, lub pośredni, gdy na skutek działania światła powstają
substancje (mediatory) łatwo reagujące np. z zanieczyszczeniami środowiska.
Fotodegradacja (fotoliza) kompleksów metali jest istotnym, z punktu widzenia chemii
środowiska, procesem gdyż wpływa na zachowanie zarówno metali jak i ligandów w środowisku.
Typowymi przykładami kompleksów metali, które ulegają fotodegradacji, są kompleksy żelaza ze
szczawianami, cytrynianami czy kwasami humusowymi. Uproszczone zapisy fotoredukcji
kompleksu żelazowo-szczawianowego przedstawiono poniżej:
[ Feśą III źąśąC2 O4źą3]3-ƒÄ…h ÃąŚą Fe śąII źąƒÄ…2C2O42-ƒÄ…CO2-ƒÄ…CO2
2[ Feśą III źąśąC O4źą3]3-ƒÄ…h ÃąŚą 2Feśą II źąƒÄ…5C O42-ƒÄ…2CO2
2 2
2[ Feśą III źąśąC O4źą3]3-ƒÄ…h ÃąŚą 2[ Fe śą II źąśąC2 O4źą2]2-ƒÄ…C2O42-ƒÄ…2CO2
2
Powyższe równania traktować należy jedynie jako uproszczone modele, gdyż dokładne
badania powyższej reakcji dowiodły, że oprócz dwutlenku węgla, wśród produktów powstających
podczas fotolizy kompleksów żelazowo-szczawianowych są; wodór, tlen, aldehyd mrówkowy oraz
kwas mrówkowy.
Warto zauważyć, że podczas fotodegradacji kompleksów w których atom żelaza jest
1 Co to sÄ… ligandy?
2 Co to są kompleksy koordynacyjne? Czym wyróżniają się chelaty?
3 Jakie to procesy? Wymień przynajmniej dwa.
atomem centralnym, następuje rozkład (utlenienie) jednego z ligandów. Fakt ten nabiera istotnego
znaczenia jeśli wez
miemy pod uwagę, że ligandem takim może być kwas
etylenodiaminotetraoctowy (EDTA)4. EDTA jest substancją pochodzenia antropogennego, która
zaburza naturalny cykl obiegu metali w środowisku. EDTA jest silnym czynnikiem chelatującym
dla wielu metali, stosowanym przy produkcji środków piorących i kosmetyków, głównie dla
zapobieżenia powstawania tzw. kamienia. EDTA należy do grupy tzw. trwałych zanieczyszczeń
środowiska, z uwagi na wysoką stabilność i niską biodegradowalność.
Kompleksy żelaza i EDTA podlegają fotodegradacji co, biorąc pod uwagę wysoką stabilność
EDTA, jest bardzo korzystne z punktu widzenia ochrony środowiska.
W trakcie poniższego ćwiczenia, studenci będą mieli okazję zapoznać się z reakcją
fotodegradacji kompleksu [Fe(III)EDTA]. Po wytworzeniu kompleks ten zostanie poddany
działaniu światła (naturalnego lub sztucznego) a obecność żelaza Fe(II), będącego jednym z
produktów degradacji kompleksu [Fe(III)EDTA], uwidoczniona za pomocą reakcji barwnej z
żelazicyjankiem potasu K3[Fe(CN)6].
Instrukcja wykonania
Materiały:
 cztery probówki o średnicy 16 mm, zaopatrzone w korki
 pipeta 0,1÷1,0 ml
 lampa rtęciowa
 folia aluminiowa
 szalka Petriego
 krążki bibuły filtracyjnej
 spektrofotometr
Odczynniki:
 roztwór żelazicyjanku potasu K3[Fe(CN)6], o stężeniu 0,10 g/ml
 roztwór chlorku żelaza(III) FeCl3, o stężeniu 0,05 g/ml
 roztwór EDTA, o stężeniu 0,10 g/ml
4 Jaki jest wzór strukturalny EDTA i jego zastosowania?
Uwaga! Przygotowanie roztworu przeprowadzać w zaciemnionym pomieszczeniu.
Do czterech probówek wlać dokładnie po 4 ml wody destylowanej, 0,100 ml roztworu
żelazicyjanku potasu K3[Fe(CN)6] i 0,075 ml roztworu chlorku żelaza(III) FeCl3. Do każdego z
roztworów używać oddzielnej końcówki pipety. Zawartość probówek delikatnie zamieszać a
następnie do każdej dodać po 0,100 ml roztworu EDTA. Dwie probówki owinąć szczelnie folią
aluminiową, posłużą one do porównania roztworu naświetlonego i nienaświetlonego.
Natychmiast po wymieszaniu roztworów w probówkach, wyzerować spektrofotometr
używając do tego celu jednej z probówek nieowiniętych folią aluminiową.
Pierwszą probówkę wystawić na działanie światła słonecznego, drugą umieścić w świetle
lampy rtęciowej. Co 5 minut dokonywać pomiaru absorbancji roztworu przy długości fali 680 nm.
Wyniki notować w formie tabeli czas-absorbancja. Pomiarów dokonywać przez około 40 minut, do
momentu przekroczenia zakresu pomiarowego aparatu.
Osobno do szalki Petriego wlać 10 ml wody destylowanej, dodać 0,250 ml roztworu
żelazicyjanku potasu K3[Fe(CN)6] i 0,375 ml roztworu chlorku żelaza(III) FeCl3. Całość delikatnie
zamieszać a następnie dodać 0,250 ml roztworu EDTA po czym ponownie zamieszać. Do szalki
włożyć na chwilę krążek bibuły filtracyjnej. Trzymając go pionowo pozwolić aby nadmiar cieczy
spłynął do szalki. Krążek umieścić w tekturowym, światłoszczelnym pudełku, które następnie
umieścić w suszarce. Po wysuszeniu bibuły położyć na niej jakiś nieprzez
roczysty przedmiot o
charakterystycznym kształcie (np. klucz). Można też spróbować użyć typowego czarno-białego
negatywu. Całość naświetlać przez 15 minut w świetle słonecznym lub pod lampą rtęciową. Po
naświetleniu bibułę dokładnie wypłukać wodą destylowaną i wysuszyć. Otrzymany obraz dołączyć
do sprawozdania (najciekawsze dzieła uwiecznione zostaną na tej stronie :-) .
Sprawozdanie
W sprawozdaniu zamieścić odpowiedzi na pytania zawarte w niniejszej instrukcji, opisać przebieg
eksperymentu i wyjaśnić zaobserwowane zjawiska. Dołączyć wykresy sporządzone na podstawie
danych pomiarowych.