Typowe sole i związki osmu w wodzie
Osm może występować w wodzie w różnych formach chemicznych, a tożsamość związku ma znaczenie przy interpretacji pomiarów i ocenie uzdatniania. Poniższe związki to przykładowe odczynniki specjalistyczne, a nie lista form, o których wiadomo, że powszechnie występują w wodach naturalnych lub przemysłowych. Szersze informacje przedstawiono na stronie poświęconej osmowi.
Szerszą ocenę dotyczącą wody przedstawiono na stronie Osm w wodzie.
Przykładowe związki i różnice między nimi
| Związek | Wzór | Znaczenie dla oceny wody |
|---|---|---|
| Heksachloroosman(IV) potasu | K2[OsCl6] | Jonowa sól kompleksowa zawierająca chlorowy kompleks osmu. Jej właściwości nie należy wywodzić z właściwości tlenku osmu. |
| Osman(VI) potasu dwuwodny | K2OsO4·2H2O | Inna sól tlenowa dostarczana w postaci hydratu. Stopień uwodnienia wpływa na masę jednostki wzoru chemicznego i porównania wartości wyrażonych w jednostkach masy. |
| Tetratlenek osmu | OsO4 | Tlenek cząsteczkowy, a nie sól. Jest rozpuszczalny w wodzie, lotny i niebezpieczny; jego właściwości nie wolno przypisywać wszystkim związkom osmu. |
W wykazach producentów wymieniono heksachloroosman(IV) potasu i osman(VI) potasu dwuwodny. Wpis dotyczący tetratlenku osmu w poradniku NIOSH Pocket Guide opisuje jego zagrożenia i właściwości fizyczne. Zmierzoną wartość rozpuszczalności należy odnosić do dokładnie określonego związku, w tym w stosownych przypadkach jego hydratu, oraz do podanych warunków badania. Same nazwy związków w tabeli nie określają liczbowych wartości rozpuszczalności ani nie uzasadniają klasyfikowania tych soli jako rozpuszczalnych lub nierozpuszczalnych.
Formy chemiczne i sposób wyrażania stężeń
Wynik podany jako osm całkowity nie wskazuje, który związek ani który stopień utlenienia występuje w próbce. Porównanie stężeń w próbce całkowitej i filtrowanej może pomóc odróżnić frakcje związane z cząstkami od frakcji przechodzących przez filtr, zdefiniowane operacyjnie, ale sama filtracja nie pozwala ustalić form chemicznych na poziomie cząsteczkowym. Gdy tożsamość związku wpływa na decyzję dotyczącą uzdatniania, metoda analityczna powinna uwzględniać istotne formy i matrycę próbki. Przy pobieraniu próbek i interpretacji wyników należy też uwzględnić możliwość występowania formy osmu poza fazą ciekłą.
Porównując dane, sprawdź, w jaki sposób wyrażono stężenie. Stężenie w mg/L w przeliczeniu na Os oznacza masę osmu na litr; nie jest tym samym co mg/L związku osmu. Dla zidentyfikowanego związku udział masowy osmu wynosi nOs × MOs / Mzwiązku, gdzie nOs oznacza liczbę atomów osmu w jednostce wzoru chemicznego, a masa molowa związku uwzględnia wodę krystalizacyjną. Pomnożenie stężenia związku przez ten udział daje równoważne stężenie w przeliczeniu na Os.
Ocena uzdatniania i bilans faz
Możliwości uzdatniania zależą od formy chemicznej osmu i matrycy wody. Znaczenie może mieć oddzielanie materiału związanego z cząstkami oraz ocena adsorpcji, wymiany jonowej lub procesów membranowych w odniesieniu do form rozpuszczonych, ale nie można zakładać ich skuteczności dla nieokreślonego związku osmu. Przed wyciągnięciem wniosków o usuwaniu konieczna jest ocena dla konkretnej formy, w skali laboratoryjnej lub w innych reprezentatywnych warunkach; nie istnieje uniwersalna wartość skuteczności filtra lub żywicy dla osmu.
Niższe zmierzone stężenie w cieczy świadczy o zmianie w tej badanej fazie, a niekoniecznie o odzyskaniu lub wyeliminowaniu osmu. Interpretacja powinna uwzględniać istotne fazy ciekłe, stałe i gazowe, zwłaszcza gdy zidentyfikowano lotny związek, taki jak OsO4. Kluczowe jest rozróżnienie między zmierzoną zmianą stężenia, występującą formą chemiczną a ostatecznym miejscem, do którego trafia osm.
Interpretacja danych o rozpuszczalności w wodzie
Według Thermo Scientific osman(VI) potasu dwuwodny jest rozpuszczalny w wodzie. Ten opis jakościowy nie podaje stężenia nasycenia ani temperatury badania. W przypadku heksachloroosmanu(IV) potasu przywołana wyżej specyfikacja identyfikacyjna nie jest ilościowym pomiarem rozpuszczalności; przed wykorzystaniem jej w obliczeniach projektowych należy uzyskać dane dla dokładnie określonego odczynnika i warunków roztworu.
Dla porównania NIOSH podaje rozpuszczalność tetratlenku osmu wynoszącą 6% w temperaturze 77 °F (25 °C). Jest to wartość dla tlenku, a nie soli osmu. Należy zachować sposób podania wartości w źródle, zamiast bezpośrednio przeliczać procent o nieokreślonej podstawie na mg/L. Rozpuszczalność w wodzie nie zwalnia z oceny lotności i dróg narażenia.
Przykładowe przeliczenie stężenia
Przyjmując standardową masę atomową osmu według CIAAW, wynoszącą 190,23, oraz podaną przez producenta masę molową osmanu(VI) potasu dwuwodnego wynoszącą 368,45 g/mol:
mg/L w przeliczeniu na Os = mg/L czystego dwuwodnego hydratu × 190,23 ÷ 368,45.
Obliczony udział masowy osmu wynosi około 51,63%. Zatem 100 mg/L czystego dwuwodnego hydratu odpowiada 51,63 mg/L w przeliczeniu na Os, jeśli cały zawarty w nim osm występuje w mierzonej frakcji. Jeden mmol/L osmu pierwiastkowego odpowiada 190,23 mg/L w przeliczeniu na Os. Należy uwzględnić czystość odczynnika i zastosować dokładny wzór hydratu. Są to obliczenia składu, a nie granice rozpuszczalności ani instrukcje przygotowania roztworu.
Bilans masy przy zatężaniu i odzysku
Jeżeli zwalidowany proces rozdziału przenosi osm do mniejszej objętości zbieranej cieczy, stężenie należy obliczać na podstawie masy faktycznie odzyskanego osmu:
Stężenie w strumieniu odzyskanym = stężenie w strumieniu zasilającym × objętość strumienia zasilającego × odzyskany udział masowy ÷ objętość strumienia odzyskanego.
Na przykład 1 000 L roztworu o stężeniu 1 mg/L w przeliczeniu na Os zawiera 1 g osmu. Jeśli 90% osmu zostanie odzyskane w 10 L, uzyskane stężenie wyniesie 90 mg/L w przeliczeniu na Os, co oznacza 90-krotny wzrost stężenia. Jest to wyłącznie ilustracyjny bilans masy, a nie zalecana metoda przetwarzania osmu ani gwarancja odzysku.
Usunięcie osmu z uzdatnionej wody, odzyskanie go do zbieranego strumienia i czystość produktu to odrębne wyniki. W ocenie należy uwzględnić pozostałości, ciecze popłuczne oraz wszelkie istotne straty do powietrza. Jeśli może występować tetratlenek osmu, nie wolno zakładać, że odparowywanie w układzie otwartym lub napowietrzanie zapewni bezpieczne zatężenie bądź usunięcie osmu: niezbędne są fachowa ocena bezpieczeństwa procesu i odpowiednie zabezpieczenie przed uwolnieniem substancji.