Zeolieten als ionenwisselaars

1.Onderzoeksvraag

Hoe kun je de werking van zeolieten in detergenten aantonen?

2.Voorbereiding

Materialen

• Bekers (250 ml)
• roerstaaf
• Pipet meten
• 2 Erlenmeyer kolven (200mL)
• thermometer
• Elektrische verwarmingsplaat of Bunsenbrander
• Zeepoplossing
• Zeoliet A
• IJzer(III)chloridehexahydraat
• verdund zoutzuur (c = 2 mol/L)
•  ammoniumthiocyanaaat
• hard water

 

3. Werkwijze

1. Voorbereiding van oplossingen:

   500 mg ijzer (III) -chloridehexahydraat en 10 g  ammoniumthiocyanaat worden opgelost  in  een bekerglas (250 ml) in100 ml gedestilleerd water.

   Vul  4 ml gedestilleerd water (ongeveer 2 vingers breed) in een  reageerbuis en voeg 5 druppels ijzer (III)chlorideoplossing,2 druppels verdund zoutzuur  (c = 2 mol / L) en 5 druppels ammoniumthiocyanaaatoplossing   toe.  Vervolgens wordt een grote spateltip (ongeveer 250 mg) zeoliet A toegevoegd en geschud.

   Elk 100 ml hard water wordt gevuld in 2 Erlenmeyer kolven (200  ml).  In een kolf  wordt ongeveer 1,5 g  zeoliet A  toegevoegd.  De oplossingen  worden kort verwarmd onder roeren tot ongeveer 40 – 50 ° C.  Vervolgens wordt in beide Erlenmeyerkolven elk ongeveer 2 ml zeepoplossing gevuld.  De erlenmeyers worden gesloten met een stop en krachtig geschud.

    

   observatie

    

   	Zonder Zeoliet A	Met Zeoliet A
   IJzer (III)chlorideoplossing + Ammoniumthiocyanaatoplossing
   Hard water + Zeepoplossing

4. Waarneming

Reactie met ijzerionen:

IJzer(III) ionen vormen met thiocyanaationen een  dieprood [Fe(SCN)₆]^3-complex.   Na toevoeging van zeoliet A verdwijnt de rode kleuring . De oplossing ziet er geelachtig uit.

Reactie met hard water:

Zeepoplossing  gemengd met hard water zonder zeoliet A is troebel.  De zeep vormt  kalkzeep en schilfert uit. De oplossing  schuimt nauwelijks.

In aanwezigheid van zeoliet A vertoont de zeepoplossing een sterke schuimvorming,  zelfs in hard   water.  Omdat zeoliet A onoplosbaar  is in water  , wordt de oplossing vertroebeld.

Opmerking:

Zeoliet A kristallen verminderen de  schuimstabiliteit, het schuim is daarom lange tijd niet stabiel ondanks het zachte water.

Zeoliet A wisselt in waterige oplossing Na⁺ionen voor Ca^{2 +}ionen of.  Fe³⁺ionen van. De metaalionen worden opgeslagen in roosterholtes van zeoliet A.   Als gevolg hiervan gaat het vermogen van metaalionen om gekleurde complexen of slecht oplosbare zouten  te vormen verloren.  

Magnesiumionen zijn kleiner dan calciumionen, maar zijn omgeven  door een grotere hydratatieschaal vanwege de hoge ladingsdichtheid  . Ze kunnen daarom niet  zo snel en  niet zo effectief worden uitgewisseld als  calciumionen voor  natriumionen.