Käytännönläheisen menetelmän kehittäminen kivivillanäytteen Fe(II)- ja Fe(III)-pitoisuuksien määrittämiseen

Abstract

Kivivilla on materiaalia, jota käytetään lämmön ja äänen eristeenä. Se valmistetaan kiviaineesta ja sideaineesta. Sulatettu kiviaines kuidutetaan, jolloin saadaan aikaan villalle ominainen rakenne yhdessä sideaineen kanssa. Kuidut koostuvat eri alkuaineiden muodostamasta verkkomaisesta rakenteesta. Tämän kiderakenteen yksi muodostaja on rauta, joka esiintyy oksideina FeO ja Fe2O3, hapetustateilla +II ja +III. Rautapitoisuus ja hapetusasteiden suhteet vaikuttavat villan ominaisuuksiin, kuten palokäyttäytymiseen. Tietämällä tuotteen kemiallisesta koostumuksesta voidaan ymmärtää sen käyttäytymisestä eri olosuhteissa ja kehittää entistä parempia tuotteita. Työn tarkoituksena oli kehittää käytännönläheinen menetelmä, jolla saadaan selville raudan +II- ja +III-hapetusteiden pitoisuudet. Tähän mennessä rautapitoisuus on määritelty röntgenfluoresenssilla (XRF), mutta menetelmä on työläs ja hapetusasteiden määrittäminen epävarmaa. Tässä työssä on käytetty sähkökemiallista lineaarista pyyhkäisyvoltammetriaa (LSV) ja spektrometrista kolorimetriaa. Lineaarisessa pyyhkäisyvoltammetriassa liuotetun näytteen kahden- ja kolmenarvoiset rautaionit hapetetaan ja pelkistetään ulkoisen jännitteen avulla. Tuloksena saadaan virtavaste, jonka perusteella voidaan määrittää pitoisuudet molemmille hapetusasteille käyttämällä niille tehtyä standardisuoraa. Kolorimetrisessa määrityksessä käytetään hyödyksi kahdenarvoisen raudan kykyä muodostaa kompleksi orgaanisen fenantroliini-yhdisteen kanssa. Muodostuneen kompleksin absorbanssi mitataan UV-Vis -spektrofotometrilla ja hapetusasteiden pitoisuudet määritetään valmistetulla standardisuoralla.