Vraag 28Grondstoffen uit spaarlampen

Oude spaarlampen en oude tl-buizen bevatten stoffen die worden aangeduid met de afkorting HALO. HALO geeft de gewenste kleur aan het licht. De kleur wordt onder andere bepaald door een klein percentage antimoonionen ( Sb 3+ ) in HALO. Het aantal elektronen (en de verdeling ervan over de schillen) in de Sb 3+ -ionen zijn daarbij van belang.

Aangezien antimoon hoog staat op de lijst van elementen die schaars dreigen te worden, is men op zoek naar methoden om Sb 3+ -ionen uit HALO terug te winnen. Behalve Sb 3+ -ionen bevat HALO fosfaationen en calciumionen die kunnen worden gebruikt om hydroxy-apatiet te maken. Hydroxy-apatiet is een grondstof voor kunstmest. Onderzoekers hebben daarom een methode ontwikkeld waarbij uit HALO twee producten worden verkregen: antimoonoxide en hydroxy-apatiet. In deze methode wordt een ionische vloeistof gebruikt. Een ionische vloeistof is een zout dat vloeibaar is bij lage temperaturen, bijvoorbeeld bij kamertemperatuur. De gebruikte ionische vloeistof (( C H ) CH NCl) 8 17 3 3 bestaat uit (C H ) CH N + -ionen en Cl – - ionen. De (C H ) CH N + -ionen 8 17 3 3 8 17 3 3 zijn in figuur 1 met een vereenvoudigde structuurformule en op schematische wijze weergegeven. figuur 1 CH 3 + N = C H + vereenvoudigde structuurformule schematische weergave De vaste stof ( C H ) CH NCl heeft een veel lager smeltpunt dan het zout 8 17 3 3 NaCl . Het verschil in smeltpunt kan verklaard worden aan de hand van de roosteropbouw van beide stoffen. Een mogelijke roosteropbouw van ( C H ) CH NCl is vereenvoudigd en schematisch weergegeven in 8 17 3 3 figuur 2. figuur 2 − + + − + − − + − + + − + − − + − + + −

De ontwikkelde methode verloopt in een aantal stappen. stap 1: Aan HALO wordt een overmaat zoutzuur gevoegd. Daarbij ontstaat een waterige oplossing. De Sb 3+ - ionen uit HALO worden omgezet tot SbCl – - ionen. 4 stap 2: Aan de oplossing uit stap 1 wordt de eerdergenoemde ionische vloeistof toegevoegd. De ionische vloeistof mengt niet met de oplossing die in stap 1 is ontstaan. Er ontstaat een twee-lagensysteem. Tussen de twee vloeistoffen worden de Cl – - ionen uit de ionische vloeistof met de SbCl – -ionen van 4 stap 1 uitgewisseld (zie figuur 3). Na enige tijd worden de twee vloeistoflagen A en B van elkaar gescheiden. figuur 3 ionische vloeistof – laag A Cl – SbCl 4 laag B oplossing stap 3: Aan laag A wordt een natriumhydroxide-oplossing toegevoegd. De twee vloeistoffen worden flink door elkaar geschud. De volgende reactie treedt op: 2 SbCl – + 6 OH – → Sb O (s) + 3 H O + 8 Cl – 4 2 3 2 Sb O wordt afgescheiden van de twee vloeistoffen. 2 3

Leg uit welke scheidingsmethode geschikt is om Sb O te scheiden van de 2 3 twee vloeistoffen.