Лабораторная работа №5 - Электронная библиотека ПГУ им.С

Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет
им. С. Торайгырова
Биолого-химический факультет
Кафедра химии
ЭКСПЕРТИЗА ОРГАНИЧЕСКИХ
И ПРИРОДНЫХ ТОКСИНОВ
Методическое указание к выполнению лабораторных занятий
Павлодар
УДК 547 (07)
ББК 24.2 я 7
Э41
Рекомендовано Ученым советом ПГУ им. С. Торайгырова
Рецензенты:
доктор химических наук, профессор Амриев Р.А.
Составитель А.К. Турсынова
Э41 Экспертиза органических и природных токсинов:
методические указания к лабораторным работам / сост.
А.К. Турсынова. – Павлодар, 2006. – 24с.
В методическом указании
по дисциплине «Экспертиза
органических и природных токсинов», приведены правила техники
безопасности, намечена цель выполнения лабораторных работ,
теоретическая часть, контрольные вопросы.
Методическое указание разработано в соответствии (с типовой
программой, ГОСО).
УДК 547 (07)
ББК 24.2 я 7
© Турсынова А.К., 2006
© Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова,
2006
2
Введение
Методические указания предназначены для студентов
специальности
090640–Химическая,
криминалистическая
и
экологическая экспертиза.
Необходимость
издания
методического
указания
к
лабораторным работам для студентов специальности 090640–
Химическая, криминалистическая и экологическая экспертиза связана
с недостатком необходимой литературы, а также для улучшения
качества проведения и закрепления теоретических основ химической
экспертизы. Умения и навыков при работе с химической посудой,
реактивами, правильно собирать установку по проведению
лабораторных работ, умение анализировать полученные результаты и
т.д.
В связи с тем, что
студенты, специализирующие, по
химической экспертизе будут в основном работать на химических
предприятиях, где одной из важнейшей проблемой является
загрязнение воздушной среды, в которой необходимо постоянно
проверять, содержание вредных токсинов в воздухе. Поэтому задача
заключается в издании методической литературы по профилю
химическая экспертиза.
Токсины (от греческого toxikon – яд), вещества бактериального,
растительного, животного и органического происхождения,
способные угнетать физиологические функции, что приводит к
заболеванию или гибели животных или человека.
Природными токсинами являются: ртуть, оксиды азота, оксид
углерода (IV), оксид углерода (II) и т.д.
Органическими токсинами являются: хлорорганические
соединения, бром, бензин, сернистый ангидрид и т.д.
В методических указаниях приведен порядок подготовки
студентов к лабораторной работе, порядок ее выполнения, правила
техники безопасности, правила безопасности во время работы и
требования безопасности по окончании работы.
Также определена цель выполнения лабораторных работ,
необходимые реактивы, теоретическая часть, ход работы,
контрольные вопросы.
После выполнения лабораторных работ студент проделывает
определенные расчеты, составляет соответствующие химические
уравнения, делает отчет, вывод работы по поставленной цели, а также
ведет правильное оформление проведенной работы в лабораторный
журнал.
3
Порядок подготовки студента к лабораторной работе и порядок ее
выполнения
1.1 К выполнению каждой работы приступать только после
получения инструктажа по технике безопасности и разрешения
преподавателя.
1.2 Рабочие места запрещается загромождать склянками с
реактивами, не нужными в данный момент приборами, посудой и
посторонними предметами.
1.3 Каждый работающий в лаборатории должен знать, где
находятся в лаборатории средства противопожарной защиты:
огнетушители, ящик с просеянным песком, асбестовое или войлочное
одеяло и аптечка с медикаментами для оказания первой помощи
(растворы: танина в спирте, перманганата калия, борной кислоты,
гидрокарбоната натрия, йода, а также ваты, бинтов, пластыря, мази от
ожога).
1.4 Совершенно недопустимо в лаборатории курить, принимать
пищу, пить воду из химической посуды.
1.5 Ни в коем случае нельзя пробовать какие-либо вещества на
вкус.
2 Требования безопасности во время работы
2.1 Приступая к работе, необходимо: уяснить методику работы,
правила ее безопасного выполнения;
- проверить правильность сборки прибора или установки;
- проверить соответствие взятых веществ веществам, указанным в
описании работы.
2.2 Запрещается выливать в раковину кислоты, щелочи и
подобные растворы. Сливать эти растворы надо в специальную
посуду.
2.3 Нельзя путать пробки от реактивов, нельзя остатки
реактивов выливать обратно в склянку, несоблюдение этих правил
приводит к порче реактивов и химикатов.
2.4 Категорически запрещается оставлять действующие
приборы без присмотра.
2.5 При нагревании жидкостей и твердых веществ в пробирках и
колбах надо следить за тем, чтобы отверстия этих сосудов были
направлены в сторону от себя и других работающих. Нельзя
заглядывать сверху в открытые нагреваемые сосуды, во избежание
поражения при неожиданном выбросе горячей массы.
2.6 Склянки с жидкостями и твердыми веществами следует
4
брать одной рукой за горлышко склянки, а другой снизу, поддерживая
за дно.
3 Требования безопасности при работе с кислотами и щелочами
3.1 Минеральные кислоты (соляная, азотная, серная,
фтороводородная) при попадании на кожу и слизистые оболочки
вызывают химические ожоги.
3.2 При работе с кислотами и щелочами необходимо помнить
следующие правила.
3.2.1 Все работы с кислотами и щелочами надо проводить в
защитных очках и резиновых перчатках.
3.2.2 При переливании кислот и щелочей через сифон и воронку
из больших сосудов в меньшие сосуды необходимо пользоваться
защитными очками, резиновыми перчатками, фартуком.
3.2.3 Категорически запрещается кислоты и щелочи затягивать
ртом в сифон и пипетки.
3.2.4 Разбавлять серную кислоту можно только в жаростойкой
посуде, приливая кислоту к воде, а не наоборот, так как происходит
значительное выделение теплоты и разбрызгивание. При работе
необходимо надеть защитные очки.
3.2.5 Растворять гидроксиды натрия и калия следует
(в защитных очках) медленным прибавлением их к воде небольшими
порциями. Твердую щелочь надо брать щипцами, а не руками.
3.2.6 Не следует применять серную кислоту в вакуум
эксикаторах в качестве водоосушителя, так как в случае взрыва
эксикатора кислота может попасть на работающего.
3.2.7 Особо следует указать на предосторожности, необходимые
при работе с хлорной кислотой являющуюся очень сильным
окислителем.
Хлорную кислоту часто рекомендуют в методиках
анализов неорганических веществ. Продажные растворы содержат
70 % хлорной кислоты. Такая кислота является концентрированной и
при кипячении не взрывается. При соприкосновении кипящей
неразбавленной и их растворами.
4 Требования безопасности по окончании работы.
4.1 По окончании лабораторной работы студенты обязаны
привести в порядок свое рабочее место. Закрыть все склянки и посуду
с химическими веществами пробками и поставить на отведенное
место.
5
Лабораторная работа № 1
Обнаружение паров ртути
Цель работы: Ознакомление с методами обнаружения паров
ртути в воздухе и в растворе.
Теоретическая часть. Ртуть. Hg . Атомный вес 200,59.
Блестящий жидкий металл; плотность 13,54 г/см3; температура
кипения 356,9оС; давление пара 0,0013 мм.рт.ст. (20оС). Пары ртути
значительно тяжелее воздуха. Они хорошо сорбируются
строительными материалами, деревом, тканями и т.п.
Пары ртути могут быть причиной как острых, так и
хронических отравлений. При хронических отравлениях поражается
центральная нервная система. Наиболее характерным симптомом
хронического отравления является дрожание кистей рук, языка, век и
в тяжелых случаях всего тела. Предельно допустимая концентрация
паров ртути в воздухе 0,01 мг/м3.
При реакции ртути с йодом в растворе иодида калия получается
иодид ртути, который взаимодействует с солями меди с образованием
в присутствии восстановителя комплексной ртутно-медно-йодистой
соли, выпадающей в осадок. Интенсивность окраски полученного
осадка колориметрируют
и определяют содержание ртути.
Чувствительность метода 0,2 мкг ртути в пробе.
Для обнаружения паров ртути в воздухе по окраске CuI  HgI 2
пользуются сухой реактивной бумагой, которую экспонируют в
различных местах производственного помещения.
Необходимые реактивы: Сульфат меди CuSO4  5H 2O , 10%ный раствор, иодид калия, 10%-ный и 1 %-ный растворы. Сульфит
натрия Na2 SO3  7 H 2O , 1%-ный раствор. Этиловый спирт C2 H 5OH , 96%ный раствор.
Приготовление поглотительного раствора. Растворяют 2,5г
возогнанного йода и 30г иодида калия в небольшом количестве воды
и доводят объем до 1 л дистиллированной водой. Йод, 0,1н. раствор в
3%-ном растворе йодида калия. Сульфат меди СuSO4  5H 2O , 10%-ный
раствор, или хлорид меди CuCl2  H 2O , 7%-ный раствор. Сульфит
натрия Na2 SO3  7 H 2 O , 3н. раствор. Титр раствора устанавливают по
0,1н раствору йода.
Приготовление стандартного раствора. Растворяют 0,0135г
хлорида ртути HgCl 2 или 0,0226г йодида ртути HgI 2 в 100 мл
6
поглотительным раствором. Стандартный раствор содержит в 1 мл 1
мкг-ион Hg 2 ртути.
Приготовление реактивного раствора. В мерный цилиндр
вносят 1 объем 10%-ного раствора сульфата меди или 7%-ного
раствора хлорида меди и 5 объемов 3 н. раствора сульфита натрия;
смесь взбалтывают до растворения осадка. Раствор готовят перед
анализом.
Натуральная стандартная шкала. В колориметрические Ии
центрифужные пробки вносят 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1 мл стандартного
раствора, что соответствует 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1 мкг ртути. Объем
жидкости в каждой пробирке доводят до 1 мл поглотительным
раствором и закрывают пробирки пробками.
Реактивная бумага. Смешивают равные объемы 10%-ного
раствора сульфата меди и раствора иодида калия (по 200 мл). После
осаждения образовавшегося осадка сливают верхний слой бурой
жидкости.
Осадок
промывают
декантацией
2-3
раза
дистиллированной водой, по одному разу 1%-ным раствором иодида
калия и 1%-ным раствором сульфита натрия и снова 2 раза
дистиллированной водой. Затем, как можно полнее, сливают воду с
осадка, оставшуюся воду снимают фильтровальной бумагой. Осадок
переносят в небольшой стакан и туда же прибавляют немного
этилового спирта до получения полужидкой пасты.
Ватным тампоном или кисточкой наносят ровным и тонким
слоем полученную пасту на одну сторону полосок фильтровальной
бумаги; бумагу сушат при комнатной температуре и хранят в склянке
с притертой пробкой.
Индикаторная бумага кремового цвета.
Готовить ее необходимо в помещении, воздух которого не загрязнен
парами ртути.
Неорганические и органические соединения ртути мешают
определению.
Опыт 1. Обнаружение паров ртути в воздухе.
Ход работы: Реактивную бумагу помещают в исследуемом
воздухе. При наличии паров ртути цвет бумаги изменяется от
кремового до желтовато-розового и розового.
По данным С.Ф. Яровской, по времени появления окраски
можно ориентировочно установить концентрацию паров ртути:
Время появления
окраски, мин
15 20 30 50 90 180 360 1440
7
Содержание паров ртути
0,01
0,7
0,3
0,2 0,09 0,06 0,03
0,02 ~
Опыт 2 Колориметрическое определение в растворе
Ход работы: Через два последовательно соединенных
поглотительных прибора (рисунок 1) содержащих по 1 мл
поглотительного раствора, протягивают 5-10 л воздуха со скоростью
0,5-1 л/мин. По окончании отбора пробы в поглотительный прибор
добавляют по 1-2 капли 0,1 н. раствора йода. Затем во все пробирки
стандартной шкалы и пробу вносят по 0,75 мл реактивного раствора и
перемешивают. Через 10 мин после полного осаждения взвеси
сравнивают интенсивность окраски пробы со стандартной шкалой.
Расчет. Концентрацию ртути в воздухе вычисляют в мг/м3 по
формуле:

a  100
V
(1)
где a – количество ртути, найденное в пробе, мкг; V – отбор
отобранной пробы воздуха, мл.
Рисунок 1 сифонами
Аспираторы: а - бутыли с тубусами; б - бутыли с
8
Контрольные вопросы:
1. По первому опыту какова максимальная концентрация ртути
в воздухе?
2. Сколько мг/м3 составляет концентрация ртути в воздухе по
второму опыту рассчитанная из формулы?
3. Как определяют скорость потока воздуха?
4. Почему для отбора воздуха пользуются аспираторами?
Лабораторная работа №2
Обнаружение оксидов азота в воздухе
Цель работы: Ознакомление с методами обнаружения оксидов
азота в воздухе производственных помещений.
Теоретическая часть. В воздухе производственных помещений
встречается NO (молекулярный вес 30,006), NO2 (молекулярный вес
46,005) и N 2 O4 (молекулярный вес 92,01).
Состав смеси окислов азота зависит от температуры и
влажности воздуха.
Окись азота – бесцветный газ; температура кипения – 151,8ОС;
пл. 1,037 (по воздуху). При нормальных условиях 1л газа весит 1,34г.
Кислородом воздуха окись азота окисляется до двуокиси.
Двуокись азота – желтовато-бурый газ с резким запахом. При
температуре ниже 140ОС частично полимеризуется в N 2 O4 . При
повышении температуры происходит диссоциация молекулы N 2 O4 на
две молекулы NO2 :
N 2 O4  2NO2
(2)
Четырехокись азота – жидкость; температура кипения 21ОС;
температура плавления – 11ОС; пл. 1,47 г/см3.
При взаимодействии NO2 и N 2 O4 с водой образуется смесь
азотистой и азотной кислот.
Окислы азота действует раздражающе на дыхательные пути,
особенно на легкие, вызывая отеки.
Предельно допустимая концентрация окислов азота в воздухе в
пересчете на N 2 O5 составляет 5 мг/м3. Для пересчета NO2 на N 2 O5
вводят коэффициент 1,17.
9
При взаимодействии азотистой кислоты с реактивом Грисса –
Илосвая образуется азокраситель, придающий раствору розовую
окраску различной интенсивности.
По интенсивности окраски раствора колориметрически
определяют концентрацию двуокиси азота. Чувствительность метода
1 мг/м3.
Все употребляемые реактивы и вода не должны давать
положительной реакции на нитрит-ион с реактивом Грисса - Илосвая.
Окислители мешают определению.
Необходимые реактивы: Едкий натр 0,1н. раствор, соляная
кислота 0,1н. раствор, уксусная кислота 10%-ный раствор,
сульфаниловая кислота
Растворяют 0,5г
H 2 NC6 H 4 SO3 H  H 2 O .
сульфаниловой кислоты в 150 мл 10%-ного раствора уксусной
кислоты. Раствор хранят в темной склянке.
α- Нафтиламин С10 H 7 NH 2 . В пробирке растворяют при
нагревании 0,1г нафтиламина в 20 мл дистиллированной воды.
Прозрачный раствор сливают с нерастворившегося осадка в колбу и
доводят его объем до 150 мл 10%-ным раствором уксусной кислоты.
Раствор хранят в темной склянке; при появлении окраски он
становится непригодным.
Приготовление Реактива Грисса – Илосвая. Смешивают в
равных объемах растворы сульфаниловой кислоты и α-нафтиламина.
Раствор готовят в день анализа.
Метиловый красный. Растворяют 0,01г метилового красного в
1л 0,1н. раствора едкого натра.
Искусственная стандартная шкала. Для приготовления
искусственной стандартной шкалы в пробирки вводят следующие
растворы:
Таблица 1 – Шкала различной концентрации растворов
№ стандарта
Метиловый
красный, мл
Соляная кисло
та 0,1н.р-р, мл
Соответствует содержанию NO2 мг/л
0
0
1
0,02
2
0,04
3
0,06
4
0,08
5
6
0,12 0,25
7
0,5
8
0,7
3
2,98
2,96
2,94
2,92
2,88 2,75
2,5
2,3
0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,01 0,02 0,03
10
Растворы хранят в закрытых пробирках. Шкала устойчива в
течении месяца.
Опыт 1. Колориметрическое определение диоксида азота в
растворе
Ход определения. Для анализа пробу воздуха отбирают в
шприц или в газовую пипетку с притертыми кранами.
При отборе пробы воздуха в шприц набирают 3 мл реактива
Грисса -Илосвая и осторожно, подняв шприц концом вверх, подводят
поршень к нулевому делению, затем закрывают кран. В месте отбора
пробы кран открывают, засасывают 50мл воздуха, затем кран
закрывают. Шприц, держа его горизонтально или чуть наклонно,
встряхивают 3 мин. Повторно отбирать воздух в тот же шприц не
рекомендуется.
При отборе проб в газовую пипетку вносят 3 мл реактива и
откачивают из нее воздух. В место отбора пробы открывают кран, и
исследуемый воздух поступает в пипетку, встряхивают в течение 3
мин.
Реактив вводят в шприц или пипетку в помещении, воздух
которого не содержит двуокиси азота.
После отбора пробы окрашенную жидкость переносят в
колориметрическую пробирку, сравнивают интенсивность окраски
пробы с искусственной стандартной шкалой и определяют
концентрацию NO2 .
Контрольные вопросы:
1. Какой азокраситель образуется при взаимодействии
азотистой кислоты реактивом Грисса – Илосвая?
2. Напишите реакцию взаимодействия азотистой кислоты
реактивом Грисса – Илосвая?
Лабораторная работа №3
Обнаружение диоксида углерода в воздухе помещений
Цель работы: Ознакомление с методами обнаружения диоксида
углерода в воздухе.
Теоретическая часть. Диоксид углерода CO2 (IV) - бесцветный
газ без запаха; плотность 1,524 (по воздуху); температура кипения –
11
78ОС. При нормальных условиях 1л газа весит 1,977г. При - 56,6ОС и
давлении 5,2 атм сгущается в бесцветную легкоподвижную жидкость.
Хорошо растворяется в воде. Диоксид углерода - CO2 (IV) в
небольших концентрациях (0,03-0,04 объемн. %) всегда находится на
воздухе. Выдыхаемый человеком воздух содержит до 4% диоксида
углерода (углекислый газ), поэтому концентрация диоксида углерода
в закрытых помещениях повышается в зависимости от числа
находящихся там людей и производимой ими работы.
Диоксид углерода CO2 - обладает наркотическим действием,
раздражает кожу и слизистые оболочки; в относительно малых
концентрациях возбуждает дыхательный центр, в очень больших –
угнетает его.
При протягивании исследуемого воздуха через раствор
обесцвечивается.
Концентрация диоксида углерода CO2 в исследуемом воздухе
рассчитают по отношению к концентрации диоксида углерода CO2 в
наружном воздухе.
Чувствительность метода 0,03-0,04% (0,59-0,79 мг/л).
Определению мешают все кислые пары и газы.
Необходимые
реактивы:
Поглотительный
раствор,
фенолфталеин 1%-ный раствор в 96%-ном этиловом спирте.
Приготовление поглотительного раствора. К 50 мл воды
приливают 5 капель 0,1 н. раствора едкого натра.
Опыт 1. Индикаторный метод определения диоксида
углерода (IV) в помещениях
Ход определения. В пробирку наливают 5 мл поглотительного
раствора и 2-3 капли фенолфталеина. Раствор окрашивается в розовый
цвет. Пробирку закрывают пробкой с двумя трубками, к длинной
трубке с помощью резинового шланга присоединяют ручной насос
(типа велосипедного). Воздух со скоростью 10 качаний в 1 мин
протягивают через поглотительный раствор до обесцвечивания
последнего.
Затем отбирают пробу чистого атмосферного воздуха до
обесцвечивания того же объема поглотительного раствора. Объем
воздуха в обоих случаях определяют по числу качаний насоса,
рабочая емкость которого не имеет существенного значения, так как
при расчете концентрации CO2 берут отношение числа качаний
насоса, сделанных до обесцвечивания поглотительного раствора
воздухом помещения и наружным воздухом.
12
Расчет. Концентрацию двуокиси углерода (  ) в исследуемом
воздухе в мг/л рассчитывают по формуле:
  0,79
n1
n
(3)
где 0,79 – концентрация CO2 в наружном воздухе, мг/л; n1 –
число качаний насосом при отборе наружного воздуха; n – число
качаний насосом при отборе исследуемого воздуха.
Этим методом можно пользоваться для ориентировочных
определений, так как ошибки, вызванные разницей температуры
воздуха внутри помещения и снаружи, могут, особенно в зимнее
время, достичь значительной величины.
Контрольные вопросы:
1. Известно, что при высоких концентрациях углерода
наступает удушье, с чем это связано?
2. Сколько допускается содержание объемных процентов
диоксида углерода для жилых помещений, сколько для шахт?
Лабораторная работа №4
Обнаружение оксида углерода
Цель работы: Ознакомление с методами обнаружения оксида
углерода в воздухе.
Теоретическая часть. Оксид углерода - CO (II), бесцветный газ
без вкуса и запаха; 1л при нормальных весит 1,25г; плотность. 0,967
(по воздуху); в 100 мл воды растворяется 0,0249 мг (20 ОС). Горит
синеватым пламенем.
Оксид углерода – крайне опасный яд. Токсическое действие
окиси углерода заключается в способности ее вытеснять кислород из
оксигемоглобина крови, образуя карбоксигемоглобин. Вследствие
этого нарушается обмен кислорода в организме и наступает удушье.
При протягивании воздуха, содержащего оксид углерода, через
индикаторную трубку с силикагелем, пропитанным раствором
сульфата палладия, индикаторный порошок окрашивается в черный
цвет. Интенсивность окраски измеряют по искусственной стандартной
шкале.
13
Для повышения устойчивости получаемой окраски к
реактивному раствору добавляют раствор сульфата аммония, для
повышения чувствительности – раствор молибдата аммония.
Чувствительность метода 5 мг/м3.
Необходимые реактивы: Азотная кислота, пл. 1,29 – 1,30 г/см3,
паромолибдат аммония ( NH 4 ) 6 Mo7 O24  H 2 O , 4,8% - ный раствор
сульфата аммония, 1%-ный раствор сульфата палладия PdSO4  2H 2O ,
1,9%-ный раствор сульфата меди CuSO4  5H 2O .
Приготовление индикаторного порошока. Силикагель марки
КСК помещают в стакан, заливают азотной кислотой и оставляют на
сутки. После этого силикагель промывают большим количеством
водопроводной воды до исчезновения кислой реакции (проверяют
бумагой конго), затем дистиллированной водой до отрицательной
реакции на хлорид – ион в промывных водах (с нитратом серебра).
Полученный силикагель высушивают в сушильном шкафу до
образования полупрозрачных зерен. Их размалывают в шаровой
фарфоровой мельнице или фарфоровой ступке, отделяют фракцию с
размером зерен 0,07-0,15 мм и прокаливают ее в муфельной печи 8 ч
при 600ОС.
В колбу Кляйзена вносят 3 мл раствора парамолибдата аммония,
0,05 мл раствора сульфата аммония и 1 мл раствора сульфата
палладия. Затем в колбу вводят 1,5г силикагеля при тщательном
перемешивании. Колбу плотно закрывают пробкой, через которую
пропущена стеклянная трубка капиллярным концом внизу. На
верхний конец трубки надевают хлоркальцевую трубку, содержащую
древесный уголь, силикагель и гопкалит (помещенные слоями) для
очистки (в процессе вакуумирования) поступающего воздуха от
примесей, в том числе от следов оксида углерода (II). После
шестичасовой выдержки колбу погружают в водяную баню,
нагревают до 50-60ОС и создают внутри колбы разрежение (17-20
мм.рт.ст.). В течении 15-20 мин индикаторный порошок в колбе
высыхает, после чего температуру в бане доводят до 60-65ОС, а
остаточное давление в колбе до 4-5 мм.рт.ст. Эта окончательная
сушка индикаторного порошка продолжается 30-35 мин, затем
давление в колбе выравнивают с атмосферным (через капилляр).
Индикаторный порошок переносят в банку, предварительно
"промытую" воздухом, свободным от оксида углерода, и плотно
закрывают ее.
Индикаторные трубки. В стеклянную трубку с суженным
концом вводят маленький ватный тампон и слегка уплотняют его
стеклянной палочкой. Последовательно насыпают силикагель слоем 5
14
мм, индикаторный порошок слоем 3,5 мм и снова силикагель слоем 20
мм. После этого в трубку вводят сульфат меди (2 мм) для поглощения
сероводорода, если он окажется в воздухе Сверху помещают тампон
из стеклянной ваты. Все вещества уплотняют легким постукиванием
трубки о стол. Затем трубку запаивают на газовой горелке. Следует
избегать попадания газов от пламени внутрь трубки, поэтому
заготовленные трубки должны иметь перетяжку, отстающую от
широкого конца на 30-40 мм. В место перетяжки направляют тонкое
пламя горелки.
Искусственная стандартная шкала. Приготовляют смеси
воздуха с окисью углерода концентраций 0,005; 0,01 до 0,1 мг/л с
интервалом 0,01 мг/л и от 0,1 мг/л до 1 мг/л с интервалом 0,1 мг/л.
Правильность этих концентраций проверяют одним из обычных
методов исследования воздуха. Затем через индикаторные трубки
протягивают по 50 мл каждой приготовленной смеси (описанным
ниже способом). Полученные оттенки индикаторного порошка
зарисовывают акварельными красками на бумаге в виде полосок с
указанием под каждой из них концентраций оксида углерода. Шкалу
следует хранить в темноте во избежание выцветания.
Опыт 1. Колориметрическое определение с применением
индикаторных трубок
Ход работы. Трубку вскрывают с обоих концов и со стороны
широкого конца протягивают шприцем 50 мл воздуха в течение 1 мин.
Через 0,5 мин полученную окраску сравнивают со стандартной
шкалой и определяют концентрацию оксида углерода в воздухе.
Контрольные вопросы:
1. В каких объемах смесь, содержащая оксид углерода и
кислород взрывоопасна?
2. Как еще по-другому называют оксид углерода (II).
3. Сколько
мг/м3
составляет
предельно-допустимая
концентрация оксида углерода (II) в воздухе.
Лабораторная работа №5
Обнаружение хлорорганических соединений
15
Цель работы: Ознакомление с определением хлорорганических
соединений.
Теоретическая
часть.
Хлорорганические
соединения
представляют собой газы, жидкости или твердые вещества со
своеобразным запахом.
Хлорорганические соединения обладают наркотическим и
общетоксическим действием.
Предельно-допустимые
концентрации
установлены
для
отдельных хлорорганических соединений в зависимости от степени их
токсичности.
Хлорорганические соединения поглощаются активированным
углем. При последующем прокаливании угля на газовой горелке
пламя ее окрашивается в зеленый цвет. При этом длительность
окрашивания
пламени
пропорциональна
концентрации
хлорорганических соединений в воздухе.
Чувствительность метода 0,5 мг хлора в пробе.
Опыт 1. Определение методом окрашивания пламени
Ход работы. В аллонж с притертой пробкой вносят 0,8 г
активированного угля (древесного) с размером зерен 2-3 мм. Алонж
закрывают со стороны входа исследуемого воздуха тампоном из
тонкой медной проволоки 1, с другой стороны помещают ватный
тампон 3, вынимаемый из алонжа за прикрепленную к нему медную
проволоку 4. Через слой угля 2 протягивают исследуемый воздух со
скоростью 0,3-0,4 л/мин. При концентрациях хлорирированных
соединений, близких к предельно допустимым, следует отобрать не
менее 10 л воздуха. После окончания отбора пробы воздуха аллонж
плотно закрывают стеклянной пробкой.
Уголь из аллонжа без потерь переносят в медный сетчатый
цилиндр диаметром 20 мм и высотой 45 мм, предварительно
прокаленный на газовой горелке до полного исчезновения зеленого
окрашивания ее пламени. Пламя горелки должно быть заранее
отрегулировано так, чтобы медный цилиндр на 2/3 находился в его
окислительном конусе.
Тигельными щипцами, также прокаленными, цилиндр с
активированным углем помещают в насадку на газовой горелке,
последняя находится внутри экрана из белой жести. Экран служит для
защиты пламени горелки и для более удобного наблюдения за
окрашиванием пламени по отражению на полированной внутренней
поверхности экрана.
16
При появлении зеленого окрашивания по верхним краям
пламени включают секундомер. Окрашивание пламени, имеющее
вначале характер сплошной зеленой или зелено-синей каймы, под
конец делается прерывистым. С этого момента следует слегка
поворачивать цилиндр в насадке. Когда окрашивание полностью
исчезнет, останавливают секундомер.
Содержание хлора (в мг) определяют по продолжительности
окрашивания пламени (в мин), пользуясь калибровочным графиком.
Содержание того или иного хлорорганического соединения
определяют,
умножая
найденное
количество
хлора
на
соответствующий
коэффициент;
в
случае
анализа
смеси
хлорорганических соединений общую концентрацию их выражают по
наиболее токсичному компоненту.
Расчет. Содержание хлорорганического соединения (  ) в
воздухе в мг/м3 вычисляют по формуле:
K
a
1000
V
(4)
где, K –коэффициент пересчета хлора на хлорорганическое
соединение; a – содержание хлора, найденное по калибровочному
графику, мг; V – объем воздуха, отобранный для анализа.
Контрольные вопросы:
1. Сколько мг/м3 составляет концентрация хлора исходя из
формулы?
2. Какие соединения мешают определению?
3. Например, сколько мг/м3 составляет предельно-допустимая
концентрация трихлорэтилена?
Лабораторная работа №6
Обнаружение паров брома
Цель работы: Ознакомление с методом обнаружения паров
брома на воздухе.
Теоретическая часть. Красно-бурая жидкость с сильным
своеобразным запахом; температура кипения 58,78 ОС; давление пара
181,25 мм.рт.ст. (21оС). Бром растворим в воде; хорошо растворим в
этиловом спирте, диэтиловом эфире, хлороформе, сероуглероде.
17
Бром раздражает дыхательные пути; он может вызвать отек
легких.
Метод дает возможность определить до 0,5 мкг брома в 5 мл
раствора. Хлор и иод не мешают определению. Оксиды азота
(нитриты) мешают определению.
Приготовление реактивного раствора. Смешивают 58 мл 1% ного раствора сульфата стрихнина с 5 мл соляной кислоты пл. 1,19
г/см3, в раствор вносят 4-5г цинка. Смесь взбалтывают, нагревают до
кипенияи охлаждают в струе холодной воды.
Полученная жидкость, слитая с остатка не растворившегося
цинка, является реактивом на свободный бром. Реактив применяется
только свежеприготовленным.
Приготовление фуксинсернистого реактива. Растворяют 0,1г
основного фуксина в 100 мл горячей воды, добавляют
кристаллический гидросульфит натрия и спустя некоторое время,
когда жидкость обесцвечивается, прибавляют 2 мл соляной кислоты
пл. 1,19г /см3.
Опыт 1. Колориметрическое определение по реакции с
восстановленным стрихнином
Ход работы. Анализируемый воздух протягивают через
микропоглотительный прибор с 5 мл 0,05н. раствора щелочи, затем
добавляют 1 мл реактивного раствора. При наличии брома раствор
после взбалтывания окрашивается в пурпурно-красный цвет, а при
больших количествах брома – в зеленый или синий.
Для обнаружения паров брома в воздухе можно также
пользоваться бумагой, смоченной описанным выше реактивом; под
действием брома бумага окрашивается в пурпурно-красный цвет.
Специфической реакцией на свободный бром, позволяющей
открывать последний в присутствии хлора и иода, является реакция с
фуксинсернистым реактивом. Воздух протягивают через трубку, в
которую помещают полоску фильтровальной бумаги, смоченную
фуксинсернистым реактивом. В присутствии паров брома бумага
окрашивается в розовый цвет.
18
Рисунок 2 - Микропоглотительный прибор для отбора проб воздуха
Контрольные вопросы:
1. Почему для обнаружения паров брома в воздухе можно
пользоваться также бумагой смоченной реактивом?
2. Сколько
мг/м3
составляет
предельно
допустимая
концентрация брома в воздухе?
Лабораторная работа№7
Обнаружение бензина в воздухе
Цель работы: Ознакомление с методом обнаружения бензина в
воздухе.
Теоретическая часть. Бензин – бесцветная или слегка
желтоватая жидкость Химический состав и физические свойства
бензинов зависят от способа их получения и состава исходного сырья.
Бензины содержат в основном предельные углеводороды. Бензин
прямой гонки содержит небольшую примесь ароматических,
непредельных и сернистых соединений. Крекинг бензины отличаются
наиболее высоким содержанием непредельных и ароматических
углеводородов. Сланцевые бензины, получаемые пиролизом
сланцевой смолы, содержат значительные количества непредельных
углеводородов, а некоторые сорта – органические сернистые
соединения.
Бензин растворяют в ледяной уксусной кислоте, при добавлении
в этот раствор воды образуется муть, по интенсивности которой
определяют содержание бензина.
19
Чувствительность метода 100 мг/м3 при отборе 1 л воздуха.
Керосин образует в пять раз более интенсивную муть, чем бензин.
Некоторые другие углеводороды, плохо растворимые в воде, могут
также помутнение раствора.
Необходимые реактивы: Уксусная кислота, ледяная.
Приготовление стандартного раствора. В мерную колбу
емкостью 50 мл с притертой пробкой наливают около 30 мл ледяной
уксусной кислоты. Затем колбу взвешивают на аналитических весах,
добавляют в нее 0,5 мл бензина и снова взвешивают, определяя
навеску бензина. Взбалтывают содержимое колбы до полного
растворения бензина и доводят объем раствора до метки ледяной
уксусной кислотой. Разделив массу бензина на объем жидкости,
определяют содержание бензина в 1 мл раствора. Соответствующим
разбавлением полученного раствора ледяной уксусной кислотой
готовят раствор, содержащий в 1 мл 1 мг бензина.
Натуральная стандартная шкала. В колориметрические
пробирки с притертыми пробками вносят 0; 0,1; 0,25; 1; 1,5; 2 мл
стандартного раствора. Объем жидкости доводят до 2 мл ледяной
уксусной кислотой, добавляют 5 мл дистиллированной воды,
перемешивают и закрывают пробирки пробками.
Интенсивность
помутнения
растворов
в
пробирках
соответствует содержанию 0; 0,1; 0,25; 0,5; 0,75; 1; 1,5; 2 мг бензина в
1 мл при условии отбора для анализа 1 л воздуха.
Опыт 1 Определение бензина эмульсионным методом
Ход работы: Через поглотительный прибор, содержащий 2 мл
ледяной уксусной кислоты, протягивают 1 л воздуха в течении 10
мин. Раствор из поглотительного прибора переносят в
колориметрическую пробирку, добавляют 5 мл воды, перемешивают и
через 3-5 мин сравнивают степень помутнения пробы со стандартной
шкалой.
Метод может быть применен и для определения керосина; в
этом случае следует отобрать для анализа 200 мл воздуха.
Контрольные вопросы:
1. В каких случаях необходимо определить содержание бензина
в воздухе?
2. Чем отличается эмульсионный метод от других методов
обнаружения токсинов и чем он хорош?
20
Лабораторная работа №8
Обнаружение в воздухе сернистого ангидрида
Цель работы: Ознакомление с методами определения
содержания в воздухе сернистого ангидрида.
Теоретическая часть. Метод основан на обесцвечивании
йодкрахмального раствора вследствие окисления сернистого
ангидрида йодом.
Необходимые реактивы: Йод 0,1н. раствор, крахмал 2%
раствор в 25% растворе хлорида натрия, поглотительный раствор.
Приготовление поглотительного раствора. В мерную колбу
емкостью 1 л, в которую предварительно налито 20 мл воды, вносят 1
мл 0,1н. раствора йода. Прибавляют 3 мл раствора крахмала и доводят
объем жидкости водой до метки. Получается 0,0001 н. раствор йода с
крахмалом синего цвета. Сохраняется не более 2 дней.
Опыт 1 Быстрый метод определения сернистого ангидрида
Ход работы. В микропоглотительный прибор (рисунок 2)
вводят 1 мл поглотительного раствора и протягивают воздух со
скоростью 10 мл/мин до полного обесцвечивания раствора.
Пользуясь прилагаемой таблицей, определяют содержание
сернистого ангидрида в миллиграммах на 1 м3 воздуха в зависимости
от количества воздуха, протянутого через поглотительный раствор.
Таблица 2 - Концентрация сернистого ангидрида в воздухе
Количество
протянутого
воздуха, мл
Концентрация,
мкг/м3
Количество
протянутого
воздуха, мл
Концентрация,
мкг/м3
10
320
150
107
80
64
53
46
90
100
120
140
160
200
35
32
27
22
20
16
250
12
40
300
0
20
30
40
50
60
70
21
80
Контрольные вопросы:
1. Какое токсическое воздействие может оказывать сернистый
ангидрид?
2. В каких случаях этот метод неспецифичен и где
неприменим?
3. Где в основном максимальное содержание сернистого
ангидрида?
22
Литература
1. Е.А. Перегуд, М.С. Быховская. Быстрые методы определения
вредных веществ в воздухе. – М.: Издательство "Химия". – 1970. –
358с.
2. Агранов Х.И. Новое в области промышленно-санитарной
химии. – М.: Издательство "Медицина". – 1969. – С. 60.
3. Гусаков А.Ф. Безопасность труда в промышленности. – 1965.
№2. – С. 46.
4. Любимов Н.А. Гигиена труда и профессиональные
заболевания. – 1961. – №12. – С. 47.
5 Ипатов В.А., Пахомов Л.П. Приборы и техника
эксперимента. – 1958. №2. – С. 91.
6 Гуревич В.Г., Белкина Л.И. Новости медицины. – Москва. –
1952. – В. 26. – С. 31.
23
Содержание
Введение ……………………………………………………...…….3
Порядок подготовки студента к лабораторной работе и порядок
ее выполнения ……………………………………….…….……………...4
Лабораторная работа №1 Обнаружение паров ртути……………6
Опыт 1 Обнаружение паров ртути в воздухе ..............…………..7
Опыт 2 Колористическое определение ртути в растворе ………8
Лабораторная работа №2 Обнаружение оксидов азота в
воздухе……………………………………………………………………..9
Опыт 1 Колориметрическое определение диоксида азота
в растворе …...........……………………………………………………...11
Лабораторная работа №3 Обнаружение диоксида углерода
(IV) ……………………………………………………………………….11
Опыт 1 Индикаторный метод определения оксида углерода
(II) в помещениях ……………………………………………………. ..12
Лабораторная работа №4 Обнаружение оксида углерода (II)
в воздухе………………………………………………………….….…..13
Опыт 1 Колориметрическое определение с применением
индикаторных трубок …………………………………………………...15
Лабораторная работа №5 Обнаружение хлорорганических
соединений……………………………………………………………….15
Опыт 1 Определение методом окрашивания пламени ………...16
Лабораторная работа №6 Обнаружение паров брома …………17
Опыт 1 Колориметрическое определение по реакции
с восстановленным стрихнином..………………………………………18
Лабораторная работа №7 Обнаружение бензина
в воздухе …………………………………………………………………19
Опыт 1 Определение бензина эмульсионным методом ……….20
Лабораторная работа №8 Обнаружение в воздухе сернистого
ангидрида ………………………………………………………………..21
Опыт 1 Быстрый метод определения сернистого ангидрида ….21
24
РЕЦЕНЗИЯ
на работу кандидата химических наук, старшего преподавателя
А.К. Турсыновой
"Методические указания к выполнению лабораторных работ" по
дисциплине "Экспертиза органических и природных токсинов"
Методические указания к.х.н., ст. преподавателя предназначены
для
студентов
специальности
090640–Химическая,
криминалистическая и экологическая экспертиза и 050606 – Химия.
В связи с тем, что студенты, которые специализируются, по
профилю химическая экспертиза будут, в основном работать на
химических предприятиях, где одной из важнейшей проблемой
является загрязнение воздушной среды, где необходимо постоянно
проверять содержание вредных токсинов в воздухе.
При анализе воздуха промышленных предприятий в основном
используют сложные методы и громоздкую аппаратуру для отбора
проб, что вызвано необходимостью определения очень малых
концентраций токсических веществ.
Поэтому задача Турсыновой А.К. заключается в ознакомлении
студентов с методами обнаружения токсинов внутри помещений с
помощью экспрессных методов.
Методы анализа, пригодные для решения задач перед
промышленной
гигиеной,
должен
отличаться
высокой
чувствительностью. В этом случае можно отбирать для анализа
небольшие объемы воздуха и определять концентрации веществ,
выделяющихся мгновенно. Безусловно, при этом важно, чтобы
техника выполнения была проста и удобна для переноски аппаратуры.
Быстрое установление степени опасности и вредности,
создавшихся в воздухе производственного помещения условий
возможно лишь с помощью экспрессных методов. Пользуясь
экспрессными методами, можно проводить определение простыми
приемами и получать результаты быстро и непосредственно на месте
отбора пробы воздуха.
В связи с этим в методических указаниях разработанной
Турсыновой А.К. приведены самые доступные методы анализа
токсинов, которые можно использовать в лабораторных условиях.
Зав. кафедрой химии,
д.х.н., профессор
Амриев Р.А.
25