Загрузил Яна Хващевская

Расчетная задача 2

реклама
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего
образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический
университет «ЛЭТИ»
им. В.И. Ульянова (Ленина)»
кафедра физической химии
ОТЧЕТ
по расчётной задаче № 2
«Идентификация неизвестного вещества»
Вариант-15
Выполнила : Хващевская Я.А
Группа № 0597
Преподаватель: Рахимова О.В.
Санкт-Петербург
2022
Цель работы: идентифицировать по молекулярной массе вредную примесь,
если навеску вещества с массой m = 0.5 г при температуре t, ºC, испарили в объем 1
л при давлении Р (табл. 2.2). Результаты подтвердить расчетом молекулярной
рефракции R и сравнением c опытной величиной.
Общие сведения
Токсичностью (от греч. toxikon – яд) называют способность вещества
вызывать нарушения физиологических функций организма, в результате чего
возникают симптомы интоксикаций (заболевания), а при тяжелых поражениях –
его гибель.
Степень токсичности вещества характеризуется величиной токсической дозы
–
количеством
вещества,
отнесенным
к
единице
массы,
вызывающим
определенный токсический эффект. Чем меньше токсическая доза, тем выше
токсичность. Величины токсических доз (концентраций) характеризуют степень
опасности веществ в зависимости от пути поступления его в организм.
Различают среднесмертельные (медианносмертельные) дозы (ЛД50, или
LD50), абсолютно смертельные (ЛД90–100, LD90–100), минимально смертельные (ЛД0–
10,
LD0–10), среднеэффективные (медианноэффективные, ED50) – вызывающие
определенные токсические эффекты, пороговые (ПД50, РD50). Цифры в индексе
показывают вероятность (в процентах) появления определенного токсического
эффекта – смерти, порогового действия и др.
Целью доклинических токсикологических исследований веществ является
установление характера и выраженности его повреждающего действия на организм
экспериментальных
животных
и
оценка
его
безопасности.
Исследование
общетоксического действия подразделяется на два этапа:
1. Изучение острой токсичности при однократном или дробном применении
через короткие (не более 3…6 ч) интервалы в течение суток.
2. Изучение хронической токсичности при длительном контакте.
Величина острой токсичности является одним из определяющих параметров
при гигиеническом нормировании. Обычно она определяется экспериментальным
путем и зависит от состава и структуры вещества.
Для органических соединений, не содержащих атомов металлов, среди
электрохимических характеристик определяющую роль играет величина энергии
связи в молекуле, поскольку именно эта величина наиболее полно характеризует
тип
стерического
неэлектронной
(неэлектронного)
проводимости,
взаимодействия
наблюдаемых
в
и
соответственно
органических
соединениях
(полярных и неполярных).
Одним из способов экспресс-определения острой токсичности органических
соединений является расчет LD50 (г/кг) в зависимости от суммарной энергии связей
в молекулах веществ, составляющих материал:
LD50 = 0.00065 Eсв + 1.570,
где LD50 – острая токсичность химического вещества; Eсв – суммарная
энергия связей в молекуле химического вещества, которая вычисляется по
формуле:
где Есвi – энергия связи данного вида; i n – количество связей данного вида в
молекуле вещества. В результате такого расчета устанавливается качественная и
количественная взаимосвязь между электронно-связевой характеристикой и
токсикологическими параметрами веществ. Метод позволяет в минимальные сроки
проводить определение важнейшего токсикологического критерия – величины
острой токсичности химических соединений.
Обработка результатов
t, °C
P, кПа
Pраб, кПа (T=298)
R
50
18,1
21
17,59
1. Переведем параметры состояния пробы газа при рабочих условиях (P, V, T) к
нормальным условиям (P0, V0 , T0 ):
P = 18,1 кПа
T = (273+50) = 323 К
V = 1 л = 0,001 м3
P 0 = 101,3 кПа
T 0 = 273 К
V0
2. Используя уравнение Менделеева–Клапейрона, вычислим V0 , л:
𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇
𝑃𝑉𝑇0 18,1 ∗ 0,001 ∗ 273
𝑉0 =
=
= 0,0001510 м3
𝑃0 𝑇
101,3 ∗ 323
3. Определим молекулярную массу газа (г/см3) через плотность его пара при
нормальных условиях:
𝑚 𝑃0 𝑀
=
𝑉0 𝑅𝑇0
𝑚𝑅𝑇0
0,5 ∗ 8,314 ∗ 273
𝑀=
=
= 74,19186 г/см3
𝑉0 𝑃0
0,0001510 ∗ 101300
𝑑=
(по табл. 2.1. бутиловый спирт – С4H10O, изобутиловый спирт – С4H10O,
пропионовая кислота – С3H6O2)
4. По нижеприведенной формуле методом аддитивности вычислим
молекулярную рефракцию каждого из веществ:
𝑅 = 𝑎𝑅𝐴 + 𝑏𝑅𝐵 + 𝑐𝑅𝐶
Бутиловый спирт: 𝑅 = 2,418 ∗ 4 + 1,1 ∗ 10 + 1,525 = 22,197
Изобутиловый спирт: 𝑅 = 2,418 ∗ 4 + 1,1 ∗ 10 + 1,525 = 22,197
Пропионовая кислота: 𝑅 = 2,418 ∗ 3 + 1,1 ∗ 6 + 1,525 + 2,211 = 17,59
Таким образом, наиболее близкое значение к данному в варианте 17,59,
следовательно, искомое вещество – пропионовая кислота.
5. Нарисуем структурную формулу вещества и вычислим LD50:
Пропионовая кислота
Тип связи
C–C
C–H
C=O
C–O
O–H
Есв i, кДж/моль
350
830
695
340
465
Есв, кДж/моль
350
415
695
340
465
ni
2
5
1
1
1
𝐸св = ∑ 𝐸св𝑖 𝑛𝑖 = 350 ∗ 2 + 415 ∗ 5 + 695 + 340 + 465 = 4275 кДж
𝑖
𝐿𝐷50 = 0,00065𝐸св + 1,570 = 0,00065 ∗ 4275 + 1,570 = 4,0075
г
мг
= 4348,7
кг
кг
Класс опасности: малоопасное
6. Вычислим молярно-объемную концентрацию определенного вещества и
определим превышение ПДК:
𝑃раб 𝑀 21 ∗ 103 ∗ 74
мг
𝐶0 =
=
= 627 3
𝑅𝑇
8,314 ∗ 298
м
мг
Норма ПДК: 20 3 (по табл. 2.1), следовательно, превышение ПДК
м
составляет 31, 35 раза.
7. Дадим токсикологическую характеристику вещества, согласно данным,
приведенным в табл. 1.3 и сделаем вывод о необходимости очистки
вентиляционных газов:
Предельно допустимая концентрация пропионовой кислоты С 3H6O2
составляет 20
результате
мг
м3
(при данных параметрах состояния пробы). В
расчетов
была
концентрация кислоты 627
мг
м3
получена
предельно
допустимая
, которая превышает норму в 31,35 раз. В
связи с полученными расчетами, можно сделать вывод о том, что
требуется отчистка вентиляционных газов.
Скачать