Качественное определение свинца в биологическом материале. Исследование качества воды

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Определение свинца в растительности городской зоны

Введение

свинец титриметрический металл реактив

Свинец является отравляющим веществом, накопление которого влияет на целый ряд систем организма и которое особенно вредно для детей младшего возраста.

По оценкам, воздействие свинца в детском возрасте является одним из факторов, вызывающих ежегодно порядка 600 000 новых случаев развития у детей нарушений умственной деятельности.

По оценкам, воздействие свинца вызывает 143 000 смертей в год, причем самое тяжелое бремя отмечается в развивающихся регионах.

В организме свинец попадает в мозг, печень, почки и кости. Со временем свинец накапливается в зубах и костях. Воздействие на людей, как правило, определяется при помощи определения содержания свинца в крови.

Не существует какого-либо известного уровня воздействия свинца, который считается безопасным.

Основными источниками загрязнения свинцом являются автомобильный транспорт, использующий свинец - содержащий бензин, металлургические предприятия, источники дыма, такие как тепловые электростанции и прочее.

Растения поглощают свинец из почв и воздуха.

Они выполняют полезную для человека роль, выступая адсорбентами свинца, находящегося в почве и в воздухе. Пыль, содержащая свинец, накапливается на растениях, не распространяясь.

Согласно данным содержания подвижных форм тяжелых металлов в растениях можно судить о загрязненности ими определенного пространства.

В данной курсовой работе исследуется содержание свинца в растительности городской зоны.

1. Ли тературный обзор

Литературный обзор выполнен на основе книги «Аналитическая химия элементов. Свинец».

1. 1 Об щие сведения о свинце

Свинемц (лат. Plumbum; обозначается символом Pb) - элемент 14-й группы (поустаревшей классификации - главной подгруппы IV группы), шестого периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с атомным номером 82 и, таким образом, содержит магическое число протонов. Простое вещество свинец (CAS-номер: 7439-92-1) - ковкий, сравнительно легкоплавкий металл серебристо-белого цвета с синеватым отливом. Известен с глубокой древности.

Атом свинца имеет электронную структуру 1s 2 2s 2 p 6 3s 2 p 6 d 10 4s 2 p 6 d 10 f 14 5s 2 p 6 d 10 6s 2 p 2 . Атомная масса принимается равной 207,2, однако возможны ее колебания на 0,03 - 0,04 у.ч.

Свинец является составной частью более 200 минералов, но только три из них (галенит, англезит, церуссит) находятся в природе в виде промышленных залежей свинцовых руд. Самым важным из них является галенит PbS (86,5% Pb).

Под действием веществ, растворенных в природных водах, и при выветривании он переходит в англезит PbSO 4 (63,3% Pb), который в результате двойного обмена с карбонатами кальция и магния образует церуссит PbCO 3 (77,5% Pb).

По объему промышленного производства свинец занимает четвертое место в группе цветных металлов, уступая только алюминию, меди и цинку.

Для получения свинца наибольшее значение имеют полиметаллические сульфидные и смешанны руды, так как чисто свинцовые руды встречаются редко.

Он применяется в целях радиационной защиты, в качестве конструкционного материала в химической промышленности, для изготовления защитных покрытий электрических кабелей и электродов аккумуляторов. Большие количества свинца идут на изготовление разнообразных сплавов: с висмутом (теплоноситель в ядерной технологии), с оловом и небольшими добавками золота и меди (припои для изготовления печатных схем), с сурьмой, оловом и другими металлами (припои и сплавы типографского и антифрикционногоназначения). Способность к образованию интерметаллических соединений используют для получения теллурида свинца, из которого готовят детекторы ИК-лучей и преобразователи тепловой энергии излучения в электрическую. Большая доля свинца идет на синтез металлоорганических соединений.

Многие свинец - содержащие органические соединения являются продуктами «малой» химии, но имеют большое практическое значение. К их числу относятся стеарат и фталат свинца (термо- и светостабилизаторы пластмасс), основной фумарат свинца (термостабилизатор для электрических изоляторов и вулканизирующий агент для хлорсульфополиэтилена), диамилдитиокарбамат свинца (многофункциональная добавка к смазочным маслам), этилендиаминтетраацетат свинца (рентгеноконтрастный препарат), тетраацетат свинца (окислитель в органической химии). Из числа практически важных неорганических соединений можно назвать оксид свинца (идущий на производство стекол с высоким показателем преломления, эмалей, аккумуляторных батарей и высокотемпературных смазок); хлорид свинца (изготовление источников тока); основной карбонат, сульфат и хромат свинца, сурик (компоненты красок); титанат - цирконат. свинца (производство пьезоэлектрической керамики). Нитрат свинца применяют в качестве титранта.

Исключительное разнообразие и важность упомянутых областей применения свинца стимулировали разработку многочисленных методов количественного анализа различных объектов. 1.2. Содержание свинца в природных объектах

Земная кора содержит 1,6*10 -3 % по массе РЬ. Космическая распространенность этого элемента, согласно данным различных авторов, варьирует от 0,47 до 2,9 атомов на 106 атомов кремния. Для Солнечной системы соответствующая величина составляет 1,3 атома на 10 6 атомов кремния.

В высокой концентрации свинец содержится во многих минералах и рудах, в микро- и ультрамикроколичествах - практически во всех объектах окружающего мира.

Прочие объекты содержат свинца (% массе); дождевая вода - (6-29) *10 -27 , воды открытых источников - 2 * 10 -8 , морские воды - 1,3 воды открытого океана на поверхности - 1,4*10 -9 , на глубине 0,5 и 2 км - соответственно 1,2*10 -9 и 2* 10 -10 , граниты, черный сланец, базальты - (1 - 30)*10 -4 , осадочные глинистые минералы - 2*10 -3 , вулканические породы Тихоокеанского пояса - 0,9*10 -4 , фосфориты - от 5*10 -4 до 3*10 -2 .

Бурый уголь - от 10 -4 до 1,75*10 -2 , нефть - 0,4 4 *10 -4 , метеориты - от 1,4*10 -4 до 5,15*10 -2 .

Растения: среднее содержание - 1*10 -4 , в районах свинцовых оруднений - 10 -3 , продукты питания 16*10 -6 , грибы-дождевики, собранные вблизи автострады - 5,3*10 -4 , зола: лишайников - 10 -1 , хвойных деревьев - 5*10 -3 , лиственных деревьев и кустарников - до3*10 -3 . Общее содержание свинца (в тоннах): в атмосфере - 1,8*10 4 , в почвах - 4,8*10 9 , в осадочных отложениях -48*10 12 , в водах океанов - 2,7*10 7 , в водах рек и озер - 6,1*10 -4 , в подпочвенных водах - 8,2*10 4 , в организмах воды и суши: живущих - 8,4*10 4 , отмерших - 4,6*10 6 .

1.2 Ис точники загрязнения свинцом

Источники поступления свинца в различные сферы обитания человека и животных подразделяются на природные (извержения вулканов, пожары, разложение умерших организмов, морская и ветровая пыль) и антропогенные (деятельность свинец производящих и перерабатывающих предприятий, сжигание ископаемого топлива и отходов его переработки).

По масштабам выброса в атмосферу свинец занимает первое место среди микроэлементов.

Значительная часть свинца, содержащегося в каменном угле, при сжигании вместе с дымовыми газами поступает в атмосферу. Деятельность только одной ТЭЦ, потребляющей в сутки 5000 т угля, ежегодно направляет в воздух 21т свинца и соизмеримые количества других вредных элементов. Немалый вклад в загрязнение атмосферы свинцом вносят производства металлов, цемента и т.д.

Атмосфера загрязняется не только стабильными, но и радиоактивными изотопами свинца. Их источником являются радиоактивные инертные газы, из которых наиболее долгоживущий - радон достигает даже стратосферы. Образующийся свинец частично возвращается на землю с атмосферными осадками и аэрозолями, загрязняя поверхность почвы и водоемы.

1.3 То ксичность свинца и его соединений

Свинец является ядом, действующим на все живое. Он и его соединения опасны не только болезнетворным действием, но также кумулятивностью терапевтического эффекта, высоким коэффициентом накопления в организме, малой скоростью и неполнотой выделения с продуктами жизнедеятельности. Факты о опасности свинца:

1. Уже при концентрации 10 -4 % в почве свинец угнетает активность ферментов, причем особенно вредны в этом отношении хорошо растворимые соединения.

2. Присутствие в воде 2*10 -5 % свинца вредно для рыб.

3. Даже низкие концентрации свинца в воде уменьшают количество каротиноида и хлорофилла у водорослей.

4. Зарегистрировано множество случаев профессиональных заболеваний у работающих со свинцом.

5. По результатам 10-летней статистики установлена корреляция между числом смертельных исходов от заболевания раком легких и повышенным содержанием свинца и других металлов в воздухе районов промышленных предприятий, потребляющих уголь и нефтепродукты.

Степень токсичности зависит от концентрации, физико-химического состояния и природы соединений свинца. Особенно опасен свинец в состоянии молекулярно-ионной дисперсности; он проникает из легких в кровеносную систему и оттуда транспортируется по всему организму. Хотя качественно свинец и его неорганические соединения действуют сходно, токсичность растет симбатно их растворимости в биологических жидкостях организма. Это не умаляет опасность труднорастворимых соединений, изменяющихся в кишечнике с последующим повышением их всасываемости.

Свинец подавляет многие ферментативные процессы в организме. При свинцовой интоксикации наступают серьезные изменения в нервной системе, нарушаются терморегуляция, кровообращение и трофические процессы, изменяются иммунобиологические свойства организма и его генетический аппарат.

1. 4 Ос адительные и титриметрические методы

1. Гравиметрический метод- используется образование весовых форм свинца с органическими и неорганическими реагентами. Среди неорганических предпочтение отдается сульфату и хромату свинца. Методы, основанные на их осаждении, сравнимы по селективности и величине фактора пересчета, но определение РЬ в виде хромата требует меньшего расхода времени. Оба осадка рекомендуется получать методами «гомогенного» осаждения

Органические реагенты дают весовые формы, пригодные для определения меньших количеств РЬ, с более благоприятными факторами пересчета, чем у хромата или сульфата свинца.

Преимущества метода: кристалличность осадка и высокая точность результатов при отсутствии мешающих примесей. Относительная погрешность определения 0,0554-0,2015 г. Рb < 0,3%. С применением микроаппаратуры выполнены определения 0,125-4,528 мг РЬ с относительной погрешностью < 0,8%. Однако присутствие свободной HN0 3 недопустимо, а содержание солей щелочных металлов и аммония должно быть возможно малым.

2. Осадительное титрование с визуальными индикаторами. Используется титрование органическими и неорганическими реагентами. При отсутствии примесных ионов, осаждаемых хроматом, наиболее удобны прямые титриметрические методы с индикацией конечной точки титрования (КТТ) по изменению окраски метилового красного или адсорбционных индикаторов. Лучшим вариантом титриметрического определения Рb хроматным методом считается осаждение РbСг0 4 из уксуснокислого раствора с последующим растворением осадка в 2 М НС1 или 2 М НС10 4 , добавлением избытка иодида калия и титрованием выделившегося йода Na 2 S 2 0 3 .

3. Титрование растворами ЭДТА. Ввиду универсальности ЭДТА как аналитического реагента на большинство катионов встает вопрос о повышении селективности определения Рb. Для этого прибегают к предварительному разделению смесей, введению маскирующих реагентов и регулированию реакции среды до значений рН > 3. Обычно же титруют в слабокислой или в щелочной среде.

Конечную точку титрования чаще всего индицируют с помощью металлохромных индикаторов из группы азо- и трифенилметановых красителей, производных двухатомных фенолов и некоторых других веществ, окрашенные комплексы Рb которых менее устойчивы, чем этилендиаминтетраацетат свинца. В слабокислых средах титруют по 4 - (2-пиридилазо) - резорцину, тиазолил-азо-и-крезолу, 2 - (5-бром-2-пиридилазо) - 5-диэтиламинофенолу, 1 - (2-пиридилазо) - 2-нафтолу, 2 - (2-тиазолилазо) - резорцину, азопроизводным 1-нафтол4-сульфоновой кислоты, ксиленоловому оранжевому, пирокатехиновомуфиолетовому, метилксиленоловому синему, пирогаллоловому и бромпирогаллоловому красному, метилтимоловому синему, гематоксилину, родизонату натрия, ализарину S и дитизону.

В щелочных средах применяют эриохром черный Т, сульфарсазен, 4 - (4,5 - димегил-2-тиазолилазо) - 2-метилрезорцин, смесь кислотного ализаринового черного SN и эриохром красного В, пирокатехинфталеин, солохром прочный 2 RS, метилтимоловый синий и мурексид (титрование суммарных количеств Pb и Cu).

4. Титрование другими комлексообразующими веществами. Используется образование хелатов с ДЦТА, ТТГА, серосодержащие комплексообразующие вещества.

1.5 Фо тометрические методы анализа п о светопоглощению и рассеиванию

1. Определение в виде сульфида. Истоки этого метода и его первой критической оценки приходятся на начало нашего 20 века. Окраска и устойчивость золя PbS зависят от размера частиц дисперсной фазы, на который влияют природа и концентрация растворенных электролитов, реакция среды и способ приготовления. Поэтому необходимо строго соблюдать эти условия.

Метод малоспецифичен, особенно в щелочной среде, но сходимость результатов в щелочных растворах лучше. В кислых растворах чувствительность определения меньше, но ее можно несколько увеличить добавлением электролитов, например NH 4 C1, в анализируемую пробу. Улучшить селективность определения в щелочной среде можно введением маскирующих комплексообразователей.

2. Определение в виде комплексных хлоридов. Уже было указано, что хлоркомплексы РЬ поглощают свет в УФ-области, причем молярный коэффициент погашения зависит от концентрации ионов Cl - В 6 М растворе НС1 максимумы поглощения Bi, Рb и Тl достаточно удалены друг от друга, что дает возможность их одновременного определения по светопоглощению соответственно при 323, 271 и 245 нм. Оптимальный интервал концентраций для определения Pb равен от 4-10*10-4%.

3. Определение примесей Рb в концентрированной серной кислоте основано на использовании характеристического поглощения при 195 нм по отношению к стандартному раствору, который готовят растворением свинца в H2S04 (ос. ч).

Определение с применением органических реагентов.

4. В анализе различных природных и промышленных объектов фотометрическое определение РЬ с применением дитизона благодаря его высокой чувствительности и селективности занимает ведущее место. В различных вариантах существующих методов фотометрическое определение РЬ выполняют при длине волны максимума поглощения дитизона или дитизоната свинца. Описаны другие варианты дитизонового метода: фотометрическое титрование без разделения фаз и безэкстракционный способ для определения свинца в полимерах, в котором в качестве реагента применяют раствор дитизона в ацетоне, перед использованием разбавляемый водой до концентрации органического компонента 70%.

5. Определение свинца по реакции с диэтилдитиокарбаматом натрия. Свинец хорошо экстрагируется CCl4 в виде бесцветного диэтилдитиокарбамата при различных значениях рН. Полученный экстракт используют в косвенном методе определения Рb, основанном на образовании эквивалентного количества желто-коричневого диэтилдитиокарбамата меди в результате обмена с CuS04.

6. Определение по реакции с 4 - (2-пиридилазо) - резорцином (ПАР). Высокая устойчивость красного комплекса Рb с ПАР и растворимость реагента в воде составляют достоинства метода. Для определения Рb в некоторых объектах, например в стали, латуни и бронзе, метод, основанный на образовании комплекса с этим азо-соединением, предпочтительнее дитизонового. Однако он менее селективен и потому в присутствии мешающих катионов требует предварительного разделения методом БХ или экстракции дибензилдитиокарбамата свинца четыреххлористым углеродом.

7. Определение по реакции с 2 - (5-хпорпиридип-2-азо) - 5-диэтиламинофенолом и 2 - (5-бромпиридил-2-азо) - 5-диэтиламинофенолом. Оба реагента образуют с Рb комплексы состава 1:1 с почти тождественными спектрофотометрическими характеристиками.

8. Определение по реакции с сульфарсазеном. В методе использовано образование красновато-коричневого водорастворимого комплекса состава 1: 1 с максимумом поглощения при 505-510 нм и молярным коэффициентом погашения 7,6*103 при этой длине волны и pH 9-10.

9. Определение по реакции с арсеназо 3. Этот реагент в интервале pH 4-8 образует со свинцом синий комплекс состава 1:1с двумя максимумами поглощения - при 605 и 665 нм.

10. Определение по реакции с дифенилкарбазоном. По чувствительности реакции, при экстракции хелата в присутствии KCN и по селективности он приближается к дитизону.

11. Косвенный метод определения Рb с применением дифенилкарбазида. Метод основан на осаждении хромата свинца, его растворении в 5%-ной НС1 и фотометрическом определении двухромовой кислоты по реакции с дифенилкарбазидом при использовании фильтра с максимумом пропускания при 536 нм. Метод длителен и не очень точен.

12. Определение по реакции с ксиленоловым оранжевым. Ксиленоловый оранжевый (КО) образует со свинцом комплекс состава 1:1, оптическая плотность которого достигает предела при рН 4,5-5,5.

13. Определение по реакции с бромпирогалполовым красным (БПК) в присутствии сенсибилизаторов. В качестве сенсибилизаторов, повышающих интенсивность окраски, но не влияющих на положение максимума поглощения при 630 нм, при рН 6,5 применяют хлориды дифе-нилгуанидиния, бензилтиурония и тетрафенилфосфония, а при рН 5,0 - бромиды цетилтриметиламмония и цетилпиридиния.

14. Определение по реакции с глицинтимоловым синим. Комплекс с глицинтимоловым синим (ГТС) состава 1: 2 имеет максимум поглощения при 574 нм и соответствующий ему молярный коэффициент погашения 21300 ± 600.

15. Определение с метилтимоловым синим выполняют в условиях, как для образования комплекса с ГТС. По чувствительности обе реакции приближаются друг к другу. Светопоглощение измеряют при рН 5,8-6,0 и длине волны 600 нм, которая отвечает положению максимума поглощения. Молярный коэффициент погашения равен 19 500. Помехи со стороны многих металлов устраняют маскированием.

16. Определение по реакции с ЭДТА. ЭДТА применяют в качестве титранта в безиндикаторном и в индикаторном фотометрическом титровании (ФТ). Как и в визуальной титриметрии, надежное ФТ растворами ЭДТА возможно при рН > 3 и концентрации титранта не менее 10-5 М.

Люминисцентный анализ

1. Определение РЬ с применением органических реагентов

Предложен метод, в котором измеряется интенсивность излучения хемилюминесценции в присутствии Рb за счет каталитического окисления люминола пероксидом водорода. Метод использован для определения от 0,02 до 2 мкг Рb в 1 мл воды с точностью 10%. Анализ длится 20 мин и не требует предварительной подготовки проб. Кроме Рb, реакцию окисления люминола катализируют следы меди. Значительно сложнее в аппаратурном оформлении метод, основанный на использовании эффекта тушения флуоресценции производных флуорес-132 ценна при образовании хелатов со свинцом. Более селективным в присутствии многих геохимических спутников Рb, хотя и менее чувствительным, является довольно простой метод, основанный на увеличении интенсивности флуоресценции люмогена водно-голубого в смеси диоксан-вода (1: 1) в присутствии Рb.

2. Методы низкотемпературной люминесценции в замороженных растворах. Замораживание раствора проще всего решено в методе определения свинца в НС1, основанном на фотоэлектрической регистрации зеленой флуоресценции хлоридных комплексов при -70°С.

3. Анализ по всплеску люминесценции при размораживании проб. Методы этой группы основаны на смещении спектров люминесценции при размораживании анализируемой пробы и измерении наблюдаемого при этом повышения интенсивности излучения. Длина волны максимума спектра люминесценции при -196 и - 70° С соответственно равна 385 и 490 нм.

4. Предложен метод, основанный на измерении аналитического сигнала при 365 нм в квазилинейчатом спектре люминесценции кристаллофосфора СаО-Рb, охлажденного до температуры жидкого азота. Это наиболее чувствительный из всех люминесцентных методов: если наносить активатор на поверхность таблеток (150 мг СаО, диаметр 10 мм, давление при прессовании 7-8 МН/м2), то предел определения на спектрографе ИСП-51 равен 0,00002 мкг. Метод характеризуется хорошей избирательностью: 100-кратный избыток Со, Cr(III), Fe (III), Mn(II), Ni, Sb (III) и T1 (I) не мешает определению Pb. Одновременно с Рb можно определять и Bi.

5. Определение свинца по люминесценции хлоридного комлекса, сорбированного на бумаге. В этом методе люминесцентный анализ комбинируют с отделением РЬ от мешающих элементов с помощью кольцевой бани. Определение ведется при обычной температуре.

1.6 Эл ектрохимические методы

1. Потенциометрические методы. Используется прямое и косвенное определение свинца - титрованием с кислотно - основными, комплексонометрическими и осадительными реагентами.

2.В электрогравиметрических методах используется осаждение свинца на электродах, с последующим взвешиванием или растворением.

3. Кулонометрия и кулонометрическое титрование. В качестве титрантов используются электрогенерируемые сульфогидрильные реагенты.

4. Вольт-амперометрия. Классическая полярография, сочетающая экспрессность с довольно высокой чувствительностью, считается одним из наиболее удобных методов определения РЬ в интервале концентраций 10-s-10 М. В подавляющем большинстве работ свинец определяют по току восстановления РЬ2+ до РЬ° на ртутном капельном электроде (РКЭ), обычно протекающему обратимо и в диффузионном режиме. Как правило, катодные волны хорошо выражены, а полярографические максимумы особенно легко подавляются желатином и Тритоном Х-100.

5. Амперометрическое титрование

При амперометрическом титровании (AT) точку эквивалентности определяют по зависимости величины тока электрохимического превращения РЬ и (или) титранта при определенном значении потенциала электрода от объема титранта. Амперометрическое титрование точнее обычного полярографического метода, не требует обязательного термостатирования ячейки и в меньшей мере зависит от характеристик капилляра и индифферентного электролита. Следует отметить и большие возможности метода AT, поскольку анализ возможен по электрохимической реакции с участием как самого Рb, так и титранта. Хотя общий расход времени на выполнение AT больше, он вполне компенсируется тем, что отпадает надобность в калибровке. Используется титрование растворами дихромата калия, хлораниловой кислоты, 3,5 - диметилдимеркапто - тиопирона, 1,5-6 ис (бензилиден) - тио - карбогидразона, тиосалициламида.

1.7 Фи зические методы определения свинца

Свинец определяют методами атомной эмиссионной спектроскопии, атомно-флуоресцентной спектрометрии, атомно-абсорбционной спектрометрии, рентгеновскими методами, радиометрическими методами, радиохимическими и многими другими.

2 . Экспериментальная часть

2.1 Ме тод определения

В работе используется определение свинца в виде дитизонатного комплекса.

Рисунок 1 - структура дитизона:

Максимум поглощения дитизонатных комплексов свинца-520 нм. Используется фотометрирование против раствора дитизона в CCl 4 .

Производится двойное озоление исследуемой пробы - сухим и «мокрым» методом.

Двойная экстракция и реакция со вспомогательными реагентами служит для отделения мешающих примесей и ионов, и повышения стабильности комплекса.

Метод обладает высокой точностью.

2. 2 Пр иборы и реактивы

Спектрофотометр с кюветами.

Сушильный шкаф.

Муфельная печь.

Электрическая плита.

Электронные весы

Капельная воронка 100 мл.

Химическая посуда.

Навеска сухого растительного материала 3 шт. по 10 гр.

0,01% раствор дитизона в CCl 4 .

0,02 н раствор HCl.

0,1% раствор гидроксиламина.

10% раствор желтой кровяной соли.

10% раствор лимоннокислого аммония.

10% раствор HCl.

Раствор аммиака.

Раствор соды.

Индикаторы-тимоловый синий и феноловый красный.

Стандартные растворы свинца, с его содержанием от 1,2,3,4,5,6 мкг/мл.

2. 3 Пр иготовление растворов

1. 0,1% раствор гидроксиламина.

W=m в-ва /m р-ра =0,1%. Масса раствора - 100 гр. Тогда навеска - 0,1 гр. Растворил в 99,9 мл бидистиллированной воды.

2.10% раствор желтой кровяной соли. W=m в-ва /m р-ра =10%. Масса раствора - 100 гр. Тогда навеска - 10 гр. Растворена в 90 мл бидистиллированной воды.

3.10% раствор лимоннокислого аммония. W=m в-ва /m р-ра =10%. Масса раствора - 100 гр. Навеска - 10 гр. Растворена в 90 мл бидистиллированной воды.

4.10% раствор HCl. Приготовлен из концентрированной HCl:

Необходимо 100 мл раствора с W=10%. d конц HCl =1,19 г./мл. Следовательно, необходимо взять 26 гр концентрированной HCl, V= 26/ 1,19=21,84 мл. 21,84 мл концентрированной HCl развел до 100 мл бидистиллированной водой в мерной колбе на 100 мл до метки.

5. 0,01% раствор дитизона в CCl 4 . W=m в-ва /m р-ра =10%. Масса раствора - 100 гр. Тогда навеска - 0,01 гр. Растворена в 99,9 мл CCl 4 .

6. Раствор соды. Приготовлен из сухой Na 2 CO 3 .

7. 0,02 н раствор HCl. W=m в-ва /m р-ра =? Пересчет на массовую долю. 1 л 0,02 н раствора HCl содержит 0,02*36,5= 0,73 гр раствора HCl. d конц HCl =1,19 г./мл. Следовательно, необходимо взять 1,92 гр концентрированной HCl, объем = 1,61 мл. 1,61 мл концентрированной HCl развел до 100 мл бидистиллированной водой в мерной колбе на 100 мл до метки.

9. Раствор индикатора тимолового синего был приготовлен из сухого вещества растворением в этиловом спирте.

2. 4 Ме шающие влияния

В щелочной среде, содержащей цианид, дитизоном экстрагируются вместе со свинцом таллий, висмут и олово (II). Таллий не мешает колориметрическому определению. Олово и висмут удаляют экстрагированием в кислой среде.

Определению не мешают серебро, ртуть, медь, мышьяк, сурьма, алюминий, хром, никель, кобальт и цинк в концентрациях, не превышающих двенадцатикратную концентрацию свинца. Мешающее влияние некоторых из этих элементов, если они присутствуют в пятидесятикратной концентрации, устраняют двойной экстракцией.

Определению мешает марганец, который при экстрагировании в щелочной среде каталитически ускоряет окисление дитизона кислородом воздуха. Это мешающее влияние устраняется добавлением солянокислого гидроксиламина к экстрагируемой пробе.

Сильные окислители мешают определению, так как окисляют дитизон. Их восстановление гидроксиламином включено в ход определения.

2. 5 Те хника эксперимента

Растительный материал высушивался в сушильном шкафу в измельченном состоянии. Сушка велась при температуре 100 0 C. После высушивания до абсолютно сухого состояния растительный материал тщательно измельчался.

Было взято три навески сухого материала по 10 гр. Они были помещены в тигль и помещены в муфельную печь, где озолялись 4 часа при температуре 450 0 C.

После зола растений окапывалась азотной кислотой при нагревании и высушивалась (отсюда и далее - операции повторяются для всех образцов).

Затем зола снова обрабатывалась азотной кислотой, высушивалась на электрической плите и ставилась в муфельную печь на 15 минут при температуре 300 0 C.

После осветленная зола окапывалась соляной кислотой, высушивалась, и снова окапывалась. Затем образцы были растворены в 10 мл 10% соляной кислоты.

Далее растворы были помещены в капельные воронки на 100 мл. Было прибавлено 10 мл 10% раствора лимоннокислого аммония, затем раствор нейтрализовывался аммиаком до перехода окраски тимолового синего в синюю.

После этого производилась экстракция. Было прилито 5 мл 0,01% раствора дитизона в CCl 4 . Раствор в капельной воронке интенсивно встряхивался в течении 5 минут. Дитизоновый слой после его отделения от основного раствора был слит отдельно. Операция экстракции повторялась до тех пор, пока исходная окраска каждой новой порции дитизона не перестала переходить в красную.

Водная фаза была помещена в капельную воронку. Была произведена ее нейтрализация раствором соды до перехода окраски фенолового красного в ораньжевую. Затем было добавлено 2 мл 10% раствора желтой кровяной соли, 2 мл 10% раствора лимоннокислого аммония, 2 мл 1% раствора гидроксиламина.

Затем растворы нейтрализовывались раствором соды до перехода окраски индикатора (фенолового красного) в малиновую.

Далее прибавлялось 10 мл 0,01% раствора дитизона в CCl 4 , образец интенсивно встряхивался в течении 30 секунд, затем дитизоновый слой сливался в кювету и спектофотометрировался против раствора дитизона в CCl 4 при 520 нм.

Были получены следующие значения оптических плотностей:

Градуировочный график строился при таких - же условиях, использовались стандартные растворы свинца концентраций от 1 до 6 мкг/мл. Они были приготовлены из раствора свинца концентрации 1 мкг/мл.

2.6 Ре зультаты эксперим ента и статистическая обработка

Данные для построения градуировочного графика

Градуировочный график

Согласно градуировочному графику, концентрация свинца в одном килограмме сухой растительной массы равна

1) 0,71 мг/кг

2) 0,71 мг/кг

3) 0,70 мг/кг

Что следует из условий определения - концентрация свинца в стандартах измеряются в мкг/мл, для анализа было измерено содержание свинца в 10 мл, пересчитано для одного килограмма сухого растительного материала.

Среднее значение массы: X ср = 0,707 гр.

Дисперсия =0,000035

Среднее квадратическое отклонение: = 0,005787

Вы воды

1. По литературному обзору.

С помощью литературного обзора изучены общие сведения о элементе, его методах определения, выбран наиболее подходящий из них согласно его точности и соответствия используемым в повседневной практике.

2. По результатам эксперимента.

Эксперимент показал, что с помощью метода можно определять малые содержания свинца, результаты отличаются высокой точностью и сходимостью.

3. По соответствию с ПДК.

Список использованных литературных источников

1. Полянский Н.Г. Свинец.-М.: Наука, 1986. - 357 с. (Аналитическая химия элементов).

2. Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2 ч.Ч. 2. Физико - химические методы анализа: Учеб. Для химико-технол. Спец. Вузов.-М.: Высш. шк., 1989. - 384 с.

3. Основы аналитической химии. В 2 кн. Кн. 2. Методы химического анализа: Учеб. Для вузов/Ю.А. Золотов, Е.Н. Дорохова, В.И. Фадеева и др. Под ред. Ю.А. Золотова. - 2-е изд., перераб. И доп. - М.: Высш. шк., 2002. - 494 с.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Физико-химические оценки механизмов поглощения свинца. Почва как полифункциональный сорбент. Методы обнаружения и количественного определения соединений свинца в природных объектах. Пути поступления тяжелых металлов в почву. Реакции с компонентами почвы.

курсовая работа , добавлен 30.03.2015


Контроль качества пищевых продуктов как основная задача аналитической химии. Особенности применения атомно-абсорбционного метода определения свинца в кофе. Химические свойства свинца, его физиологическая роль. Пробоподготовка, методики определения свинца.

курсовая работа , добавлен 25.11.2014


Изучение химических и физических свойств оксидов свинца, их применение, способы синтеза. Нахождение самого рационального способа получения оксида свинца, являющегося одним из наиболее востребованных соединений, используемых в повседневной жизни.

реферат , добавлен 30.05.2016


Области применения свинца. Его вред как экотоксиканта, который способен в различных формах загрязнять все три области биосферы. Источники свинцового загрязнения. Свойство свинца задерживать губительных для человека излучений. Свинцовые аккумуляторы.

презентация , добавлен 03.03.2016


Основные свойства свинца и бензойной кислоты. Бензоаты - соли и эфиры бензойной кислоты. Первичные сведения о растворимости бензоата свинца в стационарных условиях. Характеристика кинетики растворения. Температурный ход растворимости бензоата свинца.

курсовая работа , добавлен 18.02.2011


Методы отбора проб, область действия стандарта. Общие требования к подготовке реактивов и посуды к колориметрическим методам определения цинка, свинца и серебра. Суть плюмбонового метода определения свинца, дитизоновый метод определения цинка и серебра.

методичка , добавлен 12.10.2009


Атомно-флуоресцентный анализ. Рентгеновская флуоресценция. Электрохимические методы анализа. Инверсионная вольтамперометрия. Полярографический метод. Определение содержание свинца и цинка в одной пробе. Определение содержания цинка дитизоновым методом.

курсовая работа , добавлен 05.11.2016


Сущность метода измерений при определении содержания свинца, требования к средствам измерения и оборудованию, реактивам, подготовка лабораторной посуды. Методика расчета неопределенностей измерений, источники неопределенности и анализ корреляции.

курсовая работа , добавлен 28.12.2011


Химический элемент IV группы. Химические свойства. Диоксид свинца - сильный окислитель. Органические производные свинца - бесцветные очень ядовитые жидкости. Компонент типографских и антифрикционных сплавов, полупроводниковых материалов.

реферат , добавлен 24.03.2007


Титриметрические методы, основанные на реакциях образования растворимых комплексных соединений или комплексометрия. Методы с получением растворимых хелатов - хелатометрия. Определение ионов-комплексообразователей и ионов или молекул, служащих лигандами.

Башурова Мария

В данной работе рассмотрена одна из главных экологических проблем нашего времени: загрязнение окружающей среды одним из тяжелых металлов – свинцом. За последние года чаще всего фиксируются отравления соединениями именно этого металла.

Здесь впервые рассчитано количество выбрасываемых соединений свинца автомобильным транспортом для п.Новоорловск. В результате качественных реакций соединения свинца обнаружены в окружающей среде п.Новоорловск.

А также выявлены главные источники загрязнений соединениями свинца в п.Новоорловск.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Научно-практическая конференция «Шаг в будущее»

Изучение содержания

соединений свинца

В окружающей среде п.Новоорловск

Выполнила: Башурова Мария Викторовна

ученица 10 класса МОУ «Новоорловская средняя

общеобразовательная школа».

Руководитель: Гордеева Валентина Сергеевна

учитель химии МОУ «Новоорловская средняя

общеобразовательная школа».

Российская Федерация

Забайкальский край, Агинский район, пгт.Новоорловск

2010

Введение

1.1 Характеристика и применение свинца и его соединений.

1.2 Источники загрязнения соединениями свинца.

Глава 2. Изучение содержания соединений свинца в окружающей среде п.Новоорловск.

2.1. Методики исследований.

2.3. Выводы по результатам исследований.

Заключение.

Библиографический список.

Приложения.

Башурова Мария

Введение.

Роль металлов в развитии и становлении технической культуры человечества исключительно велика. Исторически сложившиеся названия «Бронзовый век», «Железный век» говорят о сильном влиянии металлов и их сплавов на все направления развития производства. И в нашей повседневной практике мы ежеминутно сталкиваемся с металлами. И в нас самих есть металлы. Они используются для осуществления различных процессов в организме. Но не всегда металлы являются необходимыми. Многие из них даже являются для организма опасными. Так, например, некоторые металлы чрезвычайно токсичны для позвоночных уже в малых дозах (ртуть, свинец, кадмий, таллий), другие вызывают токсические эффекты в больших дозах, хотя и являются микроэлементами (например, медь, цинк). У беспозвоночных животных, имеющих твердые покровы, свинец в наибольшей степени концентрируется в них. У позвоночных животных свинец в наибольшей степени накапливается в костной ткани, у рыб - в гонадах, у птиц - в перьях, у млекопитающих - в головном мозге и печени.

Свинец - металл, который при контактах с кожей и при попадании в организм вызывает наибольшее количество тяжелейших заболеваний, поэтому по степени воздействия на живые организмы свинец отнесен к классу высокоопасных веществ наряду с мышьяком, кадмием, ртутью, селеном, цинком, фтором и бензапреном (ГОСТ 3778-98).

Огромное влияние на загрязнение окружающей среды свинцом оказывают автомобили со свинцовыми аккумуляторами. Выхлопные газы являются важнейшим источником свинца. Увеличение свинца в почве, как правило, ведет к его накоплению растениями. Многие данные свидетельствуют о резком возрастании содержания свинца в растениях, выросших по краям автострад. Загрязнение вод свинцом вызывают сточные воды предприятий, содержащие в токсичных количествах соли свинца, а также свинцовые трубы. Токсические вещества, содержащиеся в водах, весьма опасны для человека, так как активно накапливаются в пищевых цепях.

По данным аналитического агентства «Автостат» в России в 2009г. приблизительно насчитывается 41,2 млн. автомобилей. Состав парка автомобилей по видам используемого топлива следующий: количество автомобилей, использующих газ в виде топлива, не превышает 2%. Остальные автомобили используют дизельное топливо – 37% или «освинцованный» бензин – 61%.

Одной из важных проблем любого региона является загрязнение почвы, воды, воздуха тяжёлыми металлами.

При проведении данного исследования мы выдвинули гипотезу , что в окружающей среде п.Новоорловск присутствуют соединения свинца.

Объект исследования – загрязнения соединениями свинца окружающей среды.

Предмет исследования – автомобильная трасса и автомобили, проезжающие по ней; почва; снег; растения.

Цель исследования: изучить содержание соединений свинца, выбрасываемых в воздух; накапливаемых в почве, растениях, снеге.

Для реализации поставленной цели мы решали следующие задачи:

1. Изучить научную литературу и Интернет-сайты по поставленной цели исследования.

2. Провести качественный анализ проб почвы, снега и растений на содержание соединений свинца.

3. Выяснить уровень загрязнённости соединениями свинца окружающей среды данной местности.

4. Определить количество выбрасываемых соединений свинца автотранспортом.

5. Определить основные источники загрязнения соединениями свинца на данной территории.

Научная новизна . В результате работы проведен качественный анализ на содержание соединений свинца проб почвы, снега и растений, взятых из окружающей среды поселка Новоорловск. Определено количество выбрасываемых соединений свинца автотранспортом. Определены основные источники загрязнения соединениями свинца на данной территории.
Практическая значимость работы. Изучены методы выявления содержания соединений свинца в почве, снеге, растениях, которыми можно пользоваться. Установлено, что соединения свинца содержатся вблизи основных источников загрязнения. Определено в ходе исследований, что основными источниками загрязнения соединениями свинца является автотрасса, Центральная котельная, ЗАО «Новоорловский ГОК».

«Изучение содержания соединений свинца в окружающей среде поселка Новоорловск»

Башурова Мария

Российская Федерация, Забайкальский край, Агинский район, пгт.Новоорловск

МОУ «Новоорловская средняя общеобразовательная школа», 10 класс

Глава 1. Загрязнения окружающей среды соединениями свинца.

1.1. Характеристика и применение свинца и его соединений.

Свинец - Pb (Plumbum), порядковый номер 82, атомный вес 207,21. Этот голубовато-серый металл знаком с незапамятных времен. Происхождение названия «свинец» - от слова «вино» - связано с применением этого металла при изготовлении сосудов для хранения вина. Ряд экспертов считает, что свинец сыграл решающую роль в падении Римской империи. В древние времена вода стекала с покрытых свинцом крыш по свинцовым желобам в покрытые свинцом бочки. При изготовлении вина пользовались свинцовыми котлами. В большинстве мазей, косметических средств и красок присутствовал свинец. Все это, возможно, привело к снижению рождаемости и появлению психических расстройств в среде аристократов.

Он ковок, мягок. Даже ноготь оставляет на нём след. Плавится свинец при температуре 327,4 градуса. На воздухе он быстро покрывается слоем окиси. В наши дни свинец переживает « вторую молодость». Его главные потребители – кабельная и аккумуляторная промышленность, где он идёт на изготовление оболочек и пластин. Из него делают кожухи башен, змеевики холодильников и другую аппаратуру на сернокислых заводах. Он незаменим при изготовлении подшипников (баббит), типографского сплава (гарта) и некоторых сортов стекла. Из соединений свинца наибольшее практическое значение имеют нитрат свинца Pb(NО 3 ) 2 , который применяют в пиротехнике – при изготовлении осветительных, зажигательных, сигнальных и дымовых составов; дигидроксокарбонат свинца – Pb 3 (OH) 2 (CO 3 ) 2 – используется для приготовления высококачественной краски – свинцовых белил. Правда у неё есть небольшой изъян: под действием сероводорода она постепенно тускнеет. Поэтому-то такими тёмными становятся старинные картины, написанные масляными красками. В больших количествах выпускается сурик (Pb 3 O 4 ) – вещество ярко-красного цвета, из которого получают обыкновенную масляную краску. Также для приготовления красок широко используется свинцовый пигмент хромат свинца PbCrO 4 («желтый крон»). Исходным продуктом для получения соединений свинца является ацетат свинца Pb 3 (СН 3 COО) 2 . Хотя его соединение ядовито, но его 2%-ный раствор используют в медицине для примочек воспаленных поверхностях тела, так как он обладает вяжущими и болеутоляющими свойствами. Самыми высоко токсичными свойствами обладают алкилированные соединения, в частности, тетраэтилсвинец (С 2 Н 5 ) 4 Pb и тетраметилсвинец (СН 3 ) 4 Pb – это летучие ядовитые жидкие вещества. Тетраэтилсвинец (ТЭС) – антидетонатор для моторного топлива, поэтому его добавляют в бензин.

1.2. Источники загрязнения соединениями свинца.

Свинец попадает в воду различными путями. В свинцовых трубах и других местах, где возможен контакт этого металла с водой и кислородом воздуха, протекают процессы окисления: 2Pb+O 2 +2H 2 O→2Pb(OH) 2 .

В подщелоченной воде свинец может накапливаться в значительных концентрациях, образуя плюмбиты: Pb(OH) 2 +2OHֿ→PbO 2 ²ֿ+2H 2 O.

Если в воде присутствует СО 2 , то это приводит к образованию довольно хорошо растворимого гидрокарбоната свинца: 2Pb+O 2 →2PbO, PbO+CO 2 →Pb CO 3 , PbCO 3 +H 2 O+CO 2 →Pb(HCO 3 ) 2 .

Также в воду свинец может попадать из загрязненных им почв, а также путем прямых сбросов отходов в реки и моря. Существует проблема загрязнения питьевых вод в районах расположения плавильных заводов или мест складирования промышленных отходов с высоким содержанием свинца.

Наиболее высокие концентрации свинца обнаруживаются в почве вдоль автотрассы, а также где расположены металлургические предприятия или предприятия по производству свинецсодержащих аккумуляторов или стекла.

Автомобильный транспорт, который работает на жидком топливе (бензине, дизельном топливе и керосине), теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и теплоэлектростанции (ТЭС) представляют собой один из основных источников загрязнения воздуха. В выхлопных выбросах автомобилей содержатся тяжёлые металлы, в том числе свинец. Более высокие концентрации свинца в атмосферном воздухе городов с крупными промышленными предприятиями.

В организм человека большая часть свинца поступает с продуктами питания. Наиболее высокие уровни содержания свинца отмечаются в консервах в жестяной таре, рыбе свежей и мороженной, пшеничных отрубях, желатине, моллюсках и ракообразных. Высокое содержание свинца наблюдается в корнеплодах и других растительных продуктах, выращенных на землях вблизи промышленных районов и вдоль дорог. Питьевая вода, атмосферный воздух, курение – тоже источники поступления соединений свинца в организм человека.

1.3. Последствия поступления соединений свинца в организм человека.

В 1924 году в США, когда для производства бензина потребовался в больших количествах ТЭС, на заводах, где его синтезировали начались несчастные случаи. Было зарегистрировано 138 отравлений, из которых 13 кончились смертельным исходом. Это было первое зарегистрированное свинцовое отравление.

Как и радиация, свинец является кумулятивным ядом. Попадая в тело, он накапливается в костях, печени и почках. Явными симптомами свинцового отравления являются: сильная слабость, спазмы в брюшной области и параличи. Бессимптомным, но также опасным является постоянное присутствие свинца в крови. Он влияет на образование гемоглобина и вызывает анемию. Возможно появление нарушений психики.

В настоящее время свинец занимает первое место среди причин промышленных отравлений. Загрязнение свинцом атмосферного воздуха, почвы и воды в окрестности таких производств, а также вблизи крупных автомобильных дорог создает угрозу поражения свинцом населения, проживающего в этих районах, и прежде всего детей, которые более чувствительны к воздействию тяжелых металлов.

Отравление свинцом (сатурнизм) – представляет собой пример наиболее частого заболевания, обусловленного воздействием окружающей среды. В большинстве случаев речь идет о поглощении малых доз и накопление их в организме, пока его концентрация не достигнет критического уровня необходимого для токсического проявления.
Органами - мишенями при отравлении свинцом являются кроветворная и нервная системы, почки. Менее значительный ущерб сатурнизм наносит желудочно-кишечному тракту. Один из основных признаков болезни - анемия. На уровне нервной системы отмечается поражение головного мозга и периферических нервов. Интоксикация свинцом может быть, по большей части предупреждена, особенно у детей. Законы запрещают использовать краски на основе свинца, равно как и его присутствие в них. Соблюдение этих законов может хоть частично решить проблему этих “тихих эпидемий”. Общепринятой является следующая классификация свинцовых отравлений, утвержденная МЗ РФ:

1. Носительство свинца (при наличии свинца в моче и отсутствии симптомов отравления).

2. Легкое свинцовое отравление.

3. Свинцовые отравления средней тяжести: а) анемия (гемоглобин ниже 60 % -до 50 %); б) нерезко выраженная свинцовая колика; в) токсический гепатит.

4. Тяжелое свинцовое отравление: а) анемия (гемоглобин ниже 50%); б) свинцовая колика (выраженная форма); в) свинцовые параличи.

При лечении свинцовых отравлений используют такие препараты, как тетацин и пентацин. (Приложение 1) Также необходимы профилактические меры. (Приложение 2)

Глава 2. Изучение содержания соединений свинца в окружающей среде п.Новоорловск

2.1. Методики исследований.

Для расчета количества вредных выбросов автотранспортом за 1 час мы использовали методику, утвержденную приказом Госкомэкологии России № 66 от 16 февраля 1999 года .

1. На автомобильной трассе определить участок дороги протяженностью в 100м.

1. Рассчитайте общий путь (S), пройденный всеми машинами за 1 час: S = N*100м.
2. Взяв измерения выбросов автомобилями на 1 км, вычислить сколько выбросов соединений свинца дали автомобили за 1 час.
3. Рассчитайте примерное количество соединений свинца, выбрасываемых за 1 час на общем пройденном пути.

Для определения содержания соединений свинца на поверхности земли (в снеге) мы использовали методику из школьного практикума .

1. Для взятия пробы потребуется посуда ёмкостью не менее 250 мл.
2. Ёмкость погружается в снег с открытым концом, стараясь достичь его нижнего слоя.
3. Проба вынимается и доставляется в лабораторию для растаивания.
4. От каждой пробы отливается по 100 мл жидкости и фильтруется.
5. В опытные пробирки отливается по 1 мл талой воды из каждой пробы и добавляется по 1 мл раствора КI и 1 мл 6% HNO 3 .
6. Определяются изменения в пробирках.

Для определения содержания соединений свинца в почве мы использовали методику из школьного практикума :

1. Делается забор проб почвы.
2. Почва подсушивается в течении 5 дней.
3. Из каждой пробы делаются навески по 10 мг и помещаются в пробирки.
4. В каждую пробирку добавляется по 10 мл дистиллированной воды.
5. Содержимое пробирок в течении 10 минут перемешивать и оставить на сутки.

6. Через сутки в опытные пробирки добавить по 1 мл KI и HNO 3 и отметить изменения.

Для определения содержания соединений свинца в растениях мы использовали методику из школьного практикума :

1. Отбирается по 50 штук листьев или 50 г травы.
2. Растительный материал подсушивается и измельчается.
3. Растительная масса помещается в пробирки, заливается 20 мл дистиллированной воды и оставляется на сутки.

4. Через сутки добавляется по 1 мл KI и HNO 3

5. Отметить изменения.

2.2. Результаты исследований.

Исследования проводились в летнее и осеннее время 2010 года.

Для расчета количества вредных выбросов автотранспортом за 1 час была выбрана автомобильная трасса, проходящая в центре поселка Новоорловск. В результате этих расчетов мы получили, что за 1 час выбрасывается 0,644г соединений свинца в воздух (Приложение 3).

Для определения содержания соединений свинца в окружающей среде мы брали по пять проб на поверхности почвы (в снеге), в почве, в растениях на определенных участках: 1. Дорога возле школы 2. Центральная котельная 3. ЗАО «Новоорловский ГОК» 4. Лес 5. Дорога вдоль дачного кооператива. Мы оценивали уровень загрязненности соединениями свинца по степени окрашенности осадка: интенсивный желтый – сильный уровень загрязненности; желтоватый – средний уровень; нет желтого осадка – слабый уровень.

В ходе изучения содержания соединений свинца на поверхности почвы (в снеге) было установлено, что на обочине дороги возле школы, Центральной котельной и ЗАО «Новоорловский ГОК» самый высокий уровень соединений свинца. Это видно по ярко жёлтому осадку, который был получен в ходе эксперимента и являлся качественным показателем содержания свинца. (Приложение 4)

При изучении содержания соединений свинца в почве выяснилось, что высокий уровень загрязненности соединениями свинца на обочине дороги возле школы и ЗАО «Новоорловский ГОК». (Приложение 5)

Анализ растительной массы показал, что растения, растущие возле Центральной котельной, ЗАО «Новоорловский ГОК» и дороги вдоль дачного кооператива, накапливают в своих тканях наибольшее количество соединений свинца. (Приложение 6)

Самый низкий показатель уровня загрязненности соединениями свинца поверхности почвы (снега), почвы и растений мы получили в пробах, взятых в лесу.

Все полученные нами результаты были доведены до населения в виде бюллетеней и листовок об опасности загрязнений соединениями свинца. (Приложение 7,8)

2.3. Выводы.

1. Экспериментальные данные подтвердили, что источником соединений свинца в нашем поселке является центральная автомобильная дорога, а также ЗАО «Новоорловский ГОК» и котельная.
2. Соединения свинца обнаружены на поверхности почвы (снеге), в почве и в растениях.

3. В результате расчетов количества вредных выбросов автотранспортом мы получили, что за 1 час выбрасывается 0,644г соединений свинца в воздух.

4. Соединения свинца для человека – причина многих серьезных заболеваний.

«Изучение содержания соединений свинца в окружающей среде поселка Новоорловск»

Башурова Мария

Российская Федерация, Забайкальский край, Агинский район, пгт.Новоорловск

МОУ «Новоорловская средняя общеобразовательная школа», 10 класс

Заключение.

Данная работа показывает, что автомобильная трасса и машины проезжающие по ней могут стать довольно сильным источником тяжелых металлов в окружающей среде. Свинец из бензина попадает в выхлопные газы, а затем в атмосферу. Уровень загрязнённости будет зависеть и от транспортной нагрузки автодороги. Так как почва и растения возле дороги сильно загрязнены свинцом, то использовать землю под выращивание сельскохозяйственной продукции и выпаса скота нельзя, а растения - для корма сельскохозяйственных животных.

В результате работы проведен качественный анализ на содержание соединений свинца проб почвы, снега и растений, взятых из окружающей среды поселка Новоорловск. Определено количество выбрасываемых соединений свинца автотранспортом.

Необходима просветительская работа среди местного населения, особенно владельцев дачных участков, вплотную подходящих к трассе.

Нами были разработаны информационные бюллетени и листовки, в которых даны рекомендации по уменьшению воздействия трассы на огороды:

1. По возможности удалить свой участок от источника загрязнения путём не использования земли непосредственно прилегающей к трассе.
2. Не использовать землю на участке засадить растениями высотой более 1 метра (кукуруза, укроп и т. п.)
3. В дальнейшем эти растения убрать с огорода, не используя их.

Список используемых источников:

1. Вишневский Л.Д. Под знаком углерода: Элементы IV группы периодической системы Д.И. Менделеева. М.: Просвещение, 1983.-176с.

2. Лебедев Ю.А. Второе дыхание марафонца (О свинце). М.: Металлургия, 1984 – 120с.

3. Мансурова С.Е. Школьный практикум «Следим за окружающей средой нашего города». М.: Владос, 2001.-111с.

4. Некрасов Б.В. Основы общей химии. Том 2. М.: Издательство «Химия», 1969 – 400с.

5. Никитин М.К. Химия в реставрации. Л.: Химия, 1990. – 304с.

6. Николаев Л.А. Металлы в живых организмах. М.: Просвещение, 1986. – 127с.

7. Петряков-Соколов И.В. Популярная библиотека химических элементов. Том 2. М.: Издательство «Наука», 1983. – 574с.

8. Рувинова Э.И. Загрязнения среды свинцом и здоровье детей. «Биология», 1998 №8 (февраль).

9. Сумаков Ю.Г. Живые приборы. М.: Знание, 1986. – 176с.

10. Сударкина А.А. Химия в сельском хозяйстве. М.: Просвещение, 1986. – 144с.

11. Шалимов А.И. Набат тревоги нашей: экологические размышления. Л.: Лениздат, 1988. – 175с.

12. Шеннон С. Питание в атомном веке, или как уберечь себе от малых доз радиации. Минск: Издательство «Беларусь», 1991. – 170с.

Подписи к слайдам:

Башурова Мария 10 класс Новоорловская СОШ

Тема работы: ИЗУЧЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СОЕДИНЕНИЙ СВИНЦА В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ п.НОВООРЛОВСК

Источники загрязнений соединений свинца: автомобильные аккумуляторы, выбросы авиационных двигателей, масляные краски на свинцовой основе, удобрения из костной муки, керамические покрытия на фарфоре, дым сигарет, трубы из свинца или со свинцовым покрытием, процесс получения свинца из руды, выхлопные газы, припои, растения, выращенные вблизи автомагистралей

Гипотеза работы: В окружающей среде п.Новоорловск присутствуют соединения свинца.

Цель работы: изучение содержания соединений свинца, выбрасываемых в воздух, накапливаемых в почве, растениях, снеге.

Свинец - Pb (Plumbum) порядковый номер 82 атомный вес 207,21 Этот голубовато-серый металл. Он ковок, мягок. Тпл = 327,4 градуса. На воздухе он быстро покрывается слоем окиси.

Применение свинца: аккумуляторная и кабельная промышленность. Незаменим при изготовлении подшипников, типографского сплава и некоторых сортов стекла.

Соединения свинца: Pb (N О3)2 – нитрат свинца, Pb 3(OH)2(CO 3)2 - дигидроксокарбонат свинца (Pb 3 O 4) – сурик (С2Н5)4 Pb - тетраэтилсвинец (ТЭС) (СН3)4 Pb – тетраметилсвинец

Источники поступления соединений свинца в организм человека: Продукты питания (консервы в жестяной таре, рыба свежая и мороженная, пшеничные отруби, желатин, моллюски и ракообразных.) Питьевая вода Атмосферный воздух Курение

Свинец - кумулятивный яд. Накапливается в костях, печени и почках.

Сатурнизм – свинцовое отравление. Симптомы: сильная слабость, спазмы в брюшной области, параличи, нарушение психики

Наименование группы автомобилей Количество за 20 мин, шт Кол-во за час (N), шт Общий путь, пройденный за час всеми автомобилями, км Выбросы на 1 км одним автомобилем, г/км Выбросы за 1 км всеми автомобилями, г/км Выбросы за общий путь, г/км Легковые 6 18 1,8 0,019 0,342 0,62 Легковые дизельные 2 6 0,6 - - - Грузовые карбюраторные с грузоподъемностью до 3 т 1 3 0,3 0,026 0,078 0,02 Грузовые карбюраторные с грузоподъемностью более 3 т - - - 0,033 - - Автобусы карбюраторные 1 3 0,3 0,041 0,123 0,004 Грузовые дизельные 2 6 0,6 - - - Автобусы дизельные 1 3 0,3 - - - Газобалонные, работающие на сжатом природном газе - - - - - - Всего 13 39 3,9 0,119 0,543 0,644

Участки забора проб: 1. Дорога возле школы 2. Центральная котельная 3. ЗАО «Новоорловский ГОК» 4. Лес 5. Дорога вдоль дачного кооператива.

Содержание соединений свинца на поверхности почвы (в снеге). Номер пробной пробирки Участок забора пробы Наличие осадка Уровень загрязнённости 1 Дорога возле школы Жёлтый осадок Сильный 2 Центральная котельная Желтый осадок Сильный 3 ЗАО «Новоорловский ГОК» Жёлтый осадок Сильный 4 Лес Нет осадка Слабый 5 Дорога вдоль дачного кооператива Желтоватый осадок Средний

Источники соединений свинца в п.Новоорловск: Центральная котельная Автомобильная дорога ЗАО «Новоорловский ГОК»

Свинец опасен для человека!!!

Спасибо за внимание!

Предварительный просмотр:

Приложение 1.

Лечение свинцовых отравлений. При острых отравлениях используются комплексообразователи, среди которых наиболее эффективны тетацин и пентацин при внутривенном введении (6 г препарата на курс лечения в виде 5 % раствора). Применяются также средства, стимулирующие кроветворение: препараты железа, камполон, цианокобаламин, аскорбиновая кислота. Для уменьшения боли при колике рекомендуются теплые ванны, 0,1 % раствор атропина сульфата, 10 % раствор натрия бромида, 0,5 % раствор новокаина, молочная диета. Для уменьшения вегетативно-астенических явлений можно применять внутривенно глюкозу с тиамином и аскорбиновой кислотой, бром, кофеин, хвойные ванны, гальванический воротник. При энцефалопатиях назначают дегидратирующие средства (25 % раствор магния сульфата, 2,4 % раствор эуфиллина, 40 % раствор глюкозы); при полинейропатиях - тиамин, антихолинэстеразные средства, четырехкамерные ванны, массаж, лечебную физкультуру.

Для выведения свинца из депо применяют диатермию печени, внутривенное введение 20 % раствора натрия гипосульфита.

Защитные средства: витамины группы В, витамин С, витамин D, кальций, магний, цинк, пектиновые соединения, альгинат натрия, различные сорта капусты.

Приложение 2.

Профилактика свинцовых отравлений. Основным мероприятием по предупреждению отравлений свинцом является замена его другими, менее токсичными веществами на тех производствах, где он применяется. Например, свинцовые белила заменяют титаново-цинковыми, вместо свинцовых прокладок для насечки напильников применяются прокладки из сплава олова с цинком, свинцовые пасты для отделки кузовов легковых автомобилей заменяются пастой из пластических материалов. При технологических процессах, а также при транспортировке свинца и содержащих свинец материалов обязательно герметичное укрытие источников пылевыделения, оборудование мощной аспирационной вентиляции с очисткой загрязненного пылью и парами свинца воздуха перед выбросом его в атмосферу. Запрещается использование труда женщин и подростков в процессах плавки свинца. Необходимо соблюдение таких мер личной гигиены, как санация полости рта, мытье рук 1 % раствором уксусной кислоты, использование специальной одежды и респираторов, лечебно-профилактическое питание.

Приложение 3.

Результаты проведенной методики

определения выбросов соединений свинца автотранспортом.

Приложение 4.

Приложение 5.

Приложение 6.

После минерализации органов серной и азотной кислотами свинец и барий будут находиться в осадке в виде BaSО 4 и PbS0 4 . Оптимальными условиями для количественного осажде-

ния Ва 2 + и Рb 2 + являются: концентрация H 2 SO 4 в минерализа-те ~20% H 2 SO 4 , отсутствие окислов азота (частичное растворе-ние PbSO 4 и в значительно меньшей степени BaS0 4 в азотной кислоте), время осаждения (~24 часа). Вследствие соосажде-ния в осадке могут также находиться Са 2 +, Fe 3+ , Al 3 +, Cr 3+ , Zn 2+ , Cu 2+ и др. При соосаждении Сг 3 + осадок окрашен в грязно-зе-леный цвет. Во избежание потерь Сr 3+ грязно-зеленый осадок обрабатывают при нагревании раствором персульфата аммония в 1°/о растворе серной кислоты. Нерастворившийся осадок под-вергают анализу на Ва 2 + и Рb 2 +, а фильтрат оставляют для ко-личественного определения хрома. В целях разделения Ва 2+ и Pb 2+ (наличие Рb 2 + мешает обнаружению Ва 2 +) осадок непо-средственно на фильтре тщательно обрабатывают 0,5-10 мл (в зависимости от величины осадка) горячего раствора ацетата амония 1 , добиваясь полноты растворения PbSO 4 ;

Качественное обнаружение

Фильтрат исследуют на свинец: а) реакцией с дитизоном (НrDz)

Дитизон (дифенилтиокарбазон) нашел широкое применение в неорганическом анализе. В зависимости от рН среды в рас-творах дитизон может существовать в двух формах:

В энольной форме реактив мало растворим в органических растворителях (хлороформ, четыреххлорнстый углерод). В ке-тоннон форме ои довольно хорошо растворяется в них, образуя окрашенные в интенсивно зеленый цвет растворы. В щелочных растворах дает анион HDz", окрашенный в оранжевый цвет.

Со многими катионами металлов [Мп, Сг, Со, Ni, Zn, Fe(III), Tl, Cu, Cd, Ag, Pb, Bi, Hg] дитизон дает внутрикомплексиые со-ли (дитизонаты), обычно растворимые в неполярных органиче-ских растворителях (СНС1 3 , СС1 4). Многие из внутрикомплекс-ных соединений ярко окрашены.

Различают первичные дитизонаты:

Первичные дитизонаты образуются со всеми катионами . Вторичные дитизонаты образуются лишь с немногими металлами (HgDz, Ag 2 Dz, CuDz и др.). Фишер, введший дитизон в аналитическую практику (1957), приписывает им следующую структуру:

Там, где металл может давать и первичный, и вторичный ди-тизонат, все зависит от реакции рН среды: в кислой среде обра-зуется первичный дитизонат, в щелочной и при недостатке ре-агента-вторичный дитизонат.

И образование, и экстракция дитизонатов зависят в первую.очередь от рН среды.

Для обнаружения свинца раствор, полученный обработкой осадка PbS0 4 и BaS0 4 ацетатом аммония, встряхивают с рас-твором дитизона в хлороформе (СС1 4): при наличии РЬ 2 + наблю-дается (при рН 7,0-10,0)" появление пурпурно-красного окра-

Реакция обладает высокой чувствительностью - 0,05 мкг Р 2 + в 1 мл. Граница обнаружения Рb 2+ этой реакцией в орга-нах 0,02 мг.

В описанных условиях химико-токсикологического анализа реакция почти абсолютно специфична, так как получению Pb(HDz) 2 предшествует переведение Рb 2+ в PbSO 4 , т. е. отде-ление Рb 2+ от большинства других элементов. С PbSO 4 могут соосадиться главным образом Fe 3 + и Сг 3 +. При этом Fe 3+ имеет малое сродство к дитизону, а Сr 3 + с дитизоном образует неокра-шенные соединения.

Одним из преимуществ реакции является возможность соче-тать с ее помощью качественный анализ на Рb 2+ с количествен-ным определением. При этом при наличии пурпурно-красной окраски хлороформного слоя сначала производится

количествен-ное определение (см. стр. 302). Затем после измерения плотно-сти окраски Pb(HDz) 2 на фотоэлектроколориметре дитизонат свинца для дальнейших качественных реакций энергично встря-хивают в течение 60 секунд с 0,5-2 мл (в зависимости от объ-ема и интенсивности окраски экстракта) 1 н. раствора HNO 3 (или НС1):

Pb(HDz) 2 >- Pb(N0 8) 2 + 2H 2 Dz

(слой органи- (водный (слой органи-

ческого раство- слой) ческого рас-

рителя) творителя)

В зависимости от объема водного слоя раствор исследуют далее микрокристаллическими или макрохимическими реакциями.

I. При малом объеме водного слоя (0,5 мл) весь объем делят на 2 части, осторожно упаривают и производят ре-акции: а) получают двойную соль йодида цезия и с в и н ц а - CsPbl 3 . Подкисляют 1 / 2 часть остатка 30% ук-сусной кислоты и смешивают с несколькими кристаллами йодида калия:

В раствор вносят 1-2 кристалла хлорида цезия - через не-которое время выпадает зеленовато-желтый осадок йодида цезия и свинца. При рассматривании под микроскопом можно наблю-дать игольчатые кристаллы, часто собранные в пучки и сфе-роиды.

Оптимальные условия: 30°/о раствор уксусной кислоты, отсут-ствие минеральных кислот, небольшое количество CsCl и избы-ток KI.

Чувствительность реакции 0,01 мкг. Реакция позволяет обна-ружить (граница обнаружения) 0,015 мг Рb 2+ в 100 г объекта исследования;

б) образование гексанитрита калия, меди и свинца КrСuРb(NO 2) 6 . Вторую часть остатка смешивают с 1-2 каплями насыщенного раствора ацетата меди и осторожно выпаривают досуха. Остаток растворяют в 2-3 каплях 30% рас-твора уксусной кислоты и добавляют несколько кристаллов ни-трита калия. При наличии Рb 2+ через 5-10 минут по всему полю зрения появляются кристаллы КrСu Pb(NO 2) 6 в виде черных или коричневых (при малых количествах Рb 2 +) кубов. Оптимальные условия: 30% раствор СН 3 СООН, отсутствие минеральных кис-лот, избыток нитрита калия. Чувствительность реакции 0,03 мкг. Границей обнаружения Рb 2+ в биологическом материале явля-ется 0,015 мг в 100 г органа.

П. При большом объеме водного слоя (2 мл и бо-лее) его нейтрализуют до рН 5,0 по универсальной индикатор-ной бумаге, делят на 4 части и исследуют реакциями:

а) образования PbS:

Pb(N0 3) 2 + H 2 S = PbSJ + 2HN0 3 .

Осадок не растворяется в разбавленных серной и соляной кислотах, но растворяется в разбавленной азотной кислоте с вы-делением окислов азота и элементарной серы:

3PbS + 8HNO 3 = 3Pb(NO 3) 2 + 2NO + 3S + 4H 2 O;

б) образование PbS0 4:

Pb(OCOCH 3) 2 + H 2 SO 4 = PbSO 4 | + 2СН 3 СООН

Сульфат свинца мало растворим в воде (1:22 800 при 15°); в разбавленной серной кислоте растворимость его еще меньше; в спирте он практически нерастворим; значительно растворяет-ся в азотной кислоте, еще лучше - в соляной кислоте, особенно при нагревании:

При добавлении воды вновь выпадает осадок сульфата свинца.

Осадок сульфата свинца растворяется в растворах едкого нат-ра, едкого кали, ацетата и тартрата аммония (отличие от суль-фата бария и сульфата стронция):

При растворении в тартрате аммония образуется РЬ 2 0(С 4 Н 4 0 6) 2 .

в) образования PbCr0 4 ; нерастворим в уксусной кислоте, но
растворим в минеральных кислотах и едких щелочах:

2РЬ(ОСОСН 3) 3 + К 2 Сг 2 0 7 + НОН - 2СН 3 СООК + 2РЬСЮ 4 + 2СН 3 СООН.

г) четвертую часть исследуют микрохимическими реакциями
получения CsPbl 3 и К2СиРЬ(Ы0 2)е.

Количественное определение РЬ 2+ после выделения его в виде сульфата свинца возможно несколькими методами:

а) бихроматн о-й одометрическим по избытку бихро-мата, не вошедшего в реакцию с РЬ 2+ . В основу определения по-ложены следующие реакции:

Бихроматно-йодометрический метод определения дает хоро-шие результаты (93% со средней относительной ошибкой 1,4°/о) при содержании от 2 до 100 мг свинца в 100 г органа. При коли-чествах свинца меньше 2 мг (граница определения) метод явля-ется ненадежным. Например, при наличии 1 мг РЬ 2 + в 100 г ор-гана определяется в среднем всего 37%;

б) э кстр а кцион но-фото м етр и ч е с к и и по д и т и-зонату свинца. В основу метода положена приведенная вы-ше чувствительная и довольно специфичная реакция:

РЬ(ОСОСН 3) 2 4- 2H a Dz (при рЫ 7-10) - Pb(HDz) a + 2СН 3 СООН.

Полученный дитизонат экстрагируют хлороформом при рН выше 7,0 до полноты экстракции Рb 2+ . Извлечения объединяют, промывают раствором KCN п присутствии NH 4 OH, отстаивают, измеряют объем, а затем определяют плотность окраски хлоро-формного экстракта на ФЭК при длине полны 520 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 1 см. Раствором сравнения слу-жит хлороформ. Закон Бера соблюдается в пределах 0,0001 - 0,005 мг/мл.

в) комплексонометрическим, являющимся общим для многих двухвалентных и некоторых трехвалентных катионов.

Принцип комплексонометрического титрования сводится к сле-дующему: к исследуемому раствору, содержащему определенный катион, прибавляют при строго определенном значении рН не-большое количество соответствующего индикатора - образуется хорошо растворимое в воде окрашенное комплексное соединение индикатора с катионом. При титровании трилоном Б (комплек-тен III)-динатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кис-лоты- комплекс катиона с индикатором разрушается, так как трилон Б образует более прочный комплекс с определяемым ка-тионом. В эквивалентной точке выделяется свободный индика-тор, окрашивая раствор в цвет, присущий индикатору при дан-ном значении рН среды.

Большинство катионов определяется в щелочной среде, для чего в титруемый раствор вводят аммиачный буфер (смесь ам-миака и хлорида аммония).

В основе определения Рb 2+ (или другого двухвалентного ка-тиона) лежат следующие реакции:

А. Н. Крылова для определения Рb 2+ рекомендует обратное титрование трилона Б (применяется для определения катионов, вступающих в реакцию с раствором NH 4 OH). Сущность методи-ки заключается в следующем: исследуемый раствор разбавля-ют водой до 100-150 мл и смешивают с избытком 0,01 н. рас-твора трилона Б. 10 мл аммиачно-хлоридного буфера 2 и 0,1 - 0,2 г сухого зриохрома черного Т (смесь с NaCl 1:200). Избы-ток трилона Б oттитровывают 0,01 н. раствором ZnCl 2 до пере-хода сине-голубого окрашивания в красно-фиолетовое. Опреде-ляется 96% со средней относительной ошибкой 6,2% при 1 мг Рb 2 + в 100 г органа; 97% со средней относительной ошибкой 27% при 10 мг. Граница определения 0,5 мг Рb 2 + в 100 г органа.

Токсикологическое значение. Токсикологическое значение свин-ца определяется ядовитыми свойствами металлического свинца, его солей и некоторых производных, широким и разнообразным применением их в промышленности и быту.

Особенно опасными в отношении отравлений свинцом являются добыча свинцовых руд, выплавка свинца, про-изводство аккумуляторов, свинцовых красок [свинцовые белила 2РbСO 3 .Рb{ОН) 2 и сурик Рb 3 O 4 ], применение которых в СССР ограничивается только окраской судов и мостов, лужение, пай-ка, применение свинцовой глазури PbSi0 3 и т. д. При недоста-точной охране труда возможны промышленные отравления.

Источниками бытовых отравлений являлось в ряде случаев недоброкачественно луженая, эмалированная, фарфорово-фаян-совая и глиняная посуда, покрытая глазурью.

Описаны случаи отравления свинцом через питьевую воду (свинцовые трубы), нюхательный табак, завернутый в свинцо-вую бумагу, после огнестрельного ранения и т. п. Известны так-же случаи отравлений свинцовыми солями и тетраэтилсвинцом.

Свинец является протоплазматическим ядом, вызывающим из-менения главным образом в нервной ткани, крови и сосудах. Ядовитость соединений свинца в значительной степени связана с растворимостью их и в желудочном соке, и в других жидкостях организма. Хроническое отравление свинцом дает характерную клиническую картину. Смертельная доза различных соединений свинца неодинакова. Дети особенно чувствительны к нему. Сви-нец не относится к числу биологических элементов, но обычно присутствует в воде и пище, откуда поступает в организм. Че-ловек, не занятый работой со свинцом, поглощает в сутки, как указывает Н. В. Лазарев, 0,05-2 г свинца (в среднем 0,3 мг). Соединения свинца способны кумулироваться в костной ткани, печени, почках. Около 10% его всасывается организмом, осталь-ное количество выделяется с калом. Свинец откладывается в пе-чени и в трубчатых, несколько меньше - в плоских костях. В остальных органах откладывается в незначительном количе-стве. Отсюда возможность обнаружения свинца во внутренних органах трупов людей, умерших от других причин, и необходи-мость количественного определения его при положительных ре-зультатах качественного анализа.

Естественное содержание свинца (по данным А. О. Войнара, в миллиграммах на 100 г органа) в печени 0,130; в почке 0,027; в трубчатых костях 1,88; в желудке и кишечнике 0,022 и 0,023 соответственно.

Урок – практикум

(проектная деятельность учащихся 9 класса на обобщающем уроке химии при изучении элементов - металлов)

«Изучение содержания ионов свинца в почве и растительных пробах села Слободчики и его воздействие на организм человека».

Подготовила и провела

учитель биологии, химии

Сивоха Наталья Геннадьевна

Цель урока:

Показать влияние тяжёлых металлов на здоровье человека на примере свинца и изучить экологическую обстановку села Слободчики путём определения ионов свинца в почве и растительных пробах.

Задачи урока:

Обобщить полученные знания о тяжёлых металлах. Более подробно познакомить учащихся со свинцом, его биологической ролью и токсическим воздействием на организм человека;

Расширить знания учащихся о взаимосвязи применения металла свинца и путей поступления его в организм человека;

Показать тесную взаимосвязь биологии, химии и экологии, как предметов дополняющих друг друга;

Воспитание бережного отношения к своему здоровью;

Привитие интереса к изучаемому предмету.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, презентации мини-проектов выполненных обучающимися, штатив с пробирками, стеклянная палочка, воронка с фильтром, химические стаканы на 50 мл, фильтровальная бумага, измерительный цилиндр, весы с гирями, фильтровальная бумага, ножницы, спиртовка или лабораторная плитка.

Реактивы: этиловый спирт, вода, 5% раствор сульфида натрия, иодид калия, пробы почвы, пробы растительности приготовленные учителем.

• Почему группу элементов называют «тяжёлые металлы»? (все эти металлы имеют большую массу)
• Какие элементы относятся к тяжёлым металлам? (железо, свинец, кобальт, марганец, никель, ртуть, цинк, кадмий, олово, медь, марганец)
• Какое воздействие на организм человека оказывают тяжёлые металлы?

В Древнем Риме, знатные люди пользовались водопроводом, изготовленным из свинцовых труб. Расплавленным свинцом заливали места стыков каменных блоков и труб водопровода (недаром в английском языке слово plumber означает «водопроводчик»). Кроме этого, рабы пользовались дешевой деревянной посудой и пили воду прямо из колодцев, а рабовладельцы – из дорогих свинцовых сосудов. Продолжительность жизни богатых римлян была намного меньше, чем рабов. Учёные высказали предположение, что причиной ранней смерти было свинцовое отравление от воды, используемой для приготовления пищи. Однако эта история имеет продолжение. В штате Виргиния (США) исследовали захоронения тех лет. Оказалось, что на самом деле скелеты рабовладельцев содержат значительно больше свинца, чем кости рабов. Свинец был известен за 6-7 тыс. лет до н. э. народам Месопотамии, Египта и других стран древнего мира. Он служил для изготовления статуй, предметов домашнего обихода, табличек для письма. Алхимики называли свинец сатурном и обозначали его знаком этой планеты. Соединения свинца - "свинцовая зола" PbO, свинцовые белила 2PbCO3 Pb (OH)2 применялись в Древней Греции и Риме как составные части лекарств и красок. Когда было изобретено огнестрельное оружие, свинец начали применять как материал для пуль. Ядовитость свинца отметили ещё в 1 в. н. э. греческий врач Диоскорид и Плиний Старший.

Объём современного производства свинца составляет более 2,5 млн. тонн в год. В результате производственной деятельности в природные воды ежегодно попадает более 500-600 тыс. тонн свинца, а через атмосферу на поверхность Земли оседает около 400 тыс. тонн. До 90% от общего количества выброса свинца принадлежит к продуктам сгорания бензина с примесью свинцовых соединений. Основная его часть попадает в воздух с выхлопными газами автотранспорта, меньшая – при сжигании каменного угля. Из около почвенного слоя воздуха происходит оседание свинца в почву и поступление его в воду. Содержание свинца в дождевой и снеговой воде колеблется от 1,6 мкг/л в районах удалённых от промышленных центров, до 250-350 мкг/л в крупных городах. Через корневую систему он транспортируется в наземную часть растений. В 23 м от дороги с напряжённостью движения до 69 тыс. автомобилей в день растения фасоли накапливали до 93 мг свинца на 1 кг сухого веса, а в 53 м – 83 мг. Кукуруза, растущая в 23 м от дороги, накапливала в 2 раза больше свинца, чем 53 м. Где сеть дорог очень густая, в ботве кормовой свеклы обнаружено 70 мг свинца на 1 кг сухого вещества, а в собранном сене – 90 мг. С растительной пищей свинец попадает в организм животных. Содержание свинца в различных продуктах (в мкг); свиное мясо – 15, хлеб и овощи – 20, фрукты – 15. С растительной и животной пищей свинец попадает в организм человека, оседая до 80% в скелете, а также во внутренних органах. Человек, представляющий одно из последних звеньев пищевой цепи, испытывает на себе наибольшую опасность нейротоксического воздействия тяжёлых металлов.

Определение ионов свинца в растительных пробах.

Цель работы: определить наличие ионов в растительных пробах.

Приборы: два химических стакана по 50 мл, измерительный цилиндр, весы с гирями, стеклянная палочка, воронка, фильтровальная бумага, ножницы, спиртовка или лабораторная плитка.

Реактивы: этиловый спирт, вода, 5% раствор сульфида натрия

Методика исследования.

1. Взвесить по 100 гр. растений, желательно одного вида, для более точногорезультата (подорожник), на разной удалённости друг от друга.

2. Тщательно измельчить, к каждой пробе добавить по 50 мл. смеси этилового спирта и воды, перемешать, чтобы соединения свинца перешли в раствор.

3. Отфильтровать и упарить до 10 мл. Полученный раствор добавлять по каплям в свежеприготовленный 5%-ный раствор сульфида натрия.

4. При наличии в экстракте ионов свинца, появится чёрный осадок.

Определение ионов свинца в почве.

Цель работы: определить наличие ионов свинца в почве.

Приборы: два химических стакана по 50 мл, измерительный цилиндр, весы с ги­рями, стеклянная палочка, воронка, фильтровальная бумага.

Реактивы: иодид калия, вода.

Методика исследования:

1.Взвесить 2 г почвы, высыпать ее в химический стакан. Затем, залив 4 мл воды, хорошо размешать стеклянной палочкой.

2.Полученную смесь профильтровать.

3. К фильтрату добавить 1 мл 5% иодида калия. При взаимодействии иона свинца с иодидом калия образуется желтый осадок.

РЬ +2 + 2 I - = Р bI 2 (желтый осадок)

4.Опустить край полоски фильтровальной бумаги размером 1 см в полученный раствор. Когда вещество поднимется до середины бумаги, её вынуть и положить сушить. На высохшей фильтровальной бумаге ясно обозначится след осадка. Со временем (через 3-5 дней) жёлтая окраска иодида свинца проявится ярче.

Определение иона свинца (качественное)

Йод калий дает в растворе с ионами свинца характерный осадок PbI 2: Исследования производятся следующим образом. К испытуемому раствору прибавить немного KI, после чего, добавив CH 3 COOH, нагреть содержимое пробирки до полного растворения первоначально выпавшего мало характерного желтого осадка PbI 2 . Охладить полученный раствор под краном, при этом PbI 2 выпадет снова, но уже в виде красивых золотистых кристаллов Pb 2+ +2I- . = PbI 2

Определение ионов меди (качественное)

В фарфоровую чашку поместить 3-5мл исследуемой воды, выпарить досуха, затем прибавить 1каплю конц. раствора аммиака. Появление интенсивно синего цвета свидетельствует о появлении меди

2Сu 2+ +4NH 4 . ОН = 2 2+ +4H 2 O

Определение органических веществ в воде

Оборудование и реактивы: пробирки, пипетка на 2мл, HCl (1:3), KMnO 4

Определение: Наливают в пробирки 2 мл фильтрата пробы, добавляют несколько капель соляной кислоты. Затем готовят розовый раствор KMnO 4 и приливают его к каждой пробе по каплям. В присутствии органических веществ KMnO 4 будет обесцвечиваться. Можно считать, что органические вещества полностью окислены, если красная окраска сохраняется в течение одной минуты. Посчитав количество капель, которое потребуется для окисления всех органических веществ, узнаем загрязненность пробы

Методы устранения жёсткости воды

Для избавления от временной жёсткости необходимо просто вскипятить воду. При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются с образованием осадка среднего или основного карбоната:

Ca(HCO 3) 2 = СаСО 3 + СО 2 + Н 2 О,

Mg(HCO 3) 2 = Мg 2 (ОН) 2 СО 3 +3СО 2 + Н 2 О,

и жёсткость воды снижается. Поэтому гидрокарбонатную жёсткость называют временной.

Умягчить жёсткую воду можно и обработкой воды различными химическими веществами. Так, временную (карбонатную) жёсткость можно устранить добавлением гашеной извести:

Са 2+ +2НСО - 3 + Са 2+ + 2ОН - = 2СаСО 3 + 2Н 2 О

Mg 2+ +2НСО - 3 + Са 2+ + 4ОН - = Mg(ОН) 2 +2СаСО 3 + 2Н 2 О.

При одновременном добавлении извести и соды можно избавиться от карбонатной и некарбонатной жёсткости (известково-содовый способ). Карбонатная жёсткость при этом устраняется известью (см. выше), а некарбонатная - содой:

Са 2+ + СО 2- 3 = СаСО 3 Mg 2+ + СО 2- 3 = Mg СО 3

Вообще, с постоянной жёсткостью бороться труднее. Кипячение воды в данном случае не приводит к снижению её жёсткости.

Для борьбы с постоянной жёсткостью воды используют такой метод, как вымораживание льда. Необходимо просто постепенно замораживать воду. Когда останется примерно 10 % жидкости от первоначального количества, необходимо слить не замершую воду, а лёд превратить обратно в воду. Все соли, которые образую жёсткость, остаются в незамерзшей воде.

Ещё один способ борьбы с постоянной жёсткостью - перегонка, т.е. испарение воды с последующей её конденсацией. Так как соли относятся к нелетучим соединениям, то они остаются, а вода испаряется.

Также, чтобы избавиться от постоянной жёсткости, можно, например, к воде добавить соду:

СаСl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 + 2NaCl.

В настоящее время для борьбы с жёсткой водой существуют и более современные способы, чем кипячение воды или вымораживание, например, установка фильтров-умягчителей. Они смягчают воду и в результате, она обладает лучшими вкусовыми качествами и более благоприятно воздействует на кожу человека.