Сарбаева Гульнара Турсынбаевна

Сарбаева Гульнара Турсынбаевна

Специальность: 5В060800 – Экология

 

МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ

лекции по дисциплине

 

В.46.115 «Методы анализа объектов окружающей среды»

 

 

Туркестан 2016

Методическое указание лекции составлялось на основе учебной программы.

 

Рассмотрена на заседании кафеды (Протокол №1, 01.09.2016г.)

 

 

Заведующая кафедрой: к.х.н., и.о.профессора Р.Н.Нурдиллаева

 

 

Рассмотрена на заседании УМС факультета естествознания. Протокол №1, 02.09.2016г.

 

 

Председатель УМС, к.т.н. ст.преподаватель ____________ Э.К.Ибрагимова

Предельно опасные допустимые концентрации

Все загрязняющие атмосферный воздух вещества в большей или меньшей степени оказывают отрицательное влияние на здоровье человека. Эти вещества попадают в организм человека преимущественно через систему дыхания. Органы дыхания страдают от загрязнения непосредственно, поскольку около 50 % частиц примеси радиусом 0,01—0,1 мкм, проникающих в легкие, осаждаются в них.

Проникшие в организм частицы вызывают токсический эффект, поскольку они: а) токсичны (ядовиты) по своей химической или физической природе; б) служат помехой для одного или нескольких механизмов, с помощью которых нормально очищается респираторный (дыхательный) тракт; в) служат носителем поглощенного организмом ядовитого вещества.

Следует отметить, что при химических загрязнениях атмосферный путь поступления токсичных веществ в организм человека является ведущим, т.к. в течение суток он потребляет около 15—25 кг воздуха, 2,5—5 кг воды и 1,5—2,5 кг пищи. Кроме того, при ингаляции химические элементы поглощаются организмом особенно интенсивно. Так, свинец, поступающий с воздухом, абсорбируется кровью на 60 %, тогда как поступающий с водой — на 10 %, а с пищей — на 5 %. Загрязнением атмосферы обусловлено до 30 % общих заболеваний населения промышленных центров. В декабре 1930 г. в долине реки Маас (Бельгия) отмечалось сильное загрязнение воздуха в течение 3 дней; в результате сотни людей заболели, а 60 человек скончались— это более чем в 10 раз выше средней смертности. В январе 1931 г. в районе Манчестера (Великобритания) в течение 9 дней наблюдалось сильное задымление воздуха, которое явилось причиной смерти 692 человек. Широкую известность получили случаи сильного загрязнения атмосферы Лондона, сопровождавшиеся многочисленными смертельными исходами. В январе 1956 г. около 1000 лондонцев погибло в результате продолжительного задымления. Большая часть тех, кто умер неожиданно, страдали от бронхита, эмфиземы легких или сердечнососудистых заболеваний.

В некоторых случаях воздействие одних загрязняющих веществ в комбинации с другими приводит к более серьезным расстройствам здоровья, чем воздействие каждого из них в отдельности. Большую роль играет продолжительность воздействия.

Контрольные вопросы:

1. Какие виды ПДК вы знаете?

2. Что такое ВДК и в каких случаях применяется этот норматив?

3. Что такое ПДВ и ПДС?

4. Приведите примен на чрезвычайно опасные вещества

Тема самостоятельной работы студентов (СРС):

1. Превращение плохорастворимого вещества в другое соединение.

2. Закон действующих масс. Константа равновесия химической реакция

Литература:

1. Карпов Ю.А., Савостин А.П. Методы пробоотбора и пробоподготовки. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. – 243 с.

2. Другов Ю.С., Родин А.А. Пробоподготовка в экологическом анализе. – С.-Пб.: Анатолия, 2002. – 755 с.

Ливневые осадки

Характеризуются внезапностью начала и конца выпадения, резким изменением интенсивности. Длительность непрерывного выпадения составляет обычно от нескольких минут до 1—2 часов (иногда несколько часов, в тропиках — до 1—2 суток). Нередко сопровождаются грозой и кратковременным усилением ветра (шквалом). Выпадают из кучево-дождевых облаков, при этом количество облаков может быть как значительным (7—10 баллов), так и небольшим (4—6 баллов, а в ряде случаев даже 2—3 балла). Главным признаком осадков ливневого характера является не их высокая интенсивность (ливневые осадки могут быть и слабыми), а именно сам факт выпадения из конвективных (чаще всего кучево-дождевых) облаков, что и определяет колебания интенсивности осадков. В жаркую погоду слабый ливневой дождь может выпадать из мощно-кучевых облаков, а иногда (очень слабый ливневой дождь) — даже из средних кучевых облаков.

Ливневый дождь — дождь ливневого характера.

Ливневый снег — снег ливневого характера. Характеризуется резкими колебаниями горизонтальной видимости от 6—10 км до 2—4 км (а порой до 500—1000 м, в ряде случаев даже 100—200 м) в течение периода времени от нескольких минут до получаса (снежные «заряды»).

Ливневый дождь со снегом — смешанные осадки ливневого характера, выпадающие (чаще всего при положительной температуре воздуха) в виде смеси капель и снежинок. Если ливневой дождь со снегом выпадает при отрицательной температуре воздуха, частицы осадков намерзают на предметы и образуется гололёд.

Снежная крупа — твёрдые осадки ливневого характера, выпадающие при температуре воздуха около нуля° и имеющие вид непрозрачных белых крупинок диаметром 2—5 мм; крупинки хрупкие, легко раздавливаются пальцами. Нередко выпадает перед ливневым снегом или одновременно с ним.

Ледяная крупа — твёрдые осадки ливневого характера, выпадающие при температуре воздуха от −5 до +10° в виде прозрачных (или полупрозрачных) ледяных крупинок диаметром 1—3 мм; в центре крупинок — непрозрачное ядро. Крупинки достаточно твёрдые (раздавливаются пальцами с некоторым усилием), при падении на твёрдую поверхность отскакивают. В ряде случаев крупинки могут быть покрыты водяной плёнкой (или выпадать вместе с капельками воды), и если температура воздуха ниже нуля градусов, то падая на предметы, крупинки смерзаются и образуется гололёд.

Град — твёрдые осадки, выпадающие в тёплое время года (при температуре воздуха выше +10°) в виде кусочков льда различной формы и размеров: обычно диаметр градин составляет 2—5 мм, но в ряде случаев отдельные градины достигают размеров голубиного и даже куриного яйца (тогда град наносит значительные повреждения растительности, поверхностей автомобилей, разбивает оконные стёкла и т. д.). Продолжительность града обычно невелика — от 1—2 до 10—20 минут. В большинстве случаев град сопровождается ливневым дождём и грозой.

Неклассифицированные осадки

Ледяные иглы — твёрдые осадки в виде мельчайших ледяных кристаллов, парящих в воздухе, образующиеся в морозную погоду (температура воздуха ниже −10…−15°). Днём сверкают в свете лучей солнца, ночью — в лучах луны или при свете фонарей. Нередко ледяные иглы образуют в ночное время красивые светящиеся «столбы», идущие от фонарей вверх в небо. Наблюдаются чаще всего при ясном или малооблачном небе, иногда выпадают из перисто-слоистых или перистых облаков.

Золяция — осадки в виде редких и крупных (до 3 см) водяных пузырей. Редкое явление, возникающее во время слабых гроз.

Осадки, образующиеся на поверхности земли и на предметах

Зернистая изморозь — белый рыхлый снеговидный осадок, образующийся в результате оседания мелких капелек переохлаждённого тумана на ветвях деревьев и проводах в облачную туманную погоду (в любое время суток) при температуре воздуха от нуля до −10° и умеренном или сильном ветре. При укрупнении капель тумана может перейти в гололёд, а при понижении температуры воздуха в сочетании с ослаблением ветра и уменьшением количества облачности в ночное время — в кристаллическую изморозь. Нарастание зернистой изморози продолжается столько, сколько длится туман и ветер (обычно несколько часов, а иногда и несколько суток). Сохранение отложившейся зернистой изморози может продолжаться несколько суток.

Контрольные вопросы:

1. Виды атмосферных осадок

2. Методы анализа атмосферных осадок

Тема самостоятельной работы студентов (СРС):

1. Применение экстракции в химическом анализе

2. Эмиссионная спектроскопия

Литература:

1. Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию. – М.: Мир, 1997. – 232 с.

2. Фомин Г.С., Фомин А.Г. Почва. Контроль качества и экологической безопасности по международным стандартам: Справочник. – М.: Протектор, 2001. – 304 с.

3. Василенко В.Н., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. Л-д: Гидрометеоиздат, 1985.

 

 

В анодном пространстве

В анодном пространстве будет наблюдаться увеличение содержания электролита АВ, что видно из следующего баланса:

Перейдет с анода в раствор катионов А⁺ eF

Уйдет в катодное пространство катионов А⁺ t_к eF

Придет из катодного пространства анионов В^– t_а eF

По окончании электролиза в анодном пространстве увеличится

Катионов А⁺ eF – t_к eF = eF (1-t_к)= eF t_а

Анионов В^- eF t_а

Увеличение содержания электролита АВ (в моль-экв) составит:

Δν _a = t_а eF (2)

Из последнего выражения можно вычислить значение

Δν _a

t _a =------- (3)

eF

В катодном пространстве.

В катодном пространстве будет наблюдаться убыль содержания АВ, что видно из следующего баланса:

Перейдет с катода в раствор анионов В^- eF

Уйдет в анодное пространство анионов В^- t_а eF

Придет из анодного пространства катионов А⁺ t_к eF

По окончании электролиза в анодном пространстве уменьшится

Анионов В^- eF – t_а eF = eF (1-t_а)= eF t_к

Катионов А⁺ eF t_к

Убыль содержания электролита АВ (в моль-экв) составит:

Δν _к = t_к eF eF (4)

Из последнего выражения можно вычислить значение

Δν _к

t _к = ------ (5)

eF

Таким образом, определяя экспериментально Δν _к или Δν _a и количество электричества eF, прошедшего через раствор, можно найти числа переноса ионов исследуемых электролитов при условии, что на электродах не проходят побочные электрохимические процессы.

В качестве примера рассмотрим электрохимические процессы при электролизе раствора H₂SО₄. При электролизе с инертными электродами в растворе H₂SО₄ происходят следующие электрохимические процессы:

на катоде: 2H₃O⁺ + 2e^– → 2H₂O + H₂

на аноде: 3H₂O - 2e^– → 2H₃O⁺ + ½O₂

Перенос электричества в растворе осуществляется ионами Н₃O⁺ и SO₄^2- (концентрация ОН^– ничтожно мала). Поэтому изменение содержания серной кислоты за время опыта в катодном пространстве будет соответствовать балансу, приведенному выше. Видно, что увеличение содержания серной кислоты в анодном пространстве при электролизе согласно формуле (2) будет равно:

Δ ν _a = t _{SO 4}^2−. eF

 

Поэтому число переноса анионов можно определить по увеличению содержания H₂SО₄ в анодном пространстве согласно формуле (3):

Δν _a

t _{SO 4}²⁻ = --------(6)

eF

 

Аналогично для катионов:

Δν _к

t H ₃ O ⁺ = -------(7)

eF

Контрольные вопросы

1. Что такое электролиз? Представьте уравнения и сформулируйте и законы Фарадея.

2. Что значит термин «выход по току»? Почему скорость электрохимической реакции пропорциональна величине тока? Что такое плотность тока?

3. Что такое кулонометрия? Дайте краткую характеристику весового кулонометра (на примере медного кулонометра).

4. Какие электрохимические процессы происходят при электролизе раствора H₂SО₄? Чему равны в этом случае числа переноса для катиона и аниона?

5. На чем основано применение метода кулонометрии при определении чисел переноса (представьте полный вывод формул для чисел переноса)?

6. Сформулируйте основные положения теории Дебая-Хюккеля-Онзагера? Справедливо ли уравнение Онзагера для концентрированных растворов сильных электролитов?

7. В чем заключается эффект Вина? В растворах каких электролитов он имеет место?

8. В чем заключается эффект Дебая-Фалькенгагена? Зависит ли частота тока от концентрации раствора?

9. Что означает термин “числа переноса”? По каким уравнениям можно рассчитать числа переноса?

10. Представьте экспериментальные методы определения чисел переноса.

Тема самостоятельной работы студентов (СРС):

1. Применение экстракции в химическом анализе

2. Эмиссионная спектроскопия.

 

Литература:

1. Дамаскин Б.Б. Электрохимия / Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий, Г.А. Цирлина – Москва: “Химия”, “КолосС”, 2006. – 669 с.

2. Основы физической химии / Под ред. В.В.Еремина и др. – М.: Экзамен, 2005. – 480 с.

3. Практикум по электрохимии / Н.И. Белая, А.В. Белый, Л.Н. Полищук, В.И. Кожокарь, А.М. Михальчук. Учебно-методическое пособие. - Донецк: ДонНУ, 2010 – 114 с.

 

 

Фотометрическое титрование

Фотометрическое титрование — это разновидность титрометрического анализа, при котором точку эквивалентности определяют по изменению оптической плотности раствора при добавлении титранта. Спектрофотометрическое и фотометрическое титрование заключается в том, что в процессе титрования исследуемого раствора фиксируют изменение оптической плотности. Используют обычные реакции, применяемые в количественном анализе; точку эквивалентности устанавливают по максимальному изменению оптической плотности. Предполагается, что поглощение раствора подчиняется закону Бугера — Ламберта — Бера.

Контрольные вопросы:

1. Аппаратура и техника фотометрических измерений

2. Качественный анализ методом фотометрии

3. Количественный фотометрический анализ

4. Фотометрическое титрование

Тема самостоятельной работы студентов (СРС):

1. Эмиссионная спектроскопия.

 

Литература:

1. Зяблов А.Н. Аналитическая химия. Воронеж, 2006. –С. 75

2. Алемасова А.С., Луговой К.С. Экологическая аналитическая химия. Донецк. 2010.

–С.103

 

 

Сарбаева Гульнара Турсынбаевна