Обнаружение катионов хрома

Хром встречается в окружающей среде главным образом в виде элементного хрома, соединений трехвалентного Cr(III), либо шестивалентного Cr(VI). Хромовая руда – хромит содержит 38% этого металла. Соединение хрома чрезвычайно широко используется в промышленности: производство сплавов, гальваническое производство (хромирование), использование в качестве протравы в текстильной промышленности при окраске тканей, дубильное производство, использование в качестве катализаторов.

В окружающей среде трех- и шестивалентный хром легко взаимно превращаются.

В лабораторной практике трехвалентый хром можно обнаружить по образованию гидроксида хрома зеленого цвета по реакции.

Cr³⁺ + 3OH^– → Cr(OH)₃

Шестивалентный хром с дифенилкарбазидом дает комплексное соединение красно-фиолетового цвета.

Обнаружение токсичных анионов (нитрит- и нитрат-ионов)

Нитриты могут накапливаться в больших количествах в воде, почве и пищевых продуктах из-за интенсивного использования азотосодержащих соединений в качестве удобрений, а также из-за выхлопных газов автомобилей и работы промышленных предприятий (например, текстильного, фармацевтического, лакокрасочного).

Нитраты служат консервантами в пищевой промышленности, в производстве взрывчатых веществ, для получения ракетного топлива, пиротехнических средств и в производстве красителей.

Серьезную опасность для человека представляют нитраты и нитриты, применяемые для консервирования продуктов.

В желудочно-кишечном тракте часть нитратов всасывается в неизменном виде, другая часть в зависимости от микроорганизмов, рН и т.д. претерпевает различные процессы биотрансформации, например, она восстанавливается в еще более токсичное вещество: нитриты, аммиак, гидроксиламин. В желудочно-кишечном тракте из нитритов могут образовываться нитрозоамины, которые обладают высокой мутагенной и канцерогенной активностью.

Обнаружение анионов NO₂^- и NO₃^- проводят с помощью окислительно-восстановительных реакций.

Обнаружение нитрит-иона

1. Реакция с иодидом калия.

NO₂^– – ионы окисляют йод ионы в кислой среде в элементарный йод. Выделившийся йод окрашивает крахмал в синий цвет:

2 J^– + 2 NO₂^– + 4 H⁺ = J₂ + 2 NO + 2 H₂O.

2. Реакция с перманганатом калия.

NO₂^– – ионы в кислой среде восстанавливают MnO₄^- - ионы до Mn²⁺ - ионов:

5 NO₂ + 2 MnO₄^– + 6 H⁺ = 5 NO₃^– + 2 Mn²⁺ + 3 H₂O.

В присутствии NO₂^– - ионов малиновая окраска MnO₄^- - ионов обесцвечивается.

Реакции нитрат-иона

1. Реакция с металлическим цинком.

NO₃^– – ионы восстанавливаются металлическим цинком в щелочной среде до аммиака:

NO₃^- + 4 Zn + 7 OH^- = NH₃ + 4 ZnO₂^2- + 2 H₂O.

Выделяемый аммиак окрашивает фильтровальную бумагу, смоченную фенолфталеином, в красный цвет.

Обнаружение токсичных органических веществ

(анилина, фенола, ацетона)

Анилин – бесцветная маслянистая жидкость, с плотностью 1,022^20/4 г/см³, с температурой кипения 184,4 °С, плохо растворяется в воде, хорошо в этаноле, эфире, бензоле. Анилин оказывает парализующее действие на сосудистую и нервную системы, отравляет кровь.

Главными источниками загрязнения окружающей среды анилином являются сточные воды производства красителей, некоторых фармпрепаратов и промежуточных органических веществ.

Анилин можно обнаружить тремя путями:

1) через образование основного азокрасителя путем диазотирования и азосочетания;

2) через образование симм.триброманилина;

3) через образование анилинового черного красителя путем окисления анилина.

1. Образование азокрасителя идет в две стадии. На первой стадии путем диазотирования анилин превращается в соответствующую соль диазония – фенилдиазонийхлорид. На второй стадии при помощи реакции азосочетания с диметиланилином получают азокраситель.

Диазотирование анилина проводят с помощью азотистой кислоты, которую получают из её солей при взаимодействии с минеральными кислотами (например, взаимодействием нитрит натрия NaNO₂ c HСl). Процесс ведут при низкой температуре так как азотистая кислота при комнатной температуре разлагается, а соль диазония тоже устойчива только при низкой температуре.

Ход реакции:

Обнаружение катионов хрома - student2.ru ;

;

солянокислый анилин

Обнаружение катионов хрома - student2.ru .

хлористый фенилдиазоний

б) образование основного азотокрасителя идет с помощью реакции азосочетания.

Его получают при низкой температуре. Можно азокраситель синтезировать непосредственно на бумаге или ткане методом ледяного крашения.

(C₆H₅–N≡N)⁺ Cl^- + C₆H₅–N(CH₃)₂ → C₆H₅–N=N–C₆H₄–N(CH₃)₂ + HCl.

2. Окисление анилина.

Реакцию проводят взаимодействием анилина с сильным окислителем – хромовой смесью, представляющей собой смесь бихромата калия с серной кислотой. Смесь при этом окрашивается в темно-зеленый цвет и, наконец, становится черной в результате окисления анилина и образования анилиночерного красителя.

3. Образование симм.триброманилина.

Реакцию проводят с раствором бромной воды. В пробирку с 0,5 мл анилина добавляют 5 мл воды, взбалтывают и прибавляют равный объем бромной воды. Выделяется 2,4,6-триброманилин в виде масла, быстро затвердевающего. Легкость образования триброманилина объясняется подвижностью атомов водорода в 2,4,6-положениях, обусловленном наличием аминогруппы в бензольном ядре.

Реакция чувствительная (0,9 мкг в пробе) и положена в основу одного из методов количественного определения анилина. Как качественная реакция она не специфична для анилина, так как муть или мелкий осадок с бромной водой могут давать и фенолы, и другие соединения. Поэтому наряду с данным методом обнаружения анилина рекомендуется пользоваться и другими.

Фенол – твердое кристаллическое вещество с характерным запахом, плохо растворим в воде, хорошо растворим в хлороформе, этиловом спирте, маслах. На воздухе краснеет вследствие окисления.

Отравление фенолом протекает бурно, ощущается запах фенола изо рта. Поражается желудочно-кишечный тракт, внутренние органы, ткани мозга.

Главными источниками загрязнения окружающей среды фенолом является производство фенолфомальдегидных смол, сточные воды нефтехимического производств.

1. Взаимодействие фенола с бромом.

Бромирование фенола в водной среде протекает значительно быстрее и в более мягких условиях, чем для бензола, так как гидроксильная группа –ОН относится к числу наиболее сильных электродонорных заместителей (I рода).

При взаимодействии раствора фенола с бромной водой (в избытке) выделяется хлопьевидный белый осадок 2,4,6-трибромфенола.

2. Цветная реакция на фенол.

В пробирку с 2 мл однопроцентного водного раствора фенола прибавляют несколько капель однопроцентного раствора хлорного железа. При этом получается фиолетовое окрашивание комплексного соединения железа с фенолом.

Ацетон – представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, легче воды, плотность 0,79 г/см³ , со специфическим запахом, температурой кипения 56,5 ⁰С. Смешивается во всех соотношениях с водой, спиртом, хлороформом и большинством эфирных масел.

Главными источниками загрязнения окружающей среды ацетоном является производство органического стекла, предприятия химчистки, производство пластификаторов, нефтехимического производство.

Обнаружение ацетона.

Ацетон можно обнаружить двумя путями: 1) переводом его в йодоформ; 2) качественной реакцией с нитропруссидом натрия.

1. Открытие ацетона посредством перевода его в йодоформ (проба Либена).

Процесс идет в соответствии с реакциями:

1) I₂ + NaOH ® NaOI + NaI + H₂O;

2) CH₃–CO–CH₃ + NaOI → I₃C–CO–CH₃ + 3 NaOH;

ацетон трииодацетон

3) I₃C–CO–CH₃ + NaOH → CH₃I + CH₃–COONa.

йодоформ

Иодоформная проба на ацетон очень чувствительна и позволяет открыть ацетон в водных растворах уже при содержании его около 0,04 %.

2. Цветная реакция на ацетон с нитропруссидом натрия (проба Легаля).

При взаимодействии ацетона с нитропруссидом натрия появляется красное окрашивание, которое от добавления 1 капли уксусной кислоты усиливается, принимая вишнево-красный оттенок. Реакция очень чувствительная.

Цветная реакция с нитропруссидом натрия (проба Легаля) служит дополнением к иодоформной пробе на ацетон (проба Либена) и широко применяется в медицинской практике при анализе мочи у больных сахарным диабетом.

Биотестирование летучих токсичных веществ

Токсичность летучих органических и неорганических веществ можно оценить путем биотестирования по прорастанию семян.

Биотестирование – это ответная реакция организмов, наиболее чувствительных к данному фактору неблагоприятного воздействия окружающей среды. Метод биотестирования с применением семян растений более оправдан, чем применение мелких животных для токсилогических исследований, так как требует меньших затрат времени для получения результатов. К тому же живое вещество наземных экосистем, с которыми, в основном, соприкасается человек, на 99,2 % сосредоточено в растениях.

Контроль во всех случаях ведут по росту семян без применения токсичных веществ. Результаты биотестирования рассчитывают в процентах и определяют, как происходит подавление прорастания семян и рост проростков. В качестве токсичных веществ используют летучие вещества: аммиак, бензол, ацетон.

Для проведения биотестирования на обнаружения токсичных веществ (аммиака, бензол, ацетон) в большие пробирки на дно помещают источники газообразных токсичных выделений (смоченные ватки). Пробирки располагают наклонно, вблизи горлышка каждой кладут сложенный втрое фильтр, который увлажняют 1-2 мл воды и засевают мелкими семенами мака, салата, рыжика и прочими семенами, пробирки закрывают пробками. Через несколько дней производят оценку прорастания семян и роста проростков путем измерения последних.

Контрольные вопросы

1. Какими реакциями можно обнаружить катионы свинца?

2. За счет каких групп в ализарине образуется с катионом алюминия труднорастворимое соединение ярко-красного цвета (алюминиевый лак)?

3. Для обнаружения какого катиона применяется реакция Чугаева?

4. Напишите реакции по обнаружению катионов кадмия.

5. Как образуется метилртуть в природе?

6. Какими реакциями можно обнаружить катионы ртути Hg²⁺?

7. Напишите открытие нитрит и нитрат - анионов.

8. Какими путями можно обнаружить анилин?

9. Почему образование симмтриброманилина является неспецифичной реакцией на анилин, хотя и применяется?

10. Какая качественная реакция на фенол вам известна?

11. Укажите качественную реакцию на ацетон.

12. Что такое биотестирование? Как его применяют для оценки токсичности летучих веществ?

Список литературы

1. Лужников А.П. Клиническая токсикология: Учеб.пособие. – М.: Медицина, 1982. – 262 с.

2. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров, врачей/Под ред. Н.В.Лазарева и И.Д. Гадаскиной: Химия, 1977. – 607 с.

3. Вредные вещества в промышленности. Органические вещества: Справочник. /Под общ.ред. Э.Н. Левиной, И.Д.Гадаскиной. -Л.:Химия, 1985.

4. Экология на уроках химии /И.М.Кузьменок, Е.А.Стрельцов, А.И.Кумачев. –Минск: Красико-принт. 1996. – 208 с.

5. Шаов А.Х., Хараев А.М. Основы токсикологии: Учеб.пособ. – Нальчик: КБГУ, 2000. Ч.1,2.

6. Стишенко Л.Г. Основы токсикологии: Учеб.пособие. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001. – 144 с.

7. Лос К. Синтетические яды. – М.: Изд. Иностранной лит-ры, 1963. – 260 с.

8. Александров В.Н. Отравляющие вещества. – М : Воен. изд-во, 1969. – 192 с.

9. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации веществ в окружающей среде. – Л.: Химия, 1985. – 528 с.

10.Саноцкий И.В. Методы определения токсичности и опасности химических веществ. – М.: Медицина, 1970.

11.Краткая химическая энциклопедия. – М.: Советская энциклопедия, 1967. – Т.5.

12.Химический энциклопедический словарь / Гл. ред. И.Л. Кнунянц. – М.: Советская энциклопедия, 1983.

13.Вредные вещества в промышленности / Под общ. ред. Н.В. Лазарева. – Л.: Госхимиздат, 1954.

14.Швайкова М.Д. Токсикологическая химия. – М.: Медицина. 1975. – 376 с.

15.Покровский В.А. Гигиена. – М.: Медицина, 1979. – 466 с.

16.Зонис С.А., Мазуров С.М. Лабораторно-лекционные опыты и демонстрационные материалы по органической химии. – М., 1961.

17.Препаративная органическая химия /Пер. с польск. яз. – М.: Химия, 1964. – 314 с.

18.Фрумкин Г.Т. Экологическая химия и экологическая токсикология: Учеб.пособ. – Спб: РГГМУ, 2000. – 197 с.

19.Голубев А.А.Количественная токсикометрия. – Л., 1973. – 287с.

20.Заугольников С.Д. Экспрессные методы определения токсичности и опасности химических веществ. – Л., 1978. – 162 с.

21.Саноцкий И.В. Предупреждение вредных химических воздействий на человека – комплексная задача медицины, экологии, химии и техники //Жур. ВХО им. Д.И.Менделеева, 1974. № 2.

22.Раевский О.А. Введение в конструирование биологически активных веществ. – М.: МХТИ, 1984 – 80 с.

23.Основы общей промышленной токсикологии. / Под ред. Н.А. Толоконцева, В.А.Филова. – Л.: Химия, 1976.

24.Федорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охрана окружающей среды: Учеб.пособие. – М.: Гуманит. изд. ВЛАДОС, 2001. – 288 с.

25.Токин Б.П. Целебные яды растений. – Л.: Лениздат, 1967. – 287 с.

26.Основы аналитической химии. Практическое руководство: Учеб.пособие. /В.И. Фадеева, Т.Н. Шеховцова, В.М.Иванов и др.; под ред. Ю.А.Золотова. –М.: Высш.шк., 2001. – 463 с.

27. Краткая медицинская энциклопедия. – М.:изд-во «Советская энциклопедия» т. 3., 1974. – 586 с.

28. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия (аналитика). В 2 кн. Кн.1. Общие теор. основы. Качествен. анализ. Учеб. для вузов. – М.: Высш. шк., 2003. – 615 с.

Содержание

Раздел 1. Общая токсикология……………………………………………………….3

Лекция 1. Основные понятия токсикологии……………………………………….3

Лекция 2. Принципы классификации ядов………………………………………...7

Лекция 3. Параметры и основные закономерности токсикометрии…………….15

Лекция 4. Методы определения параметров токсикометрии……………………20

Лекция 5. Санитарно-гигиеническое нормирование вредных веществ в

биосредах и объектах производственной среды……………………...22

Лекция 6. Специфика, причины и механизм токсического действия…………..24

Лекция 7. Токсикокинетика………………………………………………………..32

Лекция 8. Транспорт и распределение ядовитых веществ в организме………...39

Лекция 9. Процессы биотрансформации токсичных веществ…………………...41