КУРСОВАРОБОТА
Натему: Формальдегід та методи його визначення
Зміст
Вступ
Літературний огляд. Історична довідка
1. Формальдегід та його властивості
2. Шляхи попадання формальдегіду ватмосферу
2.1 Сніг поставляє формальдегід ватмосферу
2.2 Метан — це джерело формальдегіду
2.3 Формальдегід в будівлях
3. Методи аналізу формальдегіду
3.1 Методичні рекомендації про визначеннявільного формальдегіду в біосередовищах методом тонкошарової хроматографії
3.2 Визначення вільного формальдегіду зреактивом Несслера
3.3 Реакція з флороглюцином
3.4 Реакція з сорцином
3.5 Реакція з морфіном і сірчаною кислотою
3.6 Відкриття формальдегіду у видігексаметилентетраміну
3.7 Капілярний метод відкриттяформальдегіду у вигляді формальдімедона
3.8 Кількісне визначенняформальдегіду. Йодометричний метод. Метод з ціанідом калію
3.9 Алкаліметричні методи.Сульфітнийметод
3.10 Реакція конденсації здімедоном.
3.11 Особливі методи
4. Аналіз стану атмосферного повітря містаДонецька
Висновки
Список літератури
Вступ
Розвиток науково-технічної революції, пов'язані з нею грандіозні масштаби виробничої діяльності людини привели до великих позитивних перетворень в світі – створенню могутнього промислового і сільськогосподарського потенціалу. Але разом з тим різко погіршав стан навколишнього середовища. Забруднення атмосфери, як частини екосфери, досягає загрозливих розмірів.
Морфологічні, гігієнічні і клінічні дослідження останніх десятиліть вказують на екологічну схильність населення дії формальдегіду в повсякденному житті людини у зв'язку з широким використовуванням його в складовій частині синтетичних смол і полімерів, будівництві, текстильної, меблевої, гумової промисловості і в медичній практиці. Експериментально доведено, що токсичні властивості формальдегіду можуть надавати на ссавців мутагенний і канцерогенний, ембріотоксичний і нейротоксичний ефекти. У осіб, що мають інгаляційні дії, формальдегід є метаболітом організму і сприяє розвитку інфекційних захворювань. В наш час особлива увага надається дослідженням, пов'язаним з діями формальдегіду на дітей, вагітних жінок, літніх людей і осіб з хронічними захворюваннями.
Показано, що формальдегід робить особливий вплив на рухливість циліарних структур носа, бронхів, функцію альвеолярних макрофагів та інших захисних механізмів, а також на органи імунної системи. Результати досліджень екологічної токсичності формальдегіду і його дії на людину, наземних і водних тварин і рослинні організми свідчать про значний поліморфізм біологічних ефектів його в сучасних умовах на всю біосферу і особливо на організм людини і необхідності створення запобіжних і профілактичних заходів [3].
Літературний огляд. Історична довідка
Впершеформальдегід знайдений в 1859 році A.M. Бутлеровим при спробі синтезуметіленгліколю СН2 (ВІН)2 шляхом гідролізуметіленацетата, який був заздалегідь синтезований при взаємодії йодногометилену з оцтовокислим сріблом. А.М. Бутлеров відзначив характерний запах формальдегід,але виділити його йому не вдалося. За іншими даними фармальдегід був одержанийА.М.Бутлеровим дією окислу ртуті на йодний метилен:
СН2I2+ HgO HgI2 +CH2O
СамеА.М. Бутлерову належить і відкриття способу отримання формальдегіда зметилового спирту шляхом окислення останнього киснем повітря. Для цієї мети вінпропускав пари метилового спирту разом з повітрям через нагріту трубку зплатинованим азбестом. Проте, за даними, приведеними в інших джерелах,пріоритет віддається A.W. Hoffman, який в 1868 році одержав формальдегід припропусканні суміші пари метанолу з повітрям через розжарену платинову спіраль іідентифікував його. До найранішого практичного використовування формальдегіду (іпрепаратів на його основі) слід віднести його застосування в ціляхбальзамування і консервації. Застосування в цих цілях засноване на здатності фарфіксувати і оберігати від розкладання тканини тваринного походження.Властивості формальдегіду і препаратів його, що дезодорують, що містятьобумовлені здатністю його реагувати з аміаком, сірководнем, меркаптанами і нимподібними речовинами з утворенням менш летючих і не мають неприємного запахупродуктів. За допомогою формальдегіду успішно дезодорували ворвань, продуктигідролізу склеївши, шкіри, шкур і т.д. В цілях дезодорування використовували яку вигляді формалін, так і спеціальні склади, що дезодорують, на його основі.Так в цілях знищення трупного запаху в моргах стіни і інші поверхні протирають 0,5– 1% — ним розчином формаліну. Для попередження розкладання трупа в крупнівени, порожнини тіла, очні яблука і м'язи вводять 2 –2,5 л суміші з 2 частин 35% — ного формаліну і 1 частини денатурованого спирту.
Бактерициднівластивості формальдегіду вперше встановлені в 1886 році O. Loew і E. Fischer, проте першівідомі нам факти дезінфекції лікарняних приміщень за допомогою розчинів формалінуможуть бути віднесені лише до 1892 року [9].
1. Формальдегід (мурашиний альдегід, метаналь) СН2О
/>
Формальдегід (від лат. formica — муравей), рекомендованаміжнародна назва метаналь, застаріла — мурашиний альдегід (CH2=O) — газоподібнабезкольорова речовина з гострим запахом, перший член гомологічного ряду аліфатичнихальдегідів. Зустрічається при виготовленні штучних смол, пластичних мас. [ ].Токсичні властивості
Формальдегід внесений в список канцерогенних речовин, володіє токсичністю,негативно впливає на генетичний матеріал, репродуктивні органи, дихальні шляхи,очі, шкіру. Надає сильну дію на центральну нервную систему.
Гранично допустима концентрація (ГДК)формальдегіду в повітрі:
· ПДК м.р. = 0,035 мг/м куб
· ПДКс.с. = 0,003 мг/м куб
Смертельна доза 35 % водного розчину формальдегіду (формалина)складає від 10—50 г.
2. Шляхи попадання формальдегіду в атмосферу2.1 Сніг поставляє формальдегід ватмосферу
Відомо,що кінцева доля потрапляючих в атмосферу речовин визначається окислювальноюздатністю повітряного середовища, яке в свою чергу залежить від присутностівисокоактивних радикалів (перш за все OH), що з'являються в результаті фоторозкладанняозону. Тому різке виснаження озонового шару в при поверхневій атмосфері Арктикив період сходу там Сонця надає можливість краще зрозуміти процеси, регулюючібаланс озону і, значить, окислювальні здібності повітря.
Е.Л. Самнері П.Б. Шепсон (A.L Sumner, P.B. Shepson; Університет ім. Пардью уВест-Лафайете, штат Індіана, США) провели детальні вимірювання газофазноїконцентрації формальдегіду на канадській полярній станції Алерт (О. Элсмир,Канадський Арктичний архіпелаг). Газоаналізатор працював в автоматичному режиміз 15 лютого по 26 квітня 1998 р., захопивши доба полярної ночі і доба полярногодня, що вже почався. Вимірювальний цикл установки займав 20 мін. Одночасно затмосферною складовою визначалася присутність CH2O в заповнених повітрямпустках сніжного покриву як на суші, так і в льодах Північного Льодовитогоокеану (65 км на північ від основної лабораторії). Дані по концентрації CH2Oбезперервно зіставлялися із значеннями поверхневої концентрації озону надстанцією Алерт.
Порівняльний аналіз даних і теоретично очікуванихзначень швидкості фотодисоціації формальдегіду знайшов значні розбіжності іпривів дослідників до висновку, що таке неспівпадання може бути викликаневиробленням CH2O у фотохімічних процесах, що відбуваються на межіснігу з повітрям. Надходження цього газу порівнянне з його основнимвиробництвом у вільній тропосфері в реакції між гидроксид-радикалом OH і метаномCH4. Формальдегід, що утворюється, під дією світла дисоціює, стаючив свою чергу основним джерелом надходження в нижню тропосферу полярних регіонівтаких активних оксидантів, як вільні радикали. Автори вважають вірогідним, щоформальдегід бере участь і у фотохімічних процесах на поверхні снігу, сприяючививільненню брому, а це — перший крок до виснаження тропосферного озону в Арктиці.
2.2 Метан — це джерело формальдегіду
В умовах загострення дефіциту енергоресурсівпитання пошуку альтернативних джерел палива стає архіактуальним. Одним знайперспективніших напрямів в процесі забезпечення себе доступними джереламиенергії в Україні вважається використовування метану. Виявляється, Ужгородостаннім часом потрапив в першу десятку міст України по показнику наявності вповітрі формальдегіду. Відомо, що це — органічна сполука, широковикористовувана в промисловості для виробництва полімерів. Його одержують зметану шляхом декількох технологічних операцій. Потрібний в господарстві,формальдегід проте є хімічно активним з'єднанням і навіть в найменшихконцентраціях може стати збудником онкологічних захворювань. Тому йогоконцентрація в повітрі не повинна перевищувати 0.003 мг/м3. На практиці вбагатьох містах України цей показник значно вище. Чотирикратне перевищення ПДКпо формальдегіду в повітрі Ужгороду викликало у спостерігачів здивування. Дані ДержметслужбиЗакарпаття свідчать: впродовж останніх років концентрація формальдегіду вповітрі міста неухильно росте.
Звідки ж береться це з'єднання в місті, що не маєхімічної промисловості? Василь Лобко упевнений — причиною потрібно рахуватиавтомобільний транспорт. На кафедрі фізичної і колоїдної хімії УжНУ декількароків проводяться дослідження по каталітичному перетворенню метану в з'єднаннядля органічного синтезу, у тому числі і у формальдегід. З цієї тематики уучених є понад десяток патентів і авторських свідоцтв. Ну, а порівняннязростання числа машин на метані із зростанням рівня формальдегіду в атмосферіпородило підозру: твердження, що автомобіль на газі є екологічно чистим, вельмиспірне. Аналіз показав — утворення формальдегіду при спалюванні метану значноперевищує аналогічні показники у бензинових двигунів (0,177 мг/м3 у двигунів нагазі; 0,057 — при спалюванні бензину А-80, 0,074 — А-95). Двигуни на метанінеприємно здивували також високим рівнем викидів оксидів азоту. Загалом,уявлення про екологічну безпеку машин на невичерпному метані виявилося, м'якокажучи, невірним.
2.3Формальдегід в будівлях
Якість життя людини істотно залежить від якості житла, яка, у своючергу, залежить від еколого-гігієнічних характеристик. Ще в 70-х роках ХХ століттявперше з'явився термін «синдром хворих будівель» (СХБ), протепроблема забруднення повітря в закритих приміщеннях не втрачає своєї гостротидо теперішнього часу. За даними літератури [1–4], в 30–70% сучасних будівель врізних країнах світу є проблеми із забрудненням повітря, не пов'язані звиробничо-професійним процесом. Одними з найпоширеніших забруднювачівповітряного середовища житлових будинків є формальдегід і фенол [10, 22–25].Концентрації формальдегіду в обстежених квартирах перевищують ПДК дляатмосферного повітря в 1,3–25,6 раз [10], залежать від насиченості житлаполімерами. Найвищий зміст формальдегіду (0,062–0,077 мг/м3) знайдений нетільки в приміщеннях з новими меблями з деревостружкових плит, виготовлених наоснові фенолформальдегідних і карбамідних смол, але і унаслідок йогонадходження в повітряне середовище житлових приміщень з продуктами неповногозгорання побутового газу [5, 10, 24–26]. Формальдегід є пріоритетнимзабруднювачем повітряного середовища, а по поширеності, кратності і ступенюповторюваності перевищення ПДК відноситься до найгігієнічніше значущимполютантам [44, 46]. Автор відзначає, що формальдегід і гексаналь є практичнопостійними компонентами повітряного середовища приміщень. Формальдегід прицьому міститься в широкому діапазоні концентрацій: від 0,001 мг/м3 в екологічночистих квартирах до 0,17 мг/м3 в квартирах з новими меблями, а гексаналь — від0,001 до 0,08 мг/м3. У окремих приміщеннях зміст формальдегіду перевищує ПДК вдесятки, а іноді і в сотні раз [28], що сприяє зростанню респіраторноїпатології. Автори відзначають, що застосування комбінації фізико-хімічних імеханічних методів для скріплення формальдегіду або прискорення його виділенняв ході виготовлення матеріалів, а також нанесення на їх поверхню захиснихгазонепроникних покриттів сприяє значному оздоровленню повітря житловогосередовища. У окремих дослідженнях показано, що СХБ пов'язаний більше з свіжимзабарвленням стін приміщень, тоді як вік і тип будівель, густина заселення,механічна вентиляція, ознаки вогкості і цвіль не знайшли такого зв'язку [24].Інші дослідники, навпаки, високу частоту патології дихальних шляхів при СХБпов'язують з поганою вентиляцією в приміщенні [30]. Автори відзначали уобстежених осіб розвиток астми (100%), ріносинусита (100%), стомлюваності(97%), головних болів (94%), дисменореї (64% жінок до 45 років), зміна носовогоопору. При цьому 61% хворих додав у вазі, а у 45% маса тіла перевищила 100 кг.
3.Методи аналізу формальдегіду
3.1Методичні рекомендації про визначення вільного формальдегіду в біосередовищахметодом тонкошарової хроматографії
ФормальдегідH*COH, молекулярна вага 30,03. Безбарвний газ з різким запахом. Поріг сприйняттязапаху 0,2 мг/куб.м. Температура плавлення 92 град. С, температура кипіння — 21град. С. Добре розчинимо у воді; 35-40% водний розчин формальдегіду називаєтьсяформаліном. Він легке полімеризується з освітою параформальдегіду, легко конденсуєтьсяз аміаком, амінами і фенолами. Формальдегід знаходить велике застосування привиробництві полімерних матеріалів на основі сечовино-формальдегіду, фенол-формальдегідуі інших смол.
Длявизначення формальдегіду в біосередовищах в літературі описаний метод, заснованийна здатності формальдегіду відновлювати забарвлення безбарвного розчину фуксинсірчистоїкислоти [1]. Проте він виявився недостатньо чутливим при визначенні H*COH в органахпіддослідних тварин, що піддавалися тривалій приманці формальдегідом на рівнях,відповідних його виділенню з полімерних матеріалів. З цієї ж причини виявився незадовільнимметод, описаний в роботі [2].
Справжнійметод призначений для визначення формальдегіду в печінці, нирках, легких, мозкупіддослідних тварин. Витягання формальдегіду з органів тварин робилося так, як описанов роботі [1], синтез формдімедона по пропису, представленому в керівництві [3],умови хроматографування і кількісного визначення формдімедона розробленіавторами.
Принципметоду
1.Метод заснований на витяганні формальдегіду з органів, його взаємодії з дімедоном(5,5-діметілдігидрорезорцином) з подальшим виділенням продукту взаємодії(формдімедона) в тонкому шарі сорбенту. Як алюєнта застосовується хлороформ. Проявпластини здійснюється хлороформовим розчином йоду.
2.Мінімум, що відкривається, — 0,2 мкг в пробі.
3.Речовин, що заважають визначенню, не встановлено.
Реактиви, розчини
1. Соляна кислота (d=1,19), «хч», ГОСТ 3118-67; Ін;
0,1н р-ни.
2. Дімедон, «ч», ГОСТ 6622-53, перекристалізований;
5% спиртовий р-р, свіжо приготований.
3. Гідроокис натрію, «хч», ГОСТ 4328-66; 0,1н; 0,05ні 20% р-ни.
4. Спирт етиловий, ректифікат, ГОСТ 5962-67; перегнаний.
5. Вода, бідистилят.
6. Бромфеноловий синій, «чда», ГОСТ ТУ 6-03-311-70.
7. Ацетат натрію, «ч», ТУ 6-09-246-70.
8. Нітрат срібла, «хч», ГОСТ 1277-63; 0,1н р-н.
9. Хлороформ, «хч», ГОСТ 3160-51.
10. Трихлороцтова кислота, «ч», МРТУ 6-09-2299-65;5% р-н.
11. Йод, «чда», ГОСТ 4159-64.
12. Крохмаль розчинний, для йодометрії, ГОСТ 10163-62.
13. Формалін медичний, ГФ-10.
14. Буферний р-н: змішують 2 об'єми Iн р-ра ацетату натрію з
1 об'ємом Iн р-ну HCl, pH=4,0.
15. Бромфеноловий синій: 0,1 г індикатори розчиняють в 3 мл 0,05нp-ну NaOH в мірній колбі місткістю 250 мл, додають гарячіше бідістильованоїводи, що остигнув р-н збовтують в мірній колбі, потім доводять до мітки водою ідобре перемішують.
16. Проявляючий р-н: 0,5% р-р йоду в хлороформі і 1% р-н крохмалю.
17. Синтез формдімедона: у стакан вносять 5 мл 4% р-ра формальдегіду,додають 0,5 мл 5% спиртного р-ну дімедона, підкисляють декількома краплями 0,1нр-ну HCl в присутності бромфенолового синього. Потім додають декілька крапель0,1н р-ра NaOH до зміни забарвлення в червоно-фіолетову і 5 мл буферного р-ну. Вмістстакана залишають стояти на 12 годин, після чого фільтрують через скляний фільтрз пористою пластинкою N 4.
Осад промивають бідістильованою водою до негативної реакції наіон хлору (проба з р-ном AgNO ) і сушать до постійної маси в перебіг 4,5 годинпри температурі 100 град.
18. Стандартний р-н формдімедона концентрацією 50 мкг/мл готуєтьсязвичайним способом.
Прилади і посуд
1. Центрифуга.
2. Форвакуумний або водоструминний насос.
3. Скляна пастка.
4. Скляні пластинки розміром 9х12 див.
5. Поглинач Полежаєва на шліфі з відтягнутим кінцем.
3. Мірні колби для приготування стандартного р-ну,
мікропіпетки.
7. Батарейні стакани.
8. Пульверизатор.
9. Реактивні склянки.
10. Фарфорові чашки.
Приготування пластин для хроматографії
Ретельно вимиті хромовою сумішшю пластини промивають водою, потімдистильованою водою, сушать в сушильній шафі, а потім на їх наносять шар сорбенту.Для приготування сорбціонної маси використовувався силікагель марки КСК і медичнийгіпс, які заздалегідь просівалися через сито з отворами з частотою осередків100 меш. Адсорбційна маса готувалася таким чином: 14 г силікагелю + 1 г гіпсу +50 мл дистильованої води змішують і інтенсивно струшують в плоскодонній колбі втечію 20 хвилин. Однорідну масу наносять на 10 пластинок і струшуванням добиваютьсярівномірного розподілу шару на поверхні кожній пластини. Скляні пластинки післянанесення шару сорбенту сушать на повітрі протягом доби. Надалі пластинки зберігаютьв ексикаторі.
Опис визначення
0,5 г органи піддослідної тварини (печінки, нирок, легенів,мозку) ретельно розтирають в ступці, бажано з кварцовим піском. Потім додають 3мл 5% трихлороцтової кислоти, перемішують і переносять в пробірку. Чашку двічі обполіскують2 мл бідистильованої води і змиви також переносять у пробірку. Вміст пробірки центрифугують,рідина над осадом обережно зливають в пробірку з притертої пробкою і до фільтратупо краплях додають 20% розчин NaOH до нейтральної реакції (проба з лакмусовимпапірцем). Далі додають 0,2 мл розчину дімедона і проводять синтез формдімедонатак, як описано вище.
Після того, як проба була витримана 12 годин при кімнатній температурі,її переносять у випарник і упарюють під вакуумом насухо. Як випарник можна використовуватипоглинач Полежаєва. Щоб прискорити процес упарювання, доцільно між насосом і випарникомпомістити пастку з льодом. Залишок розчиняють в 0,1 мл етилові спирти.
В період обробки органу, проведення синтезу формдімедона, упарюваннярозчинів можливе попадання формальдегіду в пробу з повітря. Тому для контролю втій же постановці досвіду проводять аналіз відповідного органу тварини, яка непіддавалася приманці. Результати аналізу враховуються при остаточному розрахунку.Проба і контроль наносяться на середину пластинки на відстані 1 см від нижньогокраю. Щоб уникнути втрат стінки випарників акуратно споліскують спиртом і змивипереносять в ті же крапки, куди були нанесені проба і контроль. Зліва і справа наносятьплями стандартного розчину формдімедона в кількості 0,2; 0,4; 0,6 мкг, що відповідає0,004; 0,008; 0,012 мл стандартного розчину. Для прискорення процесу висиханняплям на пластині її підігрівають феном. Розділення речовини виробляють в камеріз насиченням, що є судиною будь-якої форми з прітертой кришкою, на дно якогоналивають суміш хлороформу з ацетоном (ацетон додається в кількості 1/10 від об'ємухлороформу). Після підйому розчинника на висоту 10 см пластинку виймають, сушать на повітрі і обприскують хлороформовим розчином йоду. На пластинці з'являютьсяжовті плями. Після підсушування пластинки і обробки її розчином крохмалю плями придбаваютьсиній колір. Що не прореагує дімедон дає пляму біля старту; формдімедон — з R =0,4-0,5.
Розрахунки
Кількість речовини в пробі визначається шляхом порівняння площіплями проби з площею плям стандартних розчинів. Кількість визначуваного формальдегідув пробі (у тому або іншому органі) розраховується в мкг/г по формулі:
C1 — C2
g = — мкг/г, де
0,5
C1 — кількість формальдегіду в органі піддослідної тварини, мкг;
C2 — кількість формальдегіду в органі контрольного тварини,мкг;
0,5 — навішування узятого для аналізу органу, г [8].
3.2 Визначення вільного формальдегіду з реактивом Несслера
Вільнийформальдегід відгонять із зразка полімеру з водяною парою і визначають вконденсаті, окисляючи його в лужному середовищі реактивом Несслера. Ртуть, щовиділилася, після підкисляючого розчиняють в розчині йоду і надлишок йодутитрують розчином тіосульфата натрію.
Реактиви
Тіосульфат натрію, 0,1 н. розчин.
Йод, 0,1 н. розчин.
Гідроксид натрію, 50%-ний розчин.
Хлористоводнева кислота, 10%-ний розчин.
Реактив Несслера. Змішують 25 г металевій ртуті з 28 г кристалічного йоду, додають 55 г йодиду калію і близько 100 мл дистильованоїводи. Суміш енергійно збовтують до обезбарвлення (допускається слабо-жовтезабарвлення), фільтрують в мірну колбу місткістю 500 мл, розбавляють дистильованоюводою до мітки і добре перемішують.
Фуксинсірчиста кислота. Розчиняють 0,2 г фуксину (п-фуксин для приготування фуксинсірчистої кислоти) в 120 мл гарячіше дистильованої води,розчин фільтрують і після охолоджування додають 2 г безводного гідросульфіту або 2,4 г сульфіту натрію і 2 мл хлористоводневої кислоти (р= = 1,19г/см3), переносять розчин в мірну колбу місткістю 200 мл, доливають дистильовануводу до мітки і добре перемішують. Розчин зберігають в темній склянці з притертоюпробкою. Термін дії розчину біля 1 року.
Виконання аналізу. Для визначення змісту вільногоформальдегіду використовують конденсат, одержаний при визначенні змістувільного фенолу, перевіривши повноту відгону на негативну реакцію з фуксинсірчистоюкислотою. Піпеткою переносять 25 мл конденсату в конічну колбу з притертоюпробкою місткістю 250 мл, додають 10 мл реактиву Несслера, 25 мл 50%-ногорозчину гідроксиду натрію, закривають пробкою і збовтують протягом 5 мін. Коливміст колби придбаває темно-сіре забарвлення (виділення ртуті), підкисляютьсуміш 50 мл 10%-ний хлористоводневої кислоти і, не даючи їй охолодитися,додають 20 мл 0,1 н. розчину йоду. Колбу закривають пробкою, збовтують доповного розчинення ртуті і надлишок йоду титрують 0,1 н. розчином тіосульфатунатрію, як описано вище.
У аналогічні х умовах проводять контрольний досвід.
Метод заснований на витяганні формальдегіду із зразка води здодаванням ацетону, фільтрації для відділення полімеру і подальшомуколориметричному визначенні комплексу формальдегіду з фенілгідразином.
Апаратура і реактиви
Фотоелектроколориметр ФЕК-56М (або іншої марки). Колби мірнімісткістю 50, 500 мл. Піпетки місткістю 1,5 мл. Ацетон, хч.
Гидрохлорид фенілгидразину, 1%-ний водний розчин. Фероціанідкалію, 8%-ний розчин.
Виконання аналізу. Навішування зразка 0,5 г, зважену з погрішністю не більш 0,0002 р. поміщає в колбу місткістю 500 мл, в яку заздалегідьвведено 2 мл ацетону, додають дистильовану воду до мітки, перемішують іфільтрують через подвійний фільтр «синя стрічка».
Аліквотну частина фільтрату 1—5 мл (якщо аліквотна частинаменше 5 мл, її доводять водою до цього об'єму) поміщають в колбу місткістю 50мл і підливають 1 мл свіжоприготовленого 1%-ного розчину гідрохлоридуфенілгидразину. Через 10 мін додають 0,5 мл свіжо приготовані розчини j ферроціанідукалію і 3 мл концентрованої хлористоводневої кислоти. Об'єм доводять до мітки,перемішують і ізміряють оптичну густину забарвленого в червоний колір розчину вкюветі з відстанню між робочими гранями 10 мм на фотоколориметрі із зеленим світлофільтром № 4. Контрольним розчином служить фільтрат (1— 5 мл), розбавленийводою до 50 мл. Зміст формальдегіду знаходять по графіку, побудованому пооптичній густині стандартних розчинів формальдегіду, зміряним в тих же умовах.
Стандартний розчин формальдегіду готують з розчину формаліну,в якому заздалегідь встановлюють зміст формальдегіду титриметричним методом.
Інші методи визначення вільного фенолу і формальдегіду.
Газохроматографічне визначення вільного фенолу і формальдегідуу фенолових смолах засновано на обробці останніх водним розчином гідроксидунатрію з подальшим хроматографуванням формальдегіду [13].
3.3Реакція з флороглюцином
При нагріванні розчину формальдегіду з флороглюцином іконцентрованою сірчаною кислотою випадає білий осад, що поступово міняє свійколір в жовтувато-червоний [41].
Було запропоновано також вести цю реакцію в 10-процентномурозчині їдкого натру і одержане забарвлення порівнювати із забарвленням сумішіз 0,025 — процентного розчини конго червоного і 0,01-процентного розчинуметилового оранжевого [42]. За допомогою останнього методу вдається знайтиформальдегід безпосередньо в сечі. Гексаметилентетрамін необхідно передвипробуванням піддати перегонці.
3.4 Реакція з орцином [43]
2 мл розчини, що містить не менше 2 міліграм формальдегіду,обробляють 10 краплями розчину орцина і хлориду заліза (III) 6,0 г орцина і 40 крапель 10-процентного розчину хлориду заліза (III) в 200 мл спирту] і 2 млконцентрованої соляної кислоти; негайно випадає білий осад. У разі меншихкількостей формальдегіду осад випадає тільки після нагрівання. Отриманий осадокпри 15-20-хвилинному нагріванні на киплячій водяній лазні приймає коричневуокраску і в лугах дає розчин, забарвлений в синьо-червоний колір з сильною зеленоюфлуоресценцією [14].
3.5 Реакція з морфіном і сірчаною кислотою [17]
Розчин, що містить формальдегід, забарвлюється післядодавання розчину сірчанокислого морфіну в концентрованій сірчаній кислоті(0,35: 100) в рожевий колір, перехідний потім в темний синьо-фіолетовий.Реакцію можна проводити різними шляхами. Замість сірчанокислого морфінупридатний і хлористоводневий морфін. Чутливість реакції дуже висока і складає 1: 250000
Інтенсивне забарвлення, головним чином синього тону,з'являється і при дії розчину кодеїну в сірчаній кислоті. Високі концентрації формальдегідудають зелене забарвлення, і в таких випадках краще заздалегідь розбавитивипробовуваний розчин. Реакція стає ще виразніше від додавання навіть слідівхлориду заліза (III) [45]. У пробірку вливають 3-4 мл сірчаної кислоти, близько10 крапель 1-процентного спиртного розчину кодеїну, 2 краплі розчину хлоридузаліза (III) і нарешті по краплях розбавлений розчин формальдегіду. Присутністьформальдегіду можна знайти по появі синього забарвлення. Реакція вельми чутливаі дозволяє знайти формальдегід в кількостях до 1 f.
3.6 Відкриття формальдегіду у виді гексаметилентетрамина
Декілька мілілітрів водного розчину формальдегіду (більше абоменше — в залежності від його змісту) обробляють надлишком аміаку і випаровуютьна водяній лазні, додаючи час від часу невеликі кількості аміаку так, щоброзчин постійно мав лужну реакцію. Залишок є характерними кристалами гексаметилентетраміна,ідентичність якого може бути доведена реакціями:
Реакція з хлоридом ртуті (II). Залишок від випаровуваннярозчиняють в 3-5 мл води, поміщають одну краплю цього розчину на наочне скло ідодають одну краплю насиченого водного розчину хлориду ртуті (II). Негайно абочерез деякий час утворюється осад, що має вид октаедрів або зірочок з трьома іпромінням.
Реакція з реактивом Майєра. До однієї краплі розчину (див.вище) додають каплю розчину реактиву Майєра і дуже маленьку крапельку (зкапіляра) розбавленої соляної кислоти: з'являються гексагональні світло-жовтізірочки.
Реакція з фероціанідом магнію-калія. 1 мл розчину (див. вище)гексаметилентетраміну обробляють декількома краплями насиченого розчинусульфату магнію і свіжо приготованого розчину фероціаніду калію; у виглядіжовтих лускових кристалів випадає осад подвійного з'єднання гексаметилентетрамінуі фероціаніду калію-магнію складу
MgK[Fe(CN)e]2[12(CH2)eN4].12H20[15].
3.7 Капілярний метод відкриття формальдегіду у виглядіформальдімедона
Реакцію утворення дімедона проводять на смужціфільтрувального паперу завдовжки 20 см і шириною 1 см, звуженої посередині до 3-4 мм на відстані 1 см. На звужену частину паперової смужки задопомогою вушка платинового дроту наносять концентрований спиртовий розчиндімедона і потім занурюють кінець смужки у випробовуваний водний розчинформальдегіду. При всмоктуванні розчину формальдегід затримується на межівузької частини у вигляді формальдімедона. Після закінчення всмоктуваннявипробовуваного розчину смужку занурюють у воду, щоб витіснити залишоквипробовуваного розчину у вузькій частині і відмити весь надлишок дімедона.
Смужку паперу висушують, вирізують вузьку частину і піддаютьтой, що утворився на нейформальдімедон мікросублімації при 130. Даліформальдімедон може бути ідентифікований за формою кристалів і температуріплавлення.
3.8 Кількісне визначення формальдегіду
Йодометричний метод. Визначення поРомійну 1 г розчину формальдегіду вносять в мірну колбу місткістю 100 мл, в якузаздалегідь налито 2,5 мл води і 2,5 мл 1,0 н. розчину їдкого розжарюй. Добре перемішуютьі доповнюють розчин водою до мітки. До точно зміряних 10 мл цього розчинудодають 50 мл 0,1 н. розчину йоду і 20,0 мл 1,0 н. розчину їдкого розжарюй,залишають на 15 мін., підкисляють 10 мл розбавленої сірчаної кислоти і титруютьнадлишок йоду 0,1 н. розчином тіосульфату до жовтого кольору. Потім підливаютьрозчин крохмалю і дотитровують до кінця. Гіпойодит калію, що утворюється нахолоду з йоду і їдкого розжарюй, окисляє в лужному розчині формальдегід вмурашину кислоту. 1 мл 0,1 н. розчину йоду відповідає 0,001501 г формальдегіди. Щоб одержати добрі результати, необхідно дотримувати наступні умови:вживаний розчин лугу повинен бути абсолютно вільний від присутності речовин, щоокислюються (спирт); надлишок йоду повинен складати не менше 50%; йод і їдкерозжарюй повинні змішуватися лише після надбавки формальдегіду; при підкислюючомуслід уникати застосування великого надлишку кислоти. Вважається також, що гіпойодиті формальдегід повинні застосовуватися в достатньо високих концентраціях. Цейметод надає велику послугу при аналізі чистих розчинів формальдегіду, аленепридатний у присутності оцтового альдегіду і інших реагуючих з йодом речовин.
Розроблений спеціальний метод, що дозволяє визначатиформальдегід, оцтовий альдегід, озон, воду, перекис водню і мурашину кислотупри їх сумісній присутності. Запропоновано застосовувати замість лужногорозчину йоду лужний розчин брому. Бром виділяють з розчину бромід-бромату точновідомого змісту за допомогою соляної кислоти, підлужнюють розчин, діютьпротягом 30 мін, на формальдегід, потім знову підкисляють, додають йодиду каліюі титрують надлишок йоду тіосульфатом .
Метод з ціанідом калію. На формальдегід діютьнадлишком ціаніду і після закінчення реакції надлишок ціаніду відтитровують поФольгарду. Можна також розчин, що містить надлишок ціаниду, підкисляти винноюкислотою і відігнати ціаністий водень, уловлюючи його в розчині лугу, потімвизначити титруванням нітратом срібла по Лібіху і Деніже. Надалі в аргентометричнийспосіб були внесені нові зміни і, крім того, було запропоновано визначати надлишокціаніду йодометрично. Останній прийом йодометричного визначення унаслідоксвоєї точності має особливе значення при аналізі малих кількостейформальдегіду. На формальдегід діють ціанідом калія в нейтральному або лужномурозчині, причому негайно ж утворюється калієве похідне нітрилу глікольовоїкислоти, що поволі розкладається під дією води на глікольовокислий калій іаміак.
Надлишок ціаніду калію може бути визначений йодометрично. Дорозчину додають бром, який в кислому середовищі дає з ціанідом калію бромціан.Надлишок брому зв'язують, додавши фенол або сульфат гідразину, і додають йодидкалію, який реагує з бромціаном, виділяючи вільний йод. Установка титру розчинуціаніду. 10-20 мл приблизно О,\М розчину ціаніду калію підливають з бюретки вмірну колбу з довгим горлом, сильно підкисляють концентрованою сірчаноюкислотою і при перемішуванні обертанням додають бромисту воду до появивиразного жовтого забарвлення. Щоб видалити надлишок брому, додають з бюретки 0,025 М розчин сульфату гідразину точно до обезбарвлення розчину і потім ще надлишок 1-2мл. Вносять врозчин 0,5-1 г йодиду калії, розчинені в 4 мл води, і негайно титрують йод, щовиділився, 0,1 н. розчином тіосульфату у присутності крохмалю.
Хід визначення. До 0,1 УІ розчину ціаніду калію, щознаходиться в мірній колбі, підливають випробовуваний розчин формальдегіду іпоступають далі, як це вказано при установці титру. Кількість формальдегідуобчислюють по різниці між об'ємами розчину тіосульфату, витраченими в обохвипадках; 1 мл 0,1 н. розчину тіосульфату відповідає 0,003002 г формальдегіди [16]
3.9 Алкаліметричні методи.Сульфітний метод
Цей метод заснований на реакції сульфіту натрію з формальдегідом,протікаючої по наступному рівнянню:
НСНОSO7-H2O→HCH(OH)SO-ОН
Луг, що утворюється в результаті виділення іонів ВІН, можна увідомих умовах відтитрувати соляною кислотою і обчислити кількістьформальдегіду.
Хід визначення. Близько 3 г розчину формальдегіду, точно зваженого, або 10 мл розчину, приготованого з 30 г розчину формаліну в 100мл води, обрабатывают50мл свіжо приготованого розчину сульфіту натрію (25 г кристалічного сульфіту в 100 мл розчину; сульфіт натрію не повинен містити бісульфіту, вільноголугу або вуглекислих лугів) і додають 10 крапель змішаного індикатора (див.нижче). Поволі титрують 1,0 н. розчином соляної кислоти до слабкогосірувато-синього забарвлення. Щоб внести поправку на гідроліз сульфіту натрію,до 80 мл води додають 50 мл розчину сульфіту натрію і 10 крапель змішаногоіндикатора і титрують 1,0 н. соляною кислотою до того ж кольору, як і колірвипробовуваного розчину, що є свідком. Об'єм розчину соляної кислоти, знайденийпри титруванні одного сульфіту натрію, віднімають з об'єму, що пішов натитрування випробовуваної проби. 1 мл 1, Он. розчину соляної кислоти відповідає 0,03003 г формальдегіди.
Змішаний індикатор. 1 частину 0,1-процентного спиртногорозчину α-нафтолфталеїну змішують з 3 частинами 0,1-процентного спиртногорозчину фенолфталеїну. У лужних розчинах цей індикатор має фіолетово-червонийколір, при титруванні кислотами переходить в світло фіолетовий, слабкийсірувато-синій, слабкий зелений і нарешті стає безбарвним. Краще всього вестититрування до сірувато-синього відтінку. Розбавлені розчини формальдегіду можназ успіхом титрувати і 0,1 н. розчином соляної кислоти. Метод, заснований наокисленні перекисом водню. Формальдегід окислюється перекисом водню в лужномурозчині; кількість лугу, витраченого на нейтралізацію одержаної мурашиноїкислоти, визначається:
НСНОNaOHН2О2->HCOONa2Н2О
Хід визначення. У конічну колбу із стійкого по відношенню долугів скла вливають 50 мл 1,0 н. розчину їдкого натру і 50 мл точнонейтралізованого по фенолфталеїну 3-процентного розчину перекису водню інегайно ж нейтральний розчин формальдегіду (близько 3 г формаліну або 10 мл розчину 30 г формаліну в 100 мл). Колбу закривають пробкою з повітрянимхолодильником, забезпеченим трубкою з натронним вапном, і нагрівають протягом15 мін. на водяній лазні. Після охолоджування титрують залишок лугу 1,0 н.розчином соляної кислоти у присутності фенолфталєїна. 1 мл 0,1 н. розчину відповідає 0,3003 г СН2О [17].
3.10 Реакція конденсації з дімедоном
Конденсація з дімедоном застосовується і як ваговий і якоб'ємний метод визначення формальдегіду (і оцтового альдегіду)
Ваговий метод
До нейтрального відповідно розбавленому холодному розчинуформальдегіду додають прозорий водний 5-10-процентний розчин дімедона з лишком,нагрівають протягом 10 мін. (не довше.) до кипіння і залишають стояти на 1годину. Після охолоджування формальдімедон фільтрують через скляний тигель,промивають холодною водою і висушують при 110. Вага осаду, помножений на0,10274, дорівнює вазі формальдегіду.
Об'ємний метод
Продукт конденсації облягають, як вказано вище, потім післяпромивання розчиняють в спирті і титрують цей розчин 1,0 н. розчином лугу уприсутності фенолфталеїну.
1 мл 1,0н. розчину дімедона відповідає 0,015 г формальдегіди або 0,022 г оцтові альдегіди.
3.11 Особливі методи
Метод, засновані на окисленні перманганатом в лужномурозчині, придатний як для визначення одного формальдегіду, так і для визначенняметилового спирту і формальдегіду при сумісній присутності. Суму цих з'єднаньвизначають титруванням перманганатом і в другій пробі один тільки формальдегід йодометричнимметодом.
Дуже чутливий і точний спектрофотометричний метод визначенняформальдегіду, заснований на реакції з фуксинсірчистою кислотою, розробленийВекслером [17].
4. Аналіз стану атмосферного повітря міста Донецька
/>
1- аміак; 2 – марганець; 3 – свинець; 4 – фенол;5 – формальдегід; 6 – хром; 7 – оксиди азоту; 8 – оксид вуглецю; 9 – сірчанакислота; 10 – пил; 11 – сажа; 12 – сірководень; 13 – цинк; 14 – діоксид сірі;15 – бенз(а) пірен
Малюнок 1 – Техногенний спектр для р. Донецька
Аналіз графіка показує, що найбільшої шкодинавколишньому середовищу завдається діоксидом сірки, хоча об'єми його викидів менше,ніж пилу і оксиду вуглецю [3].
Висновки
Формальдегід- CH2O — органічна сполука. Інша його назва — мурашиний альдегід. Основнимджерелом забруднення вод формальдегідом є антропогенна діяльність. Стічні води,використовування у водопостачанні матеріалів з неякісних полімерів, аварійніскидання — все це приводить до попадання формальдегіду у воду. Він міститься встічних водах виробництв органічного синтезу, пластмас, лаків, фарб,підприємств шкіряної, текстильної і целюлозно-паперової промисловості. Його ПДКу воді — 0,05 мг/л [9].
Уприродних водах формальдегід досить швидко розкладається за допомогоюмікроорганізмів.
Основнимиджерелами забруднення атмосфери є: сніг, метан, СБЗ. Формальдегід вражаєцентральну нервову систему, легені, печінку, нирки, органи зору. Формальдегід єканцерогеном.
Найбруднішеповітря — в Макіївці, найчистіший — в Тернополі. Такі дані обнародувала насвоєму сайті Центральна геофізична обсерваторія Міністерства по надзвичайнихситуаціях (ЦГО), яка кожні півроку проводить дослідження екологічної ситуації вукраїнських містах.
А заданими Міністерства охорони навколишнього природного середовища України, заперше півріччя поточного року в середньому по країні було зафіксованоперевищення в атмосферному повітрі рівня гранично допустимій концентрації (ПДК- показник безпечного рівня змісту шкідливих речовин в навколишньомусередовищі) пилу — в 1,2 рази, діоксиду азоту — в 1,3 рази, формальдегіду — втри рази.
Такожми розглянули методи аналізу формальдегіду, це: методичні рекомендації провизначення вільного формальдегіду в біосередовищах методом тонкошаровоїхроматографії, з реактивом Несслера, реакція з флороглюцином, з орцином, зморфіном і сірчаною кислотою; відкриття формальдегіду у виді гексаметилентетраміну;кількісне визначення формальдегіду; алкаліметричні методи; реакціяконденсації з дімедоном та особливі методи визначення формальдегіду [17].
Списоклітератури
1. Екологічна хімія: Пер. з німий. / Підред. Ф. Корті. — М.: Мир, 1996. — С. 396.
2. Екологічні проблеми: що відбувається,хто винуватий і що робити Навчальний посібник / Під ред. Проф. У. І. Данілова — Даніляна. ( М.: Вид-во МНЕПУ, 1997 — С. 332.
3. Небілий Б. Наука про навколишнєсередовище: Який влаштований світ: У 2-х т. Т. 1,2. Пер. з англ.- М.: Мир,1993. – С 658.
5.журнал «Зеркалонедели»
6. «Журнал 'Химия ижизнь — XXI век' „
7.Перегуд Е.А. Санітарнахімія полімерів, Вид-во “Хімія», Л., 1967. — С. 60.
8.Розенберг П.Я., БеялкоН.К. Хімічні методи дослідження біологічних субстратів в профпатологиі. М., Вид-во«Медицина», 1969. — С. 171-173.
9.Огородников С.К.«Формальдегід» Л.: Химия 1984 Рабіновіч В.А., Хавін З.Я.«Короткий хімічний довідник» Л.: Хімія, 1977. – С. 163.
11.Тюкавкина Н.А., БауковЮ.І. «Біоорганічна хімія» М.: Медицина, 1985 стор. 190
12… Губернській Ю.Д.,Дмітрієв М.Т. Комплексна гігієнічна оцінка впливів на населення хімічнихчинників в умовах житлового середовища // Гиг. і сан. 1987. —№4. — С. 24–27.
13. Rogers S.A. Diagnosing the fightbuilding syndrome: an intradermal, method to provoke chemically — inducedsymptoms // Man and Ecosyst: Proc. sth World Clean Air Congr. The Haque, 11–15Sept. 1989. —Amsterdam, 1989. —V. 1. —Р. 199–205.
14. Thielebeule U., Farkas U.I. Indoor airpollution of formaldehyde in new and oid buldings: health of children // 2 ndMeet. Environ. Hyg. Dsseldorf. May 31 – June 2. 1989. —Р. 126–128.
15. Rolle-Kampczyk U., Herbarth O.Methodes non invasives en medecine environnementale — biomonitoring //Energ.-sante. —2000. —11, N3. —Р. 253–255.
16. Fiedler K. Housing environment. Flatsand health // Environ. Int. —1991. —17, N4. —Р. 263–269.
17. Для подготовки данной работы былииспользованы материалы с сайта masters.donntu.edu.ua