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