Курсовая работа: Тесты как инструмент измерения уровня знаний по теме: "Кислородсодержащие органические соединения с элементами экологии"
4. Реагируют
с солями более слабых и летучих кислот:
2СН3СООН
+ К2СО3 2СН3СООК + СО2 + Н2О.
5. Некоторые
кислоты образуют ангидриды:
6. Реагируют
со спиртами:
2.6 Сложные эфиры
Получение
Сложные эфиры
главным образом получают при взаимодействии
карбоновых и минеральных кислот со спиртами:
Химические
свойства
Характерное
свойство сложных эфиров – способность
подвергаться гидролизу [3,4]:
ГЛАВА 3.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ: «КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ
СОЕДИНЕНИЯ»
Фенолы являются одними из наиболее
распространенных загрязняющих веществ, поступающих в водную среду со сточными
водами нефтеперерабатывающих, лесохимических, коксохимических, анилинокрасочных
и других предприятий.
Фенолы представляют собой
оксизамещенные ароматических углеводородов (бензола, его гомологов, нафталина и
др.). Обычно их принято разделять на летучие с водяным паром (фенол, креозолы,
ксиленолы и др.) и нелетучие фенолы (ди- и триоксисоединения). По числу
гидроксильных групп различают одноатомные, двухатомные и многоатомные фенолы.
Фенолы в естественных речных условиях образуются при процессах метаболизма
водных организмов, при биохимическом окислении и трансформации органических
веществ.
Фенолы используются для дезинфекции,
изготовления клеев и фенолформальдегидных пластмасс. Они входят в состав
выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей, присутствуют в больших
количествах в сточных водах нефтеперерабатывающих, лесохимических,
анилинокрасочных и ряда других предприятий. Высокими концентрациями этих
соединений отличаются сточные воды коксохимических производств, в которых
уровни содержания летучих фенолов достигают 250-350 мг/л, многоатомных фенолов
— 100-140 мг/л.
В природных водах фенолы обычно
находятся в растворенном состоянии в виде фенолятов, фенолятных ионов и
свободных фенолов. Они могут вступать в реакции конденсации и полимеризации,
образуя сложные гумусоподобные и другие довольно устойчивые соединения. В
природных условиях сорбция фенолов взвесью и донными отложениями обычно
несущественна. В зонах техногенного загрязнения этот процесс более значим.
Типичные содержания фенолов в незагрязненных и слабозагрязненных водах не
превышают 20 мкг/л. В загрязненных водах их содержания достигают десятков и
сотен микрограммов в 1 л.
Хорошая растворимость фенолов и
наличие соответствующих источников обусловливают высокую интенсивность
загрязнения ими речных вод в условиях городских агломераций, где их содержания
достигают десятков и даже сотен микрограмм в 1 л воды. Например, в водах рек Рейн и Майн в начале 1980-х гг. стабильно наблюдались повышенные
концентрации многих представителей фенолов, поступающих со сточными водами.
Надежным показателем степени загрязнения воды фонолами является численность
фенолразрушающих бактерий. Сапрофитные анаэробы обычно присутствуют в местах
интенсивного разрушения фенола, причем в условиях загрязнения количество
собственно фенола (карболовой кислоты, оксибензола) и сапрофитных бактерий в
донном иле и в придонном слое воды намного больше, чем в толще воды. Фенолы
относительно интенсивно подвергаются биохимическому и химическому окислению,
зависящему от температуры воды, величины рН, содержания кислорода и ряда других
факторов. В речном потоке наблюдается тесная обратная зависимость между
температурой воды и переносом фенолов, которая объясняется микробным окислением
этих соединений.
Фенолы обладают токсическим действием
и ухудшают органолептические показатели воды. Токсическое воздействие фенолов
на рыб заметно возрастает с увеличением температуры воды. Известно, что фенолы
играют важную роль в процессах аккумуляции тяжелых металлов высшими водными
растениями, изменяют режим биогенных элементов и растворенных в речной воде
газов. В процессе биохимической деструкции фенола происходит изменение всех
элементов гидрохимического режима: снижение концентраций кислорода, увеличение
цветности, окисляемости, БПК, щелочности и агрессивности (по отношению,
например, к бетону) воды. Образующиеся в процессах деструкции и трансформации
фенола продукты по своим свойствам могут быть более токсичными (например,
пирокатехин, который, к тому же, способен образовывать со многими металлами
хелаты).
Одноатомные фенолы —
сильные нервные яды, вызывающие общее отравление организма также и через кожу,
на которую действуют прижигающе. Отравление человека фенолом происходит При
вдыхании его паров и аэрозоля, образующегося при конденсации паров, попадании вещества
в желудочно-кишечный тракт и при всасывании через кожу.
Острые отравления человека
наблюдали в основном при попадании фенола на кожу. Действие фенола на кожу
зависит в меньшей степени от концентрации раствора и в большей от длительности
воздействия.
Гигиеническое
регламентирование фенола: — в воздухе рабочей зоны ПДК 0,3 мг/м3, пары, II
класс опасности, вещество опасно при поступлении через неповрежденную кожу; — в
атмосферном воздухе ПДК максимально разовая 0,01 мг/м3, среднесуточная 0,01
мг/м3, II класс опасности; в почве ПДК не установлена.
Химическое
загрязнение окружающей среды является наиболее ощутимым и заметным. В воздухе
жилых помещений присутствуют оксиды азота, серы, углерода, летучие органические
соединения, взвешенные вещества, микроорганизмы.
Существует
несколько типов источников загрязнения атмосферы помещения: источники высокой
температуры, строительные материалы и продукты жизнедеятельности человека и
живых организмов. Продукты жизнедеятельности человека представлены главным образом
оксидом углерода, углеводородами, аммиаком, альдегидами, кетонами, спиртами,
фенолами. В малых количествах в результате жизнедеятельности человека
выделяются ацетон, ацетальдегид, изопрен, этанол, этилмеркаптан, сероводород,
сероуглерод, а также нитротолуол, кумарин, нафталин. Пыль также является
источником загрязнения воздуха помещений как механическая взвешенная примесь
(до 250 тыс. пылинок в литре воздуха) и как место жительства пылевых клещей,
число которых в грамме пыли может достигать 2-3 тысяч. Продуктами
жизнедеятельности клещей является ряд химических веществ, отрицательно
сказывающихся на дыхательной системе человека и способных вызывать
аллергические реакции.
Полимеры,
лаки, краски
Значительная
часть загрязняющих веществ в воздухе помещений вызвана применением полимерных и
лакокрасочных материалов. При повышении температуры в помещении, отделанном с
применением полимерных материалов, появляется специфический запах пластмасс,
возникающий вследствие выделения изопрена, стирола, бензола и других веществ.
Полистирольные
пластики являются источником выделения формальдегида, стирола, этилбензола,
изопентана, бутанола. При 20 градусах по Цельсию в продуктах, выделяющихся из
суспензионного полистирола, были обнаружены стирол в количестве 26,2 мкг/кг, этилбензол
– 12,3 мкг/кг, бутанол – 21,5 мкг/кг. Вспененный полистирол является источником
выделения изопентана – 10,7 мг/кг, этилбензола – 0,5 мг/кг, бутена, фенола и
др. веществ. При исследовании состава продуктов, выделяющихся из
поливинилхлорида при 20 градусах, методом газовой хроматографии в следовых
количествах были идентифицированы бензол и этилен. Пластифицированный
поливинилхлорид является источником выделения пластификаторов группы фталатов.
Шведские учёные оценили количество
фталатов, поступающих в водоёмы Швеции только в результате мойки полов,
покрытых линолеумом, в 60 тонн в год. Ковровые покрытия, гардины, мебель,
изготовленные с применением синтетических волокон являются источником выделения
ацетонитрила, аммиака, хлористого и цианистого водорода. Лакокрасочные
материалы загрязняют воздух веществами, содержащимися в растворителях:
бензолом, толуолом, уайт-спиритом, ксилолом и др. Древесно-стружечные плиты и
некоторые части мебельной фурнитуры могут являться источником выделения в
окружающую среду фенола, формальдегида. Большинство альдегидов и кеталей способны вызывать первичное
раздражение кожи, глаз и дыхания. Это свойство в большей степени проявляется у
низших членов ряда, у тех, которые являются ненасыщенными в алифатической цепи,
и у галогензамещенных членов. Альдегиды могут оказывать обезболивающий эффект,
но их раздражающее действие может заставить персонал ограничить воздействие еще
до его появления. Раздражение слизистых оболочек может быть связано с
цилиостатическим эффектом, когда повреждаются похожие на волосы реснички,
которые выстилают дыхательные пути и обеспечивают очистку воздуха. Степень
токсичности в семействе альдегидов изменяется в широких пределах. Некоторые из
ароматических и алифатических альдегидов быстро расщепляются в процессе обмена
веществ и не оказывают вредного воздействия; они считаются безопасными для
использования в пищевых продуктах в качестве ароматизаторов. Тем не менее,
другие члены семейства известны (или подозреваются) как канцерогенные вещества,
и при возможном контакте с ними должны соблюдаться соответствующие меры
предосторожности. Некоторые альдегиды являются химическими мутагенами, а
некоторые - аллергенами. Еще одно токсическое воздействие альдегидов связано с
их снотворным действием. Более подробная информация относительно некоторых
членов семейства альдегидов приведена ниже, а также содержится в прилагаемых
таблицах. Уксусный альдегид является раздражителем слизистой оболочки, а также
оказывает общее наркотическое действие на центральную нервную систему. Низкие
концентрации вызывают раздражение слизистой оболочки глаз, носа и верхних
дыхательных путей, а также катар бронхов. Обширный контакт может привести к
повреждению роговидного эпителия. Высокие концентрации вызывают головную боль,
ступор, бронхит и отек легких. Глотание вызывает тошноту, рвоту, диарею,
наркотическое состояние и остановку дыхания; смерть может наступить из-за
повреждения почек, жировой дегенерации печени и сердечной мышцы. Уксусный
альдегид поступает в кровь как метаболит этилового спирта, и вызовет
покраснение лица, дрожание рук и другие неприятные симптомы. Этот эффект
усиливается лекарственным средством тетурам (антабус), а также воздействием
промышленных химикалий, таких как цианамид и диметилформамид.
В дополнение к его непосредственному
воздействию уксусный альдегид относится к группе 2B канцерогенных веществ, то
есть по классификации Международного агентства по исследованию рака (IARC)
считается возможно канцерогенным для людей и канцерогенным для животных. В
различных экспериментах уксусный альдегид стимулировал аберрацию хромосом. Повторяющееся
воздействие паров уксусного альдегида вызывает дерматит и конъюнктивит. При
хронической интоксикации симптомы похожи на симптомы хронического алкоголизма:
потеря веса, анемия, бред, зрительные и слуховые галлюцинации, ослабление
интеллекта и нарушения психики. Акролеин является распространенным
загрязнителем атмосферы и содержится в отработанных газах двигателей
внутреннего сгорания, в состав которых входит большое количество различных альдегидов.
Концентрация акролеина увеличивается при использовании дизельного топлива или
мазута. Кроме того, акролеин в больших количествах обнаружен в табачном дыме не
только в виде макрочастиц но и - преимущественно - в газообразной форме. В
сочетании с другими альдегидами (уксусный альдегид, пропиональдегид,
формальдегид, и т.д.) его концентрация достигает , что, по всей видимости, делает
его одним из наиболее опасных альдегидов в табачном дыме. Таким образом,
акролеин представляет собой возможную опасность для производственных помещений
и окружающей среды. Акролеин токсичен и обладает сильным раздражающим
действием, а высокое давление его насыщенного пара может привести к быстрому
образованию опасных концентраций в атмосфере. Пары акролеина могут вызывать
поражения дыхательных путей, а для глаз опасны как пары, так и сама жидкость.
Контакт с кожей может привести к серьезным ожогам. Акролеин очень легко
обнаруживается, поскольку сильное раздражение имеет место при концентрациях
значительно ниже опасного для здоровья порога (его мощный слезоточивый эффект при
очень низком содержании в атмосфере () заставляет людей убегать с
загрязненного места в поисках защитных средств). Следовательно, воздействие
акролеина, по большей части, является результатом утечки из трубопроводов или
емкостей. Нельзя полностью исключить и серьезных хронических последствий, например,
рака. Наибольшую опасность представляет собой вдыхание паров акролеина.
Результатом может быть раздражение носоглотки, ощущение стеснения в груди,
одышка, тошнота и рвота. Бронхолегочные последствия поражения акролеином весьма
серьезны; даже после выздоровления остаются неисчезающие радиологические и
функциональные нарушения. Эксперименты на животных показали, что акролеин
представляет собой отравляющее вещество нарывного действия; он повреждает
слизистую оболочку дыхательных путей до такой степени, что дыхательная функция
за время от 2 до 8 дней полностью блокируется. Неоднократное попадание на кожу
может привести к дерматиту и аллергическим реакциям. Не так давно были открыты
его мутагенные свойства. На примере дрозофилы Rapaport показал это еще 1948. Цель
исследования заключалась в том, чтобы выяснить, не вызывается ли рак легкого,
связь которого со злоупотреблением табаком неоспорима, присутствующим в дыме
акролеином, а также не является ли содержащийся в горелом масле акролеин
причиной некоторых форм рака пищеварительного тракта, которые, как было
установлено, связаны с употреблением в пищу горелого масла. Недавние
исследования показали, что акролеин для некоторых клеток является мутагенным
(морские водоросли типа Dunaliella bioculata), а для других нет (дрожжи типа Saccharomices
cerevisiae). Если акролеин является мутагенным для клетки, то в ее ядре
обнаруживаются ультраструктурные изменения, подобные тем, что возникают при
облучении морских водорослей рентгеновскими лучами. Акролеин также оказывает разнообразное
влияние на синтез ДНК , действуя на некоторые ферменты. Акролеин очень
эффективно блокирует работу ресничек бронхиальных клеток, которые помогают
очищать бронхи. В сочетании с его воспалительным действием это дает высокую
вероятность хронических заболеваний бронхов. Хлорацетальдегид обладает
способностью сильно раздражать не только слизистые оболочки (он опасен для глаз
даже в виде пара и может вызвать необратимые повреждения), но и кожу. Он
вызывает подобные ожогам повреждения при контакте с 40% раствором и заметное
раздражение при длительном или неоднократном воздействии 0,1% раствора. Меры
предосторожности должны заключаться в предотвращении любого контакта с
хлорацетальдегидом и контроле его содержания в атмосфере. Хлоралгидрат главным
образом выделяется людьми сначала в виде трихлорэтанола и затем, по прошествии
определенного времени, как трихлоруксусная кислота, которая при повторном
воздействии может достигать половины дозы. В больших дозах хлоралгидрат
действует подобно наркотику и угнетает дыхательный центр. Кретоновый альдегид
является сильным раздражителем и может вызвать ожог роговицы; по токсичности он
подобен акролеину. Были отмечены случаи аллергических реакций у контактирующих
с ним рабочих, а некоторые тесты на мутагенность дали положительные результаты.
Кроме того, что П-диоксан в значительной степени пожароопасен, он также
относится IARC к канцерогенам группы 2B, то есть установленным канцерогеном для
животных и возможным канцерогеном для человека. Изучение последствий вдыхания
П-диоксана на животных показало, что его пары могут вызывать наркотическое
состояние, поражение легких, печени и почек, раздражение слизистых оболочек,
застой и отек легких, изменение в поведении и повышение количества клеток
крови. Большие дозы П-диоксана, содержащегося в питьевой воде, вели к развитию
опухолей у крыс и морских свинок. Эксперименты с животными также показали, что
П-диоксан быстро впитывается через кожу, вызывая нарушение координации,
наркотическое состояние, эритему, а также поражая почки и печень.
Формальдегид и его полимерная
производная параформальдегид. Формальдегид легко полимеризуется как в жидком, так и в твердом
состоянии, в результате чего образуется смесь химических соединений, известная
как параформальдегид. Этот процесс полимеризации замедляется присутствием воды,
и поэтому применяемый в промышленности формальдегид (известный как формалин или
формол) представляет собой водный раствор, содержащий от 37 до 50 весовых
процентов формальдегида; к этим водным растворам в качестве ингибитора
полимеризации добавляют от 10 до 15 % метилового спирта. Формальдегид токсичен
при глотании и вдыхании паров, а также может вызывать повреждения кожи. При
обмене веществ он превращается в муравьиную кислоту. Токсичность
полимеризованного формальдегида потенциально подобна токсичности мономера,
поскольку при нагревании происходит деполимеризация. Воздействие формальдегида
вызывает острые и хронические реакции. Доказано, что формальдегид является
канцерогеном для животных; по классификации IARC он относится к группе 1B, как
возможный канцероген для человека. Следовательно, при работе с формальдегидом
должны приниматься такие же меры предосторожности, как и для всех канцерогенных
веществ. Низкие концентрации паров формальдегида вызывают раздражение, особенно
глаз и дыхательных путей. Из-за растворимости формальдегида в воде его
раздражающий эффект ограничен верхними дыхательными путями. Концентрации
порядка вызывают
легкую формикацию глаз и носоглотки; при ощущение дискомфорта быстро
нарастает; при наблюдается серьезное затруднение
дыхания, жжение в глазах, носу и трахее, сильное слезотечение и кашель.
Концентрации от 50 до вызывают чувство стеснения в
груди, головную боль, сильное сердцебиение, а в тяжелых случаях приводят к
смерти из-за отека или спазма гортани. Также могут наблюдаться ожоги.
Формальдегид реагирует с хлористым
водородом, и сообщалось, что в результате такой реакции во влажном воздухе
может образовываться незначительное количество вторичного хлорметилового эфира,
который является опасным канцерогенным веществом. Дальнейшие исследования
показали, что при нормальной температуре и влажности окружающей среды даже при
очень высоких концентрациях формальдегида и хлористого водорода не образуется
хлорметиловый эфир в количествах, превышающих порог чувствительности . Тем не менее,
Национальный институт безопасности и гигиены труда США (NIOSH) рекомендовал
обращаться с формальдегидом как с потенциальным промышленным канцерогеном,
поскольку некоторые тесты показали его мутагенную активность, а у крыс и мышей
он способен вызывать рак носовой полости, особенно в сочетании с парами соляной
кислоты.
Глютаральдегид - относительно слабый аллерген,
который может вызывать аллергический дерматит, а в сочетании с раздражающим
действием его аллергенные свойства могут также стать причиной аллергических
заболеваний органов дыхания. Это относительно сильный раздражитель кожи и глаз.