Обнаружение токсичных органических веществ (анилина, фенола, ацетона)
Анилин – бесцветная маслянистая жидкость, с плотностью 1,02220/4 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:
;
;
солянокислый анилин
.
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.