Шкала стандартов
№ стандарта |
Стандартный раствор № 2, см3 |
Раствор СН3СООН с массовой долей 2 %, см3 |
Содержание свинца, мкг |
1 2 3 4 5 6 7 8 |
0,05 0,1 0,15 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 |
4,95 4,9 4,85 4,8 4,6 4,4 4,2 4,0 |
5 10 15 20 40 60 80 100 |
Обработка полученных результатов
Концентрация свинца Х в мг/дм2 вычисляется по формуле:
где: а – масса свинца, найденная в анализируемом объеме пробы, мкг; В – объем жидкости во всей пробе, см3; С – объем жидкости, взятой для анализа, см3; 100 – коэффициент для перевода мкг в мг.
Порядок выполнения работы
1. Получить задание у преподавателя о количестве анализируемых проб (не менее трех).
2. Ознакомиться с методикой выполнения работы и отбора проб для анализа.
3. Приготовить шкалу стандартов.
4. Отобрать заданное количество проб.
5. Произвести анализ проб на содержание свинца.
6. По шкале стандартов и расчетной формуле определить содержание свинца в смывах.
7. Заполнить таблицу экспериментальных данных (табл. 5).
8. Провести обработку экспериментальных данных в соответствии с приложением.
9. Заполнить табл. 6.
Таблица 5
Таблица экспериментальных данных
№ пробы |
Площадь смыва, дм3 |
Объем пробы В, см3 |
Объем пробы, взятый для анализа, см3 |
Содержание свинца в пробе, мг/дм3 |
1-3 |
|
|
|
|
Таблица 6
Данные для оценки сходимости и воспроизводимости
анализов
Наименование величины |
Значение величины |
Q(P,m) |
|
γ(f) |
|
Σсх |
|
Sm |
|
Σ |
|
Содержание отчета
1. Формулировка цели работы.
2. Используемые приборы и реактивы.
3. Краткое изложение методики отбора проб и их анализа.
4. Таблица экспериментальных данных (табл. 5).
5. Результаты статистической обработки экспериментальных данных (табл. 6).
6. Выводы.
Контрольные вопросы
1. Какие пути попадания свинца в атмосферный воздух вы знаете?
2. Какие физические и физико-химические процессы приводящие к накоплению свинца в промышленных и жилых помещениях?
3. Какова токсичность соединений свинца?
4. Каков порядок проведения анализа смывов со стен и оборудования на содержание свинца?
5. Какой вклад вносит свинец в загрязнение атмосферы городов при работе автомобильного транспорта.?
6. Какое действие оказывают токсичные вещества на внутренние поверхности помещений?
Лабораторная работа 3
ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ ФОТОХИМИЧЕСКОГО
РАЗЛОЖЕНИЯ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА
Цель работы: ознакомление с фотохимическими процессами, происходящими в атмосфере под действием солнечного излучения, на примере фотохимического разложения пероксида водорода; освоение приемов и методологии снятия кинетических зависимостей и обработки экспериментальных данных для получения кинетических констант.
Краткие теоретические сведения
Фотохимическое разложение пероксида водорода является типичным цепным процессом, механизм которого можно представить уравнениями реакций:
Н2О2 + hν = 2ОН˙ зарождение цепи;
ОН˙ + Н2О2 = Н2О + НО2˙
НО2˙ + 2Н2О2 = Н2О4 + Н2О + ОН˙ цикл регенерации;
Н2О4 + hν = 2ОН˙ + О2 разветвление цепи;
ОН˙ + ОН˙ = Н2О2 обрыв цепи.
Выделение кислорода происходит в результате реакции:
Н2О4 → Н2О2 + О2,
которая относится к цепным реакциям с "вырожденными разветвлениями". Цепными реакциями с "вырожденными разветвлениями" называют такие, в которых в результате распада продуктов реакции образуются свободные радикалы. В данной реакции промежуточный продукт НО2˙ дает при взаимодействии с Н2О2 радикал ОН˙ и молекулу тетраоксида водорода, приводящую далее к расщеплению цепи. В данном процессе расщепление осуществляется фотохимически за счет подвода энергии извне. Относительно устойчивым промежуточным продуктом является свободный радикал ОН˙.
Количественно фотохимические реакции характеризуются квантовым выходом. Квантовым выходом называется отношение образовавшихся или прореагировавших молекул n к числу поглощенных квантов nо:
.
(1)
Во многих реакциях число фотохимически реагирующих молекул не равно числу поглощенных квантов, т. е. φ не равен единице. Объясняется это сложностью протекания фотохимического процесса, который может включать три стадии:
– начальный акт поглощения светового потока;
– первичный фотохимический процесс;
– вторичные реакции ("темновые").
При этом возбужденные молекулы за время своего существования (10-8 с) претерпевают различные превращения:
– диссоциацию с образованием свободных атомов и радикалов (или ионов при гетеролитическом разрыве), которые вступают в дальнейшее взаимодействие – вторичные реакции (третья стадия);
– дезактивацию при столкновении с другими молекулами;
– переход в основное электронное состояние с испусканием кванта светового излучения (флуоресценция или фосфоресценция) или внутримолекулярное превращение (конверсия) энергии электронного возбуждения в колебания.
По величине квантового входа реакции можно разделить на четыре группы:
1) реакции с φ = 1, если продукты первичной диссоциации являются устойчивыми молекулами и вторичные реакции отсутствуют;
2) реакции с φ < 1 при рекомбинации продуктов первичной диссоциации или дезактивации за счет соударений, а также при потерях энергии на излучение или ее рассеяние по многим связям у сложных молекул;
3) реакции с φ > 1, к которым относятся реакции быстрой и
полной диссоциации на устойчивые молекулы или радикалы, реагирующие далее не по цепному механизму;
4) реакции с φ >> 1, если вторичные реакции протекают по
цепному механизму.
Изучение зависимости квантового входа от концентрации, давления, интенсивности светового потока, длины волны, размеров сосуда и материала стенки позволяет сделать вывод о механизме протекающего процесса. С ростом температуры квантовый выход часто увеличивается, так как при этом уменьшается вероятность рекомбинации активных частиц, возникших в ходе первичного процесса. С увеличением длины волны квантовый вход может расти, так как вероятность возбуждения молекул растворителя падает с уменьшением энергии инициирующего возбуждения.
Важной особенностью фотохимических реакций является независимость их скорости от температуры. Первичная фотохимическая реакция обычно является лимитирующей, а энергия канта, поглощенного в ней, много выше энергии теплового движения и изменения ее с температурой. Влияние температуры становится заметным при существенном влиянии "темновых" реакций на скорость суммарного процесса.
К первичным фотохимическим процессам близки фотосенсибилизированные реакции. Это реакции, в которых участвуют молекулы, не чувствительные к излучению данной частоты, но способные получать энергию от возбужденных световым потоком других молекул (фотосенсибилизаторов). Фотосенсибилизатором является ртуть, при облучении паров которой световым потоком ртутной разрядной лампы происходит возбуждение атомов ртути.
Кинетика фотохимического разложения Н2О2 выражается уравнением (1), логарифмирование которого дает
.
(2)
Уравнение (5) – уравнение прямой линии в системе координат ln ω; t.