CHEMIA SUBSTANCJI NIEBESPIECZNYCH

Substancja chemiczna- to pierwiastki chemiczna i ich związki w stanie, jakim występują w przyrodzie lub zostają uzyskane ze wszystkimi dodatkami wymagalnymi dla zachowania ich trwałości, oprócz rozpuszczalników, które można oddzielić bez wpływu na stabilność i skład substancji, i z wszystkimi zanieczyszczeniami powstałymi w wyniku zastosowanego procesu produkcyjnego.

Preparaty chemiczne- to mieszaniny lub roztwory składające się, z co najmniej 2 substancji.

Właściwości fizykochemiczne:

Podstawowe:

Masa cząsteczkowa- to masa cząsteczki wyrażona w jednostkach masy otoczenia 1μ (w doltach) jest ona sumą mas otoczonych wszystkich atomów tworzących cząsteczkę. Masa cząsteczkowa określa ile razy masa danej cząsteczki jest większa od 1/12 masy atomu węgla 1μ = 0,166 * 10^-23­­g, 1g = 6,02 * 10^-23μ

Masa cząsteczki tzw. Bezwzględna to rzeczywista masa cząsteczki wyrażona w kilogramach lub gramach.

Charakterystyczne właściwości fizykochemiczne substancji są często wykorzystywane ze względu na ich pozytywne skutki, ale mogą być również kłopotliwe lub niebezpieczne ze względu na ich skutki negatywne.

Stan stały- produkt jest w stanie stałym, jeżeli siła między cząsteczkami są wystarczająco silne, aby zahamować jego deformację stałą uporządkowaną..

Stan ciekły- produkt jest cieczą, jeżeli siły między cząsteczkowe nie są w stanie powstrzymać deformacji.

Stan gazowy- produkt jest gazowy, jeżeli jego cząsteczki współdziałają w sposób zupełnie niezależny.

Produkt chemiczny- (substancja, preparat), mogą zmieniać swój stan skupienia.

Przejście ze stanu stałego w stan ciekły nazywamy topnieniem.

Temperatura topnienia- jest to temperatura, w której ciało stałe przechodzi w ciecz (aceton -94,6°C, woda 0°C, ołów 327°C).

Przejście ze stanu ciekłego w stan gazowy nazywamy krzepnięciem.

Krzepnięcie- jest to temperatura, w której substancja przechodzi ze stanu ciekłego w stan stały.

Przejście ze stanu ciekłego w stan gazowy nazywamy parowaniem.

Parowanie- (temperatura wrzenia) jest to temperatura, w której substancja przechodzi ze stanu ciekłego w parę (aceton 56,1°C, woda 100°C).

Skutek pozytywny umożliwia destylację ropy. Skutek negatywny całkowicie wypłukuje rozpuszczalnik.

Przejście ze stanu gazowego do stanu ciekłego nazywamy kondensacją lub skraplaniem.

Gęstość produktu względem powietrza- jest to stosunek masy objętości pary substancji do masy powietrza o tej samej objętości.

Prężność pary nasyconej- jest to prężność, powyżej, której ciecz przestaje parować. Ciśnienie pary wzrasta wraz z temperaturą.

Stężenie pary nasyconej- jest to ilość pary wyrażonej w gramach lub m³.

Wskaźnik parowania- jest to pojęcie empiryczne określone w stosunku do prędkości parowania eteru wynoszącej 1.

Temperatura zapłonu- to minimalna temperatura, do której należy doprowadzić ciecz, aby para zapaliła się przy udziale płomienna.

Temperatura samozapłonu- jest to minimalna temperatura konieczna do zapalenia produktu i utrzymywanie procesu spalania bez płomienia.

Spalanie- proces fizykochemiczny, w którego wyniku zachodzą z dużą szybkością reakcje chemiczne między paliwem a utleniaczem, wydziela się duża ilość energii.

Proces spalania charakteryzuje się możliwością samo podtrzymywania i rozprzestrzeniania się w postaci płomienia, towarzyszy mu zjawisko świecenia.

Szybkość reakcji spalenia należy do składu i początkowych parametrów mieszaniny palnej.

Rozróżnia się spalanie:

• Laminarne-, gdy w spalanej mieszaninie nie ma ruchu burzliwego,

• Turbularne-, gdy w spalanej mieszaninie występuje ruch burzliwy,

• Dyfuzyjne- podczas dyfuzyjnego mieszania się paliwa gazowego z utleniaczem gazowym,

• Naddźwiękowe- to spalanie gazowego paliwa w strumieniu utleniacza w prędkości naddźwiękowej.

Wybuch- to zespół zjawisk towarzyszących bardzo szybkiemu przejściu układu z jednego stanu równowagi w drugi z wyzwoleniem dużej ilości energii.

Wybuch:

• Fizyczny-, gdy układ ulega tylko zmianom fizycznym,

• Chemiczny-, gdy przyczyną tego wybuchu jest bardzo szybka silnie egzoenergetyczna reakcja chemiczna, przebiegająca z powstaniem dużej ilości produktów gazowych.

Wybuchy (inaczej pożar) możne powstać, gdy zaistnieje czasowa i przestrzenna zbieżność następujących elementów:

• Materiału palnego,

• Czynnika utleniającego,

• Źródła zapłonu.

Materiały palne:

• Gazy palne,

• Ciecze, których para zpowietrza tworzą palne lub wybuchowe,

Czynniki utleniające:

• Tlen z powietrza,

• Tlen w związkach nadtlenkowych,

• Związki zawierające grupy bogate w tlen.

Źródła zapłonu:

Rodzaje źródła zapłonu:

• Punktowe,

• Liniowe,

• Powierzchniowe,

• Pojemnościowe.

Zapoczątkowanie spalania:

1. Gazy- zapalają się przez samozapalenie, zapłon ograniczonej przestrzeni mieszaniny palnej pod wpływem jakiegokolwiek źródła ciepła, którego temperatura znacznie przewyższa temperaturę samozapłonu,

2. Ciecze- pary cieczy w mieszaninie z powietrzem zapalają się przez osiągnięcie temperatury zapłonu,

3. Pyły- w zależności czy dotyczy to pyłu osiadłego czy obłoku pyłu. Zapłon pyłu osiadłego jest charakteryzowany przez: kum. Tlenia, jest to najniższa temperatura gorącej powierzchni, w której pyl osiadły swobodnie w warstwie o grubości 5 mm ulega zapłonu u określonym czasie (do 2h). Jest to najniższa temperatura gorącej powierzchni, od której obłok pyłu najłatwiej zapalnym stężeniem ulega samozapaleniu.

Zapłon obłoku pyłu charakteryzuje temperatura samozapłonu, dolna granica wybuchowości, oraz minimalna granica zapłonu.

Dolna granica wybuchowości- (DGW)- to najniższe stężenie składnika polnego w mieszaninie z powietrzem lub innym utleniaczem, przy którym zapłon pod wpływem czynnika inicjującego jest już możliwy.

Górna granica zapłonu- (GGW)- to najwyższe stężenie składnika polnego w mieszaninie z powietrzem lub innym utleniaczem, przy którym zapłon pod wpływem czynnika inicjującego jest jeszcze możliwa.

	DGW %	GGW%
Amoniak	15	28
Benzyna	0,76	7,6
Gaz miejski	5,3	40
Gaz ziemny	4,3	15
Butan	1,5	8,5
Propan	2,1	9,5
Tlenek węgla	15,5	75

Roztwory Ciekłe i Gazowe.

Roztwory właściwe- są mieszaninami fizycznie jednorodnymi składającymi się z 1 lub kilku substancji rozpuszczalnych w danym rozpuszczalniku.

Skład ilościowy roztworu określamy podając stężenie poszczególnych składników, czyli ich zawartość w określonej masie lub objętości roztworu w danej temperaturze.

Stężenie procentowe.

1. Procent masowy- zwany też procentem (%), wagowym (% m/m). Określa masę (liczbę gramów) substancji rozpuszczonej w 100 g roztworu.

Np. 15% m/m roztworu NaCL 15 g NaCL.... w 100 g roztworu m_s

C_p = ^--------- * 100

m_r

m_r­ = m_s + m_a

100 g = 15 g + x

x =85 g H₂O

1. Procent masowo objętościowy- (% m/v), określa liczbę gramów substancji rozpuszczonej w 100 ml roztworu.

Tą jednostkę stosuje się w przypadku roztworu rozcięczonego.

1. Procent objętościowy- (% v/v), określa objętość (liczbę moli) substancji rozpuszczonej w 100 ml roztworu.

Ten sposób wyróżnia skład roztworu stosowany jest zwykle dla roztworów cieczy w cieczy lub gazu w cieczy.

Stężenie molowe.

1. Sprężenie molowe- określa liczbę moli substancji rozpuszczonej w 1l roztworu.

C= n/v [mol/l, mmol/ml]

N= m/M [g/gmol= mol]

1. Stężenie molalne- podaje liczbę substancji rozpuszczonej w 1 kg rozpuszczalnika.

M= n/m_a

2. Stężenie molarne- podaje liczbę moli substancji rozpuszczonej w 1 kg roztworu.

W rozcieńczonych roztworach wodnych molalność = molarności = molowości

Gęstość rozpuszczalnika musi być zbliżona do 1.

Ułamkiem molowym x_i składnika nazywamy stosunek liczby moli tego składnika n_i do ogólnej liczby moli w roztworze:

n_i

X_i = ­­­­------

n

Suma ułamków molowych wszystkich składników wynosi 1.

Mnożąc ułamek molowy przez 100 wartość tego ułamka wyrażamy w % (procentach) molowych.

Ppm- to określone stężenie w częściach na milion

Ppb- oznacza ile części wagowych danej substancji znajduje się w 10⁹ części wagowych roztworu.

MEq/l- liczba miligram w równoważników w 1000 ml.

1%=10g/l=1000ml/100ml=10⁵ppm=10⁶mg/100ml

1g/l=0,1%=100mg/ml=1000ppm=10⁵mg/100ml

1mg/100ml=0,001%=0,01g/l=10ppm=1000mp/100ml

1ppm=0,0001%=0,001g/l=0,0mp/100ml=100μg/100ml

μg- mikrogram.

Definicje podstawowe:

Gęstość- masa właściwa, jest to stosunek masy do objętości danej substancji.

D= m/v

Gęstość węglowa- to stosunek gęstości substancji do gęstości wybranej substancji odniesienia.

Dla ciał stałych i cieczy gęstości wyrażane są w stosunku do cieczy najczęściej do wody 1g/cm³. Dla gazu i pary gęstości wyrażone są w stosunku do powietrza (w warunkach standardowego ciśnienia i temperatury).

Rozpuszczalność- to ilość substancji, która rozpuszcza się w danej ilości rozpuszczalnika tworząc roztwór nasycony, może być wyrażona w kg/m³ lub mol/l.

Rozpuszczalność ciała stałego w cieczy zależy od temperatury rośnie z temperaturą, w przypadku gazu rozpuszczalność maleje ze wzrostem temperatury.

Definicje dodatkowe.

Temperatura krytyczna- to temperatura, powyżej, której gazu nie można skroplić przez podwyższenie ciśnienia.

Stan krytyczny- to stan płynu, w którym faza gazowa i ciekła mają tę samą gęstość. Płyn ma wówczas temperaturę krytyczną, ciśnienie krytyczne i objętość krytyczną.

Ciśnienie krytyczne- ciśnienie płynu w jego stanie krytycznym, tzn., gdy temperatura i objętość osiągnęły wartość krytyczną.

Współczynnik załamania światła lub reakcji.

Promień świetlny przechodzący z ośrodka optycznie rzadkiego (A) do ośrodka optycznie gęstego (B) ulega pewnemu załamaniu, co wynika z zmiany prędkości przechodzenia światła przez te ośrodki.

Stosunek sinusa kąta padania α do sinusa kąta β nosi nazwę współczynnika załamania lub refrakcji, a jego wartość zależy od rodzaju padającego światła (długość fali) i rodzaju substancji, jej stężenia w badanym środowisku.

D- jednobarwne światło żółte odpowiadające linii widma słonecznego o długości fali 598,3 nanomole.

D

α

A

B

β

n_d²⁰= sinα/sinβ

Lepkość- właściwość płynu (cieczy, gazu) polegająca na powstaniu w nich naprężeń stycznych, zależy do prędkości odkształcania elementów płynu.

Lepkość jest uwarunkowana ruchami cieplnymi i oddziaływaniem między cząsteczkowymi.

Ilościowa lepkość ujmuje zależności między naprężeniem stycznym a prędkością odkształcania.

ℑ= μ(δv/xδ)

ℑ- naprężenie styczne,

δ- gradien prędkości w kierunku normalnym do przepływu,

Współczynnik lepkości lub lepkości granicznej.

Z wzrostem ciśnienia lepkość dynamiczna cieczy i gazu rośnie, natomiast z wzrostem temperatury cieczy lepkość maleje a gazu rośnie.

Do pomiaru gęstości służą lepkościomierze.

[Pa s]- jednostka lepkości (paskalosekunda)

Ciepło właściwe- (pojemność cieplna właściwa) jest to stosunkiem ilości ciepła dostarczonego substancji do jej masy i do uzyskanego przerostu temperatury.

W przypadku gazów wartości ciepła właściwego są podawane zwykle dla stałej objętości wówczas oznacza się symbolem Cv lub dla stałego ciśnienia Cf.

Ciepło przemiany fazowej (tzw., ciepło utajone)- jest to stosunek ilości ciepła pochłanianego lub uwalnianego podczas zmiany stanu skupienia substancji w stałej temperaturze do masy tej substancji.

Ciepło parowania- jest to energia, którą substancja pobiera z otoczenia, aby pokonać siły przyciągania między cząsteczkami w skutek przejścia cieczy w gaz oraz aby przezwyciężyć ciśnienie atmosferyczne.

Ciepło spalania- jest to energia uwolniona podczas całkowitego utlenienia 1 grama danej substancji. Jednostką ciepła spalania jest: J/g

Ciepło rozpuszczania- jest to energia uwalniana przez 1 mol substancji rozpuszczonej w innej substancji. [J/mol]

Substancje chemiczne.

Substancje chemiczne-, z których złożony jest dany układ nazywamy składnikami chemicznymi.

Składniki- tworzą ze sobą różnego typu mieszaniny, co sprawia, że w układzie mogą współistnieć z sobą różne fazy.

Fazą- nazywamy część układu oddzieloną od pozostałych granicą, na której następuje skokowa zmiana właściwości fizykochemicznych.

Układy dzielimy na jedno i wielo składnikowe lub jedno i wielo fazowe.

Faza zawierająca jeden składnik stanowi substancję czystą a faza składająca się z więcej niż jednej substancji nazywamy roztworem.

Układ jednofazowy, jednorodny w całej przestrzeni zarówno pod względem chemicznym jak i fizycznym nazywamy układem homogenicznym.

W układzie wielofazowym można wyodrębnić obszary różniące się składem lub stanem skupienia. Taki niejednorodny układ nazywamy układem heterogenicznym.

Rodzaje roztworów.

W zależności od stopnia rozdrobnienia substancji rozpuszczonej w fazie rozpraszającej rozróżniamy:

Roztwory żeczywiste- (właściwe) w tych roztworach występują cząsteczki o rozmiarach

10^-7cm.

Roztwory koloidalne- w tych roztworach występują cząsteczki o rozmiarach od 10^-7 do

5* 10^-5cm.

Zawiesiny-, czyli układy zawierające cząsteczki o rozmiarach powyżej 5* 10^-5cm.

Roztwory, rzeczywisty - są mieszaninami jednorodnymi makroskopowymi. Jeden ze składników roztworu jest nazwany rozpuszczalnikiem a drugi substancją rozpuszczaną. W roztworach składniki zatracają częściowo swoje właściwości fizyczne, a mieszanina wykazuje nowe jednorodne w całej masie właściwości fizyczne. Składniki roztworów są nierozróżnialne, ale możemy je rozdzielić wykonując np.: różnicę temperatur, wżeni się składników, reakcję strącenia.

Rozpuszczanie - to proces prowadzący do otrzymania mieszaniny. Przejście danej substancji do roztworu uzyskujemy przez:

• Mieszanie się dwóch składników,

• Solsetacje- to proces polegający na grupowaniu się cząsteczek rozpuszczalnika wokół cząsteczek substancji rozpuszczanej,

• Roztwarzanie z reakcją chemiczną rozpuszczonej substancji z rozpuszczalnikiem.

P₄O₁₀ + 6H₂O ----- 4H₃PO₄ Zu+H₂SO₄ ---- ZuSO₄ + H₂O

Roztwory nasycone- to takie, w których dana substancja nie rozpuszcza się już więcej w danych tych samych warunkach.

Roztwory nienasycone- to takie, w których możemy jeszcze rozpuścić pewną ilość substancji.

Roztwory przesycone- są niestabilnymi układami darzącymi do wydzielania nadmiaru rozpuszczonej substancji w postaci osadu.

Rozpuszczanie ciał stałych w cieczy ma charakter dynamiczny, jest to proces odwracalny dochodzący do stanu równowagi. Na przebieg procesu rozpuszczania i jego szybkości ma wpływ:

• Rozdrobnienie substancji powoduje zwiększenia powierzchni ciała stałego, co ułatwia odrywanie się kolejnych cząsteczek,

• Mieszanie roztworu ułatwia rozprzestrzenienie się solwatowych cząstek w całej objętości roztworu,

• Ogrzewanie roztworu sprzyja rozpadowi cząsteczek rozpuszczalnika a przez co zwiększa dostęp kolejnych cząsteczek rozpuszczalnika do powierzchni rozpuszczonej substancji.

Rozpuszczalność ciała stałego zależy od:

• Natury substancji rozpuszczanej i rozpuszczalnika (podobne rozpuszcza się w podobnym),

• Od temperatury.

Rozpuszczalność cieczy w cieczach.

Proces ten nazywamy mieszaniem.

Ciecze mogą rozpuszczać się w cieczach w sposób nieograniczony lub mogą być częściowo lub całkowicie nierozpuszczalne.

Substancje, których cząsteczki są polarne (woda, etan, kwas octowy), mieszają się bardzo dobrze.

Podobnie dobrze rozpuszczają się substancje niepolarne z niepolarnymi.

Spośród związków organicznych w wodzie rozpuszczają się te, które mają stosunkowo niską masę cząsteczkową oraz te, które zawierają grupy funkcyjne o strukturze polarnej.

Związki apolarne są nierozpuszczalne w wodzie.

Rozpuszczanie gazów w cieczach.

Dzięki bezwładnym molom i ciągłym zderzeniom cząsteczki wprowadzonego gazu mogą rozprzestrzeniać się w roztworze (gazu) czyli dyfindują pomiędzy cząsteczkami rozpuszczalnika.

Proces samorzutnego rozprzestrzeniania się cząsteczek zwanych dyfuzją odbywa się z przestrzeni o wyższym do przestrzeni o niższym stężeniu.

Przykładem dyfuzji jest: wiatr, oddychanie.

Przemieszczanie polega na samorzutnym rozprzestrzenianiu się cząsteczek wywołane ich ruchem molekularno- kinetycznym, a prowadzące do równomiernego rozprzestrzeniania ich w obrębie danej fazy nazywamy DYFUZJĄ.

Prędkość dyfuzji gazu zależy:

• Jest wprost proporcjonalna do różnicy stężenia pomiędzy dwiema analizowanymi przestrzeniami, a odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego z masy cząsteczki danego gazu.

Ilościowy proces dyfuzji ujmuje prawo Ficka:

N= -DA(ΔC/ΔX)

Wzór: Podaje liczbę moli substancji rozpuszczonej (N) przechodzącą w jednostce czasu przez powierzchnię roztworu o przekroju A pomiędzy punktami o różnicy stężeń ΔC odległymi o ΔX.

D- współczynnik dyfuzji.

Szybkość dyfuzji gazu w cieczy rośnie z wzrostem temperatury powierzchni wymiany, gradientu (różnica) ciśnień (stężeń), pomiędzy gazem nad cieczą i w cieczy. Natomiast maleje z wzrostem wymiaru cząsteczek, lepkości cieczy oraz długości drogi dyfuzji.

Podstawy spektroskopii i spektrofotometrii.

Metody analityczne oparte na pomiarze absorpcji promieniowania w zakresie nadfioletu części widzialnej i podczerwieni nazywa się ABSORPCJOMETYRIĄ.

Działem absorpcjometrii jest KOLORYMETRIA (odnosząca się do pomiaru tylko w zakresie promieniowania widzialnego).

Spektrofotometria- jest też działem absorcjometri.

Widmo promieniowania elektromagnetycznego:

Promienie Gamma

Promienie Rentgenowskie

Daleki Ultrafiolet

Bliski Ultrafiolet

Promienie Widzialne

Bliska Podczerwień

Daleka Podczerwień

Mikrofale Radar

Fale Radiowe

Fale światła widzialnego stanowią tylko drobny wycinek widma fal elektromagnetycznych, obejmuje fale o długości od 380 nanometrów do 780 nanometrów.

Najkrótsze z tych fal widzianych jako fioletowe najdłuższe jako czerwone.

Pole barw w zakresie nanometrycznym:

• fiolet 380- 420

• fioletowo- niebieski 420- 440

• niebieska 440- 470

• niebiesko- zielona 470- 500

• zielona 500- 520

• zielono- żółta 520- 550

• żółta 550- 580

• pomarańczowa 580- 620

• czerwona 620- 680

• purpurowa 680- 780

I odbite

IO

Ir

IO- natężenie światła padającego

I odbite- natężenie światła odbitego

Ir- natężenie światła rozproszonego

Ia- natężenie światła zaabsorbowanego

It- natężenie światła, które przeszło

IO=Iod+Ir+Iz+It

Iod=0

Ir=0

Io=Ia+It

It/Io=T[%]

T- transmisja

T=0/100

W metodach absorbacyjnych bardziej używanym wskaźnikiem jest pochłanianie światła zwane absorpcją, której liczbowym wyraźnikiem jest ABSORBACJA (A)

A=log1/T=logIo/It A=0,1/0,6

Zdolność absorbacji pewnych funkcji promieniowania elektromagnetycznego przez różne ciała zależy od budowy cząsteczkowej, a zwłaszcza występowaniu w ich cząsteczkach barwo nośnych ugrupowań: chromoforowych, auksochromorowych.

Ugrupowania chromoforowe- są to wiązania podwójne (np. =C=C-, -C=C-).

Natomiast ugrupowania auksochromoforowe- są to niektóre grupy funkcyjne.

Zależność jaka istnieje między absorpcją światła a grubością warstwy ośrodka (roztworu) i jego stężeniem, ujmuje prawo LAMBERTA BEERA, które mówi, że absorpcja światła przez roztwór jest wprost proporcjonalna do grubości warstwy roztworu i jego stężenia.

A=logIo/It=Kχlc

l- grubość warstwy roztworu,

K- współczynnik absorpcji, dla którego wartość jest stała dla danej substancji i rozpuszczalnika, przy określonej długości fali światła,

c- wyraża się w mol/l.

Z prawa LAMBRETTA BEERA wynika, że przy tej samej długości fali elektromagnetycznej i przy zachowaniu jednakowych grubości warstw roztworu, absorpcje są wprost proporcjonalne do stężenia.

Ap badanej/A wzorca = Cp badanej/C wzorca

Te zależności wynikają wtedy gdy wiemy, że stężenie wzrasta.

Krzywa wzorcowa: A 1

A=fc 2

Oprócz oznaczenia kolorymetrycznego stężenia roztworów na podstawie ich intensywności zabarwienia metodą kolorymetryczną wykorzystuje się do oceny lub pomiaru barwy różnych ciał- jednostki Hantera.

Jest to system przyjęty w 1976 r.

L^*- jasność barwy (wartości od 0/100 0- czerwony, 100- biały)

a^*, b^*- współrzędne chromatyczne

a^*- jeżeli przyjmuje wartość dodatnią (a₊) udział barwy czerwonej, jeżeli wartość ujemną (a_-) udział zieleni.

a₀, b₀- kolor szary.

Nasycenie barw= a^*2+b^*2

Odbicie barwy αctg= b^*/a^* (arynos= ac).

Spektrofotometrię wykorzystujemy:

• bo pomiary spektrofotometryczne są bardzo dokładne, a metody spektrofotometrem są czułe, prosto wykonane, szybkie.

• Są powszechnie stosowane w analityce medycznej jak i w innych dziedzinach nauk przyrodniczych.

Zanieczyszczenie Środowiska

Do środowiska przedostają się różne substancje chemiczne, zarówno ze źródeł naturalnych (wybuchy wulkanów, pożary, powodzie, erozje gleby), jak i antropogeniczne, w skutek działalności człowieka do środowiska przedostaje się zarówno substancje zanieczyszczające jak i skażające. Substancje zanieczyszczające wywierają niepożądany wpływ przez swą nadmierną ilość w środowisku choć Same nie są zazwyczaj substancjami toksycznymi np. fosforany są one normalnym składnikiem wody i gleby. Nadmiar uniemożliwia rozwój organizmu kosztem drugich a w konsekwencji mogą doprowadzić do całkowitego zaniku życia w danym ekosystemie. Substancje skażone są szkodliwe dla człowieka i innych organizmów żyjących np. wiele metali występuje w małych ilościach niezbędnych dla wielu organizmów jednak w większych ilościach mogą być toksyczne.

Substancje skażone dzielą się na:

• pierwotne - występują w formie takiej jakiej zostały wyemitowane,

• wtórne - powstają w wyniku reakcji chemicznej i fotochemicznej jakim reakcja substancji pierwotnej

• emisja - wyrażana jest w jednostkach masy na jednostkę czasu(14g/1h)

Całkowite stężenie zanieczyszczeń w środowisku tzw. Pochodzących ze źródeł naturalnych i antropogenicznych nazywane jest immisją (jednostka mg/h).

Biokumulacja - jest procesem, w którym całkowita ilość substancji w organizmie żywym wzrasta w ciągu całego okresu jego życia ponieważ wchłanianie jest większe niż suma wydalania i degradacji.

Biokoncentracja - zachodzi wtedy gdy średni poziom substancji w organizmie w stanie równowagi jest wyższy niż w otaczającym go środowisku.

Biomagnifikacja - jest procesem, w którym stężenie substancji w danym organizmie jest większe niż w jego pożywieniu.

Środowisko naturalne - to ogół czynników ekologicznych mających bezpośrednie znaczenie dla życia i rozwoju człowieka

Podstawowymi elementami środowiska są:

• fauna

• flora

• powietrze

• woda

• gleba

Środowisko człowieka zanieczyszczone jest przez: czynniki fizyczne (skażenie promieniotwórcze i termiczne), czynniki biologiczne, czynniki chemiczne.

Substancje chemiczne zanieczyszczające środowisko naturalne różnią się właściwościami fizycznymi, chemicznymi i toksodynamicznymi.

Szkodliwe działanie związków chemicznych na środowisko człowieka zależy od takich czynników jak:

• wielkość prohibicji i rozmieszczenia geograficznego danego związku chemicznego

• obecności substancji towarzyszących, które występują nie raz w śladowych ilościach, są bardzo poważnym zagrożeniem dla zdrowia (np. dioksyny)

• trwałość substancji w środowisku

• zdolność do nagromadzenia w środowisku oraz biomagnifikacja w łańcuchach pokarmowych

• wielkość narażonej populacji

• toksyczność danego związku chemicznego dla różnych gatunków wpływa na różne czynności fizyczne i chemiczne (np. pH gleby).

Chemiczne Zanieczyszczenie Powietrza Atmosferycznego.

Zanieczyszczenie powietrza jest jednym z najważniejszych źródeł skażenia środowiska naturalnego. Zanieczyszczenia są szybko transportowane za pomocą dyfuzji i prądów powietrznych. W procesie samooczyszczenia powietrza dochodzi do skażenia pozostałych elementów ekosystemu (woda, gleba, roślinność). Zanieczyszczenie powietrza najbardziej zagraża człowiekowi. Z powodu dobrego wchłaniania trucizn drogami oddechowymi i możliwość szybkiego wystąpienia działania toksycznego.

Zanieczyszczeniami powietrza są:

• gazy

• dymy

• pyły

• mgły

Źródłami naturalnego zanieczyszczenia powietrza są:

• pożary lasów

• wybuchy wulkanów

• unoszenie cząsteczek gleby

• pył wodny zawierający sól morską

• tlenek węgla

• di tlenek siarki

• węglowodory

• tlenki azotu

• związki fluoru i ołowiu

• siarkowodór

Główne źródła zanieczyszczeń powietrza:

• spalanie węgla i ropy naftowej

• transport samochodowy

• uboczne produkty zakładów przemysłowych (np. związki fluoru, siarkowodór)

Skutki działania na człowieka:

• skutki ostre

• przewlekłe

Ostre - dochodzi do nagłego uwolnienia do atmosfery dużej ilości substancji toksycznych.

Substancja powoduje skażenie powietrza, odznaczają się bardzo różnymi właściwościami toksykologicznymi:

• di tlenek siarki - działa silnie drażniąco, zwiększa wydzielanie śluzu, powoduje zwężenie oskrzeli

• tlenki azotu i ozonu - uszkadzają nabłonek oddechowy, porażają mechanizmy obronne układu oddechowego, powodują rozedmę płuc, przyspieszają starzenie się

• tlenek węgla - łącząc się z hemoglobiną wywołuje niedotlenienie tkanek

• związki ołowiu i innych metali - powodują trwałe zmiany obwodowego układu nerwowego co powoduje między innymi opóźnienie rozwoju u dzieci.

Chemiczne Zanieczyszczenia Wód.

Człowiek potrzebuje od 1,5 do 3 litrów wody na dobę. Oprócz tego woda zużywana jest w procesach produkcyjnych i komunalnych

Główne źródła zanieczyszczeń wód:

• ścieki przemysłowe i miejskie

• ścieki z terenów rolniczych

• wody opadowe

• wody pochodzące z energetyki i przemysłu

• wody kopalniane

• spływ ze składowisk odpadów

• transport morski.

Główne zanieczyszczenia wód:

• detergenty

• chlorowce węglowodorów alifatycznych wykorzystywane do uzdatniania wód

• chlorowco pochodne

Chlorofemole - silnie toksycznie działania na środowisko. Służą do impregnacji drewna.

Duże zanieczyszczenie ekologiczne może przedostać się do wód powierzchniowych (azotany i fosforany).

Chemiczne Zanieczyszczenie Gleb.

Zanieczyszczone gleby zalegają przez długie okresy czasu. Zanieczyszczenie składu gleby wpływa na wegetację roślin, prowadzi do zmniejszenia plonów, pogarsza jakość plonów, prowadzi do zagrożenia zdrowia oraz walorów ekologicznych i estetycznych.

Główne źródła zanieczyszczeń gleb:

• przemysł i energetyka

• górnictwo

• transport

• gospodarka komunalna.

Zapobieganie:

• ograniczenie skażenia powietrza i wody

• prowadzić racjonalną chemizację rolnictwa

• prawidłowo usuwać składowane odpady przemysłowe i komunalne.

Czynniki Warunkujące Toksyczność.

1. Właściwości fizyko - chemiczne substancji toksycznych.

2. Czynniki biologiczne wewnątrzustrojowe.

Ad 1.

• Rozpuszczalność substancji toksycznych w wodzie i lipidach.

Tylko związki toksyczne rozpuszczalne w wodzie i lipidach stanowią zagrożenie dla organizmu ludzkiego i zwierzęcego.

Barierami rozprzestrzeniania się związków są błony komórkowe o strukturze białkowo - lipidowej.

O toksyczności substancji decyduje współczynnik podziału Nersta. Wartości współczynnika podziału olej - woda mieszczą się w szerokich granicach (od ułamka do kilku tysięcy), wykazują lipofilny charakter substancji. Jej łatwe przechodzenie przez bariery lipidowo - białkowe oraz duża zdolność gromadzenia się w tkance tłuszczowej. Dotyczy to większości środków odurzających, których działania farmako - dynamicznych i toksycznych gdy wzrasta współczynnik olej - woda.

• Temperatura wrzenia i parowania.

Cechy fizyczne cieczy związane są ze zdolnością przechodzenia w stan gazowy. Jeżeli niska temperatura wrzenia, a zatem duża prężność pary, to istotny czynnik przyspieszenia zatrucia.

• Wielkość cząsteczek.

Stan rozdrobnienia ma olbrzymie znaczenie przy wchłanianiu przez płuca. Odnosi się to do: aerozoli i pyłów. Pary i gazy mają cząsteczki o wielkości 21μm, szybko wchłaniane w oskrzelinkach płucnych.

Budowa chemiczna związków a toksyn.

• Wiązania nienasycone.

Obecność w cząsteczce związku alipatycznego wiązań nienasyconych wpływa nie tylko na związek reaktywności związku ale przede wszystkim na zwiększenie jego toksyczności w organizmie człowieka i zwierzęcia. Nienasycone związki cykliczne wykazują większą toksyczność niż nasycone. Wiązania nienasyconych ułatwiają wchłanianie związków przez płuca oraz powodują jego działania narkotyczne.

• Długość łańcuchu i jego rozgałęzienia.

Związki alipotyczne ............. coraz to większą liczbę węgla w łańcuchach oraz rozbudowuje rozgałęzienia stając się w organizmie bardziej toksyczny

• Izomeria strukturalna

Związki o ugrupowaniu: para są przeważnie toksyczne, meta mniej toksyczne, orto rzadko toksyczne

Grupa hydroksylowe - zmniejsza toksyczność związków alifatycznych np. Etan, etanol.

Grupa karboksylowa - jednoznacznie zmniejsza toksyczność związku łańcuchowego lub pierścieniowego. Zwiększa rozpad w wodzie substancji co warunkuje dobre wydalanie tego związku z organizmu.

Wiele leków o minimalnej toksyczności ma grupę karboksylową np. kwas sali cynowy.

Reszta kwasu siarkowego - zwiększa wydalanie nerkowe, sprawia, że substancje są rozpuszczalne w wodzie, wpływa na zmniejszenie toksyczności związków.

Grupa sulfhydrylowa (fidowa) - wyraźnie zmniejsza toksyczność związków.

Działanie trujące związków chemicznych zmniejsza zawarte w nich ugrupowania - acetylowe CH₃CO, metoksylowe CH₃O, etoksylowe C₂H₅O.

Grupa diazowa - (-N=N-)

Zwiększają:

Grupa hydroksylowa - zdecydowanie zwiększa toksyczność gdy występuje w związkach aromatycznych.

Grupa metylowa - znacznie zwiększa działanie trujące np. benzen, ksylen.

Grupa aminowa - zwiększa toksyczność związków łańcuchowych. Rośnie toksyczność. Grupa ta nadaje związkom silnie właściwości hemiglobotwórcze.

Grupa nitrowa - .....................

Grupa nitrozowa - zwiększa alifat i aromat, nadaje silnie toksyczny charakter.

Podstawowymi Aktami prawnymi regulującymi produkcję i obrót niebezpiecznymi substancjami chemicznymi jest ustawa o substancjach trujących z dnia 21.05.1963 roku dziennik ustaw nr 22 pozycja 116.

Substancja trująca - to substancja, która w razie przedostania się do organizmu lub stykania się z powierzchnią ciała zagraża zdrowiu, życiu ludzi bądź zwierząt.

Substancje trujące dzielą się na:

• Trucizny - Ministerstwo Zdrowia i Opieki Społecznej wykaz A - 70 pozycji.

• Środki szkodliwe - wykaz B 200 pozycji.

• Ministerstwo Zdrowia i Opieki Społecznej wydało rozporządzenie z dnia 21 sierpnia 97 roku Dziennik ustaw nr 105 z dnia 10 września 97 roku pozycja 671.

Nie naruszanie ustawy o substancjach trujących z 63 roku określa obszary związane z bezpieczeństwem.

1. kryteria i sposób klasyfikacji substancji chemicznych pod względem zagrożenia dla zdrowia i życia

2. sposób znakowania tych substancji

3. wymagania odnośnie do sporządzania charakterystyki niebezpiecznych substancji

4. zasady klasyfikacji mieszanin w zależności od stężenia w niej substancji

Klasy substancji niebezpiecznych:

R - ryzyko związane z tą substancją

S - jak trzeba się zachować w kontakcie z tą substancją

Zagrożenie związane ze stosowaniem niebezpiecznych substancji i preparatów chemicznych wynikają z:

1. ich właściwości fizykochemicznych i biologicznych

2. reakcja chemiczna zachodzi między niebezpiecznie reagującymi ze sobą substancjami i preparatami

3. warunków ich stosowania

Klasy:

1. substancje i preparaty o właściwościach wybuchowych są to substancje i preparaty, które mogą wybuchnąć lub spowodować pod wpływem ogrzania lub oddziaływania ognia (symbol E R2, R3 - ryzyko)

2. substancje i preparaty o właściwościach utleniających są to substancje i preparaty mogące spowodować pożar lub zwiększyć ryzyko pożaru kiedy są w kontakcie z materiałami palnymi (symbol O R7, R8, R9 - ryzyko)

3. substancje i preparaty łatwopalne to substancje i preparaty ciekłe, których temperatura zapłonu jest niższa od 0 stopni celciusza oraz temperatura wrzenia równa lub niższa 35 stopni celciusza. Substancje i preparaty w postaci gazu palnego w normalnych warunkach, temperaturze i ciśnieniu (symbol F+ R12 - ryzyko)

4. substancje i preparaty wysoko łatwopalne to substancje i preparaty ciekłe, których temperatura zapłonu jest niższa od 21 stopni celciusza. Substancje i preparaty w stanie stałym, które mogą łatwo się zapalić w wyniku kontaktu ze źródłem zapłonu i które mogą spalić się lub wypalić po usunięciu tego źródła (symbol F R17, R11, R15 - ryzyko)

5. substancje i preparaty łatwopalne to substancje i preparaty, których temperatura zapłonu jest równa bądź wyższa od 21 stopni celciusza i niższa od 55 stopni celciusza ( R10, przewiduje R1, 4, 5, 6, 14, 16, 18, 19, 30 ,44)

6. substancje i preparaty bardzo toksyczne to substancje i preparaty, które w bardzo małych dawkach mogą spowodować śmierć lub groźne skutki zdrowotne (symbol T+ R:28, 27, 26,39)

7. substancje i preparaty toksyczne to substancje i preparaty, które w małych dawkach mogą spowodować śmierć lub groźne skutki zdrowotne (symbol T , R:25, 24, 23, 39, 48)

8. substancje i preparaty szkodliwe to substancje i preparaty, które mogą spowodować poważne i przewlekłe skutki zdrowotne (symbol Xn, R:22, 21, 20 ,40 ,48)

9. substancje i preparaty żrące - powodujące oparzenia o różnych stopniach nasilenia (symbol C, R: 35, 34)

10. substancje i preparaty drażniące to substancje i preparaty, które powodują powstanie wyraźnych stanów zapalnych skóry lub tworzącego się obrzęku oczu i obrzęku spojówek, uszkodzenie spojówek lub błony śluzowej układu oddechowego (symbol Xi, R:38, 36, 37, 41)

11. substancje i preparaty uczulające, które mogą wywołać reakcje uczuleniowe. Działanie uczuleniowe na układ oddechowy (symbol Xn, R42). Działające uczuleniowo na skórę (symbol Xi, R 42)

Celem klasyfikacji jest określenie toksyczności właściwości fizyko - chemicznych i ekotoksycznych. Substancje i preparaty, które mogą stwarzać zagrożenie w czasie normalnego ich stosowania i użytkowania.

Karta charakterystyki - stanowi zbiór informacji o niebezpiecznych właściwościach substancji lub preparatu oraz zasadach, zabezpieczenia i bezpieczeństwie stosowania. Jest przeznaczona przede wszystkim dla użytkownika prowadzącego działalność zawodową aby umożliwić im podjęcie w miejscu pracy środków niebezpiecznych do zaplanowania bezpieczeństwa oraz ochrony zdrowia człowieka i środowiska.

Składają się z kilku punktów informacyjnych:

1. identyfikacja substancji lub preparatu oraz wzór chemiczny

2. informacja o składnikach lub po prostu składzie

3. pierwsza pomoc

4. postępowanie w przypadku pożaru

5. kontroli

6. właściwościach fizyko - chemicznych

7. stabilności i reaktywności

8. toksykologicznych

9. ekologicznych

10. postępowaniu z odpadami

11. transporcie

12. dotyczących uregulowań prawnych

13. inne informacje.

1

---