Поведение химических веществ в окружающей среде. Пропан, оксид кремния

И так большая часть  кремнезема содержится в литосфере поэтому миграция здесь будет наблюдаться более активная и в больших масштабах. Мы знаем что верхняя мантия большей частью содержит SiО₂, нижняя же мантия по большей части SiO₃. Наряду с этим большая часть земной коры представлена оксидом кремния и его модификациями. Исходя из этого можно сделать вывод о том, что это основное вещество на планете. В основном для него характерна  механическая миграция:

- обвальные и оползневые  процессы

-перемещение под воздействием сейсмических волн

- осадконакопления под  действием подземных вод

Так же не забудем учесть тектонические движения. Как нам  известно кремнезем содержится в значительных количествах в почве богатой жизнью.

Кремнезем содержится во всех растениях. Они поглощают его из него строят прочную опору для своих клеток.

Твердость, эластичность и прочность  стеблей растений зависят от содержания в них кремнезема. Особенно много  кремнезема в бамбуке, в хвоще, в  соломе злаков. Остовы волосков крапивы  состоят из чистого кремнезема, они  имеют вид стеклянных колпачков, в других хранится муравьиная кислота. Вкалываясь в кожу, волосики колпачков  отламываются, и изливающаяся из них  кислота производит ожог. Кремнезем  в растениях играет не только опорную  роль, но одновременно и защитную. Являясь  гидрофильным коллоидом, он при набухании  удерживает значительное количество воды, чем предохраняет растения от высыхания. Это особенно важно для растений засушливых районов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пропан.

Физико-химические свойства.

Бесцветный газ без  запаха. Легко сжижается. Горит более  сильно светящимся пламенем, чем этан. Концентрационные пределы воспламенения  в смеси с воздухом 2,1—9,5 % (по объему). Температура самовоспламенения пропана в воздухе при давлении 0,1 МПа (760 мм рт. ст.) составляет 466 °С. Критическая температура пропана Tкp=370 К, критическое давление Pкр = 4,27 МПа, критический удельный объем Vкр = 0,0444 м3/кг,

Относительная плотность=0,5005

Температура кипения =-42,07^оС

Растворимость в воде=4,7²⁰/100мл

Как и все алканы при полном сгорании в атмосфере образуют СО₂ и воду C₃H₈ + 5 O₂ → 3CO₂ + 4 H₂O

При недостатке кислорода образуется сажа или угарный газ или то и другое вместе.

C₃H₈ + 2 O₂ → 3C + 4 H₂O

2C₃H₈ + 7 O₂ →6CO + 8 H₂O

При обычных условиях химически  инертен. Пропан в определенных концентрациях образует с воздухом взрывчатые смеси.

 

 

 

 

 

Действие на организм.

Концентрационные пределы  взрываемости П.У.и смеси с воздухом
П.У.	Низшая и высшая границы
	%	г/м3
Пропан	2,1-9,5	35-174

 

Пропан в тоже время  является сильнейшим наркотиком, но практическое действие ослабляется ничтожной растворимостью  его в воде и крови, вследствие чего необходимы высокие концентрации в воздухе, чтобы создались опасные концентрации в крови. С увеличением числа углеродных атомов сила наркотического действия возрастает. При наркотическом эффекте пропана и других алканов тонус мышц и рефлексы исчезают почти перед самой смертью, наступающей от паралича дыхания. При попадании в рот животным развивается аспирационная пневмония, особенно от более легких углеводородов коим и является пропан. Вдыхание смеси, состоящей из 90 % П. и 10 % кислорода, вызывает у кошек полный наркоз. У людей были зарегистрированы случаи суицидного смертельного отравления пропаном, предназначенным для использования в качестве бытового топлива. При отравлениях пропаном в крови и моче, спинномозговой жидкости обнаружены не только пропан, но и пропен. Некоторые производные пропана метаболизируют  в организме. Так при ингаляции 2-нитро-пропана-1,3 в концентрациях 72,8 и 560мг/м³ у крыс в течение 48 ч свыше половины его выделилось  через легкие виде СО₂ часть (13,7 и 29,9%) неизменной мочой, с мочой –8, и 10,7%, с фекалиями—10,7 и 5,3% в тканях и костях накапливалось 25,5 и 11,3%. Пропан это продукт жизнедеятельности, обнаруживается в выдыхаемом человеком воздухе, хотя и в малом количестве.

Меры профилактики. Индивидуальная защита. При пользовании пропановой горелкой в закрытом помещении необходимо соблюдать меры предосторожности: при недостатке кислорода П. сгорает с образованием СО и альдегидов, которые могут вызывать отравления. Работы следует обеспечить приточно-вытяжной вентиляцией. При работе пользоваться защитными очками.

 

 

 

Природные источники.

Встречается в воздухе каменноугольных и  озокеритовых шахт, в природных и  нефтяных газах. Содержание пропана  в некоторых месторождениях колеблется от 2,5 до 25%. Присутствие пропана было зафиксировано в летучих выделениях надземных частей дикорастущих растений – ива пятитычинковая. Пропан обнаруживается в выдыхаемом воздухе у животных и человека.

Антропогенные источники.

Выделяется из нефти, бензинов, дизельного топлива, синтетических масел. Обнаруживается в воздухе в сочетании с другими углеводородами, наиболее часто—с этаном и пропеном. В небольших количествах пропан обнаруживается в составе продуктов горения некоторых полимерных материалов. Получают при прямой перегонке нефти, при фракционной дистилляции природного газа, при переработке каменного угля, горючих сланцев, гидрировании бурого и каменного углей. В составе продуктов термодеструкции хлопка и шерсти обнаружены преимущественно метан этан пропан. С₁-С₇ обнаружены в воздухе американских космических кораблей с человеком на борту, подводных лодок.

Определение в воздухе. Суммарное определение паров пропана производится методом сжигания. Для раздельного определения пригоден метод газовой хроматографии.  Для определения легких газов используют газоадсорбционную хроматографию, для более тяжелых газожидкостную.

Определение в организме производится специфическим методом газожидкостной  хроматографии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные  превращения в биосфере и миграция.

Для пропана как и для множества других углеводородов характерно уменьшение концентрации при движении с севера на юг и с увеличением высоты. Однако уменьшение концентраций с высотой происходит не монотонно: для ближайших гомологов метана и легких  алкенов  в средних широтах отмечено увеличение концентраций непосредственно под тропопаузой, это связано с наличием сильных восходящих потоков воздуха вблизи фронтов или внутритропической зоны конвергенции, способных забрасывать массы приземного воздуха на большую высоту.

На этой таблице мы наблюдаем  фоновые концентрации млрд^-1 легких углеводородов в атмосфере. Гораздо больше количества летучих органических соединений содержится над континентами. Общее количество углеводородов в воздухе зависит от вклада отдельных источников и может изменятся за короткий промежуток времени более чем на порядок. В таблице приведены данные о содержании отдельных углеводородов в некоторых удаленных от крупных городов сельских районов Европы, Северной и Южной Америки и Африки.

 

 

 

 

 

 

 

В 1960-х годах грузинскими  исследователями было экспериментально доказана возможность поглощения из воздуха и ассимиляции растениями различных углеводородов. Опыты проводились с мечеными изотопом  ¹⁴С н-алканами С₁-С₅ на сеянцах кукурузы, фасоли и листьях чайного куста. Поглощенные надземными частями растений углеводороды подвергались глубоким биохимическим превращениям и радиоуглерод входил в состав различных органических соединений (лимонной, янтарной, яблочной, фумаровой и малоновой кислоты, в меньшей степени он входил в состав аминокислот – аланина, лейцина, глицина и аспарагиновой кислоты), а также частично выделялся в форме С0₂.

В нижней стратосфере и  в тропосфере, куда не проникает  коротковолновая радиация Солнца и  где мала концентрация атомов кислорода, окислительная деструкция насыщенных углеводородов начинается с отщепления атома водорода при взаимодействии с гидроксильным радикалом или, преимущественно в ночное время с  радикалом NО₃ .В атмосфере на 98,9% состоящей из азота и кислорода главным направлением превращения образовавшегося алкильного радикала будет присоединение молекулы О₂:

С₃Н₈ + НО^. à Н₂О + С₂Н₅^.   (1)

C₃H₇^. + O₂ + M à C₃H₇OO^. + M^*  (2)

Дальнейшие превращения  могут происходить по нескольким альтернативным направлениям с участием молекул NO, NO₂ или радикальных частиц:

C₃H₇OO^. + NO à C₃H₇O^. + NО₂  (3)

C₃H₇OO^. + NО + M à C₃H₇ONО₂ + M^*  (4)

C₃H₇OO^. + NО₂ + M à C₃H₇OONО₂ + M^*  (5)

C₃H₇OO^. + HO₂ ^. à C₃H₇OOН + О₂  (6)

 

Пероксиды образовавшиеся при взаимодействии с NO₂ и гидропероксидным радикалом, легко разлагаются под действием солнечной радиации или при атаке гидроксилом:

C₃H₇OOH + hvà C₃H₇O^. + HO^.   (7)

C₃H₇OOH + HO^. à C₃H₇OO^.  + H₂O  (8)

Таким образом, конкурирующим  с реакцией (3) является только образование  алкилнитрилов.

CH₇OO^.  + NO  ^Mà  C₃H₇ONO₂

В настоящее время установлено, что алкилнитраты активно образуются в загрязненной атмосфере городов. Время их жизни относительно велико, поэтому они могут переноситься воздушными течениями на большие расстояния в сельские и фоновые районы. При их фотолитическом разложении в атмосферу вновь выделяются оксиды азота. Поступление пропана из литосферы в атмосферу поступает через антропогенные факторы (сжигание топлива ). Также пропан в атмосфере реагирует с хлором .

Фотохимические свободнорадикальные цепные реакции:

C3H8+Cl2 = HCl+C3H7Cl 2-хлорпропан

C3H8+2Cl2 = 2HCl+C3H6Cl2 2-дихлорпропан

В зимнее время концентрации пропана в несколько раз выше, чем летом, поскольку летом под действием УФ-излучения пропан разрушается. Под воздействием ультрафиолетового излучения вступает в реакцию с оксидами азота, образуя фотохимический смог.

 

 

 

 

Заключение:

Природа – это целостная система  с множеством сбалансированных связей. Нарушение этих связей приводит к  изменениям в установившихся природных  круговоротах веществ и энергии. Образующиеся в природе отходы жизнедеятельности  организмов биологически перерабатываются бактериями под воздействием солнечного света, воды и воздуха. Современное  производство промышленной и сельскохозяйственной продукции загрязняет окружающую природную  среду различными химическими веществами, которые могут отрицательно влиять на геосферы, т.к. природа не может  естественным путем очищать и  перерабатывать те горы химических отходов, которые образуются по воле человека. Человек не только хочет сохранить  окружающую среду, но и улучшить ее в своих интересах. Человечество должно перейти от познания процессов, происходящих в окружающей природе  к научно обоснованным предсказаниям  возможных последствий деятельности человека по преобразованию биосферы. Но выбрасывая химические вещества в атмосферу, человек не задумывается к каким последствиям это может привести, т.к. закономерности распространения веществ в природной среде не были изучены и учтены заранее, и при столкновении с проблемой загрязнения окружающей среды перед учеными стала задача дать описание концепций и накопленной информации, необходимых для выявления сущности данного явления. Выполнение такой задачи в свою очередь, позволит глубже понять сложившуюся ситуацию и предсказать, как избежать подобных осложнений в будущем.

На основании проделанной мной работы можно сделать вывод о  том, что вещества - пропан и оксид кремния изучены достаточно хорошо и находят широкое применение в промышленности, но требуют дальнейшего изучения влияния на окружающую среду и человека в процессе длительного воздействия

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы:

1. Библиографический список Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учеб. для вузов-4 изд. испр. М.: Высш. шк., Изд. центр «Академия», 2001г. - 743с.
2. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов V-VII групп/ Под ред. В. А. Филова и др. Л.: Химия, 1989. 592с.
3. Экология: Учебник для технических вузов/ Л. И. Цветкова и др.; Под ред. Л. И. Цветковой. – М.: Изд-во АСВ; СПб.: Химиздат, 1999.-488с.
4. Промышленная экология : учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / И. В.Семенова. — М.: Издательский центр Академия», 2009. — 528 с.
5. Травень В. Ф. Органическая химия: Учебник для вузов: в 1 т./ В. Ф. Травень. – М.: ИКЦ «Академкнига» 2004. – 580с.
6. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. Том1. Органические вещества/ Под ред. Н.В. Лазарева и Э.Н. Левиной. Л.: Химия,1976.592 с.
7. Интернет ресурс (сайт http://www.rfbr.ru/rffi/ru/books/o_28300) книга Органическая химия атмосферы. В. А. Исидоров.