Курсовая работа: Тесты как инструмент измерения уровня знаний по теме: "Кислородсодержащие органические соединения с элементами экологии"

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.

Глицидальдегид - высоко реактивный химикат, который относится IARC к группе 2B, как возможный канцероген для человека и установленный канцероген для животных. Таким образом, при работе с этим веществом должны соблюдаться те же меры предосторожности, что и для других канцерогенов.

Метацетальдегид при попадании внутрь может вызвать тошноту, сильную рвоту, боль в животе, напряженность мышц, конвульсии, кому и смерть от остановки дыхания. Глотание параацетальдегида обычно вызывает сон без угнетения дыхания, хотя известны смертельные случаи в результате остановки дыхания и нарушения циркуляции после приема больших доз. Диметоксиметан может вызывать поражение печени и почек, а при остром воздействии раздражающе действует на легкие.

ПРОИЗВОДНЫЕ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ

Из этой группы наиболее широкое распространение получили далапон, трихлорацетат натрия, амибен, банвел-Д, 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4-Д) и ее натриевая и аминная соли, бутиловый, кротиловый и октиловый эфиры; 2М-4Х, 2,4-М, 2М-4ХМ, 2М-4ХП, камбилен, дактал, пропанид, рамрод, солан и др. Во внешней среде они среднестабильны и оказывают слабое влияние на гидрохимический режим. Бутиловый эфир 2,4-Д придает воде “аптечный” запах при концентрации 1,62 мг/л и привкус — при 2,65 мг/л.

Токсичность. Производные карбоновых кислот обладают сходным механизмом действия. Они влияют на нервную систему рыб, вызывают функционально-морфологические изменения в печени, почках, кроветворной ткани, органах размножения и др. Пропанид и другие анилиды, кроме того, обладают гемолитическим действием. Препараты группы 2,4-Д нарушают воспроизводительную функцию животных [5,6].

ГЛАВА 4. МОИ УРОКИ

Урок: Кислородсодержащие органические соединения

Цели. Обобщить знания учащихся по данной теме, в игровой форме проверить их уровень знаний и навыки.

Оборудование. На демонстрационном столе – химические реактивы, косметические средства, душистые вещества, стиральные моющие средства, яблоко, хлеб, картофель, лекарственные препараты.

Девиз Если путь твой к познанию Мира ведет, –Как бы ни был он долог И труден – вперед! (Фирдоуси)

ХОД УРОКА

Учитель. «Я хочу стать химиком!» – так ответил гимназист Юстус Либих на вопрос директора Дармштадской гимназии о выборе будущей профессии. Это вызвало смех учителей и гимназистов, присутствовавших при разговоре. Дело в том, что во времена Либиха в Германии, да и в большинстве других стран к такой профессии не относились серьезно. Химию рассматривали как прикладную часть естествознания и, хотя были разработаны теоретические представления о веществах, эксперименту чаще всего не придавали должного значения.

В наше время желание стать химиком никого не рассмешит, напротив, химическая отрасль промышленности постоянно нуждается в людях, у которых обширные знания и экспериментальные навыки сочетаются с любовью к химии. Роль химии в различных областях техники и сельского хозяйства все время возрастает. Без многочисленных химических препаратов и материалов нельзя было бы повысить мощность механизмов и транспортных средств, расширить производство предметов потребления и увеличить производительность труда. Химико-фармацевтическая отрасль промышленности выпускает разнообразные медикаменты, укрепляющие здоровье и продлевающие жизнь человека.

Для улучшения благосостояния и более полного удовлетворения потребностей населения необходимы квалифицированные рабочие, инженеры и ученые. А все начинается со школьной лаборатории. Итак, первый тур.

I тур. Лаборатория школьника

Задание (1-я лаборатория). Получить альдегид.

Медную спираль накалить в пламени спиртовки и опустить в пробирку со спиртом. Ощущается резкий запах альдегида, спираль становится блестящей. Уравнение реакции:

Задание (2-я лаборатория). Получить карбоновую кислоту.

К 2 г ацетата натрия СН3СООNa прилить 1,5 мл H2SO4 (конц.), закрыть пробирку пробкой с газоотводной трубкой и нагревать смесь пламенем спиртовки. Происходит реакция:

Образующаяся уксусная кислота (tкип = 118 °С) отгоняется, ее собирают в пустую пробирку.

Задание (3-я лаборатория). Получить сложный эфир.

В пробирку налить по 1 мл CH3CООН и С2Н5OН, добавить 0,5 мл H2SO4 (конц.) и нагревать 5 мин пламенем спиртовки, не доводя до кипения. Содержимое пробирки охладить и вылить в другую пробирку с 5 мл воды. Наблюдается образование слоя несмешивающейся с водой жидкости – сложного эфира этилацетата. Уравнение реакции:

II тур. Благоухающая реторта

Учитель. «И она остановилась около торговца благовониями, и взяла у него десять разных вод: розовую воду, смешанную с мускусом, апельсиновую воду, воду из белых кувшинок, из цветков вербы и фиалок, и еще пять других. И она купила еще головку сахара, склянку для опрыскивания, мешок ладана, серую амбру, мускус и восковые свечи из Александрии и все это положила в корзину и сказала: “Возьми корзину и иди за мной…”»

Это отрывок из истории носильщика и трех женщин из Багдада, одной из прекраснейших сказок «Тысячи и одной ночи». Чудесная цветочная вода, благоухающие душистые вещества, так же как драгоценные камни и изысканные кушанья, в странах Востока когда-то были признаком богатства. Много веков назад арабы уже знали различные способы получения душистых веществ из растений и выделений животных. В парфюмерных лавках восточных базаров многочисленные торговцы предлагали богатейший выбор изысканных душистых веществ.

В средневековой Европе духи не использовали. После античных времен они снова появились только в эпоху Возрождения. Но уже при дворе Людовика XIV дамы обильно душились, чтобы заглушить неприятный запах, исходящий от тела, – мыться было не принято.

Мы всегда радуемся приятным ароматам. Однако вкусы изменились – одурманивающие благовония Востока и резкий, навязчивый аромат духов эпохи Возрождения уступили свое место тонким фантазийным (т. е. созданным фантазией парфюмеров) ароматам. И еще кое-что изменилось. Великолепные духи сегодня доступны всем женщинам. Если раньше приходилось на огромных полях возделывать розы, собирать их цветы и перерабатывать, чтобы получить всего лишь несколько килограммов розового масла, то сегодня химические заводы дают замечательные душистые вещества и к тому же нередко с совершенно новыми оттенками запахов. Природные душистые вещества можно получить из растений, в особых клетках которых они находятся обычно в виде маленьких капелек. Они встречаются не только в цветах, но и в листьях, в кожуре плодов и иногда даже в древесине.

Лаборатории демонстрируют изготовленные дома душистые вещества.

Масло перечной мяты (1-я лаборатория)

Из 50 г высушенной перечной мяты мы можем выделить 5–10 капель мятного масла. Оно содержит, в частности, ментол, который придает ему характерный запах.

Мятное масло используется в большом количестве для изготовления одеколона, туалетной воды и средств для волос, зубных паст и эликсиров.

Духи (2-я лаборатория)

Для получения приятного запаха понадобится, прежде всего, цитрусовое масло, которое мы получим из кожуры апельсинов или лимонов. С этой целью кожуру натрем на терке, завернем в кусочек прочной материи и тщательно выдавим. Смешаем 2 мл мутной жидкости, просочившейся через ткань, с 1 мл дистиллята, полученного из мыла.

Теперь нам понадобится цветочный запах. Мы создадим его, добавляя к смеси 2–3 капли ландышевого масла. Капельки метилсалицилата, тминного масла, а также небольшая добавка ванильного сахара улучшают аромат. В заключение растворим эту смесь в 20 мл чистого спирта или в крайнем случае в равном объеме водки, и наши духи готовы.

Медовый крем для рук (3-я лаборатория)

Мы получим его нагреванием 3,5 части порошкообразного желатина с 65 частями розовой воды (лепестки роз выдерживают в воде несколько дней) и 10 частями меда. К нагретой смеси при перемешивании добавляют другую смесь, содержащую 1 часть духов, 1,5 части спирта и 19 частей глицерина. В холодном месте масса загустевает, и образуется готовый к употреблению желеобразный крем.

III тур - Продукты питания как химические соединения

Учитель. «Человек есть то, что он ест» – в этом высказывании Людвига Фейербаха вся суть наивного материализма. В наше время мы, конечно, не можем согласиться с таким мнением, которое не учитывает того, что человек представляет собой особую, качественно новую, высшую ступень развития живых организмов на Земле.

Но как бы там ни было, можно сказать, что человеческий организм поистине подобен химическому комбинату с чрезвычайно сложной технологией производства. В организме человека без применения сильных кислот, а также высоких давлений и температур с превосходным выходом осуществляются сложнейшие химические превращения.

Человеческий организм не только не может расти и развиваться, но и просто существовать без притока органических веществ. В отличие от растений он не может сам создавать органические соединения из неорганического сырья. Кроме того, организму требуется энергия – как для обеспечения соответствующей температуры тела, так и для совершения работы. Эти самые органические вещества поступают к нам в организм с пищей, при их распаде выделяется энергия.

Страницы: 1, 2, 3