Определение НДМГ в почвенных вытяжках в виде производного с глиоксалем методом ВЭЖХ (1113593)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Химический факультет

Кафедра аналитической химии

Лаборатория хроматографии

Определение НДМГ в почвенных вытяжках в виде производного с глиоксалем методом ВЭЖХ

Курсовая работа по аналитической химии
студента 212 группы
С. С. Федотова

Научные руководители:
к.х.н., н.с.
И.А. Родин
аспирант
Р.С. Смирнов

Преподаватель группы:
д.х.н., профессор
Е.И. Моросанова

Москва – 2010

Содержание

Введение

Несимметричный диметилгидразин (1,1-диметилгидразин, НДМГ, гептил) является основным компонентом широко использующегося в настоящее время высокоэффективного ракетного топлива. Эксплуатация ракетно-космической техники неизбежно приводит к поступлению значительных количеств неотработанного НДМГ в окружающую среду. К примеру, уровень загрязнения почв в районах падения отделяющихся частей ракет (ступеней, содержащих остатки топлива) может существенно превышать допустимые нормативы, что в свою очередь представляет серьезную экологическую угрозу.

Опасность НДМГ обусловлена не только токсичностью самого соединения, но и токсичностью многочисленных продуктов его окислительной трансформации, которые накапливаются в почвах, подвергнутых воздействию НДМГ.

Для определения НДМГ в почвах в присутствии больших количеств продуктов трансформации необходимо выбрать такой дериватизирующий реагент, который способен селективно реагировать с НДМГ с образованием производного, удобного для определения методом ВЭЖХ со спектрофотометрическим детектированием.

Перспективным реагентом представляется глиоксаль – простейший представитель класса диальдегидов, характеризующийся высокой активностью в реакциях конденсации с НДМГ, а также образованием достаточно стабильного производного с НДМГ.

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) является мощным физико-химическим методом исследования в химии, биологии, медицине. Широкое использование ВЭЖХ для определения, разделения, очистки и выделения продуктов химического и нефтехимического синтеза обусловлено универсальностью, экспрессностью, эффективностью и высокой чувствительностью метода.

Таким образом, целью настоящей курсовой работы является создание и апробация подхода для определения НДМГ в почвенных вытяжках в виде производного – моно-диметилгидразона глиоксаля – методом высокоэффективной жидкостной хроматографии со спектрофотометрическим детектированием.

1. Обзор литературы

1.1. Свойства 1,1-диметилгидразина (НДМГ)

Структурная формула:

Формула: С2H8N2

Молекулярная масса: 60,0986 а.е.м.

Традиционные названия: несимметричный диметилгидразин (НДМГ), гептил

НДМГ – соединение, относящееся к классу гидразинов – высоко реакционоспособных веществ. Для него характерны многие химические реакции: окисления, трансформации, сольватации, комплексообразования, нейтрализации, солеообразования, образования органических производных и другие. [1,2]

НДМГ представляет собой бесцветную гигроскопическую жидкость со слабо основными свойствами. Растворяется в воде и полярных органических растворителях. Очень хорошо растворим в метаноле, смешивается с диметилформамидом, углеводородами, спиртами, простыми эфирами. Растворимость в воде составляет более 10%. Водный раствор имеет слабо щелочную реакцию с pH 7.12.

На воздухе НДМГ медленно окисляется. При повышении температуры до 270°C самовоспламеняется. Концентрации несимметричного диметилгидразина, при которых смесь его с воздухом взрывоопасна, при обычной температуре лежат в пределах 3–45% (об.). [1]

Основные свойства НДМГ представлены в таблице 1.

Таблица 1. Основные свойства НДМГ [1-3]

Свойство	Значение
Тпл, °С	–57.2
Ткип, °С (760 мм рт. ст.)	63
d422	0.791
nD20	1.40753
Давление паров при 25°C, мм рт.ст.	157
Теплота сгорания, кДж/моль	–1979
Поверхностное натяжение при 25°C, дин/см	24.09
Вязкость при 25°C, мПа·с	0.492
pKa (30°C)	7.21

1.2. Токсичность НДМГ

В природе НДМГ не встречается. Присутствие его в объектах окружающей среды обусловлено антропогенными загрязнениями при эксплуатации ракетной техники. НДМГ относится к первому классу опасности.

Потенциальная опасность НДМГ при попадании в объекты окружающей среды связана со значительной растворимостью в воде, высокой летучестью, способностью к миграции в грунтовых водах, которая зависит от типа и pH почвы, а также с образованием многочисленных токсичных продуктов окисления, некоторые из которых более опасны, чем сам НДМГ. В настоящее время содержание НДМГ и некоторых достоверно установленных продуктов его разложения (нитрозодиметиламин, тетраметилтетразен, диметиламин) в объектах окружающей среды строго регламентируется [4].

Согласно недавним исследованиям, предполагается возможное канцерогенное действие НДМГ. Попадание НДМГ в организм человека, контактирующего с этим веществом, осуществляется, в основном, через легкие при дыхании и может вызвать поражение пищеварительного тракта, раздражение глаз и дыхательных путей, особенно среди детей. Наличие 1,1-диметилгидразина в продуктах питания связано с разложением запрещенного регулятора роста растений – даминозида. [5]

1.3. Концепция форм существования НДМГ в почвах

Концепция форм НДМГ в почвах является достаточно удобной для предположительного объяснения закономерностей накопления и миграции НДМГ в почвах, однако она не рассматривает химическую природу форм НДМГ и реальные процессы протекающих при трансформации НДМГ. Краткое описание форм НДМГ приведено в таблице 2 [6].

Таблица 2. Формы НДМГ в почвах

Свободный НДМГ представляет собой физически (слабо) сорбированный НДМГ, механически распределенный в объеме почвы в виде тонкой пленки или мелких капелек на поверхности частиц почвы, в виде объемных включений в кавернах и порах почвенных зерен, а так же в виде равновесного пара, присутствующего в пустотах между частицами почв. Свободный НДМГ легко переходит из почвы в водную фазу.

Понятно, что свободный НДМГ наиболее реакционноспособен и подвижен, а так же обладает максимальной (из всех форм) способностью негативно воздействовать на окружающую среду. В моменты непосредственно после поступления в почву, на свободную форму приходится основная часть загрязнителя, однако Важным вопросом, остается возможность полного исчезновения свободного НДМГ из почв в результате трансформации.

В местах старых проливов содержание свободного НДМГ в почвах всегда крайне мало, т.к. в силу его высокой химической активности происходит превращение в связанные формы. Однако есть основания полагать, что малые количества свободного НДМГ способны самопроизвольно возникать из его связанных форм, представляя тем самым значительную угрозу биосфере.

Водорастворимая подвижная связанная форма представляет собой смесь продуктов окислительной и конденсационной трансформации НДМГ в структуре которых сохраняется фрагмент несимметричного диметилгидразина, и присутствуют функциональные группы способные к гидролизу под действием водных растворов с кислой или щелочной средой. Наиболее вероятным, является образование гидразоновых N–N=C и гидразидных N–N–C=O групп. Подобные соединения возникают при взаимодействии НДМГ с низкомолекулярными альдегидами и кетонами, содержащимися в почвах (которые в свою очередь являются продуктами разложения природных органических веществ почв), а также в результате процесса окислительной трансформации. Такие соединения по своим химическим свойствам значительно отличаются от исходного НДМГ. Так, отсутствие высокоактивных атомов водорода гидразинового типа N–NH₂, делает эти вещества значительно более стабильными и менее реакционноспособными. Данная форма извлекается из почвы кислыми и щелочными реагентами – при их использовании в экстракте обнаруживается НДМГ, являющийся продуктом гидролиза.

Форма НДМГ, связанная с почвенным поглощающим комплексом, представляет собой еще менее подвижную форму существования НДМГ в почвах. НДМГ, относящийся к данной форме, не извлекается водой и буферными растворами, однако может быть выделен при использовании процедуры щелочной дистилляции почв. Возможно, существование данной формы обусловлено НДМГ связанным в виде гидразонов и гидразидов с высокомолекулярными компонентами, входящими в состав почвенного поглощающего комплекса. Можно полагать, что прочно связанный НДМГ крайне малореакционноспособен и, следовательно, не представляет серьезной угрозы для объектов окружающей среды.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов курсовой работы