Klimat miasta

Dowiedz się więcej!

1. Zanieczyszczenia powietrza

Ćwiczenie 1
Zanieczyszczenia powietrza pochodzące ze spalin samochodowych

To ćwiczenie pomoże Ci dowiedzieć się z czego składają się spaliny samochodowe oraz jak działa katalizator w samochodzie.

Spaliny są szkodliwe dla zdrowia i nie powinno się ich wdychać!

Jeśli to możliwe to wykonaj eksperyment pod wentylatorem do odprowadzania dymu lub na otwartym powietrzu.

Przygotowanie eksperymentu. 

Potrzebne substancje chemiczne:

Uwaga: niektóre substancje wykorzystywane w tym eksperymencie są szkodliwe. Zachowaj ostrożność!

	stężony amoniak (25%) [C, N; R: 34-50; S: 26-36/37/39-45-61]
	roztwór wodny azotanu srebra, AgNO3 (aq), (ca. 2%)
	roztwór wodny wodorotlenku wapnia, CaOH (aq)
	dwuchlorowodorek N(1-nafto)etylodiaminy [Xi; R: 36/38; S: 22]
	kwas sulfanilowy [Xi; R: 36/38-43; S: 2-24-37]
	kwas octowy  [C; R: 10-35; S: 1/2-23-26-45]
	woda destylowana

Przygotowanie roztworu Saltzmanna (służy do wykrywania obecności tlenków azotu, które tworzą kwas azotowy z wodą): 5 g kwasu sulfanilowego, 0,050 g dwuchlorowodorku N(1-nafto)etylodiaminy i 50 ml kwasu octowego rozpuszczamy w 800 ml wody. Następnie roztwór dopełniamy wodą do 1 l. Przy zapewnieniu braku dostępu światła i powietrza, roztwór ten można przechowywać nawet kilka miesięcy. 

Materiały potrzebne dla każdej grupy uczniów:

3	butelki lub probówki oraz probówka w bocznym odgałęzieniem, probówka ze szkła giętego z odpowiednim korkiem
2	miseczki lub małe probówki o podobnym kształcie
2	szklana strzykawka (z zaciskiem)
	statyw do retorty, klamry, tuleje
	elastyczne węże łączące
	torby do zbierania próbek (patrz zadanie poniżej)
	elastyczna probówka pasująca do probówki ze szkła giętego i szklany kurek zamykający

1. Przygotowanie do pobrania próbki spalin do plastikowej torebki

Potrzebujesz plastikowej torebki aby pobrać do niej próbkę spalin. Nadają się do tego różne torebki, np. te, których się używa do przechowywania żywności w zamrażarkach. Do pobrania każdej próbki potrzebne są:

1	plastikowa torebka, np. do przechowywania zamrożonej żywności, o pojemności 3 do 10 litrów
1	rurka (szklana, plastikowa lub metalowa) o długości 15-30 cm, przekrój: 25- 50 mm
	szeroka plastikowa taśma klejąca
1	gumowa zatyczka (do połączenia szklanego kurka za szklaną rurką, patrz ryc. 1-4)
1	szklany kurek (albo szklana probówka z gumową rurką i zaciskiem do niej)

Szklana rurka powinna być umieszczona w torebce tak aby sięgac głęboko do jej środka. Dokładnie zamknij i uszczelnij torebkę, najpierw zaklej taśmą brzegi torebki, a potem przyklej je do rurki (patrz ryc. 1-3 ).

2. Pobranie próbki

Staraj się unikać wdychania spalin!

Zwykle pobiera się próbkę w ten sposób, że otwiera się wylot szklanej rurki, usuwa się powietrze z torebki, umieszcza koniec rurki u wylotu rury wydechowej samochodu, owija złączenie kawałkiem materiału (patrz ryc. 5). Zanim pobierzesz właściwą próbkę najpierw wpuść troche spalin do torebki i usuń je. Gdy napełnisz torebkę po raz drugi zamknij wylot rurki jak pokazano na ryc. 4 (przy pomocy kurka z zamkniętym zaworem).

Jeśli nie masz możliwości wykonać pobrania próbki tak jak to opisano powyżej to możesz postąpić następująco: weź szklaną rurkę i zamknij ją korkiem. Powinien on także pasować do wylotu rury wydechowej samochodu. Drugi koniec rurki jest połączony ze szklaną probówką poprzez gumowy przewód (patrz ryc. 6). W tym wariancie potrzebne jest większe ciśnienie gazu, dlatego trzeba zamknąć wszystkie zawory i uszczelnić łączenia. Zmieniając położenie zamknięcia (co zaznaczono strzałką na ryc. 6) możesz regulować ciśnienie gazu w czasie pracy silnika. 

3. Jakościowa analiza spalin (CO, CO₂ i NO_x) 

Z 3	Przeczytaj informacje zamieszczone poniżej. Weź kartkę papieru i zapisz brakujące reakcje!

Informacja o wykrywaniu obecności różnych substancji

1. Wykrywanie obecności tlenku węgla za pomocą amoniakalnego roztworu azotanu srebra

Własności tlenku węgla: rozpuszczalność w wodzie 0,23g/l (20°C), temperatura wrzenia: -191°C, powoduje redukcję, bardzo toksyczny w stężeniu >5%, maksymalne dopuszczalne stężenie w powietrzu w miejscu pracy: 30 ppm
Schemat reakcji wykrywającej jego obecność:

............................................................................................................................

2. Wykrywanie obecności dwutlenku węgla za pomocą wody wapiennej (roztwór wodny wodorotlenku wapnia):

Własności dwutlenku węgla: rozpuszczalność w wodzie 1,78g/l (20°C), temperatura sublimacji: -79°C, maksymalne dopuszczalne stężenie w powietrzu w miejscu pracy: 5000 ppm
Schemat reakcji wykrywającej jego obecność:

............................................................................................................................

3. Wykrywanie obecności tlenków azotu za pomocą roztworu Saltzmanna:

Własności dwutlenku azotu: reaguje z wodą dając HNO₂ i HNO₃, temperatura wrzenia: 21°C, bardzo toksyczny w stężeniu >1%, maksyw powietrzu w miejscu pracymalne dopuszczalne stężenie w powietrzu w miejscu pracy: 5 ppm
Schemat reakcji wykrywającej jego obecność:

Ryc. 7. Schemat reakcji wykrywania obecności tlenków azotu za pomocą roztworu Saltzmanna.
Objaśnienia: sulphanilic acid - kwas sulfanilowy, N(1-naphthyl)ethylenediamine dihydrochloride - dwuchlorowodorek N(1-nafto)etylodiaminy, diazonium ion - jon dwuazotowy

Spaliny zawieraja substancje, które są szkodliwe dla zdrowia.

W czasie wykonywania eksperymentu używaj okapu do odprowadzania spalin albo wykonaj eksperyment na otwartym powietrzu!

Z 4

Zaplanuj eksperyment zgodnie z poniższymi zaleceniami. Każda próbka spalin powinna być testowana równocześnie na obecność tlenku węgla, dwutlenku węgla i tlenków azotu. Wykrywanie obecności substancji powinno być tak zaplanowane, aby nie spowodować zafałszowania wyników lub reakcji nawzajem się niwelujących. Weź pod uwagę różne roztwory, reakcje z wodą i produkty reakcji. Zróżnicowanie ilościowe stężenia zanieczyszczeń w różnych próbkach spalin można oszacować na podstawie porównania objętości testowanych próbek.

Z 5

Przeprowadź analizy próbek spalin i zestaw wyniki w tabeli.

O tej stronie:

Autorzy: M. Seesing, M. Tausch - Universität Duisburg-Essen, Duisburg / Niemcy
ostatnia aktualizacja: 2004-05-24
Tłumaczenie na język polski: dr Anita Bokwa, Uniwersytet Jagielloński, Kraków