Kémia a mindennapjainkban A természet javai közül semmit sem tud az ember kémiai átalakítás nélkül hasznosítani, ha nem akar az ősember módján élni. A golyóstoll, szemüveg, kulcs stb. előállításához ugyanúgy kémiai átalakítások sorozatára van szükség, mint a táplálék megemésztéséhez vagy a belélegzett levegő hasznosításához… A környezetvédelem kémiai alapjai „A természet javai közül semmit sem tud az ember kémiai átalakítás nélkül hasznosítani, ha nem akar az ősember módján élni.”
Kémia és környezetvédelem Környezeti kémia: A környezetben lejátszódó kémiai folyamatok vizsgálata, modellezése. A kémiai anyagok forrásainak, reakcióinak, transzportjának, hatásainak és sorsának vizsgálata a vizekben, talajban és a légkörben, valamint az emberi tevékenység befolyásoló hatásának megismerése ezekben a folyamatokban. Környezetvédelemhez kapcsolódó kémiai tudományterület Ha a környezetet védeni, a káros hatásokat mérsékelni szeretnénk, úgy nélkülözhetetlen a kémiai vonatkozások megismerése
VÍZ: felszíni és felszín alatti vizek, ivóvíz A víz fizikai és kémiai tulajdonságai A kémiailag tiszta víz színtelen, szagtalan és ízetlen folyadék. A természetes vizek színe általában a bennük lebegő anyagok, a nap sugárzása és az égbolt színe folytán különböző árnyalatot ölthet. A víz sűrűségnek maximuma 4 ºC-nál van. Megfagyáskor kb. 8%-kal megnő a térfogata. A víznek fagyáskor való térfogat növekedése a kőzetek mállásánál is szerepet játszik. A jég olvadáspontját, valamint a víz 1 atmoszféra nyomáson észlelhető forráspontját választotta CELSIUS a hőmérsékleti skála alappontjának. A víz, mint dipólusos molekula, jó oldószere az ionos vegyületeknek. A tengerek, óceánok vize a legtöbb oldott ásványi anyagot tartalmazza, ezekbe hordják a folyók a szárazföldről kioldódott ásványi anyagokat. A szárazföldön található vizek (az édes vizek) a tengervíz „desztillációjával”, a felhőkből aláhulló csapadék révén kerültek a szárazföldre. Az esővíz (jégeső és hó is) gyakorlatilag ásványi sóktól mentes (leginkább mentes) víz. Ezek a szárazföldre hullva, főképp a felszínen haladva kevés ásványi anyagot visznek magukkal. A folyók vize (a friss víz) ezért viszonylag kevés ásványi anyagot tartalmaz. A talajba szivárgó víznek több ideje van kioldani az ásványok anyagát. A mélyebb rétegekbe szivárgó víz pedig igen hosszú idő alatt (több tízezer év alatt) több anyagot tud kioldani.
VÍZ: felszíni és felszín alatti vizek, ivóvíz Csapadékvíz (eső, hó, jég): Gyakorlatilag ásványi anyag mentes. A levegőből oldott gázokat (főképp szén-dioxidot), és porszennyezést tartalmaz. A természetes desztilláció során a víz izotóp összetétele is megváltozik. A tengerparttól minél távolabbra jutott, vagy a pólusokhoz minél közelebb jutott felhőből lehulló csapadékban egyre kevesebb lesz a hidrogén- és oxigén nehézizotóp tartalom. Karsztvíz: főképp kalcium- és magnézium-hidrogén-karbonát tartalmú. Nagyon kevés alkáli iont tartalmaz. Ivóvízként egészséges. Az egyéb szennyezéseket befolyásolja a felszín hasznosítása (hulladéktároló stb.) Ásott kút vize: Az 5-12 m mélyre ásott kútban talajvíz van. Változatos összetételű, általában az artézi víznél keményebb, több magnézium- és kalciumiont tartalmazó, a felszínről leszivárgó szennyezés (trágyalé, permetezőszer, stb.) miatt kockázatos minőségű víz. Régen és szükségből használták ivásra, főképp a tanyavilágban. Rétegvíz, artézi kutak vize: Mélyfúrású kutak vize, amely kb. két évszázada használt ivóvíz az Alföldön. Olyan mély rétegekből kinyert víz, amely rétegeket a felszíni szennyezésektől több vízzáró (agyag) réteg is megvédi. Az 50-500 m mélységközből a homokszemcsék között tárolódott vízből általában jó ivóvíz nyerhető. (A hazai ivóvíz ellátás túlnyomó többségét artézi kutakból biztosítják). Ezek a vizek a mélyben reduktív közegben tárolódtak és sterilek. Minél mélyebb fúrású a kút, annál melegebb a kinyert víz, annál több Na+ és Cl- iont, illetve annál kevesebb Ca2+ és Mg2+ iont tartalmaz. Az ilyen vizek a valamikor bekövetkezett feltöltődés során a bezárt növényi maradványok bomlásából származó oldott metánt, és ún. huminanyagokat (huminsavakat) tartalmaznak. Az utóbbiaktól (és a vasionoktól is) a víz olykor sárga színű. Ha a tároló kőzet veszélyes elemeket tartalmaz, akkor az artézi vízben az is kimutatható. Így lehet arzéntartalmú, bórtartalmú, báriumtartalmú, stb. és kevésbé egészséges az artézi kút vize. NITRÁT, NITRIT (A hűlés hatására nagyobb arányban először a nehézizotópok által alkotott víz kondenzálódik, képez csapadékot.) Így pl. a csapadékvíz deutérium tartalmának vizsgálatával a meteorológiai körülményekre lehet következtetni. A tengerek, óceánok vize a legtöbb oldott ásványi anyagot tartalmazza, ezekbe hordják a folyók a szárazföldről kioldódott ásványi anyagokat. A szárazföldön található vizek (az édes vizek) a tengervíz „desztillációjával”, a felhőkből aláhulló csapadék révén kerültek a szárazföldre. Az esővíz (jégeső és hó is) gyakorlatilag ásványi sóktól mentes (leginkább mentes) víz. Ezek a szárazföldre hullva, főképp a felszínen haladva kevés ásványi anyagot visznek magukkal. A folyók vize (a friss víz) ezért viszonylag kevés ásványi anyagot tartalmaz. A talajba szivárgó víznek több ideje van kioldani az ásványok anyagát. A mélyebb rétegekbe szivárgó víz pedig igen hosszú idő alatt (több tízezer év alatt) több anyagot tud kioldani.
Forrás: Ágoston – Kozák – Török 2008 VÍZ: felszíni és felszín alatti vizek, ivóvíz a 30oC feletti kifolyóvíz-hőmérsékletű víz minősül termálvíznek (hévíz) Porózus termál víztestek A kutak kifolyó vízhőmérséklete (°C) Dél-Alföldi Régió Forrás: Ágoston – Kozák – Török 2008
Szeged város ivóvizének átlagos összetétele, mg/l egységben kifejezve VÍZ: felszíni és felszín alatti vizek, ivóvíz Komponens Szeged város ivóvizének átlagos összetétele, mg/l egységben kifejezve Nátrium 41,75 Kálium 1,1 Ammónium 0,79 Kalcium 44,1 Magnézium 19,7 Vas 0,15 Mangán 0,05 Arzén 0,01 Klorid 3,91 Nitrit Nitrát <0,7 Hidrogén-karbonát 366 Szulfát 2,57 KOI 0,64 Alumínium 13 A vizsgált komponens A 944 m mély Anna-kút vizében mért komponens mg/liter egységben kifejezve Kálium 3,5 Nátrium 339,7 Ammónium 0,7 Kalcium 4,28 Magnézium 4,81 Vas 0,1 Klorid 34 Jodid 0,08 Fluorid 0,5 Hidrogén-karbonát 888,3 Metabórsav 5,8 Metakovasav 28,6 hévíz, gyógyvíz, ásványvíz
VÍZ: felszíni és felszín alatti vizek, ivóvíz Néhány ásványi anyag szerepe a szervezetben Kalcium (800 mg/nap): csontok, fogak felépítése, idegrendszer működése, véralvadás, normális szívritmus fenntartása. Nátrium (2g/nap): sav-bázis egyensúly fenntartása, izomműködés, ingerület- átvitel biztosítása. Kálium (3,5g/nap): elektrolit-egyensúly fenntartása és az ideg- és izomműködés biztosítása. Magnézium (nők: 300mg/nap, férfiak: 350 mg/nap): csontok, fogak képzése, ingerület-átvitel és izom-összehúzódás, enzimek alkotórésze. Foszfor (620 mg/nap): csontok, fogak, DNS alkotórésze. Vas (férfiak: 10mg/nap, nők: 15mg/nap): fontos összetevője a hemoglobinnak (vérszegénység megelőzése) és az izomsejteknek. Fluor (1,5mg/nap): csontok és fogak szilárdságának biztosítása. Jód (0,15mg/nap): pajzsmirigyhormon fontos alkotórésze, alapanyagcsere szabályozása, a magzat ideális testi és szellemi fejlődéséhez nélkülözhetetlen. Cink (9-10mg/nap): enzimek alkotórésze, egészséges bőr fenntartásában van szerepe. Réz (1,1mg/nap): enzimek, csontok, kötőszövet, vörösvérsejtek kialakításában működik közre. Forrás: Nógrádi Katalin Kalcium, kálium, magnézium, nátrium, fluor, króm, jód, foszfor, vas, króm, mangán, cink, kobalt, réz, bór, szulfát, metabórsav, hidrogén-karbonát
Szeged város ivóvizének átlagos összetétele, mg/l egységben kifejezve VÍZ: felszíni és felszín alatti vizek, ivóvíz Forrás: www.asvanyvizek.hu Komponens Szeged város ivóvizének átlagos összetétele, mg/l egységben kifejezve Nátrium 41,75 Kálium 1,1 Ammónium 0,79 Kalcium 44,1 Magnézium 19,7 Vas 0,15 Mangán 0,05 Arzén 0,01 Klorid 3,91 Nitrit Nitrát <0,7 Hidrogén-karbonát 366 Szulfát 2,57 KOI 0,64 Alumínium 13 Szentkirályi (összes ásv. a. 517 mg/l ) 21 0,8 0,26 63 23,7 n.a. 4 <1 <0,02 372 <10 Nestlé Aquarel (összes ásv. a. 603 mg/l) 7 5 0,02 79 39,2 n.a. <2 <1 <0,02 439 <10 Balfi (összes ásv. a. 1890 mg/l) 186 10,8 3,6 167 52 n.a. 69 1275 40 Pannon Aqua (összes ásv. a. 645 mg/l) 43 1,2 1,05 64 26,9 n.a. 9 450
VÍZ: felszíni és felszín alatti vizek, ivóvíz Folyóvíz: A legkevesebb oldott ásványi anyagot tartalmazza. Mivel a folyókba beszivárgó csapadékvíz a földekről műtrágyát, permetezőszert, stb. mos be, a gyárak szennyvize, a folyóparti városok kommunális szennyvize (néhol tisztítatlanul) belekerül, ezért sokféle (de határérték alatti) szennyezés lehet a vízben. A folyók öntisztulása következtében a mikroorganizmusok és a beoldódott oxigén hatására kb. húsz kilométeres szakaszon a folyóban lebomlik a káros szerves anyagok túlnyomó többsége. Ezért lehet a folyópartra telepített ún. parti-szűrésű kutakba szivárgó vizet (erős fertőtlenítés után) ivóvízként hasznosítani és települések vízellátására felhasználni. (pl. Budapest, Szolnok, Mohács, stb.) Tavak vize: A tavak vizének összetétele a talajvíz és a folyóvíz között van, attól függően, hogy van-e friss víz utánpótlás és az milyen arányú a talajvízzel való kapcsolathoz képest. A szikes tavak vize magas nátrium- és hidrogén-karbonát- ill. karbonátion tartalmú. Ha a tavakban nincs jelentős vízmozgás, hullámzás, a víz oldott oxigén tartalma olykor vészesen lecsökkenhet (nyári melegben vagy sok szerves szennyezés bejutásakor nem elég a levegőből beoldódó oxigén). Ez a halak látható pusztulásához vezethet.
VÍZ: felszíni és felszín alatti vizek, ivóvíz forrás: www.kvvm.hu
VÍZ: felszíni és felszín alatti vizek, ivóvíz A természetes vizek pH-ja 5,6-8,5 között változik (pl. folyóvíz, rétegvíz). (hidratált szén-dioxid, hidrogén-karbonát- és karbonátionok közötti egyensúly, „puffer rendszer”) esővíz pH-ja ha csak szén-dioxidot old 5,6, nitrogén és kén oxidok hatására 2,5-4 is lehet (savas eső, kénsav, salétromsav) (károk: élővilág, épített környezet) (citromsav, foszforsav adalék: üdítőitalok pH-ja 2,4-4) - ha a természetes víz ennél lúgosabb vagy savasabb, akkor környezeti szennyezésre, vagy természetes- vagy mesterséges szennyezésre kell gyanakodnunk. (pl. egy bánya csurgalék vize, ipari üzem szennyvize, bemosódó sziksó)
VÍZ: felszíni és felszín alatti vizek, ivóvíz A víz keménysége: a vízben oldott sók (kalcium- és magnézium-sók) határozzák meg (vált + áll =össz) keménységi fokkal fejezik ki (1 német keménységi fokú víz egy literében 10 mg CaO-dal egyenértékű kalcium- és magnéziumion van oldva) - a szegedi csapvíz közepesen kemény (12-13 német keménységi fok) a víz keménysége egyrészt hasznos, mert az ivóvíz magnézium- és kalcium tartalma az emberi szervezet számára élettanilag fontos elemek a kemény vízben rosszul habzik a szappan, kevésbé puhul meg az étel a melegítés hatására a kemény vízből kiváló vízkő (pl. a kalcium-hidrogén-karbonátból képződő kalcium-karbonát) elzárja a fűtőcsöveket, a kazánokban lerakodva rontja a hőátadást stb. - a vízlágyítás a kalcium- és magnéziumionok eltávolítását, más ionokkal való helyettesítését jelenti. Leggyakrabban nátriumionra cserélik a keménységet okozó ionokat. mész-szódás eljárás: (Ca(OH)2 és Na2CO3 adagolásával) CaCO3 és Mg(OH)2 csapadékot képezve s azt leülepítve csökkenthető a keménység trisós vízlágyítás: Na3PO4-ot adagolva a kalcium- és magnézium foszfátját képezik, amely rosszul oldódva kiülepszik. - zeolit ioncserélővel: (pl. egyes mosóporokban is). Ekkor a nátrium-formájú zeolithoz kötődnek a keménységet okozó ionok, s közben az addig zeoliton kötött nátriumionok jutnak a vízbe. - műgyantás ionmentesítés: pl. a cola italok és más üdítők vizét is így készítik, nem ivóvízből, nehogy az ivóvíz természetes kationjai a műital adalékaival csapadékot képezzenek. - komplexképző vegyülettel: a magnézium- és kalciumionok komplex vegyületét alakítjuk ki (pl. amino-polikarbonsavak hozzáadásával), amelyek stabilak, nem engedik el a Ca2+ és Mg2+ ionokat, és belőlük vízkő nem képződhet még melegítés hatására sem. Ilyen adalék is van egyes mosóporokban.
VÍZ: felszíni és felszín alatti vizek, ivóvíz Az ivóvíz és a fürdővíz fertőtlenítése nemcsak a folyóvízből nyert ivóvíznél (ahol a folyóba jutó fekáliás szennyvíz miatt indokoltnak látszik), hanem az artézi-kutas vízhálózatoknál is. Hiába steril az artézi víz, amikor a kútból kiszivattyúzzák, a víztoronyban a levegőből, a vízvezeték csövek tömítetlensége következtében a talajvízből is kerülhetnek bele káros mikroorganizmusok. a fertőtlenítő kémiai anyagok elölik a mikroorganizmusokat, mert mérgezőek, de az ember számára sem teljesen veszélytelenek. Annyi fertőtlenítőszert kell adagolni, amely sterillé teszi a vizet, de nem sokkal többet, nehogy az emberre is káros legyen. a fertőtlenítőszerek hatása lehet azonnali, de ha a szer megmarad a vízben, akkor maradó hatásával egészen a fogyasztóig vezető csőszakaszban biztosítja a sterilitást. kémiai fizikai klór (m) klór-dioxid ózon hidrogén-peroxid (m) ezüst (m) ezüst + hidrogén-peroxid (m) rézion (m) ultrahang UV fény
VÍZ: felszíni és felszín alatti vizek, ivóvíz A természetes vizek oxidálható anyag tartalmát (amelyet az oldott szerves vegyületek, pl. a huminsavak okozzák) fontos ismernünk. Ezt kétféleképp állapítják meg. A biokémiai (biológiai) oxigénigény (BOI) az az oxigénmennyiség, amely a vízben lévő szerves anyagok aerob úton, meghatározott idő alatt történő (ált. 5 nap) biokémiai lebontása során elfogy. BOI5 = mg O2/L. A teljes biokémiai oxigénigény (TBOI) a szerves szennyezők teljes lebontásához szükséges oxigén mennyisége. 5 nap alatt azonos hőmérsékleten tartott vízminta zárt térben történő tárolásakor a mikroorganizmusok mennyi oxigén gázt használtak el a levegőből. Ezt a gáztérfogat csökkenéséből számítják ki. A kémiai oxigénigény (KOI) a víz (talajminta) K-permanganáttal vagy K-dikromáttal (erélyes oxidálószerek) történő forralása során elhasználódott vegyszerrel egyenértékű oxigénfogyasztás. 1 liter víz oxidálható anyagainak oxidálásához hány mg oxigén használódott el a kémiai oxidálószerből.
Talaj, talajkémia kémia A talaj a Föld legkülső szilárd kérge, amely talajképződés tényezőinek együttes hatására jön létre a litoszféra, atmoszféra, hidroszféra és a bioszféra kölcsönhatásai révén. A talaj három (négy) fázisú polidiszperz rendszer. homok (0,05-2 mm) kolloid szilárd légnemű (talajlevegő) folyékony (talajoldat) kémia A fázisok mindegyike hat egymásra oldható sók: mozgékonyság, víz általi szállítás, talajra gyakorolt hatás vízmozgás iránya, különböző folyamatok (kilúgozás, sófelhalmozódás, humuszosodás) - A talajoldatokban lévő oldott anyagok a növények számára szükséges ionok közvetlen forrásai Talaj vízforgalma
kancsal
Talaj, talajkémia Oxidáció: elektronleadás, egy elem oxidációs száma nő (pl. Fe2+ ionból Fe3+ ion képződik). Gyakran oxigén felvételét is jelentheti az oxidáció. A természetes oxidáció gyakran mikroorganizmusok által segített folyamat. (Ilyen pl. az ammónia nitritté és nitráttá történő oxidációja (NH3→NO2-→NO3-).) Pl. talajvíz a levegőn állva, órák vagy napok múlva megbarnul, mert a víz eredetileg vas(II) ionjai lassanvas(III)-má oxidálódnak és a képződő Fe(OH)3 rosszul oldódó barna színű csapadék. Redukció: A levegőtől elzárt térben (pl. a rétegvizekben) játszódik le, amely elektron felvétele, vagy oxidációs szám csökkenése másképp fogalmazva. A redukciót is segíthetik mikroorganizmusok (pl. a denitrifikáció során). Az oxidáció (elektronleadás) és a redukció (elektronfelvétel) mindig egyidejűleg játszódik le A természetben lejátszódnak
Talaj, talajkémia Vaskiválás
legmobilisabb szállító közeg- gyorsan, nagy távolságra Levegő, légszennyezés Komponens Térfogat % Nitrogén 78 Oxigén 21 Argon 0,9 Szén-dioxid 0,03 legmobilisabb szállító közeg- gyorsan, nagy távolságra nem feltétlen a kibocsátó „élvezi” hosszú légköri tartózkodás: „lokálisból globális” probléma Légszennyező anyagok forrásai: Közlekedés Ipar Mezőgazdaság Különösen veszélyes: dioxin Kibocsátás kén- és nitrogén-oxidok szénhidrogének szénoxidok nehézfémek por és korom … IMISSZIÓ: szennyezőanyag koncentráció (pl. mg/m3) EMISSZIÓ: környezetszennyező anyag kibocsátása (pl . t/év) (A dioxin természetes úton nem keletkezik; a klór-tartalmú szénvegyületek alacsonyabb hőfokon való égetésekor ) A dioxin kevert hulladékok égetésekor (vegyes műanyag szemét otthoni tüzelésekor vagy a szemétégetőben) képződhet, és a kéménygázokkal messzire terjedhet. Ipari folyamatok is termelik. Már ng (10-9 g) mennyiségben is egészségkárosító. A tengeri halakban mérhető kiugróan magas koncentrációja jelzi a globális elterjedtséget. Évtizedek alatt sem bomlik le. A szoptató anyák tejében is kimutatható! 2000-ben Belgiumban dioxin szennyezés miatt az ország teljes élelmiszerkészletét meg kellett semmisíteni.
Savasságot és lúgosságot okozó anyagok hidrogéniont (protont tud) leadni Savak Lúgok pH csökken hidrogéniont (protont tud) felvenni pH nő A kémhatást az oldatban jelenlévő hidroxidionok és oxóniumionok egymáshoz viszonyított mennyisége határozza meg. Savas az oldat, ha az oxóniumionok koncentrációja nagyobb, mint a hidroxidionok koncentrációja. Lúgos, ha a hidroxidion koncentráció a nagyobb. Ha a kettő koncentrációja megegyezik, akkor az oldat semleges. A vízbe juttatott kémiai anyagok a víz pH-ját csökkenthetik. Ezek a savak. Más anyagok megnövelik a víz pH-ját, ezek a lúgos kémhatású anyagok. Mindkét anyagcsoportban megkülönböztetünk erős- és gyenge tulajdonságúakat. Az erős savak vízbe juttatva teljes egészében leadják protonjaikat (H+, vagy helyesebben a H3O+ koncentrációja nő meg). A gyenge savak csak részben disszociálnak, és nem mindegyik gyenge sav molekula adja le protonját. A bázikus anyagok hidroxid (OH-) ionokat juttatnak a vízbe, az erős bázis mindegyik molekulája leadja, a gyenge bázis csak részlegesen disszociál (nem mindegyik molekula „hajlandó rá”). Természetesen ezek a folyamatok egyensúlyi folyamatok, a koncentráció aránytól és egyéb partnertől függően is változhat a mértéke. Erős sav/bázis: teljesen disszociál Gyenge sav/bázis: részlegesen disszociál
Savasságot és lúgosságot okozó anyagok ERŐS SAVAK: sósav (HCl) (pl. gyomrunkban – emésztés; háztartásban pl. vízkő ellen) kénsav (H2SO4) (pl. autók ólom-akkumulátában, kén-dioxid (savas eső), szuperfoszfát műtrágya (oldhatatlan kalcium-foszfátot kénsavval alakítják vízoldható (és növény által felvehető) hidrogén-foszfát termékké) foszforsav (H3PO4) nem mérgező foszforvegyület. Jól használható a rozsdás vas tárgyak felületének letisztítására (rozsdamaró). Mivel vizes oldata savanyú hatású, élelmiszerek ízesítésére használják. Ezzel állítják be a cola italok kb. 2,4-es pH-ját. (A szénsavval ilyen alacsony pH nem állítható elő!) salétromsav (HNO3) maró hatású, erélyesen oxidálni képes. Oxidáló hatását nitrogén-oxidok (NO és NO2, az ún. nitrózus gőzök) felszabadulása kíséri. (robbanószerek (lőpor, TNT, dinamit, nitro-glicerin stb.), Pétisó műtrágya előállításához, savas eső) Mivel a cigaretta égésekor (600-700 ºC-on) a dohányból és az adalékokból képződik nitrogén-dioxid, az a tüdőbe jutva salétromsavat képez. Főképp ez az oka a tüdő roncsolódásának, a dohányosoknál szükségképpen kialakuló gennyes-váladékos köpetürítésnek! A gépjárművek kipufogó gázában ugyancsak van nitrogén-oxid (NO és NO2)…
Savasságot és lúgosságot okozó anyagok GYENGE SAVAK: szénsav (H2CO3), (helyesebben CO2*H2O, vagy CO2,aq) szódavíz, valamint a szénsavas italokban, eső „kimosva” a levegő szén-dioxid tartalmátmészkőcseppkő A szénsavas italok egy literében 5-8 g széndioxidot oldanak szén-dioxid túlnyomással. A szénsav savanyító hatása segít abban, hogy a vizes oldat tovább elálljon. A mikroorganizmusok egy része elpusztul a savas közegben. - hipoklórossav (HOCl), amely a klór vízzel való reakciójában képződik a következő egyensúlyban: Cl2 + H2O ↔ HOCl + HCl. Ennek nátrium-hipoklorit származéka a háztartási HYPO hatóanyaga. ecetsav (CH3COOH) ételeink ízesítésére (de pl. bor megecetesedése: alkohol levegőn történő oxidációja) A 10%-nál töményebb ecet kémiai manipulációval, szintetikusan készül, élettanilag kevésbé kedvező. Ha az ecetsav CH3-csoportjának egy hidrogénjét fluorra cserélik, akkor egy észrevétlenül ható vegyifegyverhez jutnak, amellyel 2 óra múlva bekövetkező szívbénulásos halált lehet előidézni. Ez példázza,hogy milyen veszélyes lehet a mg-nyi szennyezés az élelmiszerben. - citromsav gyümölcsök természetes alkotó része, de az üdítőkben mesterségesen előállított változatát alkalmazzák adalékként, ízesítő és tartósító céllal. aszkorbinsav (C-vitamin) zsírsav és olajsav: származékai a zsírok és olajok (glicerin észter származékok). A klasszikus szappan a zsírsav nátrium sója. Az első mesterséges szikvizet (szódavizet) Jedlik Ányos készítette
Savasságot és lúgosságot okozó anyagok LÚGOK: nátrium-hidroxid (NaOH) pl. lefolyótisztító, textilipar, régebben szappankészítés vegyipar: timföldgyártáshoz, de élelmiszerekben is - kálium-hidroxid (KOH) pl. lúgos akkumulátorokban elektrolitként, valamint káliszappan és más káliumvegyületek előállítására; de élelmiszerekben is kalcium-hidroxid (Ca(OH)2), oltott mész. (kalcium-oxidból, víz hozzáadásával) Házépítés: a levegő szén-dioxidját megkötve és kalcium-karbonátot képezve teszi lehetővé a házépítést (vakoló anyag, és a téglákat összeerősítő habarcs). Az oltott mész telített vizes oldatának pH-ja 12,45. - ammónium hidroxid (NH4OH), vagy helyesebben ammónia oldat háztartásban is használatos lúgos oldat (szalmiákszesz) (háztartási tisztítószerek, fémtisztítók). Oldja az ezüst-vegyületeket A nátrium-hidroxid a vegyipar elsődleges erős bázisa. Általában vizes oldatában alkalmazzák, mert így előállítása, és szállítása is egyszerűbb, és olcsóbb. Elsősorban savak semlegesítésére alkalmazzák. A nátrium-hidroxidot a Bayer-folyamat során bauxitból történő alumínium-oxid előállítására is alkalmazzák. Savak töménységének megállapítására nagyon jól használható. Régebben szappan előállításra széles körben alkalmazták. A szappankészítést először az arabok alkalmazták a 7. század környékén. A cselédek tipikusan NaOH fogyasztásával követtek el öngyilkosságot, ezért forgalmazását korlátozták. A papírgyártás során (a nátrium-szulfiddal együtt) a cellulózrostokban található lignin elkülönítésére alkalmazzák. Az élelmiszeriparban széles körben alkalmazzák, például a gyümölcsök héjának kémiai úton történő eltávolítására, csokoládé és kakaó készítése során, karamellel történő színezésnél, olajbogyó tartósításánál, valamint egyes pékárukban is előfordulhat. Élelmiszer-adalékanyagként, E524 néven alkalmazzák. Napi maximum beviteli mennyisége nincs meghatározva, valamint élelmiszerek esetén nincs ismert mellékhatása, mert rendkívül erős lúgossága miatt csak kis nagyon kis mennyiségben alkalmazható.[1] Gyakran nátrium-karbonáttal helyettesítik.[2] Az állati és növényi szöveteket egyaránt nagy mértékben roncsolja. Néhány tudatmódosító szer (például metamfetamin) készítésénél, a gyártás során felhasznált savak semlegesítésére, vagy katalizátor nátrium előállítására alkalmazzák.[3] A lúgot, és a nyers szappanokat sose tegyük alumíniumból, vagy ónból (bádog, sárgaréz) készült edénybe, mert azok feloldódnak. Használjunk inkább rozsdamentes acél-, megfelelő műanyag, de leginkább üvegedényeket.
Savasságot és lúgosságot okozó anyagok A savak és bázisok egymásra hatásakor (savas- és lúgos oldatok összeöntésekor) sók keletkeznek. Ha a só nem egyforma erősségű savból és lúgból képződött, akkor a só vízben való oldásakor az erősebb komponens kémhatása érvényesül. Így pl. a nátrium-karbonát (Na2CO3) oldásakor (amely só a szénsav (gyenge sav) és a nátrium-hidroxid (erős bázis) sója, a vizes oldat kémhatását az erősebb partner, itt a bázis dominanciája határozza meg. nátrium-karbonát (Na2CO3): szappanfőzés, sziksó (régen sziksósöprés szikes tavakban nátrium-klorid (NaCl): konyhasó, ételadalék, töményen tartósítószer tengervíz (35%°) -CaSO4.2H2O: gipsz (törött végtagok begipszelése, gipszkarton lemezek, a gipsz szobrok, épület díszek). nátrium-hidrogén-karbonát (NaHCO3) pl. sütőpor, szódabikarbóna. A savval reagálva széndioxid szabadul fel. (Akinek ég a gyomra, szódabikarbonát nyelve enyhítheti a fájdalmat, szén-dioxid távozik) nátrium-nitrát (NaNO3): A természetben is előfordul (bányászott salétrom). Régen műtrágyázásra is használták és lőport készítettek belőle (ez utóbbihoz jobb a kálium-nitrát). - ammónium-nitrát műtrágya, a talajerő pótlására (A hazai pétisó hatóanyaga). Nagy tömegben veszélyes robbanó anyag. - trisó (trinátrium-foszfát, Na3PO4). Vizes oldata erősen lúgos. Mosószer vagy vízlágyító anyag.
Építőanyagok, dekor Régen építőanyagok a természetből: fa, paticsfal, vályog tégla, nádtető stb. Ma előnyben: mesterségesen, sok energiával készített építő anyagok: égetett agyagtégla cement (mészkő + agyag magas T égetés) üveg olvasztással merevítésre acélhuzalok Gond: építési hulladék! Szervetlen anyagoknál cél: ne legyen tűzveszélyes, nem penészedjen, hő hatására kevesebb mérgező anyagot fejlesszenek, a rágcsálók nem kedvelik ezeket, stb. (Pl. a PVC padlóborítás- tűzeset??) Különösen veszélyes anyagok: pl. azbeszt (hőszigetelő borítás, eternitcső, palatető, stb.) porának az emberi szervezetbe kerülése rákos megbetegedést okozhat. Színes bevonat készítése (pácolás, festés, mázolás, színes vakolat) Az ehhez használt anyagok szinte kivétel nélkül mérgezőek, vagy környezetkárosítóak. (A kevés kivételhez tartozik a meszelés) (védőálarc, mérgező és maró hatású, ha nem vizes bázisú a festék, akkor az oldószer gőzei mérgezőek, tűz és robbanásveszélyesek. (A benzol rákkeltő is!)
Építőanyagok, dekor Tűzveszélyes anyagok Az égés feltétele: éghető anyag, égést tápláló közeg (levegő) (hőmérséklet). Az anyagok tűzveszélyességét két paraméterrel jellemezhetjük: Lobbanáspont érdemes tájékozódni valamely anyag (pl. festék oldószer, körömlakk lemosó, stb.). A lobbanáspont lehet a szobahőmérsékletnél is kisebb! Gyulladáspont lobbanáspontnál magasabb hőmérséklet. (Pl. egyes gyufák feje 270 ºC hőmérsékleten begyullad) Az égés megszüntetése a levegő kizárásával, vagy hűtéssel ( a gyúlási hőmérséklet alá hűtéssel) lehetséges. Módozatai: Az égő anyagot homokkal, földdel, pokróccal beborítjuk. Vízzel locsoljuk (hűtjük). Poroltóval olyan porral szórjuk be, amely termikus bomlása hőt von el (esetleg szén-dioxidot is fejleszt) és a porral befedve a levegőt is kizárjuk. (Hasonló céllal impregnálják a gyufaszálakat (pl. nátrium-foszfáttal), hogy a gyufaszál eloltása után ne legyen sokáig parázsló) Palackban tárolt cseppfolyós szén-dioxidot irányítanak a tűzre. A széndioxid nem éghető, kizárja a levegőt és a cseppfolyós szén-dioxid párolgása is hőt von el. Régebben HALONNAL oltót is használtak. Ezek halogénezett szénhidrogének. Bár oltják a tüzet, a gőzei nehezebbek a levegőnél, azonban a tűzben belőlük keletkező bróm- és klórszármazékok súlyosan mérgezőek. Használatukat nem engedélyezik már.
További veszélyes anyagok a háztartásban A veszélyes anyagokat a termékeken kötelező jelölni. Ezek használata során a kockázatokról és a biztonsági vonatkozásokról tudnunk kell. Ezeket az R-mondatok (kockázatok) és az S-mondatok (biztonság) fogalmazzák meg. + gyerekbiztos zár és kitapintható jelképek PCB (poli-klórozott-bifenil): műanyagiparban, növényvédő szerek, festékek, gumik, csomagolóanyagok gyártásánál, továbbá mindazon helyeken, ahol elektromos tüzek keletkezését kell megakadályozni (például kondenzátorok, transzformátorok hűtőfolyadéka). A természetben lassan bomlanak le, az élő szervezetben felhalmozódnak. Rákkeltők. Ma már néhány szigorúan ellenőrzött felhasználás kivételével tilos a használatuk. Higany: Súlyos egészségkárosodást okozhat, Parkinson kórhoz hasonló ideg-rendszeri károsodást is előidézhet. Használata veszélyessége miatt visszaszorulóban van. (Pl. higanyos hőmérő helyett más töltőanyagú, vagy rendszerű hőmérőt használnak.) Jelenleg még a fluoreszcens lámpákban (fénycsövekben) nélkülözhetetlen a higany. A „kiégett” higanygőzlámpákat veszélyes hulladékként kell kezelni, elsősorban a gramm nagyságrendű higanytartalma miatt. Egy víztorony víztömegét egyetlen higanyos lázmérő, vagy higanygőzlámpa higanyával meg lehetne mérgezni!
További veszélyes anyagok a háztartásban Dohányfüst: nikotin és kátrány származékok, szén-monoxid, nitrogén-oxid szennyezés, a dohányból égéskor felszabaduló higany, kadmium, stb. Ezek zöme akadálytalanul átjut a cigaretta cellulóz füstszűrőjén! (A dohányzó ember átlagos életkora 14 évvel rövidebb a nemdohányzókhoz viszonyítva.) Kábítószerek: az emberi akaratot, tudatot, személyiséget, élettartamot befolyásoló vegyületek. (Az LDS halálos adagja 0,0007 gramm csupán!)
További veszélyes anyagok a háztartásban a cigaretta parázsló vége 700-1050°C körüli hőmérsékleten izzik több mint 4000 különböző kémiai anyag 80-féle alkán, alkén és alkin, mintegy 100 aromás szénhidrogén, kb. 25-féle alkohol, karbonil-származékok, savak, észterek, fenolok és fenoléterek, további alkaloidok és nitrogéntartalmú vegyületek, peroxidok, szterinek, terpének kerülnek a levegôbe és a szervezetbe.
Tisztítószerek Tisztításra használt anyagok Általában lúgos kémhatású anyagok, amelyek oldják a zsírokat, a koszt. A felületi tisztításhoz hozzájárulhat némi dörzsanyag is (érd: fogkrém) Komplexképző adalék (felületi fémionok, vízlágyítás) A termékek illatosításához , színezéséhez további (túlnyomóan) mesterséges vegyületeket adagolnak. A felületi tapadás elősegítéséhez felületaktív anyagokat is bedolgoznak. Az adalékféleség közül azok arányát növelik, amelyek kevésbé toxikusak. (Ezért pl.. alifás és nem aromás vegyületekből készítenek felületaktív anyagokat. Foszfátok helyett zeolitok) Kozmetikumok a test felületével érintkezve károsíthatnak, bőrelváltozást, allergiát, stb. a nem természetes, testidegen vegyszerek alkalmazását kerülni célszerű
Élelmiszerek és adalékok Élelmiszer tartósítása Régi bevált technikák: Sózás, szárításos víztelenítéssel történő tartósítás, hűtés, fagyasztás, külső felület füstölése. Újabban kémiai szerekkel: szalicil, benzoesav és észterei, para-hidroxi-benzoátok észterei, szorbinsav, nitritek (nitrites pácsó a húsárukban), dimetil-dikarbonát, hangyasav, propionsav és sói, bórax, hexametilén-tetramin, bifenil, fenil-fenol (citrusféléknél), tiabenzazol (banánnál), antibiotikumok, klór, klórdioxid, kén-dioxid, stb. A tartósító szerek mérgezőek. Azáltal tartósítanak, hogy elölik a mikroorganizmusokat, de hatással vannak a „makro-organizmusok” sejtjeire is ! A fogyasztói társadalomban évente 0,5-1,5 kg adalékot, köztük tartósítószert is fogyaszthat a fogyasztó! Egyes tartósítószerek allergiát válthatnak ki, lehet valaki aszpirin érzékeny, szalicil érzékeny, stb. A káros hatás elkerülhető( saját előállítás, vásárláskor az összetétel ellenőrzése, csak hőkezelt konzervek). E- betűs adalékok (Kb. másfélezer élelmiszer adalék lehetséges!)
Élelmiszerek és adalékok A guar gumi ipari alkalmazásai: textilipar, papíripar, robbanószer gyártás, gyógyszeripar, kozmetikai ipar,olaj- és gázfúrás, bányászat, élelmiszeripar. Élelmiszeripari alkalmazások: Sütőipar: növeli a tészta nyújthatóságát, javítja az állagát, növeli eltarthatósági idejét. Töltött termékeknél meggátolja a töltelék kicsepegését, szivárgását. Tejipar: sűríti a tejet, joghurtot, kefirt, a folyékony sajttermékeket, segít megőrizni a jégkrémek állagát. Húsipar: kenő- és kötőanyag (a húskészítményeknél). Öntetek és szószok: segíti a szószok, öntetek, ízesítők stabilitását. Egyéb termékeknél: pl. leves-porokban, fagyasztott termékeknél, takarmányoknál. A határértéket már akkor túllépte a szennyezett guar gumival készült élelmiszer, ha a kész élelmiszer termékből kb. 30 g-ot fogyasztottunk naponta!
Élelmiszerek és adalékok NARANCS szénsavas üdítőital Összetevők: víz, fruktóz-glükózszörp, narancslé 5% sűrítményből, szén-dioxid, savanyúságot szabályozó anyag: citromsav, aromák, tartósítószer: kálium-szorbát, színezékek: béta-karotin és kinolinsárga, stabilizátor: guargumi, antioxidáns: aszkorbinsav. Ne tegye ki közvetlen napfénynek! Joghurt-mustra gyümölcsjoghurt?? fogyókúrás??? egészséges??? probiotikus??? finom??? A joghurt jó a gyerekeknek, hiszen telis-tele van kalciummal. Jó a fogyókúrázóknak, hiszen 0% a zsírtartalma. És persze van benne sok-sok fehérje és az emésztést is segíti. 100 gramm gyümölcsjoghurtnak min. 4 gramm gyümölcs (min. 20g, hogy íze is legyen) 100 gramm termékben átl. 1,5 teáskanál cukornak megfelelő szénhidrát található Kármin (E120) bíbortetű nőstényeinek porítmányából kivont anyag. Előfordul még az egykoron betiltott, ma újból sok helyen engedélyezett Na-ciklamát (E952), vagy az állatoknál hólyagrákot előidéző Na-szacharinát (E954) is a gyümölcsjoghurtokban.
Élelmiszerek és adalékok E-101 (riboflavinok): sárga, B2-vitamin, sok természetes eredetû B2-vitamin van az élelmiszerekben E-102 (tartrazin):szintetikus, sok embernek allergiát okoz, Svájcban és Ausztriában betiltották E-123(amarant): vörös, szintetikus, az Amerikai Egyesült Államokban betiltották, állatkísérletekben mutagénnek bizonyult (rosszindulatúelváltozás kockázata) E-150 (karamell), E-150b (szulfitos karamell) E-160 (karotinoidok), E-160a (karotin-a,-b,-c) E-162 (céklavörös, vagy betanin): vörös, céklából vonják ki, természetes színezõanyag, átlagos fogyasztása ártalmatlan E-163 (antocián): kék, lila, piros; kék szõlõbõl vonják ki, természetes színezõanyag, átlagos fogyasztása ártalmatlan E-200 (szorbinsav és vegyületei): vörösáfonyában találhatóak meg, a szervezetben lebomlanak, allergiát okozhatnak E-210(benzoesav és vegyületei): allergiás csalánkiütéseket, asztmát okozhatnak, szintetikus festékanyagokkal együtt fogyasztva, E-300 jelenlétében benzol keletkezik belõlük E-211(nátrium-benzoát) E-220 (kén-dioxid és vegyületei): fejfájást és hányingert okozhatnak, irritálják emésztõcsatornát, allergiát, asztma-rohamokat válthatnak ki E-221 (nátrium-szulfit): bontja a B-vitamint E-230 (bifenil): citromfélék felületkezelõje penészedés ellen, fõként a gyümölcs héjában raktározódik
Energiahordozók Ma még döntően fosszilis energiahordozók (tőzeg, lignit, barnaszén, kőszén, kőolaj, földgáz, stb.) A fosszilis energiahordozók készletei lassan kimerülnek. A fosszilis energiahordozók égéstermékei hozzájárulnak a savas esők kialakulásához Hozzájárulnak a globális felmelegedéshez (szén-dioxid növ.). Az évmilliók óta pl. kőolajban, szénben rögzített széntartalom az égetés során a légkörbe kerül. Az üvegház hatású szén-dioxid koncentrációjának növekedése a légkörben hozzájárul a globális felmelegedéshez. Megújuló energiaforrások… Biomassza hasznosítása: égetés bioetanol (A cukortartalmú, keményítőtartalmú, cellulóztartalmú anyagokból egyaránt lehet etilalkoholt gyártani (természetesen eltérő technológiával). Az etilalkohol, ha víztartalmát eltávolítják (azaz abszolút alkoholt gyártanak), minden arányban keverhető a benzinnel. ) Visszamaradó anyag talajerő-utánpótlás biodízel (az olajos magvakat hidegen sajtolva, átészterezve metil- vagy etilalkohollal, akkor kapjuk az ún. biodízel motorhajtó anyagot. Sajtolás után pogácsa állati takarmányként)
lefolyótisztító (de KOH ill. egyéb) spray acetonos körömlakk !! FÜRDŐSZOBA háztartási sósav vízkőoldás, ált. 20% körül hipó, domestos stb. fertőtlenítés NaOH lefolyótisztító (de KOH ill. egyéb) (gumikesztyű, savszemüveg, köpeny) spray régebben freon, ma ált. propán-bután: tűz- és robbanásveszélyes acetonos körömlakk könnyedén meggyullad, nem célszerű dohányozni közben klórgáz!!!! (sárgászöld, szúrós szagú, nyálkahártya-irritáció, tüdővizenyő, nehezebb, mint a levegő, nem lehet egyszerűen kiszellőztetni)
Köszönöm a figyelmet! Felhasznált irodalom Galbács Zoltán: Mindennapok kémiája előadásanyag Rakonczai János: Globális környezeti kihívásaink www.kvvm.hu Borsy Zoltán: Általános természetföldrajz