Chemie životního prostředí – seminář Jaromír Literák Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity 10. listopadu 2016 Jaromír Literák Chemie životního prostředí – seminář Rovnovážná distribuce látek Rozdělovací koeficient × konstanta. K12 = c1 c2 Rozdělovací koeficient oktanol-voda Kow = co cw Míra lipofility látky. Typicky 102 − 107 , často udáván jako log Kow . Experimentálně stanovován nebo odhadován. Jaromír Literák Chemie životního prostředí – seminář Rozdělovací koeficient oktanol-voda Odhad log Kow s využitím π-konstant (Fujita a Hansh). Funkční π-konstanta Funkční π-konstanta skupina skupina -NH2 −1,23 -F 0,14 -OH −0,67 -N(CH3)2 0,18 -CN −0,57 -CH3 0,56 -NO2 −0,28 -Cl 0,71 -COOH −0,28 -Br 0,86 -OCH3 −0,02 -CH2CH3 0,98 -H 0,00 -CH(CH3)2 1,35 Jaromír Literák Chemie životního prostředí – seminář Příklad č. 1 1 Ze známé hodnoty log Kow sloučeniny A odhadněte log Kow sloučeniny B. 2 Která ze sloučenin je lipofilnější? 3 Kolikrát je jedna sloučenina lipofilnější než ta druhá? CCl3 ClCl log Kow = 5,87 A CCl3 OO log Kow = ? B CH3H3C Jaromír Literák Chemie životního prostředí – seminář Bioakumulace Bioakumulace × biokoncentrace × biomagnifikace (bioobohacování) BAF × BCF × BMF BCF = corganismus cw corg [µg g−1 ], cw [µg cm−3 ] Za předpokladu ρw = 1 g cm−3 je BCF bezrozměrný. Empirické vztahy mezi Kow a BCF, např.: log BCF = log Kow − 1,32 Jaromír Literák Chemie životního prostředí – seminář Příklad č. 2 Odhadněte maximální koncentraci 1,2,4-trichlorbenzenu (1,2,4-TCB) v těle pstruha, který žije ve vodě, která obsahuje 2,3 ppb 1,2,4-TCB. Výsledek uveďte v ppm. log Kow (1,2,4-TCB,25 ◦ C) = 4,04 Cl Cl Cl 1,2,4-trichlorbenzen Jaromír Literák Chemie životního prostředí – seminář Rovnovážná distribuce látek K12 = c1 c2 V systému se 2 fázemi je frakce látky v jedné fázi: f1 = m1 m1 + m2 = c1 · V1 c1 · V1 + c2 · V2 Platí: f1 + f2 = 1 Po úpravě: f1 = 1 1 + c2 c1 · V2 V1 = 1 1 + 1 K12 · V2 V1 Jaromír Literák Chemie životního prostředí – seminář Rovnovážná distribuce látek Obecně pro více než dvě fáze: f1 = 1 1 + n n=2 1 K1n · Vn V1 Jaromír Literák Chemie životního prostředí – seminář Příklad č. 3 Do polévkové mísy, která obsahovala 1 dm3 zředěného vývaru o teplotě 25 ◦ C s 1 cm3 tuku na povrchu, spadl krystalek naftalenu o hmotnosti 1 mg. Po zakrytí mísy víkem došlo k ustavení rovnováhy mezi vodnou fází, tukem a vzduchem, jehož objem byl 1 dm3 . Vypočtěte, kolik naftalenu je rozpuštěno v tuku na povrchu. log Kow = 3,36 log Kaw = −1,76 Jaromír Literák Chemie životního prostředí – seminář Příklad č. 4 Pomocí modelu, který předpokládá ustavení rovnováhy mezi vzduchem, vodou a půdou a sedimenty (jejich velikost naleznete na obrázku), odhadněte poločas života lindanu. Předpokládejte, že lindan zaniká ve všech třech prostředích reakcemi, které se řídí kinetikou pseudo-prvního řádu. log Kaw = −3,94 log Kow = 3,78 ka = 0,1 den−1 kw = 0,01 den−1 ko = 0,0006 den−1 Jaromír Literák Chemie životního prostředí – seminář Příklad č. 4 Cl Cl Cl Cl Cl Cl lindan Jaromír Literák Chemie životního prostředí – seminář