C5250 Chemie životního prostředí II definice pojmů

Transkript

1 C5250 Chemie životního prostředí II definice pojmů Na základě materiálů Ivana Holoubka a Josefa Zemana zpracoval Jiří Kalina. Ekotoxikologie věda studující vlivy chemických, fyzikálních a biologických faktorů na populace a společenstva nehumánních druhů. Škodlivina (polutant) chemická látka přítomná v prostředí v koncentraci vyšší, než je přírodní, jako důsledek lidské aktivity a mající široké nežádoucí vlivy na prostředí. Xenobiotikum (cizorodá látka) sloučenina antropogenního původu, přírodě cizí. Jed všechny látky jsou jedy, nic není bez jedovatých vlastností. Je to pouze dávka, která činí z látky jed (Paracelsus). Toxicita schopnost látky poškozovat organizmus, daná jejími fyzikálními a chemickými vlastnostmi. Expozice proces, při kterém přichází organizmus do styku s látkou a při kterém lze předpokládat přestoupení hranice organizmu. Dávka množství látky vstupující do organizmu během expozice vztažené na jednotku tělesné hmotnosti a času. Účinek výsledek interakce látky s organizmem. Odpověď měřitelná míra účinku. Perzistence odolnost látky vůči rozpadu. Charakterizuje dobu života látky v prostředí. Biodostupnost reálná schopnost látky být přijímána organizmem z okolního prostředí. Biopřístupnost reálná a hypotetická schopnost látky být přijímána organizmem z okolního prostředí. Bioakumulace proces, během kterého jsou chemické látky akumulovány organizmy přímo z okolního média nebo prostřednictvím kontaminované potravy. Biokoncentrace proces, během kterého dochází k akumulaci chemické látky přímo ze zevního prostředí do živého organizmu, jako výsledku simultánního příjmu a vylučování. Bioobohacování výsledek procesů bioakumulace a biokoncentrace, při kterém tkáňová koncentrace látky vzrůstá průchodem více trofickými úrovněmi. Biokoncentrační faktor (BCF) poměr koncentrace chemické látky v biotě vůči koncentraci v zevním prostředí. Bioakumulační faktor (BAF) - poměr koncentrace chemické látky v potravě vůči koncentraci v zevním prostředí. Rozdělovací koeficient n-oktanol n voda ( (K OW) rozdělovací koeficient užívaný k dohadu OW lipofility látky neboli rozdělovací tendence mezi vodou a organickým rozpouštědlem (lipidy). Osud látky v prostředí vstup do složek prostředí, transport a kumulace uvnitř, resp. přechod mezi složkami, chemické reakce v prostředí vedoucí k zániku látky.

2 Globální problémy lidstva definice výčtem - zbraně hromadného ničení, vyčerpávání přírodních zdrojů & přelidnění, znečištění životního prostředí, civilizační nemoci, společenská krize z těchto problémů. Systém myšlená nebo reálná část prostoru a to co je uvnitř tohoto prostoru. Izolovaný / uzavřený / otevřený. Zvětrávání chemická a fyzikální degradace hornin na relativně malé částice a rozpuštěné látky. Klíčový prvek exogenního geochemického cyklu. Půda směs produktů zvětrávání, organických látek, původních hornin a vody. Ekosystém ucelený soubor organizmů a jejich prostředí. Biocenóza společenstvo druhů organizmů. Ekotop územní jednotka se stejnými půdními, klimatickými a tvarovými znaky. Biom soubor ekosystémů podobných typů. Ekologická nika funkce konkrétního druhu v daném ekosystému. Pauliho vylučovací princip žádné dva elektrony v elektronovém obalu atomu nemohou mít všechna kvantová čísla stejná. 1. zákon termodynamiky energie systému zůstává konstantní, není-li změněna prací nebo přenosem tepla mimo systém. 2. zákon termodynamiky celková neuspořádanost v průběhu procesů roste. Hessův zákon. 3. zákon termodynamiky ds 0 pokud T 0. Ideální plyn plyn, jehož molekuly jsou hmotnými body, pohybují se chaoticky a navzájem na sebe silově nepůsobí. Boyle Marriotteův zákon součin tlaku a objemu plynu je při konstantní teplotě a látkovém množství konstantní. Gay Lussacův zákon V T = (V 0 T) / 273,15 pro tlak plynu za teploty T. Charlesův zákon tlak ideálního plynu je při konstantním objemu přímo úměrný teplotě. Van der Waalsova rovnice (p + a n 2 / V 2 ) (V n b) = n R T pro reálný plyn, kde a, b jsou konstanty pro konkrétní plyn. Joule Thomsonův jev ochlazování plynu při expanzi. Viskozita vnitřní tření laminárních vrstev v kapalině. Tlak páry kapaliny (tenze páry) tlak páry kapaliny při rovnováze mezi kapalnou a plynnou fází. Bod varu teplota, při níž se tenze páry kapaliny rovná okolnímu tlaku. Termodynamika věda studující změny stavu soustavy. Homogenní systém systém, ve kterém jsou stavové vlastnosti všude stejné, nebo se mění plynule.

3 Heterogenní systém systém složený z více homogenních (a navzájem nehomogenních) částí. Extenzivní vlastnost systému vlastnost, jejíž hodnota závisí na hmotnosti systému (kvantitativní). Intenzivní vlastnost systému vlastnost, jejíž hodnota nezávisí na hmotnosti systému (kvalitativní). Stavová veličina míra intenzivní vlastnosti. Termodynamická rovnováha stav systému, v němž je působení systému na okolí a vzájemné působení všech jeho částí vyrovnáno. Termodynamický děj přechod systému mezi stavy. Reverzibilní děj děj, při kterém systém prochází pouze rovnovážnými stavy. Ireverzibilní děj děj, který není reverzibilní. Izotermický,, izobarický,, izochorický děj děj za konstantní teploty, tlaku, objemu. Vnitřní energie systému veličina, označená U, definovaná jako celková energie systému mimo kinetickou a potenciální energii systému jako celku. Je stavovou funkcí. Termochemie část termodynamiky zabývající se tepelnými efekty při chemických reakcích. Exotermní reakce reakce, při níž se teplo uvolňuje do okolí. Endotermní reakce reakce, při níž je pohlcováno teplo z okolí. Entalpie veličina označená H definovaná jako H = U + p V Carnotův cyklus reverzibilní děj, přeměna tepla na práci. Entropie veličina označená S definovaná jako ds = dq rev / T. Také jako S = k l n ω. Gibbsova energie veličina označená G, definovaná jako G = H T S. V rovnováze dosahuje minima. Helmholtzova energie veličina označená F, definovaná jako F = U T S. Guldberg Waageův zákon v rovnováze je součin koncentrací produktů umocněných na stechiometrické koeficienty v konstantním poměru k součinu koncentrací reaktantů umocněných na stechiometrické koeficienty. Vratná reakce reakce probíhající současně oběma směry. Rovnovážní konstanta konstanta udávající poměr mezi součinem koncentrací produktů a součinem koncentrací reaktantů z Guldberg Waageova zákona. Stupeň konverze poměr množství výchozí látky přeměněné v produkt vůči počátečnímu množství výchozí látky. Silný elektrolyt elektrolyt zcela rozštěpený na ionty (soli kyselin, silné kyseliny a hydroxidy). Slabý elektrolyt elektrolyt částečně rozštěpený na ionty (slabé kyseliny). Hydratační číslo počet molekul vody vázaných na jeden iont v roztoku.

4 Pufr systém sloužící k zachování konstantní hodnoty ph. Henderson Hasselbachova rovnice výpočet složení pufru ze slabé kyseliny a její soli. ph = pk a + log c sůl / c kyselina). Součin rozpustnosti součin koncentrace iontů rozpuštěné soli. Izoelektrický bod hodnota ph, při které je součet nábojů molekuly (bílkoviny) roven 0. Chemický potenciál změna Gibbsovy energie dané fáze při jednotkové změně látkového množství tak, že teplota, tlak a látkové množství ostatních fází zůstávají nezměněny. Chemický potenciál Gibbsova energie připadající na jeden mol složky v daném systému za konstantní teploty a tlaku. Fugacita veličina f, také míra únikové snahy složky roztoku neboli idealizovaný parciální tlak složky. Fugacita ideálního plynu je rovna jeho tlaku. Fugacitní koeficient veličina Θ definovaná jako f = Θ P. Henryho zákon vztah pro parciální tlak rozpuštěné látky a její molární zlomek v roztoku p I = K i x i, kde K i je Henryho konstanta charakteristická pro daný plyn. Speciální případ Raoultova zákona. Raoultův zákon - vztah parciálního tlaku složky a její koncentrace. V páře nad směsí kapalin je parciální tlak složky roven součinu molárního zlomku této složky v kapalině a tlaku nasycené páry nad čistou složkou. Nernstův zákon poměr mezi koncentracemi tuhé látky rozpuštěné ve vzájemně nemísitelných kapalinách je konstantní. Jeho velikost je rovna Ernstovu rozdělovacímu koeficientu k, závislému na teplotě. Environmentální rozhraní místo styku na rozhraní dvou environmentálních fází. Perzistence schopnost látky zůstat v prostředí nezměněna po dlouhou dobu. Poločas života doba, za kterou je poloviční množství látky odstraněno z prostředí. Rozpustnost ve vodě výskyt látky v objemové jednotce vodné fáze při rovnováze s látkou v jejím aktuálním stavu (s, l, g) za specifických podmínek (T, p). 1. Fickův zákon difúzní tok J A je přímo úměrný gradientu koncentrace molekul A v místě x dle vztahu: J A = - D AB dc A / dx, kde D AB je difúzní koeficient. 2. Fickův zákon vztah dc A / dt = D (d 2 C A / dx 2 ). Advekce - přenos látky prouděním média (vzduchu) obvykle na větší vzdálenost než při difúzi. Těkání přenos látky z kapalné do plynné fáze za teploty nižší než je teplota varu. Vnitrooblačné a podoblačné vymývání jednosměrné advekční procesy vymývání látky z atmosféry srážkami pokud má látka v atmosféře vyšší fugacitu než ve srážkách. Sorpce zvyšování koncentrace látky v přechodné oblasti blízké rozhraní dvou fází (mezifázi). Adsorpce sorpce na rozhraní pevné fáze a kapalné nebo plynné fáze.

5 Adsorbent, adsorbát látka na které probíhá sorpce, látka která podléhá sorpci. Langmuirova izoterma vztah pro množství adsorbované látky Θ, maximálního pokrytí povrchu Θ max, konstanty b závislé na teplotě a tlaku p: Θ = Θ max (b p / (1 + b p)). Freundlichova izoterma - vztah pro koncentraci adsorbované látky c ads, koncentraci látky v okolí c out a konstanty K a n specifické pro danou dvojici fází: c ads = K c outn. Reakční kinetika věda zabývající neměřením rychlosti chemických reakcí. Molekularita reakce veličina rovná minimálnímu počtu částic vstupujících do reakce. Rychlostní konstanta konstanta pro výpočet rychlosti chemické reakce. Souhrnný řád reakce součet stechiometrických koeficientů z rychlostní rovnice reakce. Reakce 1. řádu reakce, kde pro koncentraci látky A platí c A = c A,0 e k t. Katalyzátor látka ovlivňující reakční rychlost a neovlivňující rovnováhu. Při reakci se nespotřebovává. Rovnice Michaelise a Mentenové v = v max c s / (K M + c s), kde K M je Michaelisova konstanta a c s koncentrace substrátu. Hydrolýza reakce, ve které molekula vody nahrazuje atom nebo skupinu v organické molekula. Kvantový výtěžek při fotochemické reakci poměr počtu fotonů absorbovaných látkou vůči počtu zreagovaných molekul látky. Aktinický tok tok fotonů do velmi malého objemu.