ამას წინათ პლასტმასებზე ვწერდი. ვამბობდი პლასტმასის ეპოქაში ვცხოვრობ-მეთქი… განა მარტო მე? თქვენც და მთლიანად მსოფლიოც. კოვიდპანდემიის დროს არსებულმა ვითარებამ გარემოს ქიმიის მონაცემები შეცვალა და თუ მიკეტვ-მოკეტვების დროს ატმოსფერული ჰაერი თითქოს ოდნავ გაიწმინდა, პლასტმასებით გარემოს დაბინძურებამ, პირიქით – იმატა. ეს განსაკუთრებით ერთჯერადი პლასტმასის ნივთების ინტენსიურად გამოყენების ხარჯზე მოხდა და ჟურნალმა Science of the Total Environmental პრობლემას სპეციალური ნომრების მთელი სერია დაუთმო. პანდემიის გამო მსოფლიოს სხვადასხვა ქვეყნის სუპერმარკეტებში შეხვდებოდით წარწერას, რომ იყენებენ მხოლოდ პოლიეთილენის პაკეტებს და მორჩა.
ამავე ჟურნალის მონაცემების მიხედვით, პლანეტის დაბინძურება ერთჯერადი ნიღბებისა და ხელთათმანების გამოყენების მატებამაც გამოიწვია. დღეისათვის გამოყენებულია 89 მილიონი ნიღაბი, 30მლნ. ხელთათმანი, 1,59მლნ. პლასტმასის დამცავი ფარი თუ სათვალე და ა.შ. (წერილის დაბეჭდვისას ეს მონაცემები უფრო გაიზრდებოდა) დიახ, გამოყენებული და გარემოში მოსროლილია.
ერთჯერადი ნიღბების გამოყენებამ, მრავალჯერადი გამოყენების ნიღბების მოხმარებასთან შედარებით, შეიძლება კლიმატის ცვლილება 10-ჯერ გაამძაფროს. შებრძანდით და თავად ნახეთ ინფორმაცია https://www.mdpi.com/1660-4601/17/15/5439. თქვენი სურვილის შემთხვევაში კი PITTCON 2021, SHORT COURSE, March 2, Virtual Event-ის პრეზენტაციაც შემიძლია გაახლოთ, რომელიც Science of the Total Environmental-ის მთავარმა რედაქტორმა – დამია ბარჩელომ წარმოადგინა. წერილზე თანდართული სურათებიც სწორედ მისი პრეზენტაციიდანაა.
ჩატარებული კვლევების შედეგად კი შემდეგი დასკვნები გაკეთდა:
Covid-ის გამო 2020-21 წლებში პლასტმასის ნარჩენები (ნიღბები + PPE) შეიძლება 25-50%-მდე გაიზარდოს. ნიღბებში ცელულოზას ბოჭკოებთან ერთად PP გამოყენებულია პოლიმერიც. ამიტომ, გამოსავალი მხოლოდ ასეთი პლასტმასების ხელახალ გადამუშავებაში მდგომარეობს და სათავო პოლიმერებად ბიოდეგრადირებადი PLA და PCL უნდა იყოს აღებული.
რაც შეეხება უმისამართოდ გადაყრილ ნიღბებს, ისინი ზღვისა და ოკეანის წყლებში იყრიან თავს და შესაბამისი დარგის მეცნიერებს გვარიან თავსატეხსაც უჩენენ.
ჩვენ სკოლის ქიმიის გაკვეთილზე მიკროპლასტმასის რაოდენობას ზღვის წყალში ვერ განვსაზღვრავთ. თუნდაც იმიტომ, რომ ამას ძვირადღირებული აპარატურა სჭირდება. ზღვის წყლის ანიონების რაოდენობრივი განსაზღვრა კი თავისუფლად შეიძლება. თუ ზღვასთან ახლოს არ ცხოვრობთ, ჩვეულებრივ წყალში ზღვის მარილი გახსენით და ესეც გამოდგება. სამუშაო გრძელია. ან ნაწილ-ნაწილ შეასრულეთ (როგორც მე ვაპირებ მის დაყოფას ჩემს სტატიაში), ან საკლუბო მეცადინეობა დაუთმეთ და მთლიანი პროცესი ერთად ჩაატარეთ.
მაშ ასე….
ზღვის წყლის ანიონების რაოდენობის განსაზღვრა (ნაწილი პირველი)
ზღვის წყალი რთული ხსნარია, რომელიც მრავალ მარილს შეიცავს. მისი მარილიანობა დამოკიდებულია მდებარეობაზე, სიღრმეზე, წელიწადის დროზე და სხვა ფაქტორებზე. სტანდარტული ზღვის წყლის ერთი ლიტრი, კვლევაზე დაფუძნებით, შეიცავს დაახლოებით 964.83გ. წყალს და მასში გახსნილ 35.17გ. მარილებს. ეს უკანასკნელი რაოდენობა შეიცავს 19.35გ (55.0%) ქლორიდ იონებს, 10.78გ (30.7%) ნატრიუმის იონებს, 2.71გ (7.71%) სულფატ იონებს, 1.28გ (3.64%) მანგანუმის იონებს, 0.41გ (1.17%) კალციუმის იონებს, 0.40გ (1.13%) კალიუმის იონებს და 0.24გ (0.68%) სხვა იონებს (მათ შორის სტრონციუმს, ბრომიდს, ფთორიდს, ბიკარბონატს, კარბონატს და სხვა).
წარმოდგენილ სამუშაოში (პროტოკოლი რობერტ ბრიუს ტომპსონის წიგნის მიხედვითაა All Lab, No Lecture) შევასრულებთ ქლორიდ და სულფატ იონების რაოდენობრივ განსაზღვრას. ამ ორი ანიონის რაოდენობის განსაზღვრა საკმარისია, რათა სწორად გავიგოთ რაოდენობრივი ანალიზის მეთოდები. თვალსაჩინოებისთვის ქლორიდ და სულფატ იონების ანალიზისთვის სხვადასხვა მეთოდს გამოვიყენებთ. ქლორიდ იონების რაოდენობას გატიტვრით დავადგენთ, სულფატ იონების რაოდენობას კი – გრავიმეტრიული ანალიზით.
როგორც ვიცით, ქლორიდ იონები შეიძლება ვერცხლის იონების მეშვეობით დაილექოს და ნალექის სახით უხსნადი ვერცხლის ქლორიდი წარმოიქმნას. თვისებითი ანალიზისთვის ქლორის შემცველ წყალში ვერცხლის ნიტრატის დამატება და თეთრი ხაჭოსებრი ნალექის სახით ვერცხლის ქლორიდის წარმოქმნა საკმარისია იმის დასტურად, რომ საკვლევ წყალში ქლორის იონები მართლაც არის.
ზღვის წყლის ნიმუშს, როგორც ინდიკატორი დავამატოთ კალიუმის ქრომატის მოყვითალო ხსნარი. ვერცხლის ქრომატი ასევე უხსნადია, თუმცა ვერცხლის ქლორიდზე ოდნავ მეტად იხსნება. როდესაც ზღვის წყლის ნიმუშს გავტიტრავთ ვერცხლის ნიტრატის სტანდარტული ხსნარით, პირველად უფრო ნაკლებხსნადი ვერცხლის ქლორიდი გამოილექება. ეს ნალექი უფრო მოყვითალო იქნება, ვიდრე თეთრი, რადგან ხსნარს დამატებული აქვს ქრომატ იონები. მხოლოდ მას შემდეგ, რაც ვერცხლის ქლორიდის მთლიანი რაოდენობა დაილექება, ვერცხლის ნიტრატის ტიტრანტი დაიწყებს ქრომატ იონთან ურთიერთქმედებას და წარმოქმნის აგურისფერ მოწითალო ვერცხლის ქრომატს.
გატიტვრის ბოლო წერტილი ადვილად ჩანს, როგორც ფერის მკვეთრი შეცვლა ლიმონისფერი ყვითლიდან მკაფიო ფორთოხალისფრამდე, რომელიც ფორთოხლის წვენს წააგავს.
ვერცხლის ქრომატის ნალექი
ზღვის წყალში სულფატ იონების რაოდენობა ქრომის იონებთან შედარებით ნაკლებია. თუმცა, თვისებითი ანალიზისთვის საკმარისია. სულფატ იონების აღმოჩენა ბარიუმის ნიტრატის ჭარბი რაოდენობის დამატებით შეიძლება. ბარიუმის იონები სულფატ იონებთან ურთიერთქმედებენ და ნალექში გამოიყოფა ბარიუმის სულფატი. ეს უკანასკნელი გაფილტვრით შეგვიძლია გამოვყოთ. ბარიუმის სულფატის მასის განსაზღვრის შემდეგ ზღვის წყლის ნიმუშში იოლად გამოვიანგარიშებთ სულფატ იონების რაოდენობას.
ბარიუმის სულფატი ხსნარში
ექსპერიმენტულ ნაწილამდე ჩასატარებელი…
ექსპერიმენტული ნაწილის დაწყებამდე უნდა განისაზღვროს, ზღვის წყლის ნიმუშის რა რაოდენობაა საჭირო თვისებითი ანალიზისთვის.
ცნობილია, რომ ზღვის წყლის ნიმუშის ერთი ლიტრი ქლორიდ იონების დაახლოებით 20გ.-ს უნდა შეიცავდეს. ქლორის ფარდობითი ატომური მასა 35.45გ/მოლია. ზღვის წყლის მოლარობა ქლორიდის იონთან მიმართებაში არის 20/35.45=0.56M. თუ ავიღებთ ნიმუშის 5მლ-ს, ის დაახლოებით 0.0028 მოლ ქლორიდ იონებს უნდა შეიცავდეს. სტოქიომეტრიის მიხედვით, ერთი მოლი ქლორიდიონი ვერცხლის ნიტრატის ერთ მოლთან ურთიერთქმედებს. შესაბამისად, გვჭირდება 0.0028 მოლი ვერცხლის ნიტრატი, რომ ნიმუშის 5მლ. რეაქციაში შევიდეს. ჩვენი 0.1M ვერცხლის ნიტრატის ტიტრანტი შეიცავს 0.1მოლი/ლ.-ს ან 0.0001მოლი/ლ.-ს. ასე რომ, გვჭირდება დაახლოებით 28მლ. ტიტრანტი, რაც 50მლ. მოცულობის ბიურეტის დიაპაზონის შესაბამისია.
ვიცით, რომ ზღვის წყლის ნიმუში ერთ ლიტრზე დაახლოებით 3გ. სულფატ იონებს შეიცავს. სულფატ იონების მასა დაახლოებით 96.06გ/მოლია. ზღვის წყლის მოლარობა სულფატ იონთან მიმართებაში არის 3/96.06=0.03 M. თუ გამოვიყენებთ ზღვის წყლის ნიმუშის კიდევ ერთ 5მლ-ს, ის უნდა შეიცავდეს დაახლოებით 0.00016 მოლ სულფატ იონებს. სტოქიომეტრულად ერთი მოლი სულფატ იონი მოქმედებს ერთ მოლ ბარიუმის ნიტრატთან. ასე რომ, 0.00016 მოლი ბარიუმის ნიტრატი იმოქმედებს 5მლ. ნიმუშთან და წარმოქმნის 0.00016 მოლ ბარიუმის სულფატს. ბარიუმის სულფატის მოლეკულური მასაა 233.43გ/მოლი. ასე რომ, ამ რეაქციით წარმოიქმნება დაახლოებით, 0.04გ ბარიუმის სულფატი.
ასეთი მცირე რაოდენობის პროდუქტი მნიშვნელოვან ცდომილებას გამოიწვევს. ასე რომ, გამოვიყენებთ ბევრად უფრო დიდი ზომის ნიმუშს. ამ ნიმუშის მისაღებად მოსახერხებელია 100 მლ. მოცულობის კოლბის გამოყენება. თუ დავიწყებთ 100 მლ. ზღვის წყლით მოცულობით კოლბაში და ქლორიდის იონების შესამოწმებლად ავიღებთ 5 მლ.-ს, მაშინ კოლბაში 95 მლ. ზღვის წყალი დარჩება. თუ 5 მლ. ნიმუშის გამოსავალი დაახლოებით 0,04გ. ბარიუმის სულფატი იქნება, 95მლ. ნიმუშის გამოსავალი დაახლოებით 0,76გ. ბარიუმის სულფატია. ამ რაოდენობის გაზომვა ბევრად უფრო ადვილია. თუ ზღვის წყალი ბევრი გაქვთ, მაშინ 100მლ. ნიმუშის გამოყენება მთლიანადაც შეგიძლიათ.
ასევე შეგვიძლია ვიანგარიშოთ, 0.1 M, რისთვისაც ბარიუმის ნიტრატის ტიტრანტია აუცილებელი. თუ ჩავთლით, რომ ზღვის წყლის ნიმუშის 5 მლ.-სთან მოქმედებისთვის საჭიროა 0.00016 მოლი ბარიუმის ნიტრატი, მაშინ ზღვის ნიმუშის 95მლ.-სთან ურთიერთქმედებისთვის საჭირო რაოდენობა იქნება (95მლ./5მლ.) X0.00016 მოლი= 0.0030 მოლი. ჩვენი 0.1 M ბარიუმის ნიტრატის ტიტრანტი შეიცავს 0.1მოლი/ლ.-ს ან 0.0001 მოლი/მლ.-ს. შესაბამისად, 95 მლ. ნიმუშთან სრულად სამოქმედოდ დაგვჭირდება დაახლოებით 30მლ. ნიტრატი.
ახლა, სანამ იონების განსაზღვრას შეუდგებით, ისევ მცირეხნიანი მომზადებაა აუცილებელი.
აიღეთ 100მლ. სუფთა მშრალი კოლბა და აწონეთ. შედეგი შეიტანეთ ცხრილში, რომელიც ამ ექსპერიმენტის მეორე ნაწილში იქნება წარმოდგენილი. გაავსეთ კოლბა ზღვის წყლით და აწონეთ. შედეგი კვლავ ცხრილის შესაბამის გრაფაში შეიტანეთ. ნიმუშით სავსე წონაკს გამოაკელით ცარიელი კოლბის წონაკი და მონაცემი შეიტანეთ ცხრილში. ზღვის წყლის ნიმუშის სიმკვრივე გამოიანგარიშეთ გ./მლ.-ში და კვლავ შეიტანეთ ცხრილში. აწონეთ 150მლ.-იანი მშრალი ქიმიური ჭიქა და მონაცემები ცხრილში შეიტანეთ. ზღვის წყლის ნიმუში სწორედ ამ ჭიქაში გადაიტანეთ. ჭიქა ქურაზე მოათავსეთ და ხსნარი ადუღეთ, რათა წყალი ამოშრეს. თუ ექსპერიმენტისთვის ჩვეულებრივ წყალში გახსნილ ზღვის მარილს გამოიყენებთ, მაშინ ამოშრობა საჭირო არ იქნება. უბრალოდ აღებული მარილის რაოდენობის ცოდნა დაგჭირდებათ. ზღვის წყლის გამოყენებისას კი აწონეთ აორთქლების შემდეგ დარჩენილი მასა. ჭიქის წონის სხვაობები ასევე ცხრილში იქნება შესატანი.
ამ ეტაპზე ასე იყოს. ექსპერიმენტის მეორე ნაწილი კი შემდეგ წერილში გამოქვეყნდება.
წერილის მყვირალა სათაური რაღას ნიშნავს? სემინარს ერქვა ასე და ორგანიზატორებს სწორედაც, რომ ყურადღების მიქცევა სურდათ იმ პრობლემაზე, რომელსაც გარემოს, კერძოდ კი, ზღვის პლასტმასის მიკრონაწილაკებით დაბინძურება ჰქვია.
