ΤΟ ΟΖΟΝ ΩΣ ΡΥΠΟΣ ΚΑΙ ΩΣ ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΤΙΚΟΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ. ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΚΧΥΛΙΣΜΑΤΟΣ ΡΙΖΑΡΙΟΥ (ΕΡΥΘΡΟ ΑΝΟΥ) ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ LATEX ΜΕ ΟΖΟΝ.

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ Ι ΑΚΤΙΚΗ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΚΑΙ ΝΕΕΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ( ιχηνετ) ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΙ ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΗ ΖΩΗ Η ΠΡΑΣΙΝΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ ΣΤΗ Ι ΑΣΚΑΛΙΑ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟΣ Ο ΗΓΟΣ ΤΟ ΟΖΟΝ ΩΣ ΡΥΠΟΣ ΚΑΙ ΩΣ ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΤΙΚΟΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ. ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΚΧΥΛΙΣΜΑΤΟΣ ΡΙΖΑΡΙΟΥ (ΕΡΥΘΡΟ ΑΝΟΥ) ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ LATEX ΜΕ ΟΖΟΝ. Επιβλέποντες Καθηγητές: Μαρούλης Απόστολος Χατζηαντωνίου Μαρούλη Κωνσταντίνα Μεταπτυχιακοί φοιτητές: Πουλιόπουλος Πούλιος Χατζηµπαλάση Θεοδώρα ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2007

2 3.1 ΣΚΟΠΟΙ ΠΕΙΡΑΜΑΤΩΝ Οι σκοποί των πειραµάτων που ακολουθούν είναι να φανεί: 1) Η καταστροφική επίδραση του όζοντος (Ο 3 ) στις φυσικές χρωστικές των έργων τέχνης (πίνακες ζωγραφικής, υφαντά, πάπυροι, συγγράµµατα), µέσω: α) Της επίδρασης του όζοντος (Ο 3 ) σε χαρτί βαµµένο µε λάκα αλιζαρίνης και παρατήρηση µεταβολής χρώµατος. β) Της επίδρασης του όζοντος (Ο 3 ) σε µαλλί βαµµένο µε λάκα αλιζαρίνης και παρατήρηση µεταβολής χρώµατος. 2) Η χρήση του όζοντος (Ο 3 ) ως πλεονεκτικότερου οξειδωτικού για την επεξεργασία έγχρωµων βιοµηχανικών αποβλήτων µέσω: α) Της επίδρασης του όζοντος (Ο 3 ) σε διάλυµα επεξεργασίας ριζών της Rubia trinctorum (κοινώς ριζάρι ή ερυθρόδανο) και παρατήρηση µεταβολής χρώµατος. β) Της επίδρασης του όζοντος (Ο 3 ) σε διάλυµα ηλιανθίνης και διάλυµα κυανούν του µεθυλενίου και παρατήρηση µεταβολής χρώµατος. 1

3 3.2 ΣΤΟΧΟΙ ΠΕΙΡΑΜΑΤΩΝ Η κατανόηση της διττής φύσης του τροποσφαιρικού όζοντος (Είναι αφενός µεν ένα ισχυρό εργαλείο για πράσινες εφαρµογές, αφετέρου δε ένας ρυπογόνος παράγοντας). Η κατανόηση της καταστρεπτικής επίδρασης της υψηλής συγκέντρωσης του τροποσφαιρικού όζοντος (Ο 3 ) σε έργα της πολιτισµικής µας κληρονοµιάς, καθώς και σε υλικά αντικείµενα καθηµερινής χρήσης όπως πολλών ειδών ελαστικά. H ευαισθητοποίηση για την ανάγκη µείωσης των ρύπων που συµβάλλουν στην αύξηση της συγκέντρωσης του τροποσφαιρικού όζοντος (π.χ. ΝΟ Χ ). Η κατανόηση ότι η επιλογή του όζοντος, ως οξειδωτικού στην επεξεργασία έγχρωµων αποβλήτων, πλεονεκτεί σε σχέση µε τη χρήση άλλων οξειδωτικών, για διάφορους λόγους, ένας εκ των οποίων είναι ότι δεν παράγονται βλαβερά παραπροϊόντα. Η κατανόηση σύνδεσης πολύπλοκων οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων µε καθηµερινά, υπαρκτά φυσικοχηµικά φαινόµενα που εξελίσσονται στο περιβάλλον. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται η σύνδεση της διδασκαλίας της χηµείας µε φαινόµενα καθηµερινότητας. Η κατανόηση της δυνατότητας εξαγωγής χρωστικών µέσων (Dyes, Pigments), από φυτικές πρώτες ύλες (Ρίζες φυτού Rubia tinctorum). Η αναβίωση της χρήσης φυσικών χρωστικών για το χρωµατισµό διαφόρων αντικειµένων και η ικανοποίηση που νιώθει κάποιος από τη χρήση αυτή. 2

4 3.3 ΥΓΙΕΙΝΗ ΚΑΙ ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΚΑΝΟΝΕΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ ΣΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΧΗΜΕΙΑΣ Κατά την εκτέλεση οποιουδήποτε πειράµατος χηµείας φοράµε πάντοτε εργαστηριακή ποδιά και γυαλιά ασφαλείας. Χρησιµοποιούµε µόνον όσα αντιδραστήρια έχουν σχέση µε το πείραµα που θα πραγµατοποιήσουµε και διαθέτουν ετικέτα µε το περιεχόµενο στη συσκευασία τους, την οποία και διαβάζουµε προσεκτικά δύο φορές πριν τη χρήση της ουσίας. εν τα δοκιµάζουµε και δεν τα µυρίζουµε. Η αναρρόφηση µε οποιονδήποτε τύπο σιφωνίου γίνεται πάντοτε µε τη βοήθεια ελαστικού αναρροφητήρα (πουάρ) και ποτέ µε το στόµα. Ποτέ δε στρέφουµε δοκιµαστικό σωλήνα που θερµαίνουµε στο πρόσωπό µας ή στο πρόσωπο άλλων. ε θερµαίνουµε δοκιµαστικό σωλήνα στον πυθµένα του, αλλά λίγο παραπάνω από την επιφάνεια του υγρού ανακινώντας συγχρόνως τον σωλήνα. Έτσι αποφεύγουµε τον απότοµο βρασµό µε εκτίναξη του περιεχοµένου του. Ποτέ δεν ανακατεύουµε δύο αντιδραστήρια στην τύχη. Ποτέ δεν πιάνουµε στερεό αντιδραστήριο µε το χέρι. Χρησιµοποιούµε πάντοτε σπάτουλα (ή λαβίδα). Πάντοτε κολλάµε µια ετικέτα µε τα χαρακτηριστικά του αντιδραστηρίου που παρασκευάσαµε στο µπουκάλι στο οποίο θα αποθηκευτεί. Κατά τις αραιώσεις των πυκνών οξέων, ιδιαίτερα του θειικού οξέος ποτέ δεν προστίθεται το νερό στο οξύ αλλά το οξύ προστίθεται σιγά σιγά στο νερό. Ποτέ δεν θερµαίνουµε ογκοµετρικούς κυλίνδρους και φιάλες αντιδραστηρίων, γιατί υπάρχει κίνδυνος να σπάσουν και να προκληθούν ατυχήµατα. Τα πολύ θερµά δοχεία (ποτήρια, φιάλες, δοκιµαστικοί σωλήνες κ.λ.π.) για να ψυχθούν τοποθετούνται σε επιφάνειες που δεν καίγονται (π.χ. πλέγµα αµιάντου). Ποτέ δε θερµαίνουµε σε γυµνή φλόγα υγρά που αναφλέγονται εύκολα, όπως αιθέρα, αιθανόλη κ. ά.. Ούτε ο λύχνος ούτε άλλα θερµαντικά σώµατα πρέπει να µένουν σε λειτουργία όταν δεν τα χρειαζόµαστε, ιδιαίτερα όταν δίπλα συνεχίζουµε να εκτελούµε άλλα πειράµατα. εν ρίχνουµε κάποιο αντιδραστήριο που µας περίσσεψε στο δοχείο από όπου αρχικά το πήραµε. Το πώµα που βγάζουµε από κάθε φιάλη πρέπει να το βάζουµε στην ίδια και όχι σε άλλη. 3

5 Όταν θέλουµε να µυρίσουµε ένα αντιδραστήριο, δεν το πλησιάζουµε στη µύτη µας, αλλά µε τη βοήθεια της παλάµης µας δηµιουργούµε ρεύµα αέρα. εν παίρνουµε υγρό µε σιφώνιο βάζοντας το σιφώνιο µέσα στο δοχείο, αλλά πρώτα βάζουµε το υγρό σε ποτήρι ζέσεως και µετά µε το σιφώνιο γίνεται η µεταφορά. 4

6 3.4 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑΤΑΞΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΟΖΟΝΤΟΣ Ηλεκτρολυτική συσκευή παραγωγής όζοντος Για την παραγωγή του όζοντος επιλέχθηκε η µέθοδος της ηλεκτρόλυσης του νερού επειδή έχει τα παρακάτω πλεονεκτήµατα: α) Με τη µέθοδο αυτή παράγονται ικανές ποσότητες όζοντος που µπορούν να χρησιµοποιηθούν σε διάφορες χηµικές διεργασίες. β) Αποδείχθηκε ότι η παραπάνω µέθοδος παραγωγής όζοντος, αν και θεωρείται ακριβότερη της µεθόδου της ηλεκτρικής εκκένωσης, σε εργαστηριακό επίπεδο είναι φθηνότερη. γ) Μπορεί να κατασκευαστεί πολύ εύκολα µε απλά υλικά. Περιγραφή υλικών 1) Σύριγγα των 10 ml: Πρόκειται για κοινή πλαστική σύριγγα η οποία παίζει το ρόλο της ηλεκτρολυτικής συσκευής και στην οποία προσαρµόζονται τα ηλεκτρόδια. 2) Μία µύτη µολυβιού από γραφίτη διαµέτρου 1 mm και µήκους 3 cm: Πρόκειται για απλή µύτη µολυβιού από γραφίτη που παίζει το ρόλο του ηλεκτροδίου της καθόδου (ηλεκτρόδιο C). 3) Ένα µικρό µακρόστενο πλακίδιο λευκοχρύσου: Παίζει το ρόλο του ηλεκτροδίου της ανόδου (ηλεκτρόδιο Pt). 4) Ένα ποτήρι ζέσεως των 600 ml µε πάγο: Παίζει το ρόλο του υδατόλουτρου πάγου για να αποτραπεί η θέρµανση της ηλεκτρολυτικής συσκευής, λόγω της αύξησης της θερµοκρασίας εξ αιτίας της τάσης του ρεύµατος που περνάει από την συσκευή. Η αύξηση της θερµοκρασίας λειτουργεί ανασταλτικά όσον αφορά στην απόδοση παραγωγής όζοντος. 5) ύο µπαταρίες των 4,5 V συνδεδεµένες στη σειρά: Παίζουν το ρόλο της πηγής ρεύµατος για την ηλεκτρόλυση. 6) ύο σύρµατα µε κροκοδειλάκια: Χρησιµεύουν για τη σύνδεση των ηλεκτροδίων µε την µπαταρία. 7) Ένα γυάλινο δοχείο και πώµα µε µία οπή: Παίζει το ρόλο του δοχείου όπου θα γίνει η συλλογή του όζοντος και η επίδρασή του πάνω στα υλικά του πειράµατος. 8) Ελαστικός σωλήνας µήκους περίπου 30 cm: Συνδέει την ηλεκτρολυτική συσκευή µε το γυάλινο σωλήνα συλλογής του όζοντος. 9) Αιχµηρό αντικείµενο (βελόνα µεγάλης διαµέτρου): Χρησιµεύει για τη δηµιουργία τρυπών πάνω στη σύριγγα απ όπου θα περάσουν τα δύο ηλεκτρόδια. 5

7 10) ιάλυµα θειικού οξέος (H 2 SO 4 ) 3Μ: Παίζει το ρόλο του ηλεκτρολύτη και τοποθετείται µέσα στη σύριγγα. Συναρµολόγηση της πειραµατικής διάταξης Για τη συναρµολόγηση της ηλεκτρολυτικής συσκευής ακολουθούµε τα εξής βήµατα: 1) Στο ποτήρι ζέσεως των 600 ml τοποθετούµε πάγο. 2) Τρυπάµε τη σύριγγα, µε τη βοήθεια της βελόνας, σε δύο σηµεία εκατέρωθεν του πώµατος και προσαρµόζουµε τα δύο ηλεκτρόδια αεροστεγώς. (Αν χρειάζεται χρησιµοποιούµε λίγη σιλικόνη). 2) Γεµίζουµε την ηλεκτρολυτική συσκευή (σύριγγα) ως εξής: Αφαιρούµε το έµβολο από τη σύριγγα και τοποθετούµε το πώµα Κρατούµε τη σύριγγα µε το πώµα προς τα κάτω και προσθέτουµε µέσα στη σύριγγα 4 ml διαλύµατος Η 2 SO 4 3Μ Προσαρµόζουµε το έµβολο στη σύριγγα Αντιστρέφουµε τη σύριγγα και αφαιρούµε το πώµα 3) Τοποθετούµε τη σύριγγα στο ποτήρι µε τον πάγο. 4) Συνδέουµε τον ελαστικό σωλήνα έτσι ώστε το ένα άκρο του να ενωθεί µε το πώµα της σύριγγας και το άλλο άκρο του να ενωθεί µε την οπή του πώµατος του γυάλινου δοχείου συλλογής του όζοντος. 5) Όταν θέλουµε να αρχίσει η ηλεκτρόλυση συνδέουµε τα ηλεκτρόδια µε την µπαταρία µε τη βοήθεια των συρµάτων που φέρουν κροκοδειλάκια στα άκρα τους. Η χηµεία της ηλεκτρολυτικής µεθόδου Σύµφωνα µε τη µέθοδο αυτή κατά την ηλεκτρόλυση του νερού γίνονται οι εξής αντιδράσεις: Στο τµήµα της ανόδου του ηλεκτρολυτικού στοιχείου παράγεται όζον και οξυγόνο σύµφωνα µε τις αντιδράσεις (1) και (2). Μπορεί επίσης στην άνοδο να συµβαίνει παραγωγή όζοντος και σύµφωνα µε την αντίδραση (3) Άνοδος (+) 3Η 2 Ο Ο 3 + 6H + + 6e - Ε = 1,51 V (1) 2H 2 O Ο 2 + 4Η + + 4e - Ε = 1,23 V (2) Η 2 Ο +Ο 2 Ο 3 + 2H + + 2e - Ε = 2,07 V (3) Στο τµήµα της καθόδου του ηλεκτρολυτικού στοιχείου παράγεται υδρογόνο σύµφωνα µε την αντίδραση (4). Κάθοδος(-) 2H 2 O + 2e - H 2 + 2OH - Ε = -0,83 V (4) Παράγεται συνολικά 7-8 ml µίγµα αερίων (Η 2, Ο 2, Ο 3 ) ανά λεπτό, από τα οποία το όζον αποτελεί το 0,25% (2.500 ppm). 6

8 3.5 ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΙΑΛΥΜΑΤΩΝ 1) ιάλυµα HCl 0,27 Μ: Χρησιµοποιήθηκε πυκνό διάλυµα HCl 38% w/w (12,4 Μ). Σε ογκοµετρική φιάλη των 100 ml µεταφέρουµε µε σιφώνιο 2,2 ml HCl 12,4 M. Συµπληρώνουµε µε απεσταγµένο νερό µέχρι την χαραγή των 100 ml. Παρασκευάζεται έτσι διάλυµα 100 ml HCl περιεκτικότητας 0,27 Μ µε βάση το νόµο της αραίωσης: C αρχ. *V αρχ. = C τελ. * V τελ. V αρχ = 0,27 * 100 / 12,4 V αρχ = 2,2 ml 2) ιάλυµα H 2 SO 4 3 M: Χρησιµοποιήθηκε πυκνό διάλυµα H 2 SO 4 98% w/w (18,4 Μ) d=1,84 g/ml Σε ογκοµετρική φιάλη των 100 ml µεταφέρουµε µε σιφώνιο 16,3 ml H 2 SO 4 98% w/w Συµπληρώνουµε µε απεσταγµένο νερό µέχρι την χαραγή των 100 ml. Παρασκευάζεται έτσι διάλυµα 100 ml H 2 SO 4 περιεκτικότητας 3 Μ µε βάση το νόµο της αραίωσης: C αρχ. *V αρχ. = C τελ. * V τελ. V αρχ = 3 * 100 / 18,4 V αρχ = 16,3 ml 3) ιάλυµα επεξεργασίας ριζών του φυτού Rubia tinctorum µε HCl 0,27 M: Αφού αποξηράθηκαν οι ρίζες του φυτού, ζυγίστηκε ποσότητα ριζών περίπου 10g και προστέθηκαν σε 200 ml διαλύµατος HCl 0,27 Μ όπου και παρέµειναν για 48 ώρες. Στη συνέχεια αφαιρέθηκαν οι ρίζες και προέκυψε το διάλυµα επεξεργασίας ριζών. 4) ιάλυµα στυπτηρίας 0,021 Μ: Χρησιµοποιήθηκε στυπτηρία, λευκό κρυσταλλικό στερεό µε Mr = 474 και Μ.Τ: KAl(SO 4 ) 2.12H 2 O. Τοποθετούµε στο ζυγό κάψα πορσελάνης. Μηδενίζουµε το ζυγό και ζυγίζουµε 1,00 g στυπτηρίας. Μεταφέρουµε την ποσότητα της στυπτηρίας σε ποτήρι ζέσεως των 50 ml και στη συνέχεια προσθέτουµε λίγο απεσταγµένο νερό για να διαλυθεί. Μεταφέρουµε την παραπάνω ποσότητα σε ογκοµετρική φιάλη των 100 ml και προσθέτουµε απεσταγµένο νερό µέχρι την χαραγή. Παρασκευάζεται έτσι διάλυµα 0,021 Μ µε βάση τον τύπο: C = n/v = m/v*mr m = C*V*Mr m = 0,021 * 0,1 * 474 m = 1 g 7

9 5) ιάλυµα Na 2 CO 3 0,094 Μ: Χρησιµοποιήθηκε ανθρακικό νάτριο, λευκό κρυσταλλικό στερεό µε Mr = 106 g και Μ.Τ: Na 2 CO 3. Τοποθετούµε στο ζυγό κάψα πορσελάνης. Μηδενίζουµε το ζυγό και ζυγίζουµε 1,00 g Na 2 CO 3. Μεταφέρουµε την ποσότητα του Na 2 CO 3 σε ποτήρι ζέσεως των 50 ml και στη συνέχεια προσθέτουµε λίγο απεσταγµένο νερό για να διαλυθεί. Μεταφέρουµε την παραπάνω ποσότητα σε ογκοµετρική φιάλη των 100 ml και προσθέτουµε απεσταγµένο νερό µέχρι την χαραγή. Παρασκευάζεται έτσι διάλυµα 0,094 Μ µε βάση τον τύπο: C = n/v = m/v*mr m = C*V*Mr m = 0,094 * 0,1 * 106 m = 1 g 6) ιάλυµα ηλιανθίνης 0,005 g / 100 ml: Χρησιµοποιήθηκε ηλιανθίνη, πορτοκαλί κρυσταλλικό στερεό. Τοποθετούµε στο ζυγό ποτήρι ζέσεως των 100 ml. Μηδενίζουµε το ζυγό και ζυγίζουµε 0,005 g ηλιανθίνης. Προσθέτουµε απεσταγµένο νερό µέχρι τα 100 ml. 7) ιάλυµα κυανούν του µεθυλενίου 0,005 g / 100 ml: Χρησιµοποιήθηκε κυανούν του µεθυλενίου, µπλε σκούρο κρυσταλλικό στερεό. Τοποθετούµε στο ζυγό ποτήρι ζέσεως των 100 ml. Μηδενίζουµε το ζυγό και ζυγίζουµε 0,005 g κυανούν του µεθυλενίου. Προσθέτουµε απεσταγµένο νερό µέχρι τα 100 ml. 8) ιάλυµα υποχλωριώδους νατρίου (NaClO): Χρησιµοποιήθηκε χλωρίνη οικιακής χρήσης. 9) ιάλυµα υπεροξειδίου του υδρογόνου (Η 2 Ο 2 ): Χρησιµοποιήθηκε διάλυµα Η 2 Ο 2 30% v/v. 10) Κορεσµένο διάλυµα Na 2 CO 3 (220 g / L) 8

10 ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΕΠΙ ΕΙΞΗΣ Εξαγωγή λάκας αλιζαρίνης από ρίζες του φυτού Rubia tinctorum Επίδραση οξειδωτικών σε χρωστικές Επίδραση του όζοντος (Ο 3 ) σε συνθετικά ελαστικά (rubber) 9

11 3.6 ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΕΠΙ ΕΙΞΗΣ Εξαγωγή λάκας αλιζαρίνης από ρίζες του φυτού Rubia tinctorum Σκοπός πειράµατος Η παρασκευή της χρωστικής ουσίας (Pigment) λάκας αλιζαρίνης από τις ρίζες του φυτού Rubia tinctorum. Στόχος πειράµατος Να γνωρίσουν οι φοιτητές έναν τρόπο παρασκευής ενός χρωστικού µέσου από φυσικές πρώτες ύλες. Σκεύη και υλικά 1) 2 ποτήρια ζέσεως των 100 ml 2) 1 ποτήρι ζέσεως των 200 ml µε πάγο (υδατόλουτρο πάγου) 3) Χωνί διηθήσεως 4) Πτυχωτός ηθµός 5) Ηλεκτρικό µάτι 6) Ογκοµετρικός κύλινδρος των 20 ml 7) Κωνική φιάλη Αντιδραστήρια 1) ιάλυµα επεξεργασίας ριζών του φυτού Rubia tinctorum µε HCl 2) ιάλυµα στυπτηρίας 0,021Μ 3) Κορεσµένο διάλυµα Na 2 CO 3 Πειραµατική διαδικασία 1) Μεταφέρουµε από το πλαστικό φιαλίδιο 25 ml διαλύµατος ριζών µέσα σε ποτήρι των 100 ml. 2) Προσθέτουµε 12,5 ml διαλύµατος στυπτηρίας 0,021Μ, µε τη βοήθεια ογκοµετρικού κυλίνδρου. 10

12 3) Βράζουµε το παραπάνω µίγµα για 5 min περίπου και το κρυώνουµε σε υδατόλουτρο πάγου. 4) Προσθέτουµε στο άλλο ποτήρι ζέσεως 12,5 ml κορεσµένου διαλύµατος Na 2 CO 3, µε τη βοήθεια ογκοµετρικού κυλίνδρου και το κρυώνουµε σε υδατόλουτρο πάγου. 5) Προσθέτουµε στο µίγµα το κρύο διάλυµα του Na 2 CO 3. 6) Στη συνέχεια διηθούµε το µίγµα σε πτυχωτό ηθµό. 7) Αφήνουµε το υλικό που παρέµεινε στο διηθητικό χαρτί να στεγνώσει στον αέρα. Το υλικό αυτό αποτελεί τη λάκα αλιζαρίνης. ηµιουργία δύο φάσεων µετά την προσθήκη σόδας ιήθηση του µίγµατος Τα τρία αντιδραστήρια για την εξαγωγή λάκας αλιζαρίνης Ξήρανση του στερεού υπολείµµατος στο διηθητικό χαρτί Συλλογή της λάκας αλιζαρίνης µετά την ξήρανση του στερεού υπολείµµατος στο διηθητικό χαρτί 11

13 Η χηµεία του πειράµατος 1) Αλιζαρίνη: Χηµική ένωση µε Mr = 240 και Μ.Τ: C 14 H 8 O 4. Βρίσκεται στις ρίζες του φυτού Rubia tinctorum, οι οποίες αποτελούν πηγές και άλλων φυσικών χρωστικών υλικών, µε τη µορφή ενός γλυκοσιδίου του λεγόµενου ρουµπεριθρικού οξέος. Τα είδη των ανθρακινονών που απαντούν στις ρίζες του φυτού φαίνονται στον παρακάτω πίνακα: οµές ανθρακινονών Άγλυκο µέρος ανθρακινονών Υδατανθρακικό µέρος γλυκοσιδίου R 5 = -O-αγλυκόνη Α/Α Ονοµασία R 1 R 2 R 3 R 4 1 Ρουµπεριθρικό οξύ ΟΗ Ο-δισακχαρίτης H H 2 1,2,3-Τριυδροξυανθρακινόνη ΟΗ ΟΗ OH H 3 Λουσιδίνη ΟΗ CH 2 OH OH H 4 2-Υδροξυανθρακινόνη Η OH H H 5 Αλιζαρίνη ΟΗ OH H H 6 Πουρπουρίνη ΟΗ OH H OH 7 Ξανθοπουρπουρίνη ΟΗ H OH H 8 Ρουβιαδίνη ΟΗ CH 3 OH H Είναι το κύριο χρωστικό υλικό (Dye) για την παραγωγή της οργανικής χρωστικής ουσίας (pigment) λάκας αλιζαρίνης. Ονοµάζεται 1,2- διυδροξυανθρακινόνη και είναι µια τρικυκλική αρωµατική δικετόνη µε δύο υδροξυλικές οµάδες απ ευθείας ενωµένες στον αρωµατικό δακτύλιο. O HO OH O Αλιζαρίνη 12

14 2) Χρήση διαλύµατος HCl: Επειδή η αλιζαρίνη είναι εγκλωβισµένη στις ρίζες του φυτού Rubia tinctorum µε τη µορφή ενός γλυκοσιδίου του λεγόµενου ρουµπεριθρικού οξέος (Ruberythric acid), απαιτείται η υδρόλυση του γλυκοσιδίου αυτού µε τη βοήθεια HCl για την απελευθέρωση του άγλυκου τµήµατος του γλυκοσιδίου, δηλαδή της αλιζαρίνης. Αλιζαρίνη 1,2-διυδροξυανθρακινόνη Γλυκοσίδιο: Ruberithrinic or Ruberythric acid 6-O-β-D-xylopyranosyl-β-D-glucopyranoside 13

15 Η αντίδραση της υδρόλυσης του ρουµπεριθρικού οξέος παρουσία HCl είναι η εξής: + H 2 O HCl Ρουµπεριθρικό οξύ + Αλιζαρίνη ισακχαρίτης αποτελούµενος από τα µονοσάκχαρα D- γλυκόζη και D- ξυλόζη 3) Χρήση διαλύµατος στυπτηρίας Καλίου-Αργιλίου: Πρόκειται για ένυδρο µεικτό θειικό άλας καλίου-αργιλίου µε Mr = 474 και Μ.Τ: KAl(SO 4 ) 2.12H 2 O. Ο ρόλος της στυπτηρίας είναι να δηµιουργήσει σύµπλοκη ένωση µε την αλιζαρίνη, δυσδιάλυτη στο νερό (Pigment), σύµφωνα µε την αντίδραση: Al 3+ (aq) + 2 C 14 H 8 O 4(aq) Al(C 14 H 8 O 4 ) 2 3+ (aq) Επίσης συµβάλλει στην σταθεροποίηση του χρωστικού υλικού πάνω στην επιφάνεια βαφής µέσω δεσµών των υδροξυλικών οµάδων της λάκας µε την επιφάνεια βαφής (χαρτί, ύφασµα). Ύφασµα OH OH OH O HO Al OH O Βαφή µε αλιζαρίνη µε χρήση στυπτυρίας 14

16 4) Χρήση διαλύµατος Na 2 CO 3 : Ο ρόλος του διαλύµατος του Na 2 CO 3 είναι ο διαχωρισµός του συµπλόκου αλιζαρίνης-αl (λάκα αλιζαρίνης) από το υπόλοιπο διάλυµα σύµφωνα µε την αντίδραση: 2Al(C 14 H 8 O 4 ) 2 3+ (aq) + 3 Na 2 CO 3(aq) + 3Η 2 Ο (l) 2Al(OH) 3(s) + 4C 14 H 8 O 4(s) + 3CO 2(g) + 6Na + (aq) 5) Λάκα αλιζαρίνης: Σύµπλοκο της αλιζαρίνης µε Al Λάκα αλιζαρίνης 15

17 3.6.2 Επίδραση οξειδωτικών σε χρωστικές Σκοπός πειράµατος Η οξειδωτική δράση δύο οξειδωτικών, του υπεροξειδίου του υδρογόνου (Η 2 Ο 2 ) και του υποχλωριώδους νατρίου (NaClO), σε διαλύµατα δύο χρωστικών, της ηλιανθίνης (Methyl Orange) και του κυανούν του µεθυλενίου (Methylene Blue). Στόχος πειράµατος Να κατανοήσουν οι φοιτητές το ρόλο των οξειδωτικών στην επεξεργασία των χρωµατισµένων βιοµηχανικών αποβλήτων. Σκεύη και υλικά 1) 4 µεγάλοι δοκιµαστικοί σωλήνες 2) 2 ογκοµετρικοί κύλινδροι των 10 ml Αντιδραστήρια 1) ιάλυµα ηλιανθίνης 0,005 g / 100 ml 2) ιάλυµα κυανούν του µεθυλενίου 0,005 g / 100 ml 3) ιάλυµα υποχλωριώδους νατρίου (NaClO) 4) ιάλυµα υπεροξειδίου του υδρογόνου (Η 2 Ο 2 ) 30% w/v 5) Απεσταγµένο νερό Πειραµατική διαδικασία 1) Σε µεγάλο δοκιµαστικό σωλήνα ρίχνουµε 10 σταγόνες διαλύµατος ηλιανθίνης µε τη βοήθεια του σταγονοµετρικού φιαλιδίου που περιέχει το διάλυµα της ηλιανθίνης. 2) Προσθέτουµε 10 ml απεσταγµένου νερού µε τη βοήθεια του ογκοµετρικού κυλίνδρου. 3) Μεταφέρουµε τη µισή ποσότητα του παραπάνω διαλύµατος σε άλλο µεγάλο δοκιµαστικό σωλήνα για να αποτελέσει το δείγµα αναφοράς στη σύγκριση του χρώµατος. 4) Προσθέτουµε, σιγά-σιγά ανακινώντας, στον ένα δοκιµαστικό σωλήνα 5 ml διαλύµατος υποχλωριώδους νατρίου µε τη βοήθεια ογκοµετρικού κυλίνδρου. 16

18 5) Στη συνέχεια προσθέτουµε στον ίδιο δοκιµαστικό σωλήνα 5 ml διαλύµατος υπεροξειδίου του υδρογόνου µε τη βοήθεια ογκοµετρικού κυλίνδρου. 6) Συγκρίνουµε τους δύο δοκιµαστικούς σωλήνες και παρατηρούµε τον αποχρωµατισµό στον έναν από τους δύο. Επαναλαµβάνουµε ακριβώς την ίδια διαδικασία και για το διάλυµα του κυανούν του µεθυλενίου. Η χηµεία του πειράµατος Οι χρωστικές που χρησιµοποιούνται είναι η ηλιανθίνη και το κυανούν του µεθυλενίου. Οι τύποι τους φαίνονται παρακάτω: Ηλιανθίνη (Methyl Orange) Κυανούν του µεθυλενίου (Methylene Blue) 17

19 Η οξείδωση των παραπάνω χρωστικών διεξάγεται µε «οξυγόνο στην απλή», που αποτελεί µια διεγερµένη µορφή του µοριακού οξυγόνου ιδιαίτερα δραστική. Για την παραγωγή του «οξυγόνου στην απλή» χρησιµοποιούµε χλωρίνη (NaClO) και διάλυµα υπεροξειδίου του υδρογόνου (Η 2 Ο 2 ). Οι αντιδράσεις που γίνονται είναι οι εξής: Η 2 Ο 2 + NaClO ClO Na + + H 2 O ClO 2 - * O 2 + Cl - Το παραγόµενο «οξυγόνο στην απλή» ( * O 2 ) που παράγεται οξειδώνει στη συνέχεια τις χρωστικές ηλιανθίνη και κυανούν του µεθυλενίου σύµφωνα µε τις παρακάτω αντιδράσεις: + 43/2 * O 2 14CO 2 + 3NO SO H + + Να + + 5H 2 O + 51/2 * O 2 16CO 2 + 3NO SO H + + Cl - + 6H 2 O Η οξείδωση αυτή οδηγεί στον αποχρωµατισµό των διαλυµάτων των παραπάνω χρωστικών Επίδραση του όζοντος (Ο 3 ) σε συνθετικά ελαστικά (rubber) Σκοπός πειράµατος Η οξειδωτική δράση του όζοντος σε συνθετικό ελαστικό υλικό-rubber (υλικό από ελαστικό γάντι µιας χρήσεως). Στόχος πειράµατος Να κατανοήσουν οι φοιτητές την καταστρεπτική δράση του τροποσφαιρικού όζοντος, ως οξειδωτικού, σε συνθετικά ελαστικά υλικά. 18

20 Σκεύη και υλικά 1) Συσκευή παραγωγής όζοντος 2) Ελαστικό γάντι µιας χρήσεως 3) Σύρµα για την κατασκευή αυτοσχέδιου τελάρου όπου θα γίνει η προσαρµογή του κοµµατιού από το ελαστικό γάντι Αντιδραστήρια 1) ιάλυµα θειικού οξέος (Η 2 SO 4 ) 3Μ Πειραµατική διαδικασία 1) Συναρµολογούµε τη συσκευή του όζοντος. 2) Κόβουµε κοµµάτια από το ελαστικό γάντι. 3) Κατασκευάζουµε 2 αυτοσχέδια συρµάτινα τελάρα για την προσαρµογή των ελαστικών κοµµατιών. 4) Προσαρµόζουµε τα κοµµάτια του ελαστικού γαντιού πάνω στα τελάρα µε τέτοιο τρόπο ώστε να είναι σχετικά τεντωµένα. 5) Κρατάµε το ένα συρµάτινο τελάρο σα δείγµα αναφοράς για µέτρο σύγκρισης. 6) Τοποθετούµε το άλλο συρµάτινο τελάρο µέσα στο δοχείο συλλογής του όζοντος. 7) Συνδέουµε τα ηλεκτρόδια της συσκευής µε τους πόλους της µπαταρίας, ώστε να αρχίσει η παραγωγή και διοχέτευση του όζοντος µέσα στο δοχείο συλλογής. 8) Μετά τη διέλευση µισής ώρας αποσυνδέουµε τη συσκευή από την µπαταρία, βγάζουµε το συρµάτινο τελάρο και συγκρίνουµε την κατάσταση του ελαστικού κοµµατιού του µε αυτό του δείγµατος αναφοράς. Παρατηρούµε την εµφανή καταστρεπτική επίδραση του όζοντος στο ελαστικό υλικό. Η χηµεία του πειράµατος 19

21 Το ελαστικό γάντι µιας χρήσεως που χρησιµοποιήθηκε στο συγκεκριµένο πείραµα, είναι ένας τύπος ελαστικού υλικού µε την παρακάτω δοµή: Το όζον ως οξειδωτικό µέσο επιδρά και σε οργανικά υλικά, όπως: α) στο φυσικό καουτσούκ, β) στα συνθετικά ελαστικά υλικά, προκαλώντας φθορά. Ο µηχανισµός δράσης του φαίνεται στο παρακάτω σχήµα: Μηχανισµός επίδρασης του όζοντος στο διπλό δεσµού ελαστικού υλικού 20

22 ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΦΟΙΤΗΤΩΝ Επίδραση όζοντος (Ο 3 ) σε χαρτί και σε µαλλί βαµµένα µε λάκα αλιζαρίνης Επίδραση όζοντος (Ο 3 ) «πράσινο οξειδωτικό» σε: 1) ιάλυµα ηλιανθίνης (Methyl Οrange) 2) ιάλυµα κυανούν του µεθυλενίου (Methlylene Blue) 3) ιάλυµα επεξεργασίας ριζών της Rubia tinctorum 21

23 3.7 ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΦΟΙΤΗΤΩΝ Επίδραση όζοντος (Ο 3 ) σε χαρτί και σε µαλλί βαµµένα µε λάκα αλιζαρίνης Σκοπός πειράµατος Να βάψουν οι φοιτητές χαρτί και µαλλί µε λάκα αλιζαρίνης και να εκθέσουν τα βαµµένα υλικά σε όζον για να παρατηρήσουν τις αλλαγές του χρώµατος. Στόχος πειράµατος Να κατανοήσουν οι φοιτητές την καταστρεπτική επίδραση των υψηλών συγκεντρώσεων όζοντος στις φυσικές χρωστικές των έργων τέχνης της πολιτισµικής µας κληρονοµιάς (πίνακες ζωγραφικής, πάπυροι, υφαντά), µέσω των µεταβολών στο χρώµα. Σκεύη και υλικά 1) Συσκευή του όζοντος 2) 3 ποτήρια ζέσεως των 100 ml 3) Σεσουάρ στεγνώµατος 4) Λευκό διηθητικό χαρτί 5) Λευκό µάλλινο ύφασµα 6) Ψαλιδάκι κοπής Αντιδραστήρια 1) ιάλυµα επεξεργασίας ριζών του φυτού Rubia tinctorum µε HCl 2) ιάλυµα στυπτηρίας 0,021Μ 3) Κορεσµένο διάλυµα Na 2 CO 3 4) ιάλυµα θειικού οξέος (Η 2 SO 4 ) 3Μ 22

24 ιαδικασία βαφής σε χαρτί και έκθεσή του σε όζον 1) Κόβουµε µε το ψαλιδάκι διηθητικό χαρτί διαστάσεων 10cm X 2cm. 2) Σε ποτήρι ζέσεως των 100 ml τοποθετούµε µία µικρή ποσότητα διαλύµατος στυπτηρίας και εµβαπτίζουµε µέσα τη λωρίδα του διηθητικού χαρτιού έτσι ώστε να εµποτιστεί καλά. 3) Στεγνώνουµε τη λωρίδα του διηθητικού χαρτιού µε το σεσουάρ στεγνώµατος. 4) ιαβρέχουµε την ίδια λωρίδα µε το διάλυµα επεξεργασίας των ριζών µέσα στο δεύτερο ποτήρι ζέσεως, µε τη βοήθεια του σταγονοµετρικού φιαλιδίου που περιέχει το συγκεκριµένο διάλυµα. 5) Στεγνώνουµε ξανά τη λωρίδα του διηθητικού χαρτιού µε το σεσουάρ στεγνώµατος. 6) ιαβρέχουµε την ίδια λωρίδα µε το κορεσµένο διάλυµα Na 2 CO 3 µέσα στο τρίτο ποτήρι ζέσεως, µε τη βοήθεια του σταγονοµετρικού φιαλιδίου που περιέχει το συγκεκριµένο διάλυµα. Παρατηρούµε τη βαφή που σχηµατίστηκε στο διηθητικό χαρτί. 7) Στεγνώνουµε τη λωρίδα του διηθητικού χαρτιού µε το σεσουάρ στεγνώµατος, προσέχοντας να µη ξεραθεί τελείως. Είναι βασικό το χαρτί να διατηρηθεί λίγο υγρό. 8) Κόβουµε τη λωρίδα του διηθητικού χαρτιού στη µέση µε το ψαλιδάκι. 9) Κρατάµε το µισό κοµµάτι για δείγµα αναφοράς και βάζουµε το άλλο µέσα στη συσκευή συλλογής του όζοντος. 10) Συνδέουµε το θετικό πόλο της πηγής µε το ηλεκτρόδιο Pt (άνοδος) και τον αρνητικό πόλο της πηγής µε το ηλεκτρόδιο C (κάθοδος). Παρατηρούµε την έκλυση όζοντος που προωθείται στη συσκευή συλλογής όζοντος όπου και τοποθετήσαµε το δείγµα µας. 11) Μέσα σε 10 min περίπου φαίνεται ο αποχρωµατισµός του δείγµατος. 12) Ξεσυνδέουµε τα ηλεκτρόδια και αφαιρούµε το δείγµα από τη συσκευή συλλογής του όζοντος. 13) Συγκρίνουµε το δείγµα χαρτιού που εκτέθηκε στο όζον µε το δείγµα αναφοράς και παρατηρούµε τη διαφορά στο χρώµα. Επαναλαµβάνουµε την ίδια διαδικασία και για το µάλλινο ύφασµα. 23

25 3.7.2 Επίδραση όζοντος (Ο 3 ) «πράσινο οξειδωτικό» σε: 1) ιάλυµα ηλιανθίνης (Methyl Οrange) 2) ιάλυµα κυανούν του µεθυλενίου (Methlylene Blue) 3) ιάλυµα επεξεργασίας ριζών της Rubia tinctorum Σκοπός πειράµατος Η οξειδωτική δράση ενός «πράσινου οξειδωτικού», του όζοντος, στις χρωστικές ηλιανθίνη, κυανούν του µεθυλενίου και αλιζαρίνης. Στόχος πειράµατος Να κατανοήσουν οι φοιτητές ότι η χρήση του όζοντος ως οξειδωτικού κατά τη διάρκεια επεξεργασίας χρωµατισµένων βιοµηχανικών αποβλήτων, πλεονεκτεί σε σχέση µε τη χρήση άλλων οξειδωτικών. Σκεύη και υλικά Συσκευή όζοντος 6 µικροί δοκιµαστικοί σωλήνες Ογκοµετρικό κύλινδρος των 10 ml Στατό για δοκιµαστικούς σωλήνες Αντιδραστήρια 1) ιάλυµα ηλιανθίνης 0,005 g / 100 ml 2) ιάλυµα κυανούν του µεθυλενίου 0,005 g / 100 ml 3) ιάλυµα επεξεργασίας ριζών του φυτού Rubia tinctorum µε HCl 4) Κορεσµένο διάλυµα Na 2 CO 3 5) Απεσταγµένο νερό 6) ιάλυµα θειικού οξέος (Η 2 SO 4 ) 3Μ 24

26 ιαδικασία 7) Σε µικρό δοκιµαστικό σωλήνα ρίχνουµε 3 σταγόνες διαλύµατος ηλιανθίνης µε τη βοήθεια του σταγονοµετρικού φιαλιδίου που περιέχει το διάλυµα της ηλιανθίνης. 8) Προσθέτουµε 3 ml απεσταγµένου νερού µε τη βοήθεια του ογκοµετρικού κυλίνδρου. 9) Μεταφέρουµε τη µισή ποσότητα του παραπάνω διαλύµατος σε άλλο µικρό δοκιµαστικό σωλήνα για να αποτελέσει το δείγµα αναφοράς στη σύγκριση του χρώµατος. 10) Συνδέουµε τον ένα δοκιµαστικό σωλήνα µε τη συσκευή παραγωγής όζοντος έτσι ώστε ο δοκιµαστικός σωλήνας να αποτελέσει το δοχείο συλλογής του όζοντος. 11) Συνδέουµε τα ηλεκτρόδια της συσκευής µε τους πόλους της µπαταρίας, ώστε να αρχίσει η παραγωγή και διοχέτευση του όζοντος µέσα στο δοχείο συλλογής (δοκιµαστικός σωλήνας µε το διάλυµα της ηλιανθίνης). 12) Μετά τη διέλευση 5 min παρατηρούµε τον αποχρωµατισµό του διαλύµατος που εκτείθεται στο όζον. 13) Αποσυνδέουµε τη συσκευή από την µπαταρία και αποµονώνουµε το δοκιµαστικό σωλήνα. 14) Συγκρίνουµε τους δύο δοκιµαστικούς σωλήνες και παρατηρούµε τον αποχρωµατισµό στον έναν από τους δύο. Επαναλαµβάνουµε ακριβώς την ίδια διαδικασία και για το διάλυµα του κυανούν του µεθυλενίου, καθώς και για το διάλυµα επεξεργασίας των ριζών της Rubia tinctorum που περιέχει τη χρωστική αλιζαρίνη. Στο διάλυµα της αλιζαρίνης, µετά την προσθήκη του απεσταγµένου νερού, προσθέτουµε και 2 σταγόνες κορεσµένου διαλύµατος Na 2 CO 3, µε τη βοήθεια του σταγονοµετρικού φιαλιδίου που περιέχει το αντίστοιχο διάλυµα και µετά µοιράζουµε το διάλυµα σε δύο δοκιµαστικούς σωλήνες. 25

27 Στις φωτογραφίες που ακολουθούν παρατηρούµε τα αποτελέσµατα της έκθεσης των παραπάνω διαλυµάτων στο όζον. Ο αποχρωµατισµός είναι εµφανής και στα τρία είδη διαλυµάτων: 26

28 3.7.3 Η χηµεία των πειραµάτων Αποχρωµατισµός υγρών αποβλήτων µε επεξεργασία αυτών µε όζον: Τα χρωµοφόρα είναι γενικά οργανικές πολυκυκλικές ενώσεις µε εναλλασσόµενους απλούς και διπλούς δεσµούς που µπορούν να χρωµατίσουν τα λύµατα. Η επεξεργασία µε όζον διασπά, µε οξείδωση, τους διπλούς δεσµούς µε αποτέλεσµα τη διαύγαση του νερού. Το απόβλητο επεξεργάζεται µε όζον µετά την έξοδό του από την εγκατάσταση βιολογικής επεξεργασίας και η συνήθης δοσολογία ποικίλει από mg/l, ανάλογα µε την προέλευση του αποβλήτου, τη θερµοκρασία του και το βαθµό της προηγούµενης επεξεργασίας. Καταστρεπτική επίδραση του όζοντος στις χρωστικές των έργων τέχνης: ιαπιστώθηκε ότι το όζον, σε αυξηµένες συγκεντρώσεις, προκαλεί ζηµιές σε οργανικά υλικά και ιδιαίτερα στις φυσικές οργανικές χρωστικές που χρησιµοποιήθηκαν σε παραδοσιακά κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα (µουσεία λαϊκής τέχνης), σε έργα ζωγραφικής, σε κειµήλια, πάπυρους, (συλλογές µουσείων), κ.α. Οι πιο ευαίσθητες στο όζον, φυσικές χρωστικές ουσίες, είναι οι: Kουρκουµίνη (Curcumin), Aλιζαρίνη (Madder Lake), Ινδικό (Indigo), Αίµα του ράκου (Dragon s Blood) και µία τριφαινυλοµεθανική χρωστική η Violet 14. Περαιτέρω µελέτες για τον τρόπο δράσης του όζοντος σε αυτά τα οργανικά µόρια απέδειξαν ότι το όζον επιτίθεται στους διπλούς δεσµούς άνθρακα- 27

29 άνθρακα άκυκλων ολεφινικών ενώσεων και στις αρωµατικές ενώσεις (κυκλικές µε βενζολικό δακτύλιο). Αυτή η αντίδραση διάσπασης του διπλού δεσµού οξειδώνει το οργανικό µόριο, διασπώντας τελικά τις ανθρακικές αλυσίδες. εδοµένου ότι αυτοί οι διπλοί δεσµοί αποτελούν συχνά µέρος των χρωµοφόρων οµάδων των χρωστικών, η καταστροφή τους από την αντίδραση µε το όζον οδηγεί σε απώλεια του χρώµατος. Η αντίδραση αυτή είναι µια περίπλοκη διαδικασία που εξαρτάται: από τη συγκέντρωση του όζοντος το χρονικό διάστηµα έκθεσης της χρωστικής στο όζον τη µοριακή δοµή της χρωστικής (κυκλική-άκυκλη ένωση, αριθµός πολλαπλών δεσµών, τύπος πολλαπλών δεσµών, µέγεθος µορίου χρωστικής) τη συγκέντρωση της χρωστικής Παρ όλα αυτά η συµπεριφορά µιας συγκεκριµένης χρωστικής ουσίας απέναντι στην έκθεση στο όζον µπορεί να αλλάξει ανάλογα µε τον τρόπο παρασκευής της (π.χ. διαφορετική συµπεριφορά ανάλογα µε το είδος του προστύµµατος), καθώς και ανάλογα µε τη φύση και την προετοιµασία του υποστρώµατος πάνω στο οποίο θα επιδράσει. Επίδραση του όζοντος στους διπλούς δεσµούς των χρωµοφόρων οµάδων των χρωστικών 28

30 Μηχανισµός αντίδρασης αλιζαρίνης µε όζον 29

31 Μηχανισµός αντίδρασης της χρωστικής κουρκουµίνης µε όζον Μηχανισµός αντίδρασης της χρωστικής ινδικό µε όζον µε τελικά προϊόντα την ισατίνη και τον ισατοϊκό ανυδρίτη 30

32 Μηχανισµός αντίδρασης της χρωστικής Violet 14 µε όζον Στο πρώτο πείραµα επίδειξης «Εξαγωγή λάκας αλιζαρίνης από τις ρίζες του φυτού Rubia tinctorum» σελ. 12, αναφέρεται η Χηµεία που αφορά στα παρακάτω: 1) Η χηµεία της Αλιζαρίνης 2) Ο ρόλος της χρήσης του HCl στη διαδικασία επεξεργασίας των ριζών της Rubia tinctorum 3) O ρόλος της χρήσης του διαλύµατος της στυπτηρίας Καλίου-Αργιλίου 4) Ο ρόλος της χρήσης του διαλύµατος Na 2 CO 3 31

33 3.7.4 Συµπεράσµατα Το τροποσφαιρικό όζον, που βρίσκεται στα κατώτερα στρώµατα της ατµόσφαιρας έχει διττή φύση: 1) Αφενός µεν είναι ένας ρύπος που συνδέεται µε το φωτοχηµικό νέφος σε αστικά κέντρα και γύρω από αυτά, όπου µπορεί να προκαλέσει ποικίλα προβλήµατα στον άνθρωπο και την φύση όταν ξεπεραστούν κάποιες οριακές τιµές. Για αυτό τον λόγο έχει επικρατήσει να αποκαλούµε το τροποσφαιρικό όζον ως το «κακό» όζον. Όταν οι συγκεντρώσεις του είναι υψηλές προκαλεί καταστροφή σε φυσικές χρωστικές, µε αποτέλεσµα την περαιτέρω καταστροφή έργων της πολιτισµικής µας κληρονοµιάς όπως πίνακες ζωγραφικής, πάπυροι, υφαντά, που έχουν κατασκευαστεί µε τη χρήση τέτοιων φυσικών χρωστικών. Επίσης, σε υψηλές συγκεντρώσεις στην τροπόσφαιρα, προκαλεί καταστροφή σε διάφορα υλικά καθηµερινής χρήσης, όπως ελαστικά, µέταλλα κ.λ.π. 2) Αφετέρου δε έχει ισχυρές απολυµαντικές, απορρυπαντικές και αποσµητικές ιδιότητες µε ποικίλες εφαρµογές σε «πράσινες» διεργασίες, αφού η χρήση του ως οξειδωτικού πλεονεκτεί σε σχέση µε τη χρήση άλλων οξειδωτικών. 32