实验二 有机物的正辛醇-水分配系数

一、实验目的

1.了解有机物正辛醇-水分配系数(KOW)的环境化学意义。

2.掌握振荡法测定有机物的正辛醇-水分配系数的方法。

3.熟练使用紫外-可见分光光度计。

二、实验原理

正辛醇-水分配系数是平衡状态下化合物在正辛醇相和水相中浓度的比值,即:

 (3-2)

式中 KOW——分配系数;

 CO——平衡时有机化合物在正辛醇相中的浓度,μg/mL;

 CW——平衡时有机化合物在水相中的浓度,μg/mL。

本实验采用振荡法使结晶紫在正辛醇相和水相中达平衡后,进行离心,测定水相中结晶紫的浓度,由此求得分配系数。

 (3-3)

式中 CO——起始时有机化合物在正辛醇相中的浓度,μg/mL;

 CW——平衡时有机化合物在水相中的浓度,μg/mL;

 VOVW——分别为正辛醇相和水相的体积,mL。

三、仪器与试剂

1.仪器

(1)紫外可见分光光度计。

(2)恒温振荡器。

(3)离心机。

(4)具塞比色管(10mL,25mL)。

(5)玻璃注射器(5mL)。

2.试剂

(1)正辛醇(分析纯)。

(2)乙醇(95%,分析纯)。

(3)结晶紫(分析纯)。

3.结晶紫标准母液:称取1.000g结晶紫,用蒸馏水溶解于1000mL烧杯中,仔细转移至1000mL容量瓶中,此溶液浓度为1000mg/L,储存,备用。

4.结晶紫标准使用液:取上述结晶紫母液,用蒸馏水稀释,配置成10mg/L的结晶紫使用液。

5.溶剂的预饱和

将200mL正辛醇与2000mL二次蒸馏水在振荡器上振荡24h,使二者相互饱和,静置分层后,两相分离,分别保存备用。

称取0.040g的结晶紫溶于被水饱和的正辛醇中,用被水饱和的正辛醇稀释定容至100mL的容量瓶中,该溶液结晶紫浓度为400mg/L。

四、实验步骤

1.绘制标准曲线

在6只25mL容量瓶中各加入10mg/L的结晶紫标准使用液0、1.00mL、2.00mL、4.00mL、5.00mL、10.00mL,用水稀释至刻度、摇匀。在可见分光光度计波长540nm处,以水为参比,测定吸光度值。利用所测得的标准系列的吸光度值对浓度作图,绘制标准曲线(A-C)。

2.平衡时间的确定及分配系数的测定

分别移取1.00mL已经配制的400mg/L结晶紫正辛醇溶液于6个10mL容量瓶中,用上述处理过的被正辛醇饱和的水稀释至刻度。盖紧塞子,置于恒温振荡器上,分别振荡0.5h、1.0h、1.5h、2.0h、2.5h和3.0h,离心分离,用可见分光光度计在540nm处测定水相中结晶紫的吸光度。

取水样时为避免正辛醇污染,可用带针头的玻璃注射器移取水样。首先在玻璃注射器内吸入部分空气,当注射器通过正辛醇相时,轻轻排出空气,当水相中已吸取足够的溶液时(2mL左右),迅速抽出注射器。卸下针头后,即可获得无正辛醇的水相。

五、实验结果记录与整理

1.结晶紫的标准曲线数据记录见表3-3。

表3-3 结晶紫的标准曲线

2.吸附平衡时间的确定数据记录见表3-4。

表3-4 吸附平衡时间的确定

六、数据处理

1.根据不同时间化合物在水相中的浓度,绘制化合物平衡浓度随时间的变化曲线,确定实验所需的平衡时间。

2.利用达到平衡时化合物在水相中的浓度,计算化合物的正辛醇-水分配系数。

七、思考题

1.正辛醇-水分配系数的测定有何意义?

2.振荡法测定化合物的正辛醇-水分配系数有哪些优缺点?

双语词汇

正辛醇-水分配系数 octanol-water partition co-efficient

实验原理experimental principle

数据处理data processing

平衡状态equilibrium state

平衡时间equilibrium time

生物毒性biological toxicity

生态风险评估ecological risk assessment

多环芳烃(PAHs)polycyclic aromatic hydrocarbons

知识拓展

反相液相色谱法测定农药的正辛醇/水分配系数

农药的正辛醇/水分配系数(KOW)能够反映农药的亲脂性/亲水性的大小,是研究农药环境行为和多种环境数学模型的重要参数。农药KOW的实验测定方法主要有摇瓶法、反相液相色谱法、反相薄层色谱法、慢搅拌法、产生柱法和电极法等。

反相液相色谱法是一种常用的非直接测定KOW的方法,通常是以C18柱作为固定相,以甲醇(或乙醇)/水为流动相。首先测定已知KOW值的一系列物质和受试物在该色谱条件下的保留时间或保留体积,然后以lgKOW对相应的容量因子k'的lgk'值(或保留体积)进行线性拟合。根据受试物的lgk'值和对应的拟合直线,求出受试物的lgKOW值。反相液相色谱法具有省时、重现性好的特点,对受试物纯度无严格要求,在不影响色谱峰分离的条件下,可以多种受试物混合后进样测定。适宜测定的lgKOW范围为0~6。反相液相色谱法是一种间接方法,需要有一系列lgKOW已知的物质来测得工作曲线。