ćwiczenie 8 - BIOL

ĆWICZENIE 8
OZNACZANIE ZAWARTOŚCI FLUORU W WYBRANYCH PŁYNACH DO
PŁUKANIA JAMY USTNEJ
WPROWADZENIE
Związki fluoru w przyrodzie występują dość powszechnie. Obecne są w wodzie
naturalnej, w glebie, w głębokich pokładach geologicznych, żywych organizmach, oraz
roślinach. Największe stężenia związków fluoru występują w wodzie, która styka się z
fosforytami lub apatytami. Stężenie fluoru może dochodzić nawet do 10mg/dm3 F.
Fluor wywiera niewątpliwy wpływ na układ kostny człowieka, a szczególnie na
uzębienie. Szkodliwy wpływ fluoru objawia się tzw. fluorozą, gdy organizm człowieka
przyjmuje więcej niż 2,5 mg F na dobę. Objawy chorobowe widoczne są przede wszystkim w
postaci cętkowanego szkliwa na zębach. Za optymalna dawkę uważa się ok. 1 mg na dobę, co
zapobiega powstawaniu fluorozy i próchnicy. Szacuje się, że 32 procent amerykańskich dzieci
cierpi na fluorozę. Od lat 40. XX wieku liczba ta wzrosła o blisko 40 procent. Sytuację
pogarsza to, że dorośli magazynują małe ilości pierwiastka (około 10 procent wchłoniętego
fluoru), natomiast rosnące dzieci mogą go magazynować nawet w 50 procentach. Dlatego
wiele krajów europejskich zaleca, by dawka fluoru w paście do zębów przeznaczonej dla
dzieci była niższa niż w tej dla dorosłych lub by zmniejszać dzieciom dawki pasty.
Toksyczne działanie fluoru na organizmy żywe polega przede wszystkim na tworzeniu
trwałych biologicznie nieczynnych kompleksów z kationami metali głównie
dwuwartościowych jak np. Mg2+ oraz tworzeniu stałych wiązań wodorowych z ważnymi
biologicznie grupami amidowymi. Konsekwencją jest zakłócenie szeregu przemian
biochemicznych.
Inhibicja enzymów powodowana przez jony fluorkowe może dotyczyć enzymów
metalozależnych oraz enzymów, w których kofaktor nie jest potrzebny, a fluor blokuje
bezpośrednio enzym. Ten typ inhibicji dotyczy między innymi acetylocholinoesterazy .
Wody występujące na obszarach Polski i ujmowane do celów wodociągowych są na
ogół ubogie we fluorki i wykazują ich niedobór, wyrażający się stężeniem poniżej 0.5 mg/dm3
F. Jedynie w nielicznych przypadkach wody w Polsce, zwłaszcza w rejonach nadmorskich
wykazują zawartość ponad 1,0 mg/dm3 F, a więc zwiększone ilości fluorków. W rejonach
ubogich we fluorki już kilka wodociągów komunalnych stosuje fluorowanie wody, czyli
wzbogacanie we fluorki. Natomiast, gdy stężenie fluorków znacznie przekracza ilość
optymalną , należy stosować usuwanie jego z nadmiaru wody.
Jonoselektywna elektroda fluorkowa jest jedną z najbardziej interesujących elektrod
membranowych. Membrana tej elektrody wykonana jest z monokryształu LaF3. Umożliwia
ona pomiar aktywności jonu F- w zakresie stężeń 100-10-7M. Jedynymi jonami
przeszkadzającymi w oznaczaniu fluorków są jony OH-. Optymalną wartością pH roztworu,
dla której obserwuje się prawidłowe działanie elektrody, w najszerszym zakresie stężeń, jest
pH=5. W przypadku oznaczania stężenia F- w roztworach naturalnych, należy dążyć do
utrzymania stałej siły jonowej roztworu. Stałą siłę jonową i odpowiednie pH utrzymujemy
przez zastosowanie buforów. Często stosowany jest bufor pod nazwą TISAB (Total Ionic
Strength Adjustment Buffer, o składzie: 1,0M NaCl, 0,25M CH3COOH, 0,75M CH3COONa,
0,001M cytrynian sodu). Zapewnia on stałą siłę jonową i stałe pH roztworu, a ponadto
zawiera substancje maskujące kationy, tworzące kompleksy z jonami F-. Roztworu tego
dodaje się do roztworów badanych w stosunku 1:1.
Lit: 1. Hermanowicz W., Dojlido J., Dożańska W., Koziorowski B., Zerze J.: Fizykochemiczne badanie wody i
ścieków Arkady, Warszawa 1999
2. Cimasoni G. Biochem J. 1966. 99. 133
3. Najwyższa dopuszczalna zawartość fluorków w wodzie wodociągowej w Polsce wynosi 1,5 mg/dm3 F (Dz. U.
z 1990 r., nr 35, poz. 205)
1
Cel ćwiczenia
Oznaczenie polega na pomiarze potencjału elektrody jonoselektywnej fluorkowej, zanurzonej
w badanej próbce (roztwór płynu do płukania jamy ustnej), względem elektrody odniesienia
(elektroda kalomelowa). Różnica potencjałów między elektrodami jest miarą stężenia jonów
fluorkowych.
Odczynniki, naczynia i przyrządy
- Elektroda jonoselektywna - fluorkowa
- Elektroda odniesienia – kalomelowa.
- Woltomierz
- Naczynka pomiarowe
- Zestaw kolb miarowych
- Zestaw pipet
- Bufor wyrównujący moc jonową (bufor cytrynianowy)
Sposób wykonania ćwiczenia
1. Fluorek sodowy, podstawowy roztwór wzorcowy (A). W kolbie miarowej o pojemności
1 dm3 rozpuścić w wodzie destylowanej 2,210 g fluorku sodu, uzupełnić wodą destylowaną
do kreski i wymieszać. W 1 cm3 przygotowanego roztworu znajduje się 1 mg fluorków.
Roztwór przechowywany w butelce polietylenowej jest trwały przez około 6 m-cy.
2. Skala wzorców i krzywa wzorcowa.
Jeśli badana próbka zawiera od 10 do 1000 mg/dm3 F, do sześciu kolb miarowych o
pojemności 100 cm3 odmierzyć kolejno 1.0, 5.0, 10.0, 25.0, 50.0, i 100 cm3 podstawowego
roztworu wzorcowego (A), uzupełnić wodą destylowaną do kreski i wymieszać. Stężenie
fluorków w przygotowanych wzorcach wynoszą kolejno 10, 50, 100, 250, 500, 1000
mg/dm3 F.
Wzorce (50 cm3) przelać do zlewek o pojemności 150 cm3 i dodać do każdego po 10 cm3
roztworu buforowego. Elektrody fluorkową i kalomelową zanurzyć kolejno w
poszczególnych wzorcach i mieszając z umiarkowaną, stałą prędkością, wykonać pomiary
wartości potencjału w mV. Wartości potencjału odczytywać po upływie 3-5 minutach od
zanurzenia elektrody w roztworze. Sporządzić krzywą wzorcową E=f(logC), gdzie stężenie
fluorków w mg/dm3.
Wykonanie oznaczenia
Odmierzyć 10 cm3 badanej próbki (płyn do płukania ust) i rozpuścić w wodzie w kolbie o
objętości 100 cm3. Do zlewki o pojemności 150 cm3 przenieść 50 cm3 roztworu, dodać
10 cm3 roztworu buforowego. Zanurzyć elektrody i włączyć mieszadło magnetyczne.
Mieszając z taką samą prędkością jak stosowano przy sporządzeniu, krzywej wzorcowej, po
upływie 3-5 minut odczytać wartość potencjału w mV.
2
Opracowanie wyników
1. Wyniki umieścić w tabeli:
Zawartość fluorków [mg/dm3] Wartości potencjału [mV]
Próbka badana
2. Sporządzić krzywą wzorcową E=f(logC), gdzie stężenie fluorków w mg/dm3.
3. Stężenie fluorków w badanej próbce należy odczytać z krzywej wzorcowej (w mg/dm3 F).
4. Porównać wartość uzyskaną w oznaczeniu z ilością podaną przez producenta.
Aktualizacja 1 X 2014r.
3