香烟中部分有害物质的分离和测定

珍重生命 远离香烟

——香烟中部分有害物质的分离和鉴定

摘要与引言

吸烟有害健康，或许许多人都知道这个道理，但是香烟对人体的危害到底有多大？香烟烟雾中到底有多少有害物质？吸烟是不是仅仅危害到吸烟者个人的健康？对于这些问题，我们相信很多人都是一知半解。而面对青少年吸烟者数量的逐年增加，由此引发的肿瘤、喉癌、支气管炎、肺气肿、高血压等疾病比例有增无减。有的研究报告指出，一支香烟可以缩短人的生命5.25分钟。长年吸烟者死亡率比不吸烟者的死亡率要高出3倍，吸烟的人要提前9年离开这个世界。而这些对于正处于生长阶段的青少年来说，由此产生的危害更加严重。据调查，许多青年学生早早染上烟瘾，有的是对于香烟的一种好奇，有的是认为抽香烟很潇洒、挺时髦，更多的是因为对香烟危害人体的知识了解太少，所以我小组成员确立了这个既贴近生活，又贴近社会，很具有实际意义的课题。采用科学的方法对香烟烟雾中各有害物质分离鉴定，从而了解到香烟的危害，以此劝诫那些已经吸烟或尚未吸烟的人，请珍重生命，远离香烟。

关键词：尼古丁、一氧化碳、二氧化碳、鉴定、含量测定。

一、实验部分

1．实验原理：

将点燃的香烟产生的烟雾依次通过蒸馏水、乙醇、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液和动物血液中，然后分别鉴定烟雾中的尼古丁、联苯胺、二氧化碳、一氧化碳，并对其中的尼古丁、二氧化碳、一氧化碳进行定量分析。

一氧化碳与鲜血中的血红蛋白结合，血液由鲜红变成暗红、表明血液中毒。其次通过一氧化碳与红热的氧化铜反应，生成二氧化碳，最后通过澄清石灰水吸收二氧化碳产生浑浊现象来对二氧化碳、一氧化碳含量进行测定。

尼古丁，又名烟碱，遇氯化汞溶液会产生白色沉淀。

醛类可通过银镜反应鉴别。

2．实验用品：

仪器和材料：具支试管，一个漏斗及滤纸，烧杯，酸式滴定管，50ml移液管，锥形瓶，洗气瓶（9个），大号广口瓶，胶头滴管，酒精灯，铁架台，铁圈。弹簧夹（2个），橡皮塞（若干），橡皮管（若干），玻璃棒，香烟嘴1只。

药品：0.1mol/L氯化汞溶液、饱和氢氧化钠溶液、乙醇、酸性高锰酸钾溶液、饱和碳酸钠溶液、澄清石灰水、标准盐酸溶液、酚酞、甲基橙、浓硫酸、氧化铜粉末、去离子水、饱和亚铁氰化纳溶液、银氨溶液（氨水、硝酸银）

3．实验内容及操作步骤

定性实验

（1）按照下图连接仪器、并检验装置的气密性。

（2）按上图所示，加入试剂(F瓶中先加动物鲜血)

（3）点燃酒精灯，同时点燃香烟，并打开a夹和b夹。贮气瓶中的水由于虹吸原理作用而流出，贮气瓶中产生副压从而吸入烟气，本实验以此模仿人为吸烟。通过a夹和b夹调节水流和洗气瓶中气泡速度，使香烟燃烧速度适中（每支香烟大约能燃烧十分钟）。当香烟燃烧完后，再换上一支点燃的香烟，一直连续替换5支后停止燃烧，观察实验现象。

(4)更换各试剂瓶中的试剂，并按上图连接仪器，用过滤嘴香烟代替普通香烟，做同样的实验。

4.实验现象：

(1)当烟气通C瓶中的澄清石灰水时，石灰水逐渐变浑浊，证明烟气中有二氧化碳气体。 (2)当烟气通过E瓶时，瓶中高锰酸钾的紫色逐渐褪去。这是因为烟气中含有大量的强还原性气体，如氯气、N—亚硝胺、醇醛、丙烯醛等。

(3)A瓶中的水由无色变成黄色，这是含有焦油、烟尘之故。取A中溶液,振荡试管,然后滴加饱和亚铁氰化钠,溶液出现浑浊,说明烟雾中含联苯胺。烟气通过F瓶后，血液由鲜红变成暗红色，直到红褐色，这表明血液已经中毒，烟气中含有一氧化碳。

(4)尼古丁检验：当点完第3支烟后，酒精的颜色变成了黄色，当点完第6支后，溶液变为褐色。取此褐色溶液5ml于一试管中，滴入数滴氯化汞溶液，立即产生白色沉淀，说明有尼古丁存在。

(5)醛类的检验：当点完第2支香烟后，具支试管中蒸馏水渐渐变成黄色。水变黄后，取A瓶中的水溶液5ml于一试管中，加入2ml新配制的银氨溶液。放入水浴中微热，可有银镜反应，证明有醛类。

定量实验

（1）尼古丁的定量测定

当点完第7支香烟时，B瓶中酒精颜色变为褐色。测定B中酒精总体积Va取此褐色酒精溶液10ml于一试管中，滴入0.1mol/L的氯化汞溶液，滴至沉淀恰好完全生成，记录所用的氯化汞溶液体积Vml，重复上述操作三次。

（2）二氧化碳的定量测定。将实验装置中的Ｃ瓶处改为两个洗气瓶Ｃ1，C2，分别用移液管移入50ml澄清石灰水。当点完第一支香烟后，在浑浊的石灰水中含有氢氧化钙，碳酸钙等物质，将C1，C2中溶液过滤。在滤液中滴入2~3滴的酚酞指示剂，用标准盐酸溶液滴定至溶液略带微红色。此时反应如下：

OHCaCLOHCaHCL2222)(2

2233)(22CaCLHCOCaCaCOHCL

记下标准盐酸溶液所用体积V1，然后向溶液中加入两滴甲基橙指示剂，用标准盐酸溶液滴定溶液由黄色变为橙色。此时反应：

222232)(2COOHCaCLHCOCaHCL

记下第2次盐酸溶液所用的体积V2。

滤液中钙离子的物质的量：100*2)21(*)()(2VVHCLCCan

滤渣中碳酸钙的物质的量：)()(2)3(22CanCanCaCOn

滤液中碳酸钙的物质的量：])([2)3()2(23HCOCanCaCOnCOn

（3）一氧化碳的定量测定

将实验装置中，H瓶处改为两个洗气瓶H1，H2，分别移入50ml澄清石灰水中。当点完第2支香烟后，将H1，H2中溶液过滤，然后按二氧化碳定量测定方法进行检验，记下V1`，V2`。

一支香烟中一氧化碳的物质的量：

22*100*22)(100*2)21)(()(2'''2VHCLCVVHCLCCann

用滤嘴香烟代替普通香烟，做同样的实验。

二、实验数据分析及讨论：

记录标准盐酸溶液的浓度C（HCL）及所用体积V（ml）的平均值，据此求每50ml澄清石灰水中钙离子的物质的量)(2Can

次数 C(HCL)(mol/L) V(HCL)(mol/L) )(2Can(mmol)

一 0.1 21.60 1.08

二 0.1 24.00 1.20

三 0.1 23.20 1.16

平均 0.1 22.93 1.15

(1)为了确保本实验的准确性和可靠性，我小组成员通过各种渠道查阅了大量资料，了解到了一支香烟（约重1.02g）燃烧产物中一氧化碳和二氧化碳的含量（如下表），与本实验所测数据基本相符合：

普通香烟 过滤嘴香烟

一氧化碳的质量(mg) 8~10.5 11~14

二氧化碳的质量(mg) 38~46 51~54

(2)实验证明:在定性检验中,普通香烟和过滤嘴香烟,其烟雾所产生的实验现象并无明显区别,说明过滤嘴仅能滤掉微粒,而滤不掉有害气体;

在定量测试中,过滤嘴香烟中一氧化碳含量比普通香烟要高,因为过滤嘴会造成缺氧性燃烧.

（3）尼古丁，又称烟碱，它是烟草中的特征性物质，分子式为21410NHC，尼古丁成人致死量为50~70mg，粒相物质中有1%~2%的尼古丁，抽一支香烟产生0.5~3.5mg的尼古丁,吸收量为0.05~2.5mg,它是使吸烟容易上瘾的主要原因。

三、结论

一支无过滤嘴香烟燃烧时产生的烟雾约为500mg。其中气相物质占90%，固相粒状物质占10%，气相物质中有70%的氧和氮，还有二氧化碳、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、氨及其他一些挥发性物质，其中不少是致癌、促癌、纤毛毒物质。固相粒状物质中主要是焦油和尼古丁。还有农药污染物、微量元素等，也有苯并芘等致癌物质。

烟碱，即尼古丁，它是香烟烟雾中极活跃的物质，而且作用迅速。尼古丁从吸入到传至大脑只要7~10S，比静脉注射麻醉剂药品要快2倍。人为什么吸烟能上瘾？那是因为尼古丁能刺激人的中枢神经系统，使人兴奋，但它在人体内是不能长期贮存的。吸烟两小时后，绝大多数的尼古丁通过呼吸和汗腺被排出体外，所以，它在血液中停留的时间不是很长。对于长期吸烟的人来说，身体会习惯于血液中存在一定浓度的尼古丁。当尼古丁浓度下降时，为了维持血液中尼古丁含量的相对稳定，于是吸烟者就得再吸一支，血液中的尼古丁就会得到补充，达到了某种平衡。这就是吸烟使人上瘾的原因。

一氧化碳，它是烟草不完全燃烧的产物，约占香烟的4%，一氧化碳进入人体后与血液中的血红蛋白迅速结合，形成碳氧血红蛋白（一氧化碳对血红蛋白结合能力要比氧气对血红蛋白的结合能力要高出200倍左右）。这样，就削弱了血红蛋白也氧气的结合，使血液携带氧气的能力相对降低。

研究表明,吸烟不仅危害吸烟者本人,而且更加危害间接吸烟者,在吸烟者吐出的烟雾中,焦油和尼古丁含量为抽烟者吸入的两倍,苯并芘致癌物为两倍,一氧化碳为4倍,亚硝胺为50倍。如果儿童长期被动吸烟，患呼吸道疾病的机会将增多，身高及智力也会受到影响。

香烟中部分有害物质的分离与鉴定

参赛体验及感想

参赛小组人员：樊学峰 商业盛

张 永 蒋 磊

萌芽杯科技创新大赛为大学生提供了培养团结协作精神和科学严谨态度的契机 ，并为朝气蓬勃的大学生提供了展示自我的舞台。

05年岁末，刚刚踏入大学校园不久的我们怀着极大的兴趣和满腔的热情积极参与了这次创新大赛。接到这次大赛的消息，由于共同的兴趣与参赛意愿，我们四人凝聚在了一起，我们希望以此次大赛为机遇，激发灵感，昂扬斗志，博学创新，真真正正、脚踏实地开展一次科技创新研究活动。于是，我们四人怀着共同的心愿一起埋下了这粒科学的种子，并期望用我们自己的汗水培育它，使它能萌发出嫩绿的新芽。

但是，重重的困难又摆在我们面前。研究什么？如何研究？这是我们首先要解决的问题，面对众对的课题，我们希望自己的研究既贴近生活又具有实用价值。于是，我们决定从生活中寻找题材。经过大量的查阅和讨论，我们最终决定将研究课题确定为“香烟中部分有害物质的分离与鉴定”

确立了课题之后，更高的兴趣和更强大的动力使我们热心投身于研究实验的准备工作当中，樊学峰负责信息的查阅、搜集和整理；商业盛负责实验器材的借用及数据记录；张永负责实验报告内容的整理与填写；我则负责实验原材料的搜集与准备。四人各尽其职，各显其能；相互配合，积极合作，使准备工作有条不紊的展开着。虽然工作中会遇见这样那样的困难，但是这些困难均在大家的共同努力下被一一克服了。

随着时间的推移，准备工作都已完成，万事俱备，只欠东风之时，我们四人都感到十分欣慰。

做实验的日子终于如期而至，我们都抑制不住内心的喜悦与激动，进入实验室后个个都摩拳擦掌，跃跃欲试，但一切实验流程均在计划中进行。安装仪器，检验药品，检查气密，启动装置，观察现象，记录数据，拆洗仪器，一切的一切都井井有条地进行着。忙而不乱，配合默契。我们一步一步地按照预先的计划，顺利地将实验进行下去，直到最后一刻。

实验后，我们四人又聚在一起进行了数据处理、现象讨论、报告填写、方案拟定等等工作。

通过参加这次创新大赛，我们小组成员都获益匪浅，现将过程中所获的感受分列如下：

1．要有严谨的科学态度 科学的殿堂是庄严肃穆的。作为一名学者，一定要保持严谨认真的态度，潜心钻研自己的课题。只有拥有了严谨的科学态度，才能做好科学研究。