Breathalyzer

8. ročník | 2019/2020 | 1. kolo | Severná a Južná Amerika
Kategória B | Autor | Miriam Magočiová

Maximálny počet bodov: 10


Šoférovať domov po konzumácii alkoholických nápojov sa v súčasnosti určite neoplatí. Keď policajti zastavia vodiča a dostane „fúkať“, že jedol rumové koláče alebo použil ústnu vodu na 1,2 promile v krvi nezaberie. Kde má pôvod moderný merač alkoholu v krvi? Samozrejme, v Amerike.
Robert Frank Borkenstein, americký policajt a vedec, si dal patentovať „breathalyzer“ v roku 1954. Alkohol v dychu sa však meria zhruba o 30 rokov dlhšie ako bežná prax na cestách. Kedysi sa používali tzv. detekčné alebo alkoholové trubičky, ktoré sa po strete s alkoholom z dychu zmenili farbu z oranžovej na zelenú.

 

1)    Zapíšte vyčíslenú rovnicu reakcie, ktorá prebiehala v detekčnej trubičke, ak viete, že jeden z reaktantov je oranžovej farby, je preukázateľný karcinogén, atóm kovu v danej zlúčenine má oxidačné číslo 6 a reakcia prebieha v kyslom prostredí.

Breathalyzer funguje na princípe redoxných reakcií. Keď testovaný človek dýchne do trubičky, etanol nachádzajúci sa v dychu je na anóde oxidovaný na kyselinu octovú, zatiaľ čo na katóde sa redukuje atmosférický kyslík:

\( CH_3CH_2OH(g) + H_2O(l) -> CH_3CO_2H(l) + 4H+(aq) + 4e^- \)

\(O_2(g) + 4H+(aq) + 4e^- -> 2H_2O(l)\)

Celková reakcia je teda zapísaná nasledovne, etanol so vzdušným kyslíkom reaguje za vzniku kyseliny octovej a vody.

 

\(\ce{CH3CH2OH(g) + O2(g) -> CH3COOH(l) + H2O(l)}\)

2)   Vypočítajte, aká je koncentrácia alkoholu v krvi v promile (mg etanolu na 1000 ml krvi), ak vieme, že parciálny tlak kyslíku v atmosfére (a rátame, že aj približne v pľúcach) je $p = 21,27 kPa$ a štandardný tlak je $p_0 = 101,325 kPa.$ Hodnota napätia článku bola $E = 1,375 V$ a objem vydýchnutého vzduchu bol $V = 1,5 l$. Predpokladajte ideálne správanie pár etanolu. Objem krvi človeka je $5,5 litra}. Meranie prebiehalo pri teplote 25 °C.
Napriek tomu, že meranie alkoholu v dychu je v dnešnej dobe už veľmi presné, ľuďom s niektorými ochoreniami spôsobuje problémy – nafúkajú, aj keď nepili.
3)    O akom ochorení hovoríme? Akú látku zaznamenávajú merače alkoholu v dychu týchto ľudí a prečo sa tam nachádza v merateľných množstvách?
Podobne ako laboratórne váhy, aj merače alkoholu potrebujeme kalibrovať na presné hodnoty podľa určitých štandardov.
4)  Kde sa kalibrujú merače alkoholu, ktoré sú využívané Políciou Slovenskej republiky?
 

Vysvetlivky:
(g) = plyn;
(l) = kvapalina;
(ag) = vodný roztok;
(s) = tuhá látka.


Diskusia

lock

Odosielanie riešení

Máš vyriešenú úlohu? Zaregistruj sa alebo prihlás sa do svojho konta pre odoslanie riešenia úlohy.