Яды неорганического происхождения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Департамент водного транспорта РФ

Новосибирская государственная академия водного транспорта

Кафедра физики и химии

Курсовая работа

Яды неорганического происхождения

Выполнил:

студент II курса ГТФ

группы ГЧ-22

Пешков Е.О.

Проверил:

Ассистент кафедры ФиХ

Витвинина Г.Н.

Новосибирск, 2010

Содержание

1. Введение

2. Общая часть

2.1 История применения отравляющих веществ

2.2 Классификация отравляющих веществ

2.3 Общие свойства отравляющих веществ

2.4 Неорганические ядовитые вещества

2.4.1 Основные представители

2.4.2 Токсичные ионы металлов

3. Заключение

1. Введение

неорганический яд металл защита

Яды, они же токсические вещества, это химические вещества, способные при попадании в организм в достаточных дозах вызывать интоксикацию (отравление) или смерть. Яды могут попасть в организм через рот, легкие или кожу, либо абсорбироваться на коже при контакте с ней. Греческие мифы неоднократно обращаются к ядам. Геката - повелительница теней в подземном мире, богиня призраков и ночных кошмаров, знаток ядовитых средств; Медея - героиня знаменитого сказания об аргонавтах - колдунья и жестокая отравительница.

В начале 20 века неорганические яды человечество начало применять в военных целях. Основными боевыми ядами в то время считались газы хлор и фосген. Человечество поняло что, отравляющие вещества являются одним из наиболее эффективных видов массового поражения живой силы и окружающей среды. С бурным развитием современной химической промышленности на сегодняшний день существует большое количество разновидностей отравляющих веществ, которые во много раз опаснее, применяемых в Первой мировой войне, фосгена и хлора.

Сегодня практически каждый человек ежедневно сталкивается с ядовитыми и отравляющими веществами, не осознавая порой той опасности, которую они представляют для его жизни. Не секрет, что ядовитые испарения в той или иной мере исходят от мебельного лака, бензинового выхлопа автомобиля, баллончика с аэрозолем и так далее. И в быту, и на улице, и на работе человек рискует получить серьезное отравление. Прежде всего, это касается тех, кто проживает в крупных мегаполисах, то есть городах, имеющих крупную промышленность, где могут происходить, например, аварийные выбросы отравляющих веществ, аварии на железнодорожных путях, загрязнение почвы, воздуха и воды ядовитыми отходами.

Цель данной курсовой работы заключается в описании свойств неорганических ядов, последствий их действия на человека и окружающую среду, а так же средств защиты от отравляющих веществ.

2. Общая часть

2.1 История применения неорганических ядов

История создания ядов теряется в глубине веков, известно, что еще в древнем Египте жрецы умели приготовлять яды неорганического происхождения, эти яды с успехом применялись жрецами, как по приказу фараонов, так и без приказа против самих фараонов. В средние века в арабском мире и Европе в связи с широким распространением алхимии были получены многие яды неорганического происхождения, которые широко использовались в деле отравления ближних и дальних в святом деле борьбы за личную власть. Наибольшее количество людей было убито до начала 20-го века ядами именно в борьбе за личную власть.

Примитивные слезоточивые и удушающие отравляющие вещества использовались с незапамятных времен в различных войнах в виде поджигаемой для «выкуривания» противника из различных укреплений сырой соломы, дров и т.п.

Историю создания современных отравляющих веществ можно отсчитывать с предложения английского адмирала лорда Дэндональда, который предложил распространять волну ядовитых газов на большом пространстве для подавления противника. Интересно, что первым военным противником, которого он собирался травить ядами была русская армия в Крымской войне 1855 г. Предложение лорда, однако, широко применено не было, поскольку единственным сравнительно ядовитым газом, который в то время можно было получить в значительных количествах, являлся сернистый ангидрид, образующийся от сжигания кусковой серы на открытом воздухе. Но сернистый газ отличается малой ядовитостью и плохими физико-химическими свойствами, поэтому наверняка проведенные опыты не показали хороших результатов и предложение не получило распространение. Предложение лорда Дэндональда было благополучно забыто на полвека.

22 апреля 1915 года германцы сделали первую газовую атаку, с применением баллонов с хлором, давно и хорошо известным газом. 14 апреля 1915 года у деревни Лангемарк, недалеко от малоизвестного в то время бельгийского города Ипр, французские подразделения захватили в плен немецкого солдата. Во время обыска у него обнаружили небольшую марлевую сумочку, наполненную одинаковыми лоскутами хлопчатобумажной ткани, и флакон с бесцветной жидкостью. Это было так похоже на перевязочный пакет, что на него первоначально просто не обратили внимание. Видимо назначение его так и осталось бы непонятным, если бы пленный на допросе не заявил, что сумочка -- специальное средство защиты от нового «сокрушительного» оружия, которое немецкое командование планирует применить на этом участке фронта. На вопрос о характере этого оружия, пленный охотно ответил, что понятия о нем не имеет, но вроде бы это оружие спрятано в металлических цилиндрах, которые врыты на ничейной земле между линиями окопов. Для защиты от этого оружия необходимо намочить лоскут из сумочки жидкостью из флакона и приложить его ко рту и носу. Французские офицеры сочли рассказ пленного бредом сошедшего с ума солдата и не придали ему значения. Но вскоре о таинственных цилиндрах сообщили пленные, захваченные на соседних участках фронта.

18 апреля англичане выбили немцев с высоты «60» и при этом взяли в плен немецкого унтер-офицера. Пленный также поведал о неведомом оружии и заметил, что цилиндры с ним врыты на этой самой высоте -- в десяти метрах от окопов. Английский сержант из любопытства пошел с двумя солдатами в разведку и в указанном месте действительно нашел тяжелые цилиндры необычного вида и непонятного назначения. Он доложил об этом командованию, но безрезультатно. Загадки командованию союзников в те дни приносила и английская радиоразведка, расшифровывавшая обрывки немецких радиограмм. Каково же было удивление дешифровальщиков, когда они обнаружили, что немецкие штабы крайне заинтересованы состоянием: « ... Дует неблагоприятный ветер ...» -- доносили немцы. « ... Ветер усиливается ... его направление постоянно меняется ... Ветер неустойчив». В одной радиограмме упоминалось имя какого-то доктора: « ... Доктор Габер не советует …» Фриц Габер был глубоко штатским человеком. Правда когда-то он прошел годичный срок службы в артиллерии и к началу «Великой войны» имел звание унтер-офицера запаса. До войны он руководил в Берлине Институтом физической химии и даже на фронте не расставался со своими «химическими» книгами и справочниками. Особенно удивительно было наблюдать то, с каким почтением выслушивали его распоряжения седовласые полковники, увешанные крестами и медалями. Но мало кто из них верил, что по одному мановению руки этого нескладного штатского человека в считанные минуты будут умерщвлены тысячи человек. Габер находился на службе у германского правительства. Как консультанту военного министерства Германии ему было поручено создать отравляющее вещество раздражающего действия, которое заставляло бы войска противника покидать траншеи. Через несколько месяцев он и его сотрудники создали оружие с использованием газообразного хлора, которое было запущено в производство в январе 1915 г.

Выбранный для атаки пункт находился в северо-восточной части Ипрского выступа, на том месте, где сходились французский и английский фронты, направляясь к югу, и откуда отходили траншеи от канала близ Безинге. Все очевидцы, описывая события того жуткого дня 22 апреля 1915 г., начинают его словами: «С северо-востока дул лёгкий ветер. Ничто не предвещало близкой трагедии, равных которой до тех пор человечество еще не знало». Ближайший к немцам участок фронта защищали солдаты, прибывшие из Алжирских колоний. Около пяти часов пополудни перед немецкими окопами появилось большое зеленоватое облако. Оно дымилось, клубилось и при этом медленно продвигалось к французским окопам, повинуясь воле северо-восточного ветра. Как уверяют свидетели многие французы с интересом наблюдали приближающийся фронт этого причудливого «желтого тумана», но не придавали ему значения. Вдруг они почувствовали резкий запах. У всех защипало в носу, глаза резало, как от едкого дыма. «Желтый туман» душил, ослеплял, жег грудь огнем, выворачивал наизнанку. Не помня себя, африканцы бросились вон из траншей. Кто медлил, падал, охваченный удушьем. Люди с воплями носились по окопам; сталкиваясь друг с другом, падали и бились в судорогах, ловя воздух перекошенными ртами. А «желтый туман» катился все дальше и дальше в тыл французских позиций, сея по пути смерть и панику. За туманом стройными рядами шествовали немецкие цепи с винтовками наперевес и повязками на лице. Но атаковать им было некого. Тысячи алжирцев и французов лежали мертвые в окопах и на артиллерийских позициях. Естественно, что первое чувство, которое внушил газовый способ войны, был ужас. Происшествие наделало много шума, и уже к вечеру мир знал, что на поле боя вышел новый участник, способный конкурировать с «его величество -- пулеметом». На фронт бросились химики, а к следующему утру стало ясно, что впервые для военных целей немцы применили облако удушливого газа -- хлора. Вдруг обнаружилось, что любая страна, обладающая даже задатками химической промышленности, может получить в свои руки мощнейшее оружие. Утешало лишь то, что спастись от хлора несложно. Достаточно прикрыть органы дыхания повязкой, смоченной раствором соды, или гипосульфита и хлор не так страшен. Если же этих веществ нет под руками -- достаточно дышать через мокрую тряпку. Вода значительно ослабляет действие хлора, растворяющегося в ней. Многие химические заведения кинулись разрабатывать конструкцию противогазов, но немцы спешили повторить газобаллонную атаку, пока у союзников не появились надежные средства защиты.

Первыми из русских химической атаке подверглись части 2-й русской армии, которая своей упорной обороной преградила пути к Варшаве настойчиво наступавшей 9-й армии генерала Макензена. В период с 17 по 21 мая 1915 г. германцы установили 12 тыс. баллонов с хлором в передовых окопах на протяжении 12 км и в течение десяти суток ожидали благоприятных метеоусловий. Атака началась в 3 час. 20 мин. 31 мая. Германцы выпустили хлор, открыв одновременно ураганный артиллерийский, пулеметный и ружейный огонь по русским позициям. Полная неожиданность действий противника и неподготовленность со стороны русских войск привели к тому, что солдаты больше удивлялись и любопытствовали, когда появилось облако хлора, нежели испытывали тревогу. Приняв зеленоватое облако за маскировку атаки, русские войска усилили передовые окопы и подтянули части поддержки. Вскоре окопы, представлявшие здесь лабиринт сплошных линий, оказались местами, заполненными трупами и умирающими людьми. К 4.30 хлор проник на 12 км вглубь обороны русских войск, образовав в низинах «газовые болота» и погубив на своем пути всходы яровых и клевера. Около 4 часов германские части при поддержке артиллерийского химического огня атаковали русские позиции, рассчитывая на то, что, как и при сражении у города Ипр, их уже некому защищать. В этой ситуации проявилась беспримерная стойкость русского солдата. Несмотря на вывод из строя 75 % личного состава в 1-й оборонительной полосе, атака германцев к 5 часам утра была отбита сильным и метким ружейным и пулеметным огнем оставшихся в строю бойцов. В течение дня были сорваны еще 9 германских атак. Потери русских частей от хлора были огромны (9138 отравленных и 1183 погибших), но все, же германское наступление было отбито.

Сейчас массированное применение отравляющих веществ маловероятно, слишком пристально следит за этим мировое сообщество. Однако для их использования всегда находятся способы. Так, спецслужбы США и других стран широко используют их для различных операций. Отравляющие вещества извечно находятся в центре внимания всевозможных банд и криминальных группировок. Достаточно вспомнить зариновую атаку в токийском метро, предпринятую бойцами одной из террористических религиозных сект. Как бы там ни было, пока химическое оружие не уничтожено, а произойдёт это, по всей видимости, ещё не скоро, опасность его применения остаётся.

2.2 Классификация отравляющих веществ

Один из возможных способов классификации ядов основан на объединении их в группы по химическим и физическим признакам, например, кислоты, щелочи, алкалоиды, промышленные растворители, неорганические соединения, органические соединения, ядовитые газы, ядовитые пищевые продукты.

По характеру действия на организм человека отравляющие вещества делятся на пять групп:

1) Нервно-паралитического действия. Отравляющие вещества нервно-паралитического действия вызывают поражение центральной нервной системы. По взглядам командования армии США, такие яды целесообразно применять для поражения не защищенной живой силы противника или для внезапной атаки на живую силу, имеющую противогазы. В последнем случае имеется в виду, что личный состав не успеет своевременно воспользоваться противогазами. Основная цель применения отравляющих веществ нервно-паралитического воздействия - быстрый и массовый вывод личного состава из строя с возможно большим числом смертельных исходов.

2) Кожно-нарывного действия. Яды кожно-нарывного действия наносят поражение главным образом через кожные покровы, а при применении их в виде аерозолей и паров также и через органы дыхания.

3) Общеядовитого действия. Поражают через органы дыхания, вызывая прекращение окислительных процессов в тканях организма.

4) Удушающего действия. Поражают главным образом легкие.

5) Психохимического действия. Появились на вооружении ряда иностранных государств сравнительно недавно. Они способны на некоторое время выводить из строя живую силу противника. Эти отравляющие вещества, воздействуя на центральную нервную систему, нарушают нормальную психическую деятельность человека или вызывают такие психические недостатки, как временная слепота, глухота, чувство страха, ограничение двигательных функций различных органов. Отличительной особенностью этих веществ является то , что для смертельного поражения ими необходимы дозы в 1000 раз большие, чем для вывода из строя. По американским данным, яды психохимического воздействия наряду с отравляющими веществами, вызывающими смертельный исход, будут применяться с целью ослабления воли и стойкости войск противника в бою.

2.3 Общие свойства отравляющих веществ

Физические и физико-химические свойства отравляющих веществ формируют представление о них как о реальных материальных веществах, позволяют сделать выводы об их устойчивости и продолжительности действия, о возможности их обнаружения, средствах и способах их обеззараживания.

Физическое свойство:

1) Растворимость. Важной характеристикой ядов является их растворимость, то есть способность образовывать в смеси с одним или несколькими другими веществами однородные системы - растворы. Отравляющие вещества, хорошо растворимые в воде, могут заражать водоемы настолько, что вода станет непригодной не только для приготовления пищи и гигиенических потребностей, но и для технических целей. Подобные виды ядов вызывают и заражение почвы на достаточно большую глубину. Их способность растворяться в воде обеспечивает их быстрое распространение кровотоком по всему организму, вызывая его общее поражение.

Химические свойства отражают способность данных веществ к структурным превращениям под действием других химических веществ и энергетических факторов. При нахождении ядов в воздухе и на местности, на них будут действовать солнечный свет, кислород, водяной пар, вода, различные неорганические и органические вещества, находящиеся в воде и в почве, а при нахождении на сооружениях и различных поверхностях, возможно, их взаимодействие с материалом поверхности. При проведении мероприятий по уничтожению отравляющие вещества будут подвергаться воздействию разнообразных химических реагентов.

1) Отношение к нагреванию. Отравляющие вещества, подобно другим

органическим соединениям, при нагревании в той или иной степени разлагаются. В большинстве случаев их термическое разложение приводит к образованию нетоксичных или малотоксичных продуктов и даже при частичном разложении токсичность их снижается. В соответствии с этим термическая устойчивость ядов определяет выбор методов их уничтожения.

2) Действие воды. Водяной пар при температуре окружающей среды практические не действует на отравляющие вещества и не препятствует заражению воздуха. Однако при определенных температурах пар воды уже начинает разлагать их. Часть ядов довольно устойчивы к действию воды при обычной температуре, что позволяет им сохранить свое поражающее действие в дождливую погоду, а также заражать водоемы. Некоторые отравляющие вещества, например азотистые иприты, при взаимодействии с водой образуют промежуточные токсичные вещества, не уступающие по силе своего действия исходным. В соответствии с этим, одну воду без специальных химических реактивов нельзя считать средством уничтожения отравляющих веществ.

3) Действие различных химических реагентов. Исследования взаимодействия ядов с различными химическими веществами лежит в основе разработки способов и средств качественного обнаружения, количественного определения и уничтожения отравляющих веществ также разработки средств первой помощи и лечения пораженных.

2.4 Неорганические ядовитые вещества

2.4.1 Основные представители

1) Хлор.

Химическая формула. Cl

Физико-химические свойства. Представляет собой зеленовато-желтый газ с резким раздражающим запахом, состоящий из двухатомных молекул. При обычном давлении он затвердевает при -101°С и сжижается при -34°С. Плотность газообразного хлора при нормальных условиях составляет 3,214 килограмм на метр кубический, то есть он примерно в 2,5 раза тяжелее воздуха и вследствие этого скапливается в низких участках местности, подвалах, колодцах, тоннелях. Хлор растворим в воде: в одном объеме воды растворяется около двух его объемов. Образующийся желтоватый раствор часто называют хлорной водой. Химическая активность его очень велика -- он образует соединения почти со всеми химическими элементами.

Получение и применение. Основной промышленный метод получения -- электролиз концентрированного раствора хлористого натрия. Ежегодное потребление хлора в мире исчисляется десятками миллионов тонн. Используется он в производстве хлорорганических соединений неорганических хлоридов. В больших количествах применяется для отбеливания тканей и бумажной массы, обеззараживания питьевой воды, как дезинфицирующее средство и в различных других отраслях промышленности. Хлор под давлением сжижается уже при обычных температурах. Хранят и перевозят его в стальных баллонах и железнодорожных цистернах под давлением. При выходе в атмосферу дымит, заражает водоемы.

Симптомы отравления. Поражает легкие, раздражает слизистые и кожу. Первые признаки отравления -- резкая загрудинная боль, резь в глазах, слезотечение, сухой кашель, рвота, нарушение координации, одышка. Соприкосновение с парами хлора вызывает ожоги слизистой оболочки дыхательных путей, глаз, кожи. Минимально ощутимая концентрация хлора -- 2 миллиграмма на метр кубический. Раздражающее действие возникает при концентрации около 10 миллиграмм на метр кубический. Воздействие в течение 30…60 мин 100…200 миллиграмм на метр кубический хлора опасно для жизни, а более высокие концентрации могут вызвать мгновенную смерть.

Средства защиты. Органы дыхания и глаза защищают от хлора фильтрующие и изолирующие противогазы. С этой целью могут быть использованы фильтрующие противогазы промышленные марки Л (коробка окрашена в коричневый цвет), БКФ и МКФ (защитный), В (желтый), П (черный), Г (черный и желтый), а также гражданские ГП-5, ГП-7 и детские. Максимально допустимая концентрация при применении фильтрующих противогазов -- 2500 мг/м3. Если она выше, должны использоваться только изолирующие противогазы. При ликвидации аварий на химически опасных объектах, когда концентрация хлора не известна, работы проводят только в изолирующих противогазах (ИП-4, ИП-5). При этом следует пользоваться защитными прорезиненными костюмами, резиновыми сапогами, перчатками. Необходимо помнить, что жидкий хлор разрушает прорезиненную защитную ткань и резиновые детали изолирующего противогаза. При производственной аварии на химически опасном объекте, утечке хлора при хранении или транспортировке может произойти заражение воздуха в поражающих концентрациях. В этом случае необходимо изолировать опасную зону, удалить из нее всех посторонних и не допускать никого без средств защиты органов дыхания и кожи. Около зоны держаться с наветренной стороны и избегать низких мест. При утечке или разливе хлора нельзя прикасаться к пролитому веществу. Следует с помощью специалистов удалить течь, если это не вызывает опасности, или перекачать содержимое в исправную емкость с соблюдением мер предосторожности. При интенсивной утечке хлора используют распыленный раствор кальцинированной соды или воду, чтобы осадить газ. Место разлива заливают аммиачной водой, известковым молоком, раствором кальцинированной соды или каустика.

2) Аммиак.

Химическая формула. NH₃.

Физико-химические свойства. Представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом (нашатырного спирта). При обычном давлении затвердевает при температуре -78 °С и сжижается при -34 °С. Плотность газообразного аммиака при нормальных условиях составляет примерно 0,6 т.е. он легче воздуха. С воздухом образует взрывоопасные смеси в пределах 15…28 объемных процентов NH. Растворимость его в воде больше, чем у всех других газов: один объем воды поглощает при 20 °С около 700 объемов аммиака. 10 %-й раствор аммиака поступает в продажу под названием “нашатырный спирт”. Он находит применение в медицине и в домашнем хозяйстве (при стирке белья, выводе пятен и т.д.). 18…20 %-й раствор называется аммиачной водой и используется как удобрение. Жидкий аммиак -- хороший растворитель большого числа органических и неорганических соединений. Жидкий безводный аммиак используется как высококонцентрированное удобрение. В природе аммиак образуется при разложении азотосодержащих органических веществ.

Получение и применение. В настоящее время синтез из элементов (азота и водорода) в присутствии катализатора, при температуре 450…500 °С и давлении 30 МПа -- основной промышленный метод получения аммиака. Аммиачная вода выделяется при контакте коксового газа с водой, которая конденсируется при охлаждении газа или специально впрыскивается в него для вымывания аммиака. Мировое производство аммиака составляет около 90 млн. т. Его используют при получении азотной кислоты, азотосодержащих солей, соды, мочевины, синильной кислоты, удобрений, диазотипных светокопировальных материалов. Жидкий аммиак применяют в качестве рабочего вещества холодильных машин. Аммиак перевозится в сжиженном состоянии под давлением, при выходе в атмосферу дымит, заражает водоемы, когда попадает в них.

Симптомы отравления. Вызывает поражение дыхательных путей. Его признаки: насморк, кашель, затрудненное дыхание, удушье, при этом появляется сердцебиение, нарушается частота пульса. Пары сильно раздражают слизистые оболочки и кожные покровы, вызывают жжение, покраснение и зуд кожи, резь в глазах, слезотечение. При соприкосновении жидкого аммиака и его растворов с кожей возникает обморожение, жжение, возможен ожог с пузырями, изъязвления.

Средства защиты. Защиту органов дыхания от аммиака обеспечивают фильтрующие промышленные и изолирующие противогазы, газовые респираторы. Могут использоваться промышленные противогазы марки КД (коробка окрашена в серый цвет), К (светло-зеленый) и респираторы РПГ-67-КД, РУ-60М-КД. Максимально допустимая концентрация при применении фильтрующих промышленных противогазов равна 750 ПДК (15000 мг/м), выше которой должны использоваться только изолирующие противогазы.

3) Сероводород.

Химическая формула. H₂S.

Физико-химические свойства. Бесцветный газ с резким неприятным запахом. При обычном давлении затвердевает при -85,5 °С и сжижается при -60,3 °С. Плотность газообразного сероводорода при нормальных условиях составляет примерно 1,7, то есть он тяжелее воздуха. Смеси сероводорода с воздухом, содержащие от 4 до 45 объемных процентов этого газа, взрывоопасны. На воздухе воспламеняется при температуре около 300 °С. Растворимость в органических веществах значительно выше, чем в воде, например, один объем спирта поглощает 10 объемов газа. Сероводород - сильный восстановитель. Он содержится в попутных газах месторождении нефти, в природных и вулканических газах, в водах минеральных источников, образуется при разложении белковых веществ.

Получение и применение. В промышленности его получают как побочный продукт при очистке нефти, природного и коксового газа. Применяют в производстве серной кислоты, серы, сульфидов, для приготовления лечебных сероводородных ванн. Хранится и перевозится в железнодорожных цистернах и баллонах под давлением в сжиженном состоянии. При выходе в атмосферу превращается в газ. Скапливается в низких участках местности, подвалах, тоннелях, первых этажах зданий. При утечке загрязняет водоемы.

Симптомы отравления. Опасен при вдыхании, раздражает кожу и слизистые оболочки. Первые признаки отравления: головная боль, слезотечение, светобоязнь, жжение в глазах, раздражение в носу, металлический вкус во рту. тошнота, рвота, холодный пот, понос, боли при мочеиспускании, учащенное сердцебиение, боли в груди, удушье. При вдыхании газа в значительных концентрациях возможен мгновенный обморок или даже смерть от паралича дыхания.

Средства защиты. Защиту органов дыхания и глаз обеспечивают фильтрующие промышленные противогазы марки КД (коробка окрашена в серый цвет), В (желтый), БКФ и МКФ (защитный), респираторы РПГ-67-КД и РУ-60М-КД, а также гражданские противогазы ГП-5, ГП-7 и детские.

4) Фосген.

Химическая формула. COCl₂.

Физико-химические свойства. Одно из распространенных сильно действующих ядовитых веществ. Температура кипения 8,2 °С, температура плавления 18 °С Бесцветный, очень ядовитый газ с характерным сладковатым запахом гнилых фруктов, гниения прелой листвы пли мокрого сена. В газообразном состоянии примерно в 3,5 раза тяжелее воздуха, в жидком в 1,4 раза тяжелее воды. Из-за высокого давления пара он даже при низких температурах обладает большой летучестью. Максимальная концентрация при 20 °С 6,4 г/л. Летучесть фосгена при 20 °С равна 1,4 г/л. Стойкость при -20 °С составляет около 3 ч, летом -- не более 30 мин. Сохраняется в жидком виде в баллонах и других емкостях. Давление внутри оболочек при обычных условиях не превышает 1,5…2 атмосфер. В воде растворяется мало -- два объема газообразного фосгена в одном объеме воды, но легко растворим в органических растворителях, например, бензине, толуоле, ксилоле, уксусной кислоте. Фосген, растворенный в воде, быстро гидролизуется даже при низкой температуре. Газообразный почти не гидролизуется, поэтому для заметного изменения его концентрации в воздухе требуется длительное время. При сравнительно высокой влажности воздуха облако фосгена за счет частичного гидролиза может приобрести беловатый цвет. Легко взаимодействует с едкими щелочами, аммиаком, растворами соды и сернистого натрия. Из-за большой реакционной способности фосген широко используется при органических синтезах, для получения растворителей, красителей, лекарственных средств, поликарбонатов и других веществ.

Симптомы отравления. При поражении парами наиболее выраженный признак -- отек легких (просачивание плазмы крови в альвеолы), в результате чего нарушается газообмен -- содержание двуокиси углерода в крови увеличивается, а кислорода падает. Проявляется лишь после скрытого периода -- от 4 до 8 ч (отмечались даже периоды в 15 ч). В это время отравленный чувствует себя хорошо и, как правило, не теряет работоспособности. У восприимчивых людей как первый симптом надо выделить появление сладкого, часто противного привкуса во рту, иногда тошноту и рвоту. В большинстве случаев возникают незначительные позывы к кашлю, першение и жжение в носоглотке, небольшие нарушения ритма дыхания и пульса. Признаки следующего периода -- частое и поверхностное дыхание, все усиливающийся кашель с обильным выделением жидкой пенистой мокроты (иногда с кровью). Пульс и сердцебиение учащаются, повышается температура, появляется головная боль, головокружение, боль в груди и горле, общая слабость, одышка, лицо, уши и кисти рук синеют.

Средства защиты. Защиту органов дыхания обеспечивают фильтрующие промышленные противогазы марки В (коробка окрашена в желтый цвет), а также гражданские ГГТ-5, ГП_7, детские и изолирующие. Чтобы защитить кожу человека от попадания жидкого фосгена, следует использовать защитные прорезиненные костюмы, резиновые сапоги и перчатки.

5) Сернистый ангидрид.

Химическая формула. SO₂.

Физико-химические свойства. “Сернистый газ” -- один из распространенных видов отравляющих веществ. Представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом. При обычном давлении затвердевает при температуре -75 °С и сжижается при -10 °С. В 2,2 раза тяжелее воздуха. Растворимость его в воде весьма велика и составляет при обычных условиях около 40 объемов на 1 объем воды. При взаимодействии с водой образуется сернистая кислота. Растворяется в спиртах, эфире, бензоле.

Получение и применение. Получают сжиганием серы на воздухе, обжигом пирита, воздействием серной кислоты на сульфит натрия. SO₂ используется в производстве серной кислоты, серного ангидрида, солей сернистой (сульфитов, гидросульфитов) и серноватистой (тиосульфатов) кислот. Непосредственное применение находит в бумажном и текстильном производствах, при консервировании фруктов, ягод, для предохранения вин от скисания, для дезинфекции помещений. Жидкий сернистый ангидрид применяется как хладагент и растворитель. Перевозят его в сжиженном состоянии под давлением. При выходе в атмосферу он дымит, скапливается в низких участках местности, подвалах, тоннелях, заражает водоемы.

Симптомы отравления. Он опасен при вдыхании. Даже очень малая концентрация его создает неприятный вкус во рту и раздражает слизистые оболочки. Пары сернистого ангидрида во влажном воздухе сильно раздражают слизистые оболочки и кожу. Появляются кашель, резкая боль в глазах, жжение, слезотечение, дыхание и глотание затрудненные, кожа краснеет. Возможны ожоги кожи и глаз. Вдыхание воздуха, содержащего более 0,2 % сернистого ангидрида, вызывает хрипоту, одышку и быструю потерю сознания. Возможен смертельный исход.

Средства защиты. Защиту органов дыхания и глаз от сернистого ангидрида обеспечивают промышленные фильтрующие противогазы марки В (коробка окрашена в желтый цвет), Е (черный), БКФ и МКФ (защитный), респираторы противогазовые РПГ-67-В и универсальные РУ-60М-В, РУ-60МУ-В, а также гражданские противогазы ГП-5, ГП-7 и детские.

6) Синильная кислота.

Химическая формула. HCN.

Физико-химические свойства. Цианистый водород, цианистоводородная кислота -- бесцветная прозрачная жидкость. Она обладает своеобразным дурманящим запахом, напоминающим запах горького миндаля. Температура плавления -13,3 °С, кипения -- +25,7 °С. Из-за низкой температуры кипения и высокого давления при обычной температуре очень летуча. Капли синильной кислоты на воздухе быстро испаряются: летом -- в течение 5 мин, зимой -- около 1 ч. В газообразном состоянии обычно бесцветна. С водой эта кислота смешивается во всех отношениях, легко растворяется в спиртах, бензине и других органических растворителях. Пары хорошо адсорбируются текстильными волокнами и пористыми материалами, пищевыми продуктами, а также кирпичом, бетоном, древесиной. Диффундирует даже через яичную скорлупу.
Синильная кислота разлагается в водных растворах при обычной температуре, после чего они перестают быть ядовитыми. Жидкая кислота активно вступает в реакцию с растворами щелочей и мало устойчива к окислителям.

Получение и применение. Окисление перекисью водорода можно использовать для дегазации небольших количеств зараженной воды. Кислота и многие ее соли в щелочной среде соединяются с солями тяжелых металлов, например с сульфатом железа, с образованием комплексных соединений. Комплексообразование можно использовать для дегазации жидкой синильной кислоты и воды, содержащей ее соли, так как образующиеся соединения не ядовиты и не летучи. Мировое производство синильной кислоты равно полумиллиону тонн в год. Синильную кислоту используют для получения хлорциана, аминокислот, акрилатов, необходимых при производстве пластмасс, а также в качестве фумиганта -- средства борьбы с вредителями сельского хозяйства, для обработки закрытых помещений и транспортных средств. В природе синильная кислота в свободном и связанном виде встречается в растениях, например, в ядрах косточек горького миндаля, абрикосов, вишен, слив.

Симптомы отравления. Возможные пути отравления кислотой: вдыхание паров, проникновение через кожные покровы, прием непосредственно внутрь. В зависимости от концентрации паров и времени их действия различают поражения легкой, средней и тяжелой степени, а также молниеносную форму. Через кожу всасывается как газообразная, так и жидкая синильная кислота. Поэтому при длительном пребывании в атмосфере с высокой концентрацией кислоты без средств защиты кожи, пусть даже в противогазе, появятся признаки отравления -- в результате резорбции.

Средства защиты. Защиту органов дыхания от синильной кислоты обеспечивают фильтрующие и изолирующие противогазы. Могут быть использованы фильтрующие промышленные противогазы марок В (коробка окрашена в желтый цвет), БКФ и МКФ (защитный), а также гражданские противогазы ГП-5, ГП-7 и детские.

7) Азотная кислота.

Химическая формула.

Физико-химические свойства. Бесцветная жидкость с температурой плавления - 41,6°С. кипения - 82,6°С (с разложением). Концентрированная кислота малоустойчива, при нагревании или под воздействием света частично разлагается с образованием двуокиси азота (NO₂), окрашивающего кислоту в бурый цвет, что придает ей специфический запах. Смешивается с водой во всех соотношениях. Сильный окислитель, под ее воздействием металлы, за исключением платины, золота и других редких, превращаются в нитраты или оксиды, а сера энергично окисляется в серную кислоту, фосфор -- в фосфорный ангидрид. Под ее воздействием воспламеняются бумага, масло, древесина, уголь, а хлопчатобумажные, льняные, шерстяные ткани разрушаются. В нашей стране выпускается 97…98 %-я (концентрированная), 58 …60 %-я и 47 %-я (по массе) азотная кислота.

Получение и применение. Смесь концентрированных азотной и соляной кислот в соотношении по объему 1/3 называется “царской водкой”. Она растворяет даже благородные металлы. Смесь азотной кислоты с концентрацией около 100 % и серной кислоты с концентрацией около 96% при соотношении по объему около 9/1 называется меланжем. Основное количество разбавленной азотной кислоты расходуется в производстве азотнокислого аммония (аммиачной селитры), калия (калийной селитры), натрия (натриевой селитры) и других сложных минеральных удобрений, а также в гидрометаллургии. Концентрированная азотная кислота используется для приготовления взрывчатых веществ, серной и фосфорной кислот, ароматических нитросоединений, красителей, входит в состав ракетного топлива. В ракетной технике применяются растворы азотноватой окиси в безводной азотной кислоте, которые обладают усиленной окислительной активностью и низкой температурой замерзания (--73°С).

8) Серная кислота.

Химическая формула. H₂SO₄.

Физико-химические свойства. Чистая 100 %-я, бесцветная маслянистая жидкость, застывающая в кристаллическую массу при температуре 0,3 °С . Температура кипения +296,2 °С (с разложением). 95 %-я концентрированная затвердевает лишь при температуре ниже -20 °С. Концентрированная серная кислота -- довольно сильный окислитель, особенно при нагревании. Она окисляет многие металлы и не металлы, йодистый и бромистый водород. Золото и платина устойчивы по отношению к ней. Даже очень крепкая (выше 75 %) не действует на железо, что позволяет хранить и перевозить ее в стальных цистернах. Напротив, разбавленная серная кислота легко растворяет железо с выделением водорода. Окислительные свойства для нее не характерны.

Крепкая серная кислота энергично поглощает влагу и поэтому часто применяется для осушки газов. От многих органических веществ, содержащих в своем составе водород и кислород, она отнимает воду. С этим, а также с окислительными свойствами связано ее разрушающее действие на все ткани, кроме искусственных. Смешивается с водой во всех отношениях, растворение концентрированной кислоты в воде сопровождается значительным выделением тепла. Растворы SO, в безводной серной кислоте дымят на воздухе из-за выделения серного ангидрида, поэтому такая кислота называется дымящей (олеум).

Получение и применение. Применяется в производстве минеральных удобрений, соляной, борной, плавиковой и других минеральных кислот, для концентрирования азотной кислоты, получения дымообразующих и взрывчатых веществ, эфиров, этанола, изооктана. Как сульфирующий агент -- при получении многих красителей, лекарственных средств; для очистки нефтепродуктов, травления металлов, разложения комплексных (урановых) руд в гидрометаллургии; в качестве электролита в свинцовых аккумуляторах. Мировое производство серной безводной кислоты -- около 1402 тысяч тонн в год.

Симптомы отравления. Ожоги.

Средства защиты. Прекратить контакт с кислотой. Смыть кислоту с поверхности кожи.

9) Соляная (хлористоводородная) кислота.

Химическая формула. HCI.

Физико-химические свойства. Раствор хлористого водорода в воде. Температура кипения -- +108,6 °С. Крепкая кислота “дымит” на воздухе из-за образования с парами воды капелек тумана. Давление хлористого водорода над крепкой соляной кислотой с увеличением ее концентрации растет. Энергично взаимодействует со многими металлами с выходом водорода, с окислами металлов, выделяет свободные кислоты из фосфатов, силикатов, боратов. Крепость технической соляной кислоты -- 27,5…38 % по массе. Транспортируют ее в стеклянных бутылях или покрытых слоем резины металлических емкостях. Соляная кислота содержится в желудочном соке (около 0,3 %) и способствует перевариванию пищи, убивает различные болезнетворные бактерии.

Получение и применение. При недостаточной кислотности желудочного сока прописывают для приема внутрь (по 5…15 капель 8,3 %-й HCI на 1/2 стакана воды до или во время еды). Применяется в химическом синтезе, для обработки руд, травления металлов. Мировое производство превышает 10 млн. тонн в год.

Симптомы отравления. Поражение кислотами может произойти при вдыхании паров, при попадании на кожу, слизистые оболочки и через рот.

Защитные средства. Защиту органов дыхания от азотной, серной и соляной кислот обеспечивают фильтрующие и изолирующие противогазы, а также универсальные респираторы. Для защиты от этих кислот могут быть использованы промышленные противогазы марки В с аэрозольным фильтром (коробка окрашена в желтый цвет с белой вертикальной полосой), а для азотной кислоты также марки БКФ (защитный), промышленные универсальные респираторы РУ-60М-В. От азотной и соляной кислот защитят гражданские противогазы ГП-5, ГП-7 и детские, а от четырех окиси азота противогаз марки И (серый цвет). При концентрации выше максимально допустимых должны использоваться только изолирующие противогазы, а для защиты кожи -- костюмы из кислотозащитной ткани, защитные прорезиненные костюмы, резиновые сапоги и перчатки, специальные рукавицы для защиты от кислот.

10) Мышьяк.

Химическая формула. As.

Физико-химические свойства. Среднее содержание Мышьяк в земной коре 1,7·10^-4% (по массе), в таких количествах он присутствует в большинстве изверженных пород. Поскольку соединения Мышьяк летучи при высоких температурах, элемент не накапливается при магматических процессах; он концентрируется, осаждаясь из горячих глубинных вод (вместе с S, Se, Sb, Fe, Co, Ni, Cu и др. элементами). При извержении вулканов Мышьяк в виде своих летучих соединений попадает в атмосферу. Так как Мышьяк многовалентен, на его миграцию оказывает большое влияние окислительно-восстановительная среда. В окислительных условиях земной поверхности образуются арсенаты (As⁵⁺) и арсениты (As³⁺). Это редкие минералы, встречающиеся только на участках месторождений. Мышьяк ещё реже встречается самородный Мышьяк и минералы As²⁺. Из многочисленных минералов Мышьяк (около 180) основное промышленное значение имеет лишь арсенопирит FeAsS. Малые количества Мышьяк необходимы для жизни. Однако в районах месторождении Мышьяк и деятельности молодых вулканов почвы местами содержат до 1% Мышьяк, с чем связаны болезни скота, гибель растительности. Накопление Мышьяк особенно характерно для ландшафтов степей и пустынь, в почвах которых Мышьяк малоподвижен. Во влажном климате Мышьяк легко вымывается из почв.

Симптомы отравления. Потеря аппетита, отрыжка, головные боли, сладковатый, неприятный вкус во рту, рвота, общая слабость, чувство стеснения в груди, неспособность к мышлению, ощущение познабливания и холода, синюха, холодный пот, частый и слабый пульс. Моча, как и мочеиспускание в первые 2 -- 3 часа оказываются нормальными, и только на другой день появляется темно-коричневая или совершенно черная моча, в которой спектроскопом можно доказать присутствие метгемоглобина и оксигемоглобина, а равно и желчные пигменты (красных кровяных шариков обыкновенно не находят). Сон в большинстве случаев неспокойный, в некоторых случаях -- бред. Это заболевание может окончиться выздоровлением, которое наступает спустя несколько недель. В смертельных случаях кровь в моче наблюдается все время, количество последней уменьшено, иногда до полного отсутствия мочи; смерть наступает на 8 -- 10 день.

Средства защиты. Лечение острого отравления состоит в том, чтобы по возможности удалить из организма еще не успевший всосаться яд и, кроме того, сделать безвредным уже всосавшийся Мышьяк, переводя его в нерастворимое соединение. Первое достигается рвотными средствами (апоморфин под кожу) и промыванием желудка. Второе показание стараются выполнить назначением водной окиси железа, которую можно выписать из аптеки под названием "противоядие от Мышьяка"; последнее дают столовыми ложками каждые ¹/₄--¹/₂ часа.

2.4.2 Токсичные ионы металлов

Отравления соединениями тяжелых металлов известны с древних времен. Упоминание об отравлениях «живым серебром» (сулема) встречается в IV веке. В середине века сулема и мышьяк были наиболее распространенными неорганическими ядами, которые использовались с криминальной целью в политической борьбе и в быту. Отравления соединениями тяжелых металлов часто встречались в России: в 1924-1925 гг. Было зарегистрировано 963 смертельных исхода от отравлений сулемой. Отравления соединениями меди преобладают в районах садоводства и виноделия, где для борьбы с вредителями используется медный купорос. В последние годы наиболее распространены отравления ртутью, входящей в состав серой ртутной мази, применяемой для лечения педикулеза. Нередки случаи массовых отравлений, например, гранозаном после употребления семян подсолнечника, обработанного этим средством. Летальность при отравлениях соединениями тяжелых металлов и мышьяка, ранее достигавшая 64…84 %, при современных методах лечения равна 15…19%.

1) Корреляция ряда физических, химических, физико-химических свойств с токсичностью металлов. Уже давно, еще в прошлом веке, делались попытки связать токсическое действие металлов с отдельными их свойствами. Так, Richet (1882 г.) сопоставил токсичность солей металлов в опытах на изолированном сердце лягушки и на рыбах. Выяснилось, однако, что строгого соответствия между атомным весом и действующей концентрацией нет. Кроме того, токсичность одних и тех же металлов была неодинаковой в зависимости от объекта действия. Токсичность металлов не строго соответствует их атомному весу даже для металлов одного семейства. Например, палладий токсичнее платины (при сопоставлении действия их солей), цезий менее токсичен, чем рубидий, и т.д. На связь токсичности металлов с их атомным весом и на нарастание силы действия с увеличением атомного веса указывал также Rambuteau (1892). Однако, имеется тенденция к увеличению токсичности с увеличением атомного веса, хотя есть и явные исключения, например бериллий, медь. Последняя для многих клеток более токсична, чем такие металлы, как барий, стронций и др., несмотря на меньший атомный вес. Различна и сила действия железа в двух- и трехатомном состоянии, несмотря на одинаковый в обоих случаях атомный вес элемента, что также говорит против преимущественного значения атомного веса для токсичности металлов.

М.П. Николаев (1948), анализируя и суммируя литературные данные о связи ядовитого действия металлов с их атомным весом, не нашел достаточно убедительных доказательств существования общей закономерности увеличения токсичности с ростом атомного веса. Другие авторы видели связь действия металлов с их атомным весом в том, что по мере увеличения последнего в данной группе элементов уменьшается их содержание в животном организме и увеличивается токсичность (В.И. Вернадский, 1940; А.И. Войнар, 1960). Действительно, токсичность металлов с большим атомным весом, таких, как свинец, ртуть, золото, серебро и др., велика, а наличие их в животном организме либо оспаривается, либо очень невысоко. В основу классификации элементов и периодической системы легли характеристики, вытекающие из самой природы элемента и его основного, «фундаментального», свойства. Таким свойством является положительный заряд атома.

Такие показатели, как электроотрицательность, ионный радиус, наиболее надежные параметры в характеристике элементов. Эти же свойства, по мнению авторов, могут иметь влияние на биологическую активность металлов или связаны с последней, в частности при образовании ими комплексов в биосредах, так как стабильность комплексов, в свою очередь, является функцией электронных свойств металлов. Одним из первых Мэтьюс сделал попытку связать токсичность металлов с физическими свойствами, иными, чем их атомный вес. Он предположил, что физиологическая активность металла определяется легкостью, с которой он отдает свой электрон, степенью сродства последнего к заряду элемента. Более прочная связь обуславливает малую активность элемента. В качестве физического показателя этой связи Мэтьюс избрал нормальный потенциал. Последний характеризует способность металла переходить в раствор в виде ионов. Нормальный потенциал определяется как разность потенциалов между металлом в напряженном состоянии и раствором, содержащим его ионы при активности, равной единице. Чем отрицательнее нормальный потенциал металла, тем легче этот металл растворяется. Связь нормального потенциала металлов с вилой их действия Мэтьюс проверял в опытах по изучению влияния растворов хлоридов разных металлов на изолированный нерв и яйца морского ежа. В результате изучения действия 27 металлов автор пришел к заключению, что их токсичность меняется обратно значению нормального потенциала.

Мэтьюс обнаружил также обратную зависимость между токсичностью металлов и величиной их атомных объемов. Так как значение нормальных потенциалов и атомных объемов изменяются периодически, то и в токсичности металлов должна отмечаться такая же периодичность. Соли металлов в растворах могут образовывать ионы, гидраты, комплексы. В свою очередь последние могут вновь диссоциировать, образуя ионы. Поэтому токсичность, прежде всего, может быть связана с действием ионов и со свойствами атомов и ионов металлов, характеризующими их активность, способность вступать в связь с протоплазмой, с отдельными ее компонентами.

Действие солей связано с рядом свойств именно ионов (катионов), с некоторыми характеристиками металлов как атомов или ионов. Этими характеристиками, по его данным, были атомный вес, радиус ионов, электроотрицательность, а также степень гидратации ионов. Последняя играет как бы защитную роль, создавая вокруг ионов оболочку, препятствующую реакции с компонентами окружающей среды, но не влияет на токсичность самого металла. Порядок токсичности обратен степени гидратации. Так, литий гидратирован сильно, а цезий - мало; последний и более токсичен.

Так как и степень гидратации, и подвижность ионов снижаются с повышением атомного веса, то для более тяжелых элементов эти характеристики имеют меньшее значение. Наиболее вероятным физическим фактором, с которым связана большая токсичность тяжелых металлов, является электроотрицательность: она может влиять на легкость взаимодействия металла с протоплазмой. В периодической системе элементов электроотрицательность, в общем, увеличивается слева направо в каждом периоде; токсичность связана с электроотрицательностью, и таким образом подтверждается общая тенденция к увеличению ядовитости с увеличением атомного веса. Но нельзя выделить одно доминирующее свойство, не учитывая влияния других и их взаимную связь. Возможно, отдельные характеристики свойств металлов связаны с их токсическим действием разными путями. Например, с селективностью или большим сродством к отдельным химическим группам, таким, как способность многих металлов образовывать ковалентные связи с атомом серы. Это может определить механизм действия.

Используя накопленные экспериментальные данные о токсичности металлов, некоторые исследователи сделали попытку установить сравнительную токсичность металлов для теплокровных животных, а также связь между ядовитостью и теми или иными физическими и физико-химическими свойствами металлов и их соединений. Так, Левис (1958) по степени токсичности для белых мышей разделил металлы на три группы, взяв в качестве критерия дозы, которые вызывают гибель половины животных, взятых в опыт при внутрибрюшинном или подкожном введении хлористых солей:

1) Hg, In, Tl, Au, As, Cd, V, Ba.

2) Mn, Co, Cu, Fe, Mo, W, Cs, Sr, U.

3) Ca, Li, K, Sm, Ce, Na, Mg.