Fluor, Chlor, Brom, Jod und das erst kürzlich entdeckte radioaktive Element Astat bilden die Familie der als Halogene bekannten Elemente. Mit Ausnahme von Astatin wurden die physikalischen und chemischen Eigenschaften dieser Elemente erschöpfend untersucht. Sie besetzen die Gruppe VII im Periodensystem und weisen eine nahezu perfekte Abstufung der physikalischen Eigenschaften auf.
Die Verwandtschaft der Halogene wird auch durch die Ähnlichkeit in den chemischen Eigenschaften der Elemente veranschaulicht, eine Ähnlichkeit, die mit der Anordnung von sieben Elektronen in der äußeren Hülle der Atomstruktur jedes der Elemente in der Gruppe verbunden ist. Alle Mitglieder bilden Verbindungen mit Wasserstoff, und die Bereitschaft, mit der die Vereinigung eintritt, nimmt mit zunehmendem Atomgewicht ab. Ebenso nehmen die Bildungswärmen der verschiedenen Salze mit zunehmendem Atomgewicht der Halogene ab. Die Eigenschaften der Halogensäuren und ihrer Salze zeigen eine ebenso auffällige Beziehung; Die Ähnlichkeit ist bei organischen Halogenverbindungen offensichtlich, aber wenn die Verbindung chemisch komplexer wird, können die Eigenschaften und Einflüsse anderer Komponenten des Moleküls die Abstufung der Eigenschaften maskieren oder modifizieren.
Verwendet
Halogene werden in der Chemie-, Wasser- und Abwasser-, Kunststoff-, Pharma-, Zellstoff- und Papier-, Textil-, Militär- und Ölindustrie verwendet. Brom, Chlor, Fluor und Jod sind chemische Zwischenprodukte, Bleich- und Desinfektionsmittel. Sowohl Brom als auch Chlor werden in der Textilindustrie zum Bleichen und Krumpffestmachen von Wolle verwendet. Brom wird auch in Goldbergbau-Extraktionsprozessen und beim Bohren von Öl- und Gasquellen verwendet. Es ist Flammschutzmittel in der Kunststoffindustrie und Zwischenprodukt bei der Herstellung von Hydraulikflüssigkeiten, Kühl- und Entfeuchtungsmitteln sowie Haarwellmitteln. Brom ist auch ein Bestandteil von Militärgas und Feuerlöschflüssigkeiten.
Chlor wird als Desinfektionsmittel für Abfälle und bei der Reinigung und Aufbereitung von Trinkwasser und Schwimmbädern verwendet. Es ist ein Bleichmittel in Wäschereien und in der Zellstoff- und Papierindustrie. Chlor wird bei der Herstellung von Spezialbatterien und chlorierten Kohlenwasserstoffen sowie bei der Verarbeitung von Fleisch, Gemüse, Fisch und Obst verwendet. Außerdem wirkt es als Flammschutzmittel. Chlordioxid wird in der Wasser- und Sanitärindustrie sowie in der Schwimmbadindustrie zur Wasserreinigung, Geschmacks- und Geruchskontrolle eingesetzt. Es ist ein Bleichmittel in der Lebensmittel-, Leder-, Textil-, Zellstoff- und Papierindustrie sowie ein Oxidationsmittel, Bakterizid und Antiseptikum. Es wird zum Reinigen und Entgerben von Leder sowie zum Bleichen von Zellulose, Ölen und Bienenwachs verwendet. Stickstofftrichlorid wurde früher als Bleichmittel und „Verbesserer“ für Mehl verwendet. Jod ist auch ein Desinfektionsmittel in der Wasser- und Sanitärindustrie und fungiert als chemisches Zwischenprodukt für anorganische Jodide, Kaliumjodid und organische Jodverbindungen.
Fluor, Fluormonoxid, Brompentafluorid und Chlortrifluorid sind Oxidationsmittel für Raketentreibstoffsysteme. Fluor auch bei der Umwandlung von Urantetrafluorid in Uranhexafluorid verwendet wird und cChlortrifluorid wird in Kernreaktorbrennstoffen und zum Schneiden von Ölbohrrohren verwendet.
Calciumfluorid, im Mineral gefunden Flussspat, ist die Hauptquelle für Fluor und seine Verbindungen. Es wird in der Eisenmetallurgie als Flussmittel verwendet, um die Fließfähigkeit der Schlacke zu erhöhen. Calciumfluorid findet sich auch in der Optik-, Glas- und Elektronikindustrie.
Wasserstoffbromid und seine wässrigen Lösungen eignen sich zur Herstellung von organischen und anorganischen Bromiden und als Reduktionsmittel und Katalysatoren. Sie werden auch bei der Alkylierung von Aromaten verwendet. Kaliumbromid wird zur Herstellung von Fotopapieren und -platten verwendet. Für zahlreiche industrielle Synthesen, darunter auch die Herstellung von Farbstoffen, werden große Mengen an Phosgengas benötigt. Phosgen wird auch in Militärgas und in Arzneimitteln verwendet. Phosgen kommt in Insektiziden und Begasungsmitteln vor.
Gefahren
Die Ähnlichkeit, die diese Elemente in ihren chemischen Eigenschaften aufweisen, zeigt sich in den mit der Gruppe verbundenen physiologischen Wirkungen. Die Gase (Fluor und Chlor) und die Dämpfe von Brom und Jod reizen die Atemwege; Das Einatmen relativ geringer Konzentrationen dieser Gase und Dämpfe führt zu einem unangenehmen, stechenden Gefühl, gefolgt von einem Erstickungsgefühl, Husten und einem Engegefühl in der Brust. Die mit diesen Zuständen verbundene Schädigung des Lungengewebes kann dazu führen, dass die Lunge mit Flüssigkeit überlastet wird, was zu einem Lungenödem führt, das sich durchaus als tödlich erweisen kann.
Fluor und seine Verbindungen
Quellen
Der Großteil von Fluor und seinen Verbindungen wird direkt oder indirekt aus Calciumfluorid (Flussspat) und Phosphatgestein (Fluorapatit) oder daraus gewonnenen Chemikalien gewonnen. Das Fluorid im Phosphatgestein schränkt die Verwendbarkeit dieses Erzes ein und daher muss das Fluorid bei der Herstellung von elementarem Phosphor oder Calciumphosphat in Lebensmittelqualität und teilweise bei der Umwandlung von Fluorapatit in Düngemittel fast vollständig entfernt werden. Diese Fluoride werden in einigen Fällen als wässrige Säure oder als Calcium- oder Natriumsalze des freigesetzten Fluorids (wahrscheinlich ein Gemisch aus Fluorwasserstoff und Siliciumtetrafluorid) zurückgewonnen oder in die Atmosphäre freigesetzt.
Brand- und Explosionsgefahr
Viele der Fluorverbindungen stellen eine Brand- und Explosionsgefahr dar. Fluor reagiert mit fast allen Materialien, einschließlich Metallbehältern und Rohrleitungen, wenn der Passivierungsfilm gebrochen ist. Die Reaktion mit Metallen kann Wasserstoffgas erzeugen. In Fördersystemen ist absolute Sauberkeit erforderlich, um lokale Reaktionen und nachfolgende Brandgefahren zu vermeiden. Um Reaktionen mit Schmiermitteln zu verhindern, werden spezielle schmiermittelfreie Ventile eingesetzt. Sauerstoffdifluorid ist in Gasgemischen mit Wasser, Schwefelwasserstoff oder Kohlenwasserstoffen explosiv. Viele Fluorverbindungen erzeugen beim Erhitzen giftige Gase und ätzende Fluoriddämpfe.
Gesundheitsrisiken
Fluorwasserstoffsäure. Hautkontakt mit wasserfreier Flusssäure führt zu schweren Verbrennungen, die sofort spürbar sind. Konzentrierte wässrige Lösungen von Flusssäure verursachen ebenfalls ein frühes Schmerzempfinden, aber verdünnte Lösungen geben möglicherweise keine Warnung vor Verletzungen. Äußerer Kontakt mit Flüssigkeit oder Dampf verursacht schwere Reizungen der Augen und Augenlider, die zu anhaltenden oder dauerhaften Sehstörungen oder zur vollständigen Zerstörung der Augen führen können. Todesfälle wurden durch Hautkontakt mit nur 2.5 % der gesamten Körperoberfläche gemeldet.
Eine schnelle Behandlung ist unerlässlich und sollte auf dem Weg ins Krankenhaus ausgiebig mit Wasser gewaschen und dann, wenn möglich, in einer eisgekühlten Lösung aus 25% Magnesiumsulfat eingeweicht werden. Die Standardbehandlung bei leichten bis mittelschweren Verbrennungen beinhaltet die Anwendung eines Calciumgluconat-Gels; Bei schwereren Verbrennungen kann eine Injektion mit 10%iger Calciumgluconat- oder Magnesiumsulfatlösung in und um die betroffene Stelle erforderlich sein. Bei Schmerzen kann manchmal eine örtliche Betäubung erforderlich sein.
Das Einatmen von konzentrierten Flusssäurenebeln oder wasserfreiem Fluorwasserstoff kann zu schweren Atemwegsreizungen führen, und eine Exposition von nur 5 Minuten ist normalerweise innerhalb von 2 bis 10 Stunden nach einem hämorrhagischen Lungenödem tödlich. Hautkontakt kann auch durch Inhalation verursacht werden.
Fluor und andere fluorierte Gase. Elementares Fluor, Chlortrifluorid und Sauerstoffdifluorid sind starke Oxidationsmittel und können sehr zerstörerisch sein. Bei sehr hohen Konzentrationen können diese Gase eine extrem ätzende Wirkung auf tierisches Gewebe haben. Stickstofftrifluorid ist jedoch auffallend weniger reizend. Gasförmiges Fluor bildet in Kontakt mit Wasser Flusssäure, die zu schweren Hautverbrennungen und Geschwüren führt.
Akute Exposition gegenüber Fluor bei 10 ppm verursacht leichte Haut-, Augen- und Nasenreizungen; Expositionen über 25 ppm sind nicht tolerierbar, obwohl wiederholte Expositionen zur Akklimatisierung führen können. Hohe Expositionen können verzögert Lungenödeme, Blutungen und Nierenschäden verursachen und möglicherweise tödlich sein. Sauerstoffdifluorid hat ähnliche Wirkungen.
In einer akuten Inhalationsstudie mit Chlortrifluorid an Ratten waren 800 ppm für 15 Minuten und 400 ppm für 25 Minuten tödlich. Die akute Toxizität ist mit der von Fluorwasserstoff vergleichbar. In einer Langzeitstudie an zwei Arten verursachten 1.17 ppm Atemwegs- und Augenreizungen und bei einigen Tieren den Tod.
In tierexperimentellen Langzeitstudien mit wiederholter Inhalation wurden mit Fluor toxische Wirkungen auf Lunge, Leber und Hoden bei 16 ppm und Schleimhaut- und Lungenreizungen bei 2 ppm beobachtet. Fluor bei 1 ppm wurde toleriert. In einer anschließenden Multi-Spezies-Studie wurden bei 60-minütiger Exposition bei Konzentrationen bis zu 40 ppm keine Wirkungen beobachtet.
Es liegen nur spärliche Daten über die industrielle Exposition von Arbeitnehmern gegenüber Fluor vor. Noch weniger Erfahrungen gibt es mit Langzeitbelastungen durch Chlortrifluorid und Sauerstoffdifluorid.
Fluoride
Die Einnahme von Mengen an löslichen Fluoriden im Bereich von 5 bis 10 Gramm ist für erwachsene Menschen mit ziemlicher Sicherheit tödlich. Todesfälle beim Menschen wurden im Zusammenhang mit der Einnahme von Fluorwasserstoff, Natriumfluorid und Fluorsilikaten gemeldet. Nicht tödliche Erkrankungen wurden aufgrund der Einnahme dieser und anderer Fluoride, einschließlich des schwerlöslichen Salzes Kryolith (Natriumaluminiumfluorid), berichtet.
In der Industrie spielen fluoridhaltige Stäube bei einem erheblichen Teil der Fälle tatsächlicher oder potenzieller Fluoridbelastung eine Rolle, und die Staubaufnahme kann ein wesentlicher Faktor sein. Berufliche Fluoridexposition kann größtenteils auf gasförmige Fluoride zurückzuführen sein, aber selbst in diesen Fällen kann eine Ingestion selten vollständig ausgeschlossen werden, sei es aufgrund einer Kontamination von am Arbeitsplatz verzehrten Speisen oder Getränken oder aufgrund von ausgehusteten und geschluckten Fluoriden. Bei Exposition gegenüber einer Mischung aus gasförmigen und partikelförmigen Fluoriden können sowohl die Inhalation als auch die Einnahme wichtige Faktoren für die Fluoridabsorption sein.
Von Fluorose oder chronischer Fluorvergiftung ist weithin berichtet worden, dass sie eine Fluoridablagerung in Skelettgeweben sowohl von Tieren als auch von Menschen hervorruft. Zu den Symptomen gehörten eine erhöhte röntgenologische Knochentrübung, die Bildung stumpfer Auswüchse an den Rippen und eine Verkalkung der Zwischenwirbelbänder. Zahnflecken treten auch bei Fluorose auf. Die genaue Beziehung zwischen dem Fluoridspiegel im Urin und den gleichzeitigen Raten der ossären Fluoridablagerung ist nicht vollständig geklärt. Unter der Voraussetzung, dass die Fluoridwerte im Urin bei Arbeitern durchweg nicht höher als 4 ppm sind, scheint es jedoch wenig Grund zur Besorgnis zu geben; bei einem Fluoridgehalt im Urin von 6 ppm sollten aufwendigere Überwachungen und/oder Kontrollen in Betracht gezogen werden; ab einer Konzentration von 8 ppm ist zu erwarten, dass die skelettale Ablagerung von Fluorid bei langjähriger Exposition zu einer erhöhten Röntgenopazität des Knochens führt.
Die Fluoroborate sind insofern einzigartig, als absorbiertes Fluoroboration fast vollständig im Urin ausgeschieden wird. Dies impliziert, dass es wenig oder keine Dissoziation von Fluorid aus dem Fluorboration gibt, und daher wäre praktisch keine Skelettablagerung dieses Fluorids zu erwarten.
In einer Studie mit Kryolith-Arbeitern klagte etwa die Hälfte über Appetitlosigkeit und Kurzatmigkeit; ein kleinerer Anteil erwähnte Verstopfung, lokalisierte Schmerzen in der Leberregion und andere Symptome. Bei Kryolitharbeitern, die 2 bis 2.5 Jahre lang exponiert waren, wurde ein geringes Maß an Fluorose festgestellt; deutlichere Anzeichen wurden bei denjenigen gefunden, die fast 5 Jahre lang exponiert waren, und Anzeichen einer mittelschweren Fluorose traten bei denjenigen auf, die mehr als 11 Jahre lang exponiert waren.
Fluoridspiegel wurden mit berufsbedingtem Asthma bei Arbeitern in Aluminiumreduktionsräumen in Verbindung gebracht.
Calciumfluorid. Die Gefahren von Flussspat sind hauptsächlich auf die schädlichen Wirkungen des Fluorgehalts zurückzuführen, und zu den chronischen Wirkungen gehören Erkrankungen von Zähnen, Knochen und anderen Organen. Lungenläsionen wurden bei Personen berichtet, die Staub einatmeten, der 92 bis 96 % Calciumfluorid und 3.5 % Kieselsäure enthielt. Daraus wurde geschlossen, dass Calciumfluorid die fibrogene Wirkung von Kieselsäure in der Lunge verstärkt. Unter Flussspat-Bergleuten wurden Fälle von Bronchitis und Silikose gemeldet.
Umweltgefahren
Industrieanlagen, die Mengen an Fluorverbindungen verwenden, wie Eisen- und Stahlwerke, Aluminiumhütten, Superphosphatfabriken usw., können fluorhaltige Gase, Rauch oder Stäube in die Atmosphäre abgeben. Fälle von Umweltschäden wurden bei Tieren gemeldet, die auf kontaminiertem Gras grasten, einschließlich Fluorose mit Zahnfleckenbildung, Knochenablagerung und Auszehrung; Ätzen von Fensterglas in benachbarten Häusern ist ebenfalls aufgetreten.
Brom und seine Verbindungen
Brom ist in der Natur in Form von anorganischen Verbindungen wie Mineralien, im Meerwasser und in Salzseen weit verbreitet. Kleine Mengen Brom sind auch in tierischen und pflanzlichen Geweben enthalten. Es wird aus Salzseen oder Bohrlöchern, aus Meerwasser und aus der Mutterlauge gewonnen, die nach der Behandlung von Kaliumsalzen (Sylnit, Carnallit) zurückbleibt.
Brom ist eine stark ätzende Flüssigkeit, deren Dämpfe Augen, Haut und Schleimhäute stark reizen. Bei längerem Kontakt mit Gewebe kann Brom tiefe Verbrennungen verursachen, die lange heilen und zu Ulzerationen neigen; Brom ist auch beim Verschlucken, Einatmen und Hautresorption toxisch.
Eine Bromkonzentration von 0.5 mg/m3 sollte bei längerer Exposition nicht überschritten werden; in einer Bromkonzentration von 3 bis 4 mg/m3, Arbeiten ohne Atemschutzgerät ist unmöglich. Eine Konzentration von 11 bis 23 mg/m3 führt zu schwerem Ersticken, und es wird allgemein angenommen, dass 30 bis 60 mg/m3 für den Menschen extrem gefährlich ist und dass 200 mg/m3 würde sich in kürzester Zeit als fatal erweisen.
Brom hat kumulative Eigenschaften, lagert sich als Bromid im Gewebe ab und verdrängt andere Halogene (Jod und Chlor). Zu den Langzeitwirkungen gehören Störungen des Nervensystems.
Personen, die 1 Jahr lang regelmäßig Konzentrationen ausgesetzt sind, die dem 0.15- bis 100-fachen der Expositionsgrenze entsprechen, klagen über Kopfschmerzen, Schmerzen in der Herzgegend, zunehmende Reizbarkeit, Appetitlosigkeit, Gelenkschmerzen und Verdauungsstörungen. Im fünften oder sechsten Arbeitsjahr können Hornhautreflexverlust, Pharyngitis, vegetative Störungen und Schilddrüsenhyperplasie mit Schilddrüsenfunktionsstörungen auftreten. Kardiovaskuläre Störungen treten auch in Form von myokardialer Degeneration und Hypotonie auf; Auch funktionelle und sekretorische Störungen des Verdauungstraktes können auftreten. Im Blut sind Anzeichen einer Hemmung der Leukopoese und der Leukozytose zu sehen. Die Blutkonzentration von Brom variiert zwischen XNUMX mg/XNUMX cm3 bis 1.5 mg/100 cm3 unabhängig vom Grad der Vergiftung.
Wasserstoffbromid Gas ist ohne Reizung bei 2 ppm nachweisbar. Bromwasserstoffsäure, ihre 47%ige Lösung in Wasser, ist eine ätzende, schwach gelbe Flüssigkeit mit stechendem Geruch, die sich an Luft und Licht verdunkelt.
Die toxische Wirkung von Bromwasserstoff ist zwei- bis dreimal schwächer als die von Brom, aber akuter toxisch als Chlorwasserstoff. Sowohl die gasförmige als auch die wässrige Form reizen ab 5 ppm die Schleimhäute der oberen Atemwege. Chronische Vergiftungen sind durch Entzündungen der oberen Atemwege und Verdauungsprobleme, leichte Reflexmodifikationen und verminderte Erythrozytenzahlen gekennzeichnet. Die Geruchsempfindlichkeit kann reduziert sein. Haut- oder Schleimhautkontakt kann zu Verbrennungen führen.
Bromsäure und unterbromige Säure. Die sauerstoffhaltigen Bromsäuren kommen nur in Lösungen oder als Salze vor. Ihre Wirkung auf den Körper ähnelt der von Bromwasserstoffsäure.
Ferroso-Eisen-III-Bromid. Ferroso-Eisen(III)-bromide sind feste Substanzen, die in der chemischen und pharmazeutischen Industrie sowie bei der Herstellung von fotografischen Produkten verwendet werden. Sie werden hergestellt, indem eine Mischung aus Brom und Dampf über Eisenspäne geleitet wird. Das dabei entstehende heiße, sirupartige Trespensalz wird in Eisenbehälter gekippt, wo es erstarrt. Nasses Brom (d. h. Brom, das mehr als etwa 20 ppm Wasser enthält) ist gegenüber den meisten Metallen korrosiv, und elementares Brom muss trocken in hermetisch verschlossenen Monel-, Nickel- oder Bleibehältern transportiert werden. Um das Korrosionsproblem zu überwinden, wird Brom häufig in Form von Ferroso-Eisen(III)-Salz transportiert.
Bromophosgen. Dieses ist ein Zersetzungsprodukt von Bromchlormethan und fällt bei der Herstellung von Enzianviolett an. Es entsteht durch die Kombination von Kohlenmonoxid mit Brom in Gegenwart von wasserfreiem Ammoniumchlorid.
Die toxische Wirkung von Bromphosgen ähnelt der von Phosgen (siehe Phosgen in diesem Artikel).
Bromcyan. Bromcyan ist ein Feststoff, der zur Goldgewinnung und als Pestizid verwendet wird. Es reagiert mit Wasser zu Blausäure und Bromwasserstoff. Seine toxische Wirkung ähnelt der von Blausäure, und es hat wahrscheinlich eine ähnliche Toxizität.
Bromcyan hat auch eine ausgeprägte Reizwirkung und kann in hohen Konzentrationen zu Lungenödemen und Lungenblutungen führen. Zwanzig ppm für 1 Minute und 8 ppm für 10 Minuten sind nicht tolerierbar. Bei Mäusen und Katzen verursachen 70 ppm innerhalb von 3 Minuten Lähmungen und 230 ppm sind tödlich.
Chlor und seine anorganischen Verbindungen
Chlorverbindungen sind in der Natur weit verbreitet und machen etwa 2 % der Oberflächenmaterialien der Erde aus, insbesondere in Form von Natriumchlorid im Meerwasser und in natürlichen Ablagerungen wie Carnallit und Sylvit.
Chlorgas ist in erster Linie ein Reizstoff für die Atemwege. In ausreichender Konzentration reizt das Gas die Schleimhäute, die Atemwege und die Augen. In extremen Fällen können Atemschwierigkeiten bis zu dem Punkt zunehmen, an dem der Tod durch Atemstillstand oder Lungenversagen eintreten kann. Der charakteristische, durchdringende Geruch von Chlorgas warnt normalerweise vor dessen Vorhandensein in der Luft. Außerdem ist es bei hohen Konzentrationen als grünlich-gelbes Gas sichtbar. Flüssiges Chlor kann bei Haut- oder Augenkontakt zu Verätzungen und/oder Erfrierungen führen.
Die Auswirkungen von Chlor können bis zu 36 Stunden nach der Exposition stärker werden. Die genaue Beobachtung exponierter Personen sollte Teil des medizinischen Hilfsprogramms sein.
Chronische Exposition. Die meisten Studien zeigen keinen signifikanten Zusammenhang zwischen gesundheitsschädlichen Wirkungen und chronischer Exposition gegenüber niedrigen Chlorkonzentrationen. Eine finnische Studie aus dem Jahr 1983 zeigte eine Zunahme von chronischem Husten und eine Tendenz zur Hypersekretion von Schleim bei Arbeitern. Diese Arbeiter zeigten jedoch keine abnormale Lungenfunktion in Tests oder Röntgenaufnahmen des Brustkorbs.
In einer Studie des Chemical Industry Institute of Toxicology aus dem Jahr 1993 über die chronische Inhalation von Chlor wurden Ratten und Mäuse Chlorgas von 0.4, 1.0 oder 2.5 ppm für bis zu 6 Stunden am Tag und 3 bis 5 Tage/Woche für bis zu 2 Jahre ausgesetzt. Es gab keinen Hinweis auf Krebs. Die Exposition gegenüber Chlor in allen Konzentrationen führte zu nasalen Läsionen. Da Nagetiere obligatorische Nasenatmer sind, ist nicht klar, wie diese Ergebnisse für den Menschen zu interpretieren sind.
Chlorkonzentrationen, die erheblich über den derzeitigen Grenzwerten liegen, können auftreten, ohne dass dies sofort erkennbar ist; Menschen verlieren schnell ihre Fähigkeit, den Geruch von Chlor in geringen Konzentrationen wahrzunehmen. Es wurde beobachtet, dass eine längere Exposition gegenüber atmosphärischen Chlorkonzentrationen von 5 ppm zu Erkrankungen der Bronchien und einer Prädisposition für Tuberkulose führt, während Lungenstudien gezeigt haben, dass Konzentrationen von 0.8 bis 1.0 ppm eine dauerhafte, wenn auch mäßige Verringerung der Lungenfunktion verursachen. Akne ist bei Personen, die über längere Zeit niedrigen Chlorkonzentrationen ausgesetzt sind, nicht ungewöhnlich und wird allgemein als „Chlorakne“ bezeichnet. Auch Zahnschmelzschäden können auftreten.
Oxides
Insgesamt gibt es fünf Chloroxide. Sie sind Dichlormonoxid, Chlormonoxid, Chlordioxid, Chlorhexoxid und Chlorheptoxid; sie haben im Wesentlichen die gleiche Wirkung auf den menschlichen Organismus und erfordern die gleichen Sicherheitsmaßnahmen wie Chlor. Das in der Industrie am häufigsten verwendete ist Chlordioxid. Chlordioxid ist ähnlich wie Chlor ein Atemwegs- und Augenreizstoff, jedoch in stärkerem Maße. Akute Expositionen durch Einatmen verursachen Bronchitis und Lungenödem, wobei die bei betroffenen Arbeitern beobachteten Symptome Husten, Keuchen, Atemnot, Nasenausfluss und Augen- und Rachenreizungen sind.
Stickstofftrichlorid ist ein starkes Reizmittel für Haut und Schleimhäute der Augen und Atemwege. Die Dämpfe sind so ätzend wie Chlor. Es ist hochgiftig, wenn es eingenommen wird.
Die mittlere tödliche Konzentration (LC50) von Stickstofftrichlorid bei Ratten beträgt 12 ppm gemäß einer Studie, bei der die Ratten 0 Stunde lang Konzentrationen von 157 bis 1 ppm ausgesetzt wurden. Hunde, die mit mit Stickstofftrichlorid gebleichtem Mehl gefüttert werden, entwickeln schnell Ataxie und epileptiforme Krämpfe. Die histologische Untersuchung von Versuchstieren hat eine Hirnrindennekrose und Störungen der Purkinje-Zellen im Kleinhirn gezeigt. Auch der Erythrozytenkern kann betroffen sein.
Stickstofftrichlorid kann infolge eines Aufpralls, Hitzeeinwirkung, Überschallwellen und sogar spontan explodieren. Das Vorhandensein bestimmter Verunreinigungen kann die Explosionsgefahr erhöhen. Es explodiert auch bei Kontakt mit Spuren bestimmter organischer Verbindungen – insbesondere Terpentin. Bei der Zersetzung entstehen hochgiftige chlorierte Zersetzungsprodukte.
Phosgen. Kommerziell wird Phosgen (COCl2) wird durch die Reaktion zwischen Chlor und Kohlenmonoxid hergestellt. Phosgen entsteht auch als unerwünschtes Nebenprodukt, wenn bestimmte chlorierte Kohlenwasserstoffe (insbesondere Dichlormethan, Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Trichlorethylen, Perchlorethylen und Hexachlorethan) mit einer offenen Flamme oder heißem Metall in Kontakt kommen, wie beim Schweißen. Die Zersetzung von chlorierten Kohlenwasserstoffen in geschlossenen Räumen kann zur Anreicherung gesundheitsschädlicher Phosgenkonzentrationen führen, wie beispielsweise bei der Verwendung von Tetrachlorkohlenstoff als Feuerlöschmittel oder Tetrachlorethylen als Schmiermittel bei der Bearbeitung von Edelstahl.
Wasserfreies Phosgen ist gegenüber Metallen nicht korrosiv, reagiert aber in Gegenwart von Wasser mit Salzsäure, die korrosiv ist.
Phosgen ist eines der giftigsten Industriegase. Das kurzzeitige Einatmen von 50 ppm ist für Versuchstiere tödlich. Für den Menschen ist das längere Einatmen von 2 bis 5 ppm gefährlich. Eine weitere gefährliche Eigenschaft von Phosgen ist das Fehlen aller Warnsymptome beim Einatmen, das bei Konzentrationen von 4 bis 10 ppm lediglich zu leichten Reizungen der Schleimhäute der Atemwege und des Auges führen kann. Eine Exposition gegenüber 1 ppm über einen längeren Zeitraum kann ein verzögertes Lungenödem verursachen.
Auf leichte Vergiftungen folgt eine vorübergehende Bronchitis. In schweren Fällen kann ein verzögertes Lungenödem auftreten. Dies kann nach einer Latenzzeit von mehreren Stunden erfolgen, meist 5 bis 8, selten aber mehr als 12. In den meisten Fällen bleibt der Patient bis zum Schluss bei Bewusstsein; der Tod wird durch Ersticken oder Herzversagen verursacht. Überlebt der Patient die ersten 2 bis 3 Tage, ist die Prognose im Allgemeinen günstig. Hohe Konzentrationen von Phosgen verursachen eine sofortige Säureschädigung der Lunge und führen schnell zum Tod durch Ersticken und Unterbrechung der Zirkulation durch die Lunge.
Umweltschutz
Freies Chlor zerstört die Vegetation, und da es unter ungünstigen klimatischen Bedingungen in Konzentrationen auftreten kann, die solche Schäden verursachen, sollte seine Freisetzung in die umgebende Atmosphäre verboten werden. Wenn es nicht möglich ist, das freigesetzte Chlor zur Herstellung von Salzsäure oder dergleichen zu verwenden, müssen alle Vorkehrungen getroffen werden, um das Chlor zu binden, beispielsweise durch einen Kalkwäscher. Überall dort, wo die Gefahr besteht, dass nennenswerte Mengen Chlor in die umgebende Atmosphäre entweichen, sollten in den Betrieben und in der Umgebung besondere technische Sicherheitsmaßnahmen mit automatischen Warnsystemen installiert werden.
Unter dem Gesichtspunkt der Umweltverschmutzung sollten Flaschen oder andere Behälter, die für den Transport von Chlor oder seinen Verbindungen verwendet werden, Maßnahmen zur Beherrschung möglicher Gefahren und Maßnahmen im Notfall besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden.
Jod und seine Verbindungen
Jod kommt in der Natur nicht frei vor, aber Jodide und/oder Jodate werden als Spurenverunreinigungen in Ablagerungen anderer Salze gefunden. Die chilenischen Salpetervorkommen enthalten genügend Jodat (etwa 0.2 % Natriumjodat), um eine kommerzielle Ausbeutung zu ermöglichen. In ähnlicher Weise enthalten einige natürlich vorkommende Solen, insbesondere in den Vereinigten Staaten, wiedergewinnbare Mengen an Jodid. Jodid im Meerwasser wird durch einige Algen (Kelp) konzentriert, deren Asche früher eine kommerziell wichtige Quelle in Frankreich, dem Vereinigten Königreich und Japan war.
Jod ist ein starkes Oxidationsmittel. Bei Kontakt mit Materialien wie Acetylen oder Ammoniak kann es zu einer Explosion kommen.
Joddämpfe wirken schon in geringen Konzentrationen stark reizend auf Atemwege, Augen und in geringerem Maße auf die Haut. Konzentrationen von nur 0.1 ppm in der Luft können bei längerer Exposition zu Augenreizungen führen. Konzentrationen über 0.1 ppm führen zu zunehmend starker Augenreizung mit Reizung der Atemwege und schließlich zu einem Lungenödem. Eine andere systemische Schädigung durch das Einatmen von Joddampf ist unwahrscheinlich, es sei denn, die exponierte Person hat bereits eine Schilddrüsenerkrankung. Jod wird aus der Lunge aufgenommen, im Körper in Jodid umgewandelt und dann hauptsächlich über den Urin ausgeschieden. Jod in kristalliner Form oder in starken Lösungen ist stark hautreizend; es lässt sich nicht leicht von der Haut entfernen und neigt nach Kontakt dazu, einzudringen und anhaltende Verletzungen zu verursachen. Durch Jod verursachte Hautläsionen ähneln thermischen Verbrennungen, außer dass Jod die verbrannten Stellen braun färbt. Geschwüre, die langsam heilen, können entstehen, weil Jod im Gewebe fixiert bleibt.
Die wahrscheinliche mittlere tödliche orale Joddosis beträgt bei Erwachsenen 2 bis 3 g aufgrund seiner ätzenden Wirkung auf das Magen-Darm-System. Im Allgemeinen scheinen jodhaltige Materialien (sowohl organische als auch anorganische) toxischer zu sein als analoge brom- oder chlorhaltige Materialien. Neben der „halogenähnlichen“ Toxizität konzentriert sich Jod in der Schilddrüse (die Grundlage für die Behandlung von Schilddrüsenkrebs). 131I), und daher ist es wahrscheinlich, dass Stoffwechselstörungen aus einer Überexposition resultieren. Die chronische Aufnahme von Jod verursacht „Jodismus“, eine Krankheit, die durch Tachykardie, Zittern, Gewichtsverlust, Schlaflosigkeit, Durchfall, Konjunktivitis, Rhinitis und Bronchitis gekennzeichnet ist. Außerdem kann sich eine Überempfindlichkeit gegenüber Jod entwickeln, die durch Hautausschläge und möglicherweise Rhinitis und/oder Asthma gekennzeichnet ist.
Radioaktivität. Jod hat eine Ordnungszahl von 53 und ein Atomgewicht von 117 bis 139. Sein einziges stabiles Isotop hat eine Masse von 127 (126.9004); seine radioaktiven Isotope haben Halbwertszeiten von wenigen Sekunden (Atomgewichte von 136 und höher) bis zu Millionen von Jahren (129ICH). Bei den Reaktionen, die den Spaltvorgang in einem Kernreaktor charakterisieren, 131Ich werde in Fülle gebildet. Dieses Isotop hat eine Halbwertszeit von 8.070 Tagen; es emittiert Beta- und Gammastrahlung mit Hauptenergien von 0.606 MeV (max) bzw. 0.36449 MeV.
Beim Eintritt in den Körper auf irgendeinem Weg wird anorganisches Jod (Jodid) in der Schilddrüse konzentriert. Dies, gepaart mit der reichlichen Bildung von 131I in der Kernspaltung, macht es zu einem der gefährlichsten Materialien, die absichtlich oder versehentlich aus einem Kernreaktor freigesetzt werden können.
Tabellen zu Halogenen und Verbindungen
Tabelle 1 - Chemische Informationen.
Tabelle 2 - Gesundheitsrisiken.
Tabelle 3 - Physikalische und chemische Gefahren.
Tabelle 4 - Physikalische und chemische Eigenschaften.