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Parte IX. Sostanze chimiche
- Metalli: proprietà chimiche e tossicità
63. Metalli: proprietà chimiche e tossicità
Editor di capitoli: Gunnar Nordberg
Sommario
tavoli
PROFILO GENERALE
RINGRAZIAMENTI
Alluminio
Antimonio
Arsenico
Bario
bismuto
Cadmio
cromo
Rame
Ferro
Gallio
Germanio
Indio
Iridio
Piombo
Magnesio
Manganese
Carbonili metallici (soprattutto nichel carbonile)
mercurio
Molibdeno
Nichel
Niobio
osmio
Palladio
Platinum
Rhenium
Rodio
Rutenio
Selenio
Argento
Tantalio
Tellurio
Tallio
Stagno
Titanio
Tungsteno
Vanadio
Zinco
Zirconio e Afnio
tavoli
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Rodio
Gunnar Nordberg
Evento e usi
Il rodio è uno degli elementi più rari della crosta terrestre (concentrazione media 0.001 ppm). Si trova in piccole quantità associato al platino nativo e ad alcuni minerali di rame-nichel. Si trova nei minerali rodite, sperrylite e iridosmina (o osmiridio).
Il rodio viene utilizzato nelle placche resistenti alla corrosione per proteggere l'argenteria dall'ossidazione e negli specchi ad alta riflettività per proiettori e proiettori. È utile anche per la placcatura di strumenti ottici e per l'avvolgimento di forni. Il rodio funge da catalizzatore per varie reazioni di idrogenazione e ossidazione. Viene utilizzato per filiere nella produzione di rayon e come ingrediente nelle decorazioni in oro su vetro e porcellana.
Il rodio è legato con platino e palladio per produrre leghe molto dure da utilizzare negli ugelli di filatura.
Pericoli
Non ci sono dati sperimentali significativi che indichino problemi di salute con il rodio, le sue leghe oi suoi composti nell'uomo. Sebbene la tossicità non sia stabilita, è necessario maneggiare questi metalli con cura. È stata segnalata dermatite da contatto in un lavoratore che preparava pezzi di metallo per la placcatura con rodio. Gli autori sostengono che l'esiguo numero di casi segnalati di sensibilizzazione al rodio potrebbe riflettere la rarità dell'uso piuttosto che la sicurezza di questo metallo. La Conferenza americana degli igienisti industriali governativi (ACGIH) ha raccomandato un valore limite di soglia basso per il rodio e i suoi sali solubili, basato sull'analogia con il platino. La capacità dei sali solubili di rodio di dare origine a manifestazioni allergiche nell'uomo non è stata completamente dimostrata.
Rutenio
Gunnar Nordberg
Evento e usi
Il rutenio si trova nei minerali osmiridio e laurite e nei minerali di platino. È un elemento raro che comprende circa 0.001 ppm della crosta terrestre.
Il rutenio è usato come sostituto del platino in gioielleria. Viene utilizzato come indurente per pennini, contatti elettrici e filamenti elettrici. Il rutenio è utilizzato anche nei colori ceramici e nella galvanica. Agisce come catalizzatore nella sintesi di idrocarburi a catena lunga. Inoltre, il rutenio è stato recentemente utilizzato nel trattamento dei melanomi maligni uveali dell'occhio.
Il rutenio forma leghe utili con platino, palladio, cobalto, nichel e tungsteno per una migliore resistenza all'usura. Rosso rutenio (Ru3Cl6H42N4O2) o puoi rutenio ossicloruro ammoniacato è usato come reagente per microscopia per pectina, gomma, tessuti animali e batteri. Il rosso rutenio è un agente infiammatorio oculare.
Pericoli
Il tetraossido di rutenio è volatile e irritante per le vie respiratorie.
Alcuni complessi galvanici di rutenio possono essere irritanti per la pelle e gli occhi, ma manca la documentazione di ciò. Radioisotopi di rutenio, principalmente 103Ru e 106Ru, si verificano come prodotti di fissione nel ciclo del combustibile nucleare. Poiché il rutenio può trasformarsi in composti volatili (forma numerosi complessi di azoto come notato sopra), c'è stata preoccupazione per il suo assorbimento nell'ambiente. Il significato del radio-rutenio come potenziale pericolo di radiazioni è ancora in gran parte sconosciuto.
Selenio
Gunnar Nordberg
Evento e usi
Il selenio (Se) si trova nelle rocce e nei terreni di tutto il mondo. Non ci sono veri depositi di selenio da nessuna parte e non può essere economicamente recuperato direttamente. Varie stime per il selenio nella crosta terrestre vanno da 0.03 a 0.8 ppm; le più alte concentrazioni conosciute sono nello zolfo nativo dei vulcani, che contiene fino a 8,350 ppm. Il selenio, tuttavia, si trova insieme al tellurio nei sedimenti e nei fanghi lasciati dalla raffinazione elettrolitica del rame. Le principali forniture mondiali provengono dalle industrie di raffinazione del rame del Canada, degli Stati Uniti e dello Zimbabwe, dove le melme contengono fino al 15% di selenio.
La produzione di raddrizzatori al selenio, che convertono la corrente alternata in corrente continua, rappresenta oltre la metà della produzione mondiale di selenio. Il selenio è anche usato per decolorare il vetro verde e per fare il vetro rubino. È un additivo nell'industria della gomma naturale e sintetica e un insetticida. Il selenio viene utilizzato per legare con acciaio inossidabile e rame.
75Se viene utilizzato per la scansione radioattiva del pancreas e per la xerografia fotostatica e a raggi X. Ossido di selenio or biossido di selenio (SeO2) viene prodotto bruciando il selenio in ossigeno ed è il composto di selenio più utilizzato nell'industria. L'ossido di selenio è impiegato nella produzione di altri composti di selenio e come reagente per gli alcaloidi.
Cloruro di selenio (Sez2Cl2) è un liquido stabile rosso brunastro scuro che idrolizza in aria umida per dare selenio, acido selenio e acido cloridrico. Esafluoruro di selenio (SeF6) è usato come isolante elettrico gassoso.
Pericoli
Le forme elementari del selenio sono probabilmente completamente innocue per l'uomo; i suoi composti però sono pericolosi e la loro azione ricorda quella dei composti solforati. I composti del selenio possono essere assorbiti in quantità tossiche attraverso i polmoni, il tratto intestinale o la pelle danneggiata. Molti composti del selenio provocano ustioni intense della pelle e delle mucose e l'esposizione cronica della pelle a leggere concentrazioni di polvere di alcuni composti può produrre dermatiti e paronichia.
L'inalazione improvvisa di grandi quantità di fumi di selenio, ossido di selenio o seleniuro di idrogeno può produrre edema polmonare dovuto ad effetti irritativi locali sugli alveoli; questo edema potrebbe non insorgere da 1 a 4 ore dopo l'esposizione. Esposizione agli agenti atmosferici seleniuro di idrogeno concentrazioni di 5 mg/m3 è intollerabile. Tuttavia, questa sostanza si trova solo in piccole quantità nell'industria (ad esempio, a causa della contaminazione batterica di guanti contaminati da selenio), sebbene siano stati segnalati casi di esposizione ad alte concentrazioni a seguito di incidenti di laboratorio.
Contatto della pelle con ossido di selenio o ossicloruro di selenio può causare ustioni o sensibilizzazione al selenio e ai suoi composti, in particolare all'ossido di selenio. L'ossicloruro di selenio distrugge prontamente la pelle al contatto, provocando ustioni di terzo grado a meno che non venga rimosso immediatamente con acqua. Tuttavia, le ustioni da ossido di selenio sono raramente gravi e, se adeguatamente trattate, guariscono senza cicatrici.
La dermatite dovuta all'esposizione alla polvere di ossido di selenio nell'aria di solito inizia nei punti di contatto della polvere con il polso o il collo e può estendersi ad aree contigue delle braccia, del viso e della parte superiore del tronco. Di solito consiste in papule discrete, rosse, pruriginose che possono confluire sul polso, dove il biossido di selenio può penetrare tra il guanto e la manica della tuta. Può anche essere prodotta una paronichia dolorosa. Tuttavia, si riscontrano più frequentemente casi di letti ungueali palpitanti atrocemente dolorosi, dovuti al biossido di selenio che penetra sotto il bordo libero delle unghie, in lavoratori che maneggiano polvere di biossido di selenio o polvere di fumi di selenio rosso di scarto senza indossare guanti impermeabili.
Schizzi di ossido di selenio entrare nell'occhio può causare congiuntivite se non trattata immediatamente. Le persone che lavorano in atmosfere contenenti polvere di biossido di selenio possono sviluppare una condizione nota tra i lavoratori come “occhio rosa”, un'allergia rosa delle palpebre, che spesso si gonfiano. Di solito c'è anche una congiuntivite della congiuntiva palpebrale ma raramente della congiuntiva bulbare.
Il primo e più caratteristico segno di assorbimento del selenio è l'odore di aglio dell'alito. L'odore è probabilmente causato dal dimetil selenio, quasi certamente prodotto nel fegato dalla disintossicazione del selenio per metilazione. Questo odore svanirà rapidamente se il lavoratore viene rimosso dall'esposizione, ma non esiste un trattamento noto per questo. Un'indicazione più sottile e precoce rispetto all'odore di aglio è un sapore metallico in bocca. È meno drammatico ed è spesso trascurato dai lavoratori. Gli altri effetti sistemici sono impossibili da valutare con precisione e non sono specifici del selenio. Includono pallore, stanchezza, irritabilità, vaghi sintomi gastrointestinali e vertigini.
La possibilità di danni al fegato e alla milza nelle persone esposte ad alti livelli di composti del selenio merita ulteriore attenzione. Inoltre, sono necessari ulteriori studi sui lavoratori per esaminare i possibili effetti protettivi del selenio contro il cancro ai polmoni.
Misure di sicurezza e salute
L'ossido di selenio è il principale problema del selenio nell'industria poiché si forma ogni volta che il selenio viene bollito in presenza di aria. Tutte le fonti di ossido di selenio o fumi devono essere dotate di sistemi di ventilazione di scarico con una velocità dell'aria di almeno 30 m/min. I lavoratori dovrebbero essere dotati di protezione per le mani, tute, protezione per occhi e viso e maschere di garza. I dispositivi di protezione delle vie respiratorie ad adduzione d'aria sono necessari nei casi in cui non è possibile una buona estrazione, come nella pulizia dei condotti di ventilazione. Dovrebbe essere vietato fumare, mangiare e bere sul posto di lavoro e le strutture sanitarie e di ristorazione, comprese docce e spogliatoi, dovrebbero essere fornite in un punto distante dalle aree di esposizione. Ove possibile, le operazioni dovrebbero essere meccanizzate, automatizzate o dotate di controllo remoto.
Argento
Gunnar Nordberg
Evento e usi
L'argento (Ag) si trova in tutto il mondo, ma la maggior parte viene prodotta in Messico, Stati Uniti occidentali, Bolivia, Perù, Canada e Australia. Gran parte di esso è ottenuto come sottoprodotto da minerali di piombo argentifero, zinco e rame in cui si presenta come solfuro d'argento, argentite (Ag2S). Viene anche recuperato durante il trattamento dei minerali d'oro ed è un costituente essenziale del tellururo d'oro, calaverite ((AuAg)Te2).
Poiché l'argento puro è troppo tenero per monete, ornamenti, posate, piatti e gioielli, l'argento viene indurito legandosi con il rame per tutte queste applicazioni. L'argento è estremamente resistente all'acido acetico e, pertanto, i tini d'argento sono utilizzati nelle industrie dell'acido acetico, dell'aceto, del sidro e della birra. L'argento è utilizzato anche nelle sbarre e negli avvolgimenti degli impianti elettrici, nelle saldature all'argento, nelle amalgame dentali, nelle batterie ad alta capacità, nei cuscinetti dei motori, negli articoli in argento e nelle vernici ceramiche. Viene impiegato nella brasatura delle leghe e nell'argentatura delle perle di vetro.
L'argento trova impiego nella produzione di formaldeide, acetaldeide e aldeidi superiori mediante deidrogenazione catalitica dei corrispondenti alcoli primari. In molte installazioni, il catalizzatore è costituito da un letto poco profondo di argento cristallino di purezza estremamente elevata. Un uso importante dell'argento è nell'industria della fotografia. È la reazione unica e istantanea degli alogenuri d'argento all'esposizione alla luce che rende il metallo praticamente indispensabile per pellicole, lastre e carta da stampa fotografica.
Nitrato d'argento (AgNO3) è utilizzato nella fotografia, nella fabbricazione di specchi, nell'argentatura, nella tintura, nella colorazione della porcellana e nell'incisione dell'avorio. È un importante reagente in chimica analitica e un intermedio chimico. Il nitrato d'argento si trova negli inchiostri simpatici e indelebili. Serve anche come inibitore statico per tappeti e tessuti e come disinfettante per l'acqua. Per scopi medici il nitrato d'argento è stato utilizzato per la profilassi di oftalmia neonatorum. È stato utilizzato come antisettico, astringente e in uso veterinario per il trattamento di ferite e infiammazioni locali.
Il nitrato d'argento è un potente agente ossidante e un pericolo di incendio, oltre ad essere fortemente caustico, corrosivo e velenoso. Sotto forma di polvere o solido è pericoloso per gli occhi, provoca ustioni alla congiuntiva, argiria e cecità.
Ossido d'argento (Ag2O) è utilizzato nella purificazione dell'acqua potabile, per la lucidatura e la colorazione gialla del vetro nell'industria del vetro e come catalizzatore. In medicina veterinaria viene utilizzato come unguento o soluzione a scopo germicida e antiparassitario generico. L'ossido d'argento è un potente materiale ossidante e un pericolo di incendio.
Picrato d'argento ((o2N)3C6H2OAg·H2O) è usato come antimicrobico vaginale. In medicina veterinaria viene utilizzato contro la vaginite granulare dei bovini. È altamente esplosivo e velenoso.
Pericoli
L'esposizione all'argento può portare a una condizione benigna chiamata "argiria". Se la polvere del metallo o dei suoi sali viene assorbita, l'argento precipita nei tessuti allo stato metallico e non può essere eliminato dal corpo in questo stato. La riduzione allo stato metallico avviene o per azione della luce sulle parti esposte della pelle e delle mucose visibili, o per mezzo dell'idrogeno solforato in altri tessuti. Le polveri d'argento sono irritanti e possono causare ulcerazioni della pelle e del setto nasale.
Le professioni che comportano il rischio di argiria possono essere suddivise in due gruppi:
- lavoratori che maneggiano un composto di argento, sia il nitrato, il fulminato o il cianuro, che, in senso lato, danno origine ad argiria generalizzata per inalazione e ingestione del sale d'argento in questione
- lavoratori che maneggiano argento metallico, le cui piccole particelle penetrano accidentalmente nella pelle esposta, dando origine ad argiria locale con un processo equivalente al tatuaggio.
È improbabile che si verifichi argiria generalizzata a concentrazioni respirabili di argento nell'aria di 0.01 mg/mXNUMX3 oa dosi cumulative orali inferiori a 3.8 g. Le persone affette da argiria generalizzata sono spesso chiamate “uomini blu” dai loro compagni di lavoro. Il viso, la fronte, il collo, le mani e gli avambracci sviluppano un colore grigio ardesia scuro, uniforme nella distribuzione e variabile in profondità a seconda del grado di esposizione. Cicatrici pallide fino a circa 6 mm di diametro possono essere trovate sul viso, sulle mani e sugli avambracci a causa degli effetti caustici del nitrato d'argento. Le unghie sono di un profondo color cioccolato. La mucosa buccale è di colore grigio ardesia o bluastra. È possibile rilevare una pigmentazione molto leggera nelle parti coperte della pelle. Le unghie dei piedi possono presentare una leggera colorazione bluastra. In una condizione chiamata argyrosis conjunctivae, il colore delle congiuntive varia da un grigio chiaro a un marrone intenso, essendo particolarmente colpita la porzione palpebrale inferiore. Il margine posteriore della palpebra inferiore, la caruncola e la plica semilunare sono profondamente pigmentati e possono essere quasi neri. L'esame con la lampada a fessura rivela un delicato reticolo di debole pigmentazione grigia nella lamina elastica posteriore (membrana di Descemet) della cornea, nota come argyrosis corneae. Nei casi di lunga durata si riscontra anche argyrolentis.
Quando le persone lavorano con l'argento metallico, piccole particelle possono accidentalmente penetrare nella superficie cutanea esposta, dando origine a piccole lesioni pigmentate con un processo equivalente al tatuaggio. Ciò può verificarsi nelle occupazioni che comportano la limatura, la perforazione, la martellatura, la tornitura, l'incisione, la lucidatura, la forgiatura, la saldatura e la fusione dell'argento. La mano sinistra dell'argentiere è più colpita della destra e la pigmentazione si verifica nel sito di lesioni da strumenti. Molti strumenti, come strumenti per incidere, lime, scalpelli e trapani, sono affilati e appuntiti e possono provocare ferite cutanee. La sega perforante, uno strumento simile a una sega da traforo, può rompersi e finire nella mano dell'operaio. Se la lima scivola, la mano dell'operaio può essere ferita sull'articolo d'argento; questo è particolarmente vero con i rebbi delle forchette. Un operaio che tira il filo d'argento attraverso un foro in una trafila d'argento può avere schegge d'argento tra le dita. I punti pigmentati variano da minuscoli granelli ad aree di 2 mm o più di diametro. Possono essere lineari o arrotondati e in diverse tonalità di grigio o blu. I segni del tatuaggio rimangono per tutta la vita e non possono essere rimossi. L'uso dei guanti è solitamente poco pratico.
Misure di sicurezza e salute
Oltre alle misure ingegneristiche necessarie per mantenere le concentrazioni aeree di fumi e polveri d'argento quanto più basse possibile e comunque al di sotto dei limiti di esposizione, sono state raccomandate precauzioni mediche per prevenire l'argiria. Questi includono, in particolare, la visita medica periodica dell'occhio, perché lo scolorimento della membrana di Descemet è un segno precoce della malattia. Il monitoraggio biologico sembra essere possibile attraverso l'escrezione fecale dell'argento. Non esiste un trattamento efficace riconosciuto dell'argiria. La condizione sembra stabilizzarsi quando l'esposizione all'argento viene interrotta. Alcuni miglioramenti clinici sono stati ottenuti mediante l'uso di agenti chelanti e l'iniezione intradermica di tiosolfato di sodio o ferrocianuro di potassio. L'esposizione al sole dovrebbe essere evitata per evitare un ulteriore scolorimento della pelle.
Le principali incompatibilità dell'argento con acetilene, ammoniaca, acqua ossigenata, etilenimmina e una serie di acidi organici devono essere tenute presenti per prevenire i rischi di incendio ed esplosione.
I composti d'argento più instabili, come l'acetiluro d'argento, i composti d'ammonio d'argento, l'azide d'argento, il clorato d'argento, il fulminato d'argento e il picrato d'argento, devono essere conservati in luoghi freschi e ben ventilati, protetti da urti, vibrazioni e contaminazione da agenti organici o altri facilmente materiali ossidabili e al riparo dalla luce.
Quando si lavora il nitrato d'argento, la protezione personale dovrebbe includere l'uso di indumenti protettivi per evitare il contatto con la pelle, nonché occhiali di sicurezza chimica per la protezione degli occhi dove possono verificarsi fuoriuscite. I respiratori dovrebbero essere disponibili nei luoghi di lavoro in cui il controllo tecnico non è in grado di mantenere un ambiente accettabile.
Tantalio
Gunnar Nordberg
Evento e usi
Il tantalio (Ta) si ottiene dai minerali tantalite e columbite, che sono ossidi misti di ferro, manganese, niobio e tantalio. Sebbene siano considerati elementi rari, la crosta terrestre contiene circa lo 0.003% di niobio e tantalio insieme, che sono simili chimicamente e di solito si trovano in combinazione.
L'uso principale del tantalio è nella produzione di condensatori elettrici. La polvere di tantalio viene compattata, sinterizzata e sottoposta ad ossidazione anodica. Il film di ossido sulla superficie funge da isolante e, introducendo una soluzione elettrolitica, si ottiene un condensatore ad alte prestazioni. Strutturalmente, il tantalio viene utilizzato dove il suo alto punto di fusione, l'elevata densità e la resistenza agli acidi sono vantaggiosi. Il metallo è ampiamente impiegato nell'industria chimica. Il tantalio è stato utilizzato anche nei raddrizzatori per segnali ferroviari, in chirurgia per fili di sutura e per la riparazione ossea, in tubi a vuoto, forni, utensili da taglio, apparecchi protesici, filiere per fibre e articoli da laboratorio.
Carburo di tantalio viene utilizzato come abrasivo. Ossido di tantalio trova impiego nella fabbricazione di vetri speciali ad alto indice di rifrazione per obiettivi fotografici.
Pericoli
La polvere metallica di tantalio presenta un rischio di incendio ed esplosione, sebbene non così grave come quello di altri metalli (zirconio, titanio e così via). La lavorazione del tantalio metallico presenta i rischi di ustioni, scosse elettriche e lesioni oculari e traumatiche. I processi di raffinazione coinvolgono sostanze chimiche tossiche e pericolose come acido fluoridrico, sodio e solventi organici.
Tossicità. La tossicità sistemica dell'ossido di tantalio, così come quella del tantalio metallico, è bassa, probabilmente a causa della sua scarsa solubilità. Tuttavia, rappresenta un pericolo per la pelle, gli occhi e le vie respiratorie. In leghe con altri metalli come cobalto, tungsteno e niobio, al tantalio è stato attribuito un ruolo eziologico nelle pneumoconiosi da metalli duri e nelle affezioni cutanee causate da polveri di metalli duri. L'idrossido di tantalio è risultato non altamente tossico per gli embrioni di pulcino e l'ossido non era tossico per i ratti mediante iniezione intraperitoneale. Il cloruro di tantalio, tuttavia, aveva un LD50 di 38 mg/kg (come Ta) mentre il sale complesso K2TaF7 era circa un quarto tossico.
Misure di sicurezza e salute
Nella maggior parte delle operazioni, la ventilazione generale può mantenere la concentrazione della polvere di tantalio e dei suoi composti al di sotto del valore limite di soglia. Fiamme libere, archi e scintille devono essere evitati nelle aree in cui si maneggia la polvere di tantalio. Se i lavoratori sono regolarmente esposti a concentrazioni di polvere che si avvicinano al livello limite di soglia, sono consigliabili visite mediche periodiche, con particolare attenzione alla funzionalità polmonare. Per le operazioni che coinvolgono fluoruri di tantalio, così come acido fluoridrico, devono essere osservate le precauzioni applicabili a questi composti.
Bromuro di tantalio (TaBr5), cloruro di tantalio (TaCl5) e fluoruro di tantalio (TaF5) devono essere conservati in flaconi ben chiusi, chiaramente etichettati e conservati in un luogo fresco e ventilato, lontano da composti che sono influenzati da acidi o fumi acidi. Il personale coinvolto deve essere avvertito dei propri rischi.
Tellurio
Gunnar Nordberg
Il tellurio (Te) è un elemento pesante con le proprietà fisiche e la lucentezza argentea di un metallo, ma con le proprietà chimiche di un non metallo come lo zolfo o l'arsenico. È noto che il tellurio esiste in due forme allotropiche: la forma cristallina esagonale (isomorfa con selenio grigio) e una polvere amorfa. Chimicamente, assomiglia al selenio e allo zolfo. Si appanna leggermente all'aria, ma allo stato fuso brucia per dare i fumi bianchi di biossido di tellurio, che è solo scarsamente solubile in acqua.
Evento e usi
La geochimica del tellurio è imperfettamente conosciuta; è probabilmente da 50 a 80 volte più raro del selenio nella litosfera. È, come il selenio, un sottoprodotto dell'industria della raffinazione del rame. Le melme anodiche contengono fino al 4% di tellurio.
Il tellurio viene utilizzato per migliorare la lavorabilità del rame "automatico" e di alcuni acciai. L'elemento è un potente stabilizzatore del carburo nelle ghise e viene utilizzato per aumentare la profondità di raffreddamento nei getti. Le aggiunte di tellurio migliorano la resistenza allo scorrimento dello stagno. L'uso principale del tellurio è, tuttavia, nella vulcanizzazione della gomma, poiché riduce il tempo di indurimento e conferisce alla gomma una maggiore resistenza al calore e all'abrasione. In quantità molto minori, il tellurio viene utilizzato negli smalti per ceramica e come additivo al selenio nei raddrizzatori metallici. Il tellurio funge da catalizzatore in alcuni processi chimici. Si trova negli esplosivi, negli antiossidanti e negli occhiali che trasmettono infrarossi. Il vapore di tellurio viene utilizzato nelle "lampade a luce diurna" e acido grasso tellurio-radioiodurato (TPDA) è stato utilizzato per la scansione del miocardio.
Pericoli
Si sono verificati casi di avvelenamento industriale acuto a seguito dell'assorbimento nei polmoni di fumi metallici di tellurio.
Uno studio sui lavoratori della fonderia che lanciavano a mano palline di tellurio nel ferro fuso con l'emanazione di densi fumi bianchi ha mostrato che le persone esposte a concentrazioni di tellurio da 0.01 a 0.74 mg/m3 avevano livelli di tellurio urinario più elevati (da 0.01 a 0.06 mg/l) rispetto ai lavoratori esposti a concentrazioni da 0.00 a 0.05 mg/m3 (concentrazioni urinarie da 0.00 a 0.03 mg/l). Il segno più comune di esposizione era un odore di aglio nell'alito (84% dei casi) e un sapore metallico in bocca (30% dei casi). I lavoratori lamentavano sonnolenza pomeridiana e perdita di appetito, ma non si verificava soppressione del sudore; i risultati degli esami del sangue e del sistema nervoso centrale erano normali. Un lavoratore aveva ancora un odore di aglio nell'alito e tellurio nelle urine dopo essere stato assente dal lavoro per 51 giorni.
Negli operatori di laboratorio che sono stati esposti ai fumi della lega tellurio-rame (cinquanta/cinquanta) in fusione per 10 minuti, non si sono verificati sintomi immediati, ma sono stati pronunciati gli effetti dell'alito maleodorante. Poiché il tellurio forma un ossido scarsamente solubile senza reazioni acide, non vi è alcun pericolo per la pelle o per i polmoni a causa della polvere o dei fumi di tellurio. L'elemento viene assorbito attraverso il tratto gastrointestinale e i polmoni ed escreto con l'alito, le feci e l'urina.
Biossido di tellurio (TeO2), tellururo di idrogeno (H2Te) e tellurito di potassio (K2TeO3) sono importanti per la salute industriale. Poiché il tellurio forma il suo ossido a una temperatura superiore a 450 ºC e il biossido formato è quasi insolubile in acqua e fluidi corporei, il tellurio sembra essere meno pericoloso per l'industria rispetto al selenio.
Il tellururo di idrogeno è un gas che si decompone lentamente nei suoi elementi. Ha un odore e una tossicità simili al seleniuro di idrogeno ed è 4.5 volte più pesante dell'aria. Ci sono state segnalazioni che il tellururo di idrogeno provoca irritazione alle vie respiratorie.
Un caso unico è riportato in un chimico che è stato ricoverato in ospedale dopo aver accidentalmente inalato il gas esafluoruro di tellurio mentre era impegnato nella produzione degli esteri di tellurio. Strisce di pigmentazione blu-nera sotto la superficie della pelle sono state viste sulle ragnatele delle sue dita e, in misura minore, sul viso e sul collo. Le fotografie mostrano molto chiaramente questo raro esempio di vero assorbimento cutaneo da parte di un estere di tellurio, che è stato ridotto a tellurio elementare nero durante il suo passaggio attraverso la pelle.
Gli animali esposti al tellurio hanno sviluppato effetti sul sistema nervoso centrale e sui globuli rossi.
Misure di sicurezza e salute
Quando il tellurio viene aggiunto a ferro fuso, piombo o rame o viene vaporizzato su una superficie sotto vuoto, è necessario installare un sistema di scarico con una velocità dell'aria minima di 30 m/min per controllare l'emissione di vapore. Il tellurio dovrebbe essere preferibilmente utilizzato in forma di pellet per scopi di lega. Dovrebbero essere effettuate determinazioni atmosferiche di routine per garantire che la concentrazione sia mantenuta al di sotto dei livelli raccomandati. Se non è indicata alcuna concentrazione ammissibile specifica per il tellururo di idrogeno; tuttavia si ritiene opportuno adottare lo stesso livello del seleniuro di idrogeno.
L'igiene scrupolosa dovrebbe essere osservata nei processi di tellurio. I lavoratori devono indossare camici bianchi, protezione per le mani e semplice maschera di garza per la protezione respiratoria se maneggiano la polvere. Devono essere forniti servizi igienici adeguati. I processi non dovrebbero richiedere la molatura manuale e dovrebbero essere utilizzate stazioni di molatura meccanica ben ventilate.
Tallio
Gunnar Nordberg
Evento e usi
Il tallio (Tl) è abbastanza diffuso nella crosta terrestre in concentrazioni molto basse; si trova anche come sostanza di accompagnamento di altri metalli pesanti nelle piriti e nelle blende e nei noduli di manganese sul fondo dell'oceano.
Il tallio è utilizzato nella produzione di sali di tallio, leghe di mercurio, vetri a basso punto di fusione, cellule fotoelettriche, lampade ed elettronica. Viene utilizzato in una lega con mercurio nei termometri di vetro a bassa scala e in alcuni interruttori. È stato utilizzato anche nella ricerca sui semiconduttori e nell'imaging miocardico. Il tallio è un catalizzatore nella sintesi organica.
I composti di tallio sono utilizzati negli spettrometri a infrarossi, nei cristalli e in altri sistemi ottici. Sono utili per colorare il vetro. Sebbene siano stati preparati molti sali di tallio, pochi hanno un significato commerciale.
Idrossido di tallio (TlOH), o idrossido di tallio, viene prodotto sciogliendo l'ossido di tallio in acqua o trattando il solfato di tallio con una soluzione di idrossido di bario. Può essere utilizzato nella preparazione di ossido di tallio, solfato di tallio o carbonato di tallio.
Solfato di tallio (Tl2SO4), o solfato di tallio, viene prodotto sciogliendo il tallio in acido solforico concentrato caldo o neutralizzando l'idrossido di tallio con acido solforico diluito, seguito dalla cristallizzazione. A causa della sua eccezionale efficacia nella distruzione dei parassiti, in particolare ratti e topi, il solfato di tallio è uno dei più importanti sali di tallio. Tuttavia, alcuni paesi dell'Europa occidentale e gli Stati Uniti hanno vietato l'uso del tallio in quanto non è consigliabile che una tale sostanza tossica sia facilmente ottenibile. In altri paesi, in seguito allo sviluppo della resistenza al warfarin nei ratti, è aumentato l'uso del solfato di tallio. Il solfato di tallio è utilizzato anche nella ricerca sui semiconduttori, nei sistemi ottici e nelle celle fotoelettriche.
Pericoli
Il tallio è un sensibilizzante della pelle e un veleno cumulativo che è tossico per ingestione, inalazione o assorbimento cutaneo. L'esposizione professionale può verificarsi durante l'estrazione del metallo dai minerali contenenti tallio. L'inalazione di tallio è il risultato della manipolazione delle polveri dei fumi e delle polveri della tostatura delle piriti. L'esposizione può verificarsi anche durante la produzione e l'uso di disinfestatori di parassiti di sale di tallio, la produzione di lenti contenenti tallio e la separazione di diamanti industriali. L'azione tossica del tallio e dei suoi sali è ben documentata da segnalazioni di casi di avvelenamento acuto extraprofessionale (non di rado fatale) e da casi di uso suicida e omicida.
L'avvelenamento professionale da tallio è normalmente il risultato di un'esposizione moderata ea lungo termine ei sintomi sono solitamente molto meno marcati di quelli osservati nell'intossicazione acuta accidentale, suicida o omicida. Il decorso è solitamente insignificante e caratterizzato da sintomi soggettivi come astenia, irritabilità, dolori alle gambe, alcuni disturbi del sistema nervoso. I sintomi oggettivi della polineurite potrebbero non essere dimostrabili per un bel po' di tempo. I segni neurologici precoci includono cambiamenti nei riflessi tendinei provocati superficialmente e una pronunciata debolezza e diminuzione della velocità dei riflessi pupillari.
L'anamnesi professionale della vittima di solito fornisce il primo indizio per la diagnosi di avvelenamento da tallio poiché può trascorrere un tempo considerevole prima che i sintomi iniziali piuttosto vaghi vengano sostituiti dalla polineurite seguita dalla perdita dei capelli. Dove si verifica una massiccia perdita di capelli, si sospetta facilmente la probabilità di avvelenamento da tallio. Tuttavia, nell'avvelenamento professionale, dove l'esposizione è solitamente moderata ma prolungata, la caduta dei capelli può essere un sintomo tardivo e spesso evidente solo dopo la comparsa della polineurite; in caso di lieve avvelenamento, potrebbe non verificarsi affatto.
I due criteri principali per la diagnosi di avvelenamento professionale da tallio sono:
- anamnesi professionale che dimostri che il paziente è stato esposto o può essere stato esposto al tallio in lavori come la manipolazione di rodenticidi, la produzione di tallio, piombo, zinco o cadmio o la produzione o l'uso di vari sali di tallio
- sintomi neurologici, dominati inizialmente da alterazioni soggettive sotto forma di parestesia (sia iperestesia che ipoestesia) e, successivamente, da alterazioni riflesse.
Concentrazioni di Tl nelle urine superiori a 500 µg/l sono state associate ad avvelenamento clinico. A concentrazioni da 5 a 500 µg/l l'entità del rischio e la gravità degli effetti avversi sull'uomo sono incerte.
Esperimenti a lungo termine con tallio radioattivo hanno mostrato una marcata escrezione di tallio sia nelle urine che nelle feci. All'autopsia, le più alte concentrazioni di tallio si trovano nei reni, ma concentrazioni moderate possono essere presenti anche nel fegato, in altri organi interni, nei muscoli e nelle ossa. È sorprendente che, sebbene i principali segni e sintomi dell'avvelenamento da tallio provengano dal sistema nervoso centrale, vi siano trattenute solo concentrazioni molto basse di tallio. Ciò può essere dovuto all'estrema sensibilità a quantità anche molto piccole di tallio che agiscono sugli enzimi, sulle sostanze di trasmissione o direttamente sulle cellule cerebrali.
Misure di sicurezza e salute
La misura più efficace contro i pericoli associati alla fabbricazione e all'uso di questo gruppo di sostanze estremamente tossiche è la sostituzione con un materiale meno nocivo. Questa misura dovrebbe essere adottata ove possibile. Quando è necessario utilizzare il tallio oi suoi composti, devono essere prese le più rigorose precauzioni di sicurezza per garantire che la concentrazione nell'aria del luogo di lavoro sia mantenuta al di sotto dei limiti consentiti e che sia impedito il contatto con la pelle. L'inalazione continua di tali concentrazioni di tallio durante le normali giornate lavorative di 8 ore può far sì che il livello delle urine superi i livelli consentiti di cui sopra.
Le persone coinvolte nel lavoro con il tallio e i suoi composti devono indossare dispositivi di protezione individuale e dispositivi di protezione respiratoria sono essenziali laddove vi sia la possibilità di una pericolosa inalazione di polvere aerodispersa. Un set completo di abiti da lavoro è essenziale; questi indumenti devono essere lavati regolarmente e conservati in locali separati da quelli utilizzati per gli indumenti ordinari. Dovrebbero essere forniti servizi di lavaggio e doccia e incoraggiata una scrupolosa igiene personale. I locali di lavoro devono essere mantenuti scrupolosamente puliti ed è vietato mangiare, bere o fumare sul luogo di lavoro.
Stagno
Gunnar Nordberg
Lo stagno è stato utilizzato nel corso dei secoli fino ai tempi industriali moderni perché è flessibile e facilmente modellabile a temperature normali e si mescola facilmente con altri metalli per formare leghe. Una delle sue eccezionali caratteristiche è la sua resistenza agli acidi e alle influenze atmosferiche.
Evento e usi
Sebbene i giacimenti di stagno siano ampiamente distribuiti in tutto il mondo, fino al XVIII secolo l'approvvigionamento mondiale di stagno proveniva principalmente dall'Inghilterra, dalla Sassonia e dalla Boemia. Oggi, ad eccezione di alcuni giacimenti in Nigeria, Cina, Congo e Australia, le fonti principali si trovano nel sud-est asiatico e in Bolivia.
Di minerali contenenti stagno, cassiterite (SnO2) o stagno è della massima importanza commerciale. È presente in vene strettamente legate a rocce granitiche o acide eruttive, ma i cinque sesti della produzione totale mondiale derivano da depositi alluvionali secondari risultanti dalla disgregazione dei depositi primari. In Bolivia, i minerali di solfuro, come la stannite (Cu2FeSnS2) e tealite (PbZnSnS2) hanno rilevanza commerciale.
Lo stagno metallico viene utilizzato per metalli tipo Babbitt e per tubetti pieghevoli nell'industria farmaceutica e cosmetica. A causa della sua resistenza alla corrosione, lo stagno viene utilizzato come rivestimento protettivo per altri metalli. Latta è lamiera di ferro o acciaio che è stata ricoperta da uno spesso strato di stagno mediante immersione in un bagno fuso di quel metallo. Viene utilizzato principalmente per la produzione di utensili per la casa e per utensili nelle industrie conserviere di alimenti e bevande. È spesso usato per scopi decorativi. Piastra di terne è lamiera di ferro o acciaio rivestita con una lega piombo-stagno contenente l'85% di piombo e il 15% di stagno. Viene utilizzato principalmente per la produzione di tegole. specchio è una lega di stagno-rame contenente dal 33 al 50% di stagno, che può essere lucidata ad un alto grado di riflessione. Viene utilizzato come rivestimento applicato mediante deposizione elettrolitica per conferire lucentezza ad argenteria e articoli simili e per realizzare specchi per telescopi. Un bagno di stagno fuso viene utilizzato anche nella produzione di vetri per finestre.
Un'importante proprietà dello stagno è la sua capacità di formare leghe con altri metalli, e ha numerosi usi in questo campo. Una lega stagno-piombo nota come saldatura morbida è ampiamente utilizzato per unire altri metalli e leghe nell'industria idraulica, automobilistica, elettrica e di altro tipo e come riempitivo nella finitura delle carrozzerie. Lo stagno è un costituente di un gran numero di leghe non ferrose, tra cui bronzo fosforoso, ottone leggero, canna di fucile, ottone ad alta resistenza, bronzo al manganese, leghe per pressofusione, metalli per cuscinetti, metallo tipo e peltro. La lega stagno-niobio è superconduttiva e viene utilizzata nella produzione di potenti elettromagneti.
Cloruro stannico (Sncl4), o cloruro di stagno, viene preparato riscaldando lo stagno in polvere con cloruro di mercurio o facendo passare una corrente di cloro sullo stagno fuso. È usato come agente disidratante nelle sintesi organiche, stabilizzante per materie plastiche e come intermedio chimico per altri composti di stagno. Il cloruro stannico si trova nei colori e nei profumi nell'industria del sapone. Viene anche impiegato nella ceramica per produrre rivestimenti resistenti all'abrasione o che riflettono la luce. Viene utilizzato per lo sbiancamento dello zucchero e per il trattamento superficiale del vetro e di altri materiali non conduttivi. Il pentaidrato di questo sale è usato come mordente. Viene utilizzato anche nel trattamento della seta allo scopo di dare peso al tessuto.
Cloruro stannoso diidrato (Sncl2· 2H2O), o sale di stagno, viene prodotto sciogliendo lo stagno metallico in acido cloridrico ed evaporando fino all'inizio della cristallizzazione. È usato in tintoria come mordente. Serve anche come agente riducente nella produzione di vetro, ceramica e inchiostri.
L'impiego di organostagno (alchilici e arilici) è notevolmente aumentato negli ultimi anni. I composti disostituiti e, in misura minore, i composti monosostituiti, sono usati come stabilizzanti e catalizzatori nell'industria delle materie plastiche. I composti trisostituiti sono usati come biocidi e i tetrasostituti sono intermedi nella produzione di altri derivati. Butilstagno tricloruro, o triclorobutilstagno; dibutilstagno dicloruro, o diclorodibutilstagno; trimetiltina; trietilstagno cloruro; cloruro di trifenilstagnoo TPTC; tetraisobutilstagno, o tetraisobutilstannano sono tra i più importanti.
Pericoli
In assenza di precauzioni, danni meccanici possono essere causati da impianti e macchinari pesanti e potenti utilizzati nelle operazioni di dragaggio e lavaggio. Seri rischi di ustioni sono presenti nei processi di fusione quando vengono manipolati metallo fuso e scorie calde.
Nella fase finale di miglioramento del concentrato di cassiterite e durante la tostatura del minerale di solfuro, si sviluppa anidride solforosa. L'anidride solforosa e il solfuro stannoso costituiscono un pericolo quando lo stagno fuso grossolano viene separato dal resto della carica durante la raffinazione. Questo lavoro viene svolto in un ambiente molto caldo e potrebbe verificarsi un esaurimento da calore. Il rumore su una draga causato dallo scarico dalle benne draganti all'impianto di lavaggio primario può causare danni all'udito degli addetti.
Diversi studi riportano i pericoli associati all'esposizione al radon, ai prodotti di decadimento del radon e alla silice nelle miniere di stagno. Mentre la maggior parte delle operazioni associate all'estrazione e al trattamento del minerale di stagno sono processi a umido, la polvere di stagno e i fumi di ossido possono fuoriuscire durante l'insaccamento del concentrato, nei locali del minerale e durante le operazioni di fusione (impianto di miscelazione e spillatura del forno), nonché durante la pulizia periodica dei filtri a maniche utilizzati per rimuovere il particolato dai fumi dei forni di fusione prima del rilascio nell'atmosfera. L'inalazione di polvere di ossido di stagno senza silice porta a una pneumoconiosi nodulare benigna senza disabilità polmonare. Il quadro radiologico è simile alla baritosi. Questa pneumoconiosi benigna è stata chiamata stannosi.
La polvere di stagno è moderatamente irritante per gli occhi e le vie respiratorie; è combustibile e reagisce violentemente con ossidanti, acidi forti, zolfo in polvere e alcuni agenti estinguenti come polvere di bicarbonato e anidride carbonica.
Lo stagno ingerito in piccole quantità (mg) non è tossico (da qui l'uso diffuso della banda stagnata nell'industria conserviera alimentare). I risultati degli esperimenti sugli animali indicano che la dose letale per iniezione endovenosa è di circa 100 mg/kg di peso corporeo e che l'ingestione di notevoli quantità di stagno in polvere può provocare vomito ma non lesioni permanenti. Sembra che gli esseri umani possano tollerare un'assunzione giornaliera di 800-1,000 mg senza effetti negativi. L'assorbimento di stagno metallico o dei suoi sali inorganici dall'apparato digerente sembra essere scarso.
Alcune leghe di stagno sono dannose per la salute (soprattutto ad alte temperature) a causa delle caratteristiche dannose dei metalli con cui possono legarsi (es. piombo, zinco, manganese).
I composti organostannici sono, in generale, forti irritanti e sono state osservate congiuntiviti acute a seguito di schizzi oculari, anche se seguiti da lavaggi immediati; sono state riportate anche opacità corneali. Il contatto prolungato della pelle con indumenti inumiditi di vapore, o la fuoriuscita diretta sulla pelle, sono stati responsabili di ustioni locali acute, dermatite eritematoide diffusa subacuta con prurito e qualche eruzione pustolosa nelle aree ricoperte di peli. L'irritazione delle vie aeree e del tessuto polmonare può portare ad edema polmonare; può essere coinvolto anche il tratto gastrointestinale e sono state osservate reazioni infiammatorie del dotto biliare, principalmente con i composti dialchilici. I composti organostannici possono danneggiare fegato e reni; possono deprimere la risposta immunitaria e avere attività emolitica. Negli animali da esperimento sono stati in alcuni casi ritenuti responsabili della riduzione della fertilità.
Composti tri- e tetrachilici, in particolare trietilstagno cloruro, causano encefalopatia ed edema cerebrale, con effetti clinici di depressione, convulsioni, paralisi flaccida e ritenzione urinaria, come osservato nell'uso terapeutico dopo somministrazione orale.
Misure di sicurezza e salute
Ove possibile, dovrebbero essere utilizzati sostituti più sicuri al posto dei composti di stagno alchilico. Quando è necessario realizzarli e utilizzarli, dovrebbe essere fatto il più ampio uso possibile di sistemi chiusi e ventilazione di scarico. Il controllo tecnico dovrebbe garantire che i limiti di esposizione non vengano superati. Devono essere indossati dispositivi di protezione individuale e, in circostanze appropriate, devono essere utilizzate protezioni respiratorie. Docce di emergenza dovrebbero essere installate nei luoghi di lavoro per consentire ai lavoratori di lavarsi immediatamente dopo gli schizzi.
La sorveglianza medica dovrebbe concentrarsi sui raggi X di occhi, pelle e torace nell'esposizione a composti inorganici dello stagno e su occhi, pelle, sistema nervoso centrale, funzionalità epatica e renale e sangue nell'esposizione a composti organici dello stagno. Mercaprol è stato segnalato come utile nel trattamento delle intossicazioni da dialchilstagno. Gli steroidi sono stati suggeriti per il trattamento dell'avvelenamento da trietilstagno; tuttavia solo la decompressione chirurgica sembra essere utile nell'encefalopatia e nell'edema cerebrale provocati da composti di stagno tri- e tetraalchilici.
Tenendo conto del fatto che la maggior parte delle miniere di stagno si trova nei paesi in via di sviluppo, occorre prestare attenzione anche ai fattori climatici e ad altri fattori che influenzano la salute, il benessere e la capacità produttiva dei lavoratori. Dove le miniere sono geograficamente isolate, dovrebbero essere forniti buoni alloggi per tutto il personale. Gli standard nutrizionali dovrebbero essere migliorati mediante l'educazione sanitaria e ai lavoratori dovrebbero essere fornite adeguate scorte di cibo e buone cure mediche.
Titanio
Gunnar Nordberg
Evento e usi
Il titanio (Ti) è contenuto in molti minerali, ma solo alcuni di essi hanno un significato industriale. Questi includono ilmenite (FeTiO3), che contiene il 52.65% di Ti e il 47.4% di FeO; rutilo (TiO2), con additivi di ossido di ferro; perovskite (CaTiO3), che contiene il 58.7% di TiO2 e 41.3% CaO; e sfene, o titanite, (CaOTiO2·SiO2), che contiene il 38.8% di TiO2. Anche alcuni minerali eterogenei, come la loparite, il pirocloro e gli scarti della lavorazione della bauxite e del minerale di rame, possono essere fonti di titanio.
Il titanio è usato come metallo puro, in leghe e sotto forma di vari composti. La maggior parte del titanio è necessaria nell'industria siderurgica, nella costruzione navale, per la costruzione di aerei e missili e per la fabbricazione di impianti chimici. Il titanio è utilizzato come superficie protettiva sui miscelatori nell'industria della cellulosa e della carta. Si trova anche negli apparecchi chirurgici. Il titanio è stato impiegato per la fabbricazione di elettrodi, filamenti per lampade, vernici, coloranti e bacchette per saldatura. La polvere di titanio viene utilizzata nella pirotecnica e nell'ingegneria del vuoto. Il titanio è utilizzato anche in odontoiatria e in chirurgia per impianti o protesi.
Carburo di titanio e di nitruro di titanio sono utilizzati nella metallurgia delle polveri. Titanato di bario viene utilizzato per realizzare condensatori per impieghi gravosi. Diossido di titanio è utilizzato come pigmento bianco in vernici, rivestimenti per pavimenti, tappezzeria, elettronica, adesivi, coperture, plastica e cosmetici. È anche utile come componente di smalti e smalti porcellanati, come agente restringente per le fibre di vetro e come agente antilubrificante per le fibre sintetiche. Tetracloruro di titanio agisce come intermedio nella produzione di titanio metallico e pigmenti di titanio e come catalizzatore nell'industria chimica.
Pericoli
La formazione di diossido di titanio (TiO2) e la polvere concentrata, la polvere di mattonelle di pece derivante dalla frantumazione, la miscelazione e il caricamento di materie prime sfuse e il calore radiante dei forni da coke sono pericoli nella produzione di titanio. Potrebbe esserci cloro, tetracloruro di titanio (Ticl4) vapori e loro prodotti di pirolisi nell'aria degli impianti di clorazione e rettifica, derivanti da apparecchiature non ermetiche o corrose. L'ossido di magnesio può essere presente nell'aria della zona di riduzione. La polvere di titanio si disperde nell'aria quando la spugna di titanio viene espulsa, frantumata, separata e insaccata. L'esposizione al calore e alla radiazione infrarossa avviene nell'area del forno ad arco (fino a 3-5 cal/cm2 al minuto).
La manutenzione e la riparazione degli impianti di clorazione e rettifica, che comprende lo smontaggio e la pulizia delle apparecchiature e delle tubazioni, creano condizioni di lavoro particolarmente sfavorevoli: elevate concentrazioni di TiCl4 vapori e prodotti di idrolisi (HCl, Ti(OH)4), altamente tossici e irritanti. I lavoratori di questi impianti spesso soffrono di malattie delle vie aeree superiori e di bronchiti acute o croniche. TiCl liquido4 spruzzato sulla pelle provoca irritazioni e ustioni. Anche un contatto molto breve della congiuntiva con TiCl4 porta a congiuntivite suppurativa e cheratite, che possono causare opacità corneali. Esperimenti su animali hanno dimostrato che la polvere di titanio metallico, concentrati di titanio, biossido di titanio e carburo di titanio è leggermente tossica. Sebbene il biossido di titanio non sia risultato fibrogenico negli animali, sembra aumentare la fibrogenicità del quarzo se somministrato come esposizione combinata. L'esposizione a lungo termine alla polvere contenente titanio può provocare forme lievi di malattie polmonari croniche (fibrosi). Ci sono prove radiologiche che i lavoratori che hanno maneggiato TiO2 per lunghi periodi sviluppano alterazioni polmonari simili a quelle osservate nelle forme lievi di silicosi. In un lavoratore che aveva lavorato a contatto con il biossido di titanio per diversi anni ed era morto di cancro al cervello, i polmoni mostravano accumuli di TiO2 e cambiamenti analoghi all'antracosi. Gli esami medici dei lavoratori della metallurgia delle polveri in vari paesi hanno rivelato casi di polmonite cronica dovuta a polveri miste compreso il carburo di titanio. Il grado di questa malattia variava a seconda delle condizioni di lavoro, della durata dell'esposizione alla polvere e di fattori individuali.
I lavoratori che sono stati esposti cronicamente alla polvere di titanio e biossido di titanio mostrano un'alta incidenza di bronchite cronica (endobronchite e peribronchite). Le prime fasi della malattia sono caratterizzate da compromissione della respirazione polmonare e della capacità ventilatoria e da ridotta alcalinità del sangue. I tracciati elettrocardiografici di questi lavoratori del titanio hanno rivelato cambiamenti cardiaci caratteristici della malattia polmonare con ipertrofia del padiglione auricolare destro. Un numero considerevole di questi casi presentava ipossia miocardica di vario grado, conduttività atrioventricolare ed intraventricolare inibita e bradicardia.
La polvere di titanio metallico nell'aria è esplosiva.
Altri pericoli nella produzione di titanio sono l'esposizione al monossido di carbonio nei forni da coke e ad arco e le ustioni.
Misure di sicurezza e salute
Controllare la polvere durante la frantumazione del minerale inumidendo il materiale da lavorare (fino al 6-8% di contenuto di umidità) e adottando un processo continuo, che consente di racchiudere l'apparecchiatura con dispositivi di scarico in tutti i punti in cui può formarsi polvere; l'aria espulsa carica di polvere deve essere filtrata e la polvere raccolta deve essere riciclata. Presso le postazioni di abbattimento devono essere previsti sistemi di aspirazione delle polveri; frantoi, separatori e insaccatori nell'impianto di spugne di titanio. La sfondatura con martelli scalpellatori pneumatici dovrebbe essere sostituita dalla lavorazione su speciali fresatrici o torni.
Tungsteno
Gunnar Nordberg
Evento e usi
Il tungsteno (W) non si trova mai libero in natura e si trova solo in pochi minerali come tungstato di calcio, ferro o manganese. Dei noti minerali contenenti tungsteno, la scheelite (CaWO4), Wolframite ((Fe, MN) WO4), hubnerite (MnWO) e ferberite (FeWO4) sono commercialmente importanti. Totale riserve mondiali di triossido di tungsteno (WO3 ) sono stimati in circa 175,000,000 t. Questi minerali di tungsteno sono per lo più estratti da lavorazioni sotterranee, ma vengono applicate anche operazioni a cielo aperto e metodi più primitivi. Il contenuto di tungsteno del minerale estratto è solitamente compreso tra lo 0.5 e il 2.0%. Le impurità più comuni sono minerali di ganga come quarzo e calcite e minerali metallici di rame, bismuto, stagno e molibdeno.
Il tungsteno è un componente dei metalli duri. Viene utilizzato per aumentare la durezza, tenacità, elasticità e resistenza alla trazione dell'acciaio. Viene utilizzato nella produzione di acciai al tungsteno per automobili e utensili da taglio ad alta velocità. Il tungsteno è utilizzato anche in lampade, tubi a vuoto, contatti elettrici, tubi a raggi X e tubi luminosi fluorescenti. Serve come ritardante di fiamma nell'industria tessile.
Carburo di tungsteno (WC) ha sostituito il diamante nelle matrici di trafilatura di grandi dimensioni e nelle perforatrici a causa della sua estrema durezza. I composti di tungsteno sono utilizzati anche in laser, coloranti, inchiostri e fritte ceramiche. Alcune leghe di tungsteno sono utilizzate nell'industria nucleare e spaziale per gli ugelli dei motori a razzo e per proteggere gli scudi dei veicoli spaziali.
Pericoli
Poco si sa della tossicità del tungsteno. Il D.L50 of tungstato di sodio per i ratti di 66 giorni era compresa tra 223 e 255 mg/kg e mostrava un significativo effetto postprandiale e legato all'età. Dei tre composti del tungsteno, il tungstato di sodio è il più tossico, ossido tungstico è intermedio, e paratungstato di ammonio è meno tossico. È stato dimostrato che l'alimentazione del 2.5% e del 10% della dieta come metallo di tungsteno per un periodo di 70 giorni non ha un effetto marcato sulla crescita dei ratti maschi, misurata in termini di aumento di peso, sebbene abbia causato una riduzione del 15% aumento di peso per i ratti femmina rispetto a quello di controllo.
L'esposizione industriale è legata principalmente alle sostanze associate alla produzione e agli usi del tungsteno, delle sue leghe e dei suoi composti, piuttosto che del tungsteno stesso. Nei processi di estrazione e macinazione, i principali pericoli sembrano essere l'esposizione a polvere contenente quarzo, rumore, idrogeno solforato, anidride solforosa e sostanze chimiche come il cianuro di sodio e l'idrossido di sodio. L'esposizione può essere associata ad altri metalli nel minerale, come il nichel.
Il metallo duro è la miscela di carburo di tungsteno e cobalto, a cui possono essere aggiunte piccole quantità di altri metalli. Nell'industria del taglio degli utensili, i lavoratori possono essere esposti a polvere di carburo di tungsteno, fumi e polvere di cobalto e carburi di nichel, titanio e tantalio. In seguito all'esposizione professionale alla polvere di carburo di tungsteno per inalazione, sono stati segnalati casi di pneumoconiosi o fibrosi polmonare, ma è generalmente accettato che questa "malattia da metallo duro" sia più probabilmente causata dal cobalto con cui è fuso il carburo di tungsteno. Laddove vengono eseguite la lavorazione e la rettifica di utensili in carburo di tungsteno, i lavoratori di metalli duri possono essere a rischio di sviluppare malattie polmonari ostruttive interstiziali, un grave pericolo associato a concentrazioni elevate di cobalto nell'aria. Gli effetti dei metalli duri sui polmoni sono discussi altrove in questo Enciclopedia.
Carbonile di tungsteno rappresenta un moderato rischio di incendio se esposto alla fiamma. Quando riscaldato fino alla decomposizione, emette monossido di carbonio. L'incidenza di incidenti e malattie nelle miniere e negli stabilimenti di tungsteno non è ben documentata. Tuttavia, dagli scarsi dati disponibili si può affermare che è inferiore a quello delle miniere di carbone.
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Vanadio
Evento e usi
I minerali di vanadio (V) più importanti sono la patronite (solfuro di vanadio), che si trova in Perù, e la descloizite (vanadato di piombo-zinco), che si trova in Sud Africa. Altri minerali, come vanadinite, roscoelite e carnotite, contengono vanadio in quantità sufficienti per un'estrazione economica. Il petrolio greggio può contenere piccole quantità di vanadio e i depositi di gas di scarico delle fornaci a petrolio possono contenere oltre il 50% di pentossido di vanadio. Le scorie del ferrovanadio sono un'altra fonte del metallo. Una delle fonti più importanti di esposizione umana al vanadio sono gli ossidi di vanadio rilasciati durante la combustione di oli combustibili.
Normalmente piccole quantità di vanadio si trovano nel corpo umano, in particolare nel tessuto adiposo e nel sangue.
Viene utilizzata la quantità maggiore di vanadio prodotto Ferrovandaio, il cui uso diretto più importante è nell'acciaio rapido e nella produzione di acciaio per utensili. L'aggiunta dallo 0.05 al 5% di vanadio rimuove l'ossigeno e l'azoto occlusi dall'acciaio, aumenta la resistenza alla trazione e migliora il modulo di elasticità e la resistenza alla ruggine della lega finale. In passato i composti del vanadio sono stati usati come agenti terapeutici in medicina. La lega vanadio-gallio ha mostrato proprietà interessanti per la produzione di elevati campi magnetici.
Alcuni composti del vanadio hanno un uso limitato nell'industria. Solfato di vanadio (VSO4· 7H2O) e tetracloruro di vanadio (VCl4) sono usati come mordenti nell'industria tintoria. Silicati di vanadio sono usati come catalizzatori. Biossido di vanadio (VO2) e triossido di vanadio (V2O3) sono impiegati nella metallurgia. Tuttavia, i composti più significativi in termini di rischi per la salute industriale sono pentossido di vanadio (V2O5) e metavanadato di ammonio (NH4VO3).
Il pentossido di vanadio si ottiene dalla patronite. È stato a lungo un importante catalizzatore industriale utilizzato in numerosi processi di ossidazione come quelli coinvolti nella produzione di acido solforico, acido ftalico, acido maleico e così via. Serve come sviluppatore fotografico e come agente colorante nell'industria tessile. Il pentossido di vanadio è utilizzato anche nei materiali coloranti ceramici.
Il metavanadato di ammonio viene impiegato come catalizzatore allo stesso modo del pentossido di vanadio. È un reagente in chimica analitica e uno sviluppatore nel settore della fotografia. Il metavanadato di ammonio è utilizzato anche nella tintura e nella stampa nell'industria tessile.
Pericoli
L'esperienza ha dimostrato che gli ossidi di vanadio e, in particolare, il pentossido e il suo derivato ammonio metavanadato provocano effetti dannosi sull'uomo. L'esposizione al pentossido di vanadio è possibile nei seguenti punti dell'industria: quando il pentossido di vanadio viene utilizzato in forma particellare nella produzione di vanadio metallico; durante la riparazione di impianti in cui il pentossido di vanadio viene utilizzato come catalizzatore; e durante la pulizia delle canne fumarie dei forni a nafta nelle centrali elettriche, navi e così via. La presenza di composti di vanadio nei prodotti petroliferi è di particolare importanza e, a causa della possibilità di inquinamento atmosferico nell'ambiente delle centrali elettriche a petrolio, riceve l'attenzione delle autorità sanitarie pubbliche e di quelle interessate alla salute industriale.
L'inalazione di composti di vanadio può produrre gravi effetti tossici. La gravità degli effetti dipende dalla concentrazione atmosferica dei composti di vanadio e dalla durata dell'esposizione. Possono verificarsi danni alla salute anche dopo una breve esposizione (ad es. 1 ora) ei sintomi iniziali sono lacrimazione abbondante, sensazione di bruciore nella congiuntiva, rinite sierosa o emorragica, mal di gola, tosse, bronchite, espettorazione e dolore toracico.
Una grave esposizione può provocare polmonite con esito fatale; tuttavia, dopo un'unica esposizione, il recupero completo si verifica solitamente entro 1-2 settimane; l'esposizione prolungata può produrre bronchite cronica con o senza enfisema. La lingua può presentare una colorazione verdastra e anche i mozziconi di sigaretta dei lavoratori del vanadio possono mostrare un colore verdastro, derivante da interazioni chimiche.
Gli effetti locali negli animali da esperimento si osservano principalmente nel tratto respiratorio. Sono stati osservati effetti sistemici nel fegato, nei reni, nel sistema nervoso, nel sistema cardiovascolare e negli organi che formano il sangue. Gli effetti metabolici comprendono l'interferenza con la biosintesi della cistina e del colestrolo, la depressione e la stimolazione della sintesi dei fosfolipidi. Concentrazioni più elevate hanno prodotto l'inibizione dell'ossidazione della serotonina. Inoltre, è stato dimostrato che il vanadato inibisce diversi sistemi enzimatici. Nell'uomo, gli effetti sistemici dell'esposizione al vanadio sono meno ben documentati, ma è stata dimostrata una riduzione del colesterolo sierico. Nell'ambiente di lavoro, il vanadio ei suoi composti vengono assorbiti dal corpo umano per inalazione, principalmente durante le operazioni di produzione e pulizia delle caldaie. L'assorbimento del vanadio dal tratto gastrointestinale è scarso, non superiore all'1-2%; i composti di vanadio ingeriti vengono in gran parte eliminati con le feci.
È stato condotto uno studio per valutare il livello di responsività bronchiale tra i lavoratori recentemente esposti al pentossido di vanadio durante la rimozione periodica di ceneri e clinker dalle caldaie di una centrale elettrica a nafta. Questo studio suggerisce che l'esposizione al vanadio aumenta la reattività bronchiale anche senza la comparsa di sintomi bronchiali.
Misure di sicurezza e salute
È importante prevenire l'inalazione di pentossido di vanadio particolato aereo. Per l'uso come catalizzatore, il pentossido di vanadio può essere prodotto in forma agglomerata o pellettizzata che è priva di polvere; tuttavia, le vibrazioni nell'impianto possono, nel tempo, ridurre una certa proporzione in polvere. Nei processi associati alla produzione di vanadio metallico e nella setacciatura del catalizzatore usato durante le operazioni di manutenzione, la fuoriuscita di polvere dovrebbe essere impedita dalla chiusura del processo e dalla fornitura di ventilazione di scarico. Nella pulizia delle caldaie nelle centrali elettriche e sulle navi, gli addetti alla manutenzione potrebbero dover entrare nelle caldaie per rimuovere la fuliggine ed effettuare riparazioni. Questi lavoratori devono indossare adeguati dispositivi di protezione respiratoria con maschera a pieno facciale e protezione per gli occhi. Laddove possibile, la pulizia sotto carico dovrebbe essere migliorata per ridurre la necessità per i lavoratori di entrare nelle fornaci; dove la pulizia a vuoto si rivela essenziale, dovrebbero essere provati metodi come la puntura dell'acqua, che non richiedono l'ingresso fisico.
Zinco
Gunnar Nordberg
Evento e usi
Lo zinco (Zn) è ampiamente distribuito in natura in quantità che ammontano a circa lo 0.02% della crosta terrestre. Si trova in natura come solfuro (sfalerite), carbonato, ossido o silicato (calamina) in combinazione con molti minerali. La sfalerite, il principale minerale di zinco e fonte di almeno il 90% di zinco metallico, contiene ferro e cadmio come impurità. È quasi sempre accompagnato da galena, il solfuro di piombo, e occasionalmente si trova in associazione con minerali contenenti rame o altri solfuri di metalli vili.
Per esposizione all'aria, lo zinco si ricopre di un tenace film di ossido che protegge il metallo da ulteriore ossidazione. Questa resistenza alla corrosione atmosferica costituisce la base per uno degli usi più comuni del metallo, la protezione delle strutture in acciaio mediante zincatura. La capacità dello zinco di proteggere i metalli ferrosi dalla corrosione è rafforzata dall'azione elettrolitica. Agisce da anodo rispetto al ferro e ad altri metalli strutturali, ad eccezione di alluminio e magnesio, ed è quindi attaccato preferenzialmente da agenti corrosivi. Questa proprietà è utilizzata in molte altre importanti applicazioni dello zinco, ad esempio nell'uso di lastre di zinco come anodi per la protezione catodica di scafi di navi, serbatoi sotterranei e così via. Lo zinco metallico è pressofuso per componenti nell'industria automobilistica, nell'industria delle apparecchiature elettriche e nell'industria delle macchine utensili leggere, della ferramenta, dei giocattoli e degli articoli di fantasia. Viene arrotolato in fogli nei laminatoi per la produzione di coperture, guarnizioni, custodie per batterie a secco, lastre da stampa e così via. Lo zinco è anche legato con rame, nichel, alluminio e magnesio. Quando è legato con il rame, forma gli importanti gruppi di leghe noti come ottoni.
Ossido di zinco (ZnO), o bianco di zinco (fiori di zinco) è prodotto dall'ossidazione dello zinco puro vaporizzato o dalla tostatura del minerale di ossido di zinco. È usato come pigmento in pitture, lacche e vernici, nonché come riempitivo per plastica e gomma. L'ossido di zinco si trova nei cosmetici, nei cementi a presa rapida e nei prodotti farmaceutici. È utile nella fabbricazione di vetro, pneumatici per automobili, fiammiferi, colla bianca e inchiostri da stampa. L'ossido di zinco è utilizzato anche come semiconduttore nell'industria elettronica.
Cromato di zinco (ZnCro4), o giallo di zinco, è prodotto dall'azione dell'acido cromico su fanghi di ossido di zinco, o su idrossido di zinco. È utilizzato in pigmenti, pitture, vernici e lacche e nella produzione di linoleum. Il cromato di zinco agisce come inibitore di corrosione per metalli e laminati epossidici.
Cianuro di zinco (Zn(NC)2) è prodotto dalla precipitazione di una soluzione di solfato o cloruro di zinco con cianuro di potassio. Viene utilizzato per la placcatura dei metalli e per l'estrazione dell'oro. Il cianuro di zinco agisce come reagente chimico e come pesticida. Solfato di zinco (ZnSO4· 7H2O), o vetriolo bianco, è prodotto dalla tostatura della blenda di zinco o dall'azione dell'acido solforico sullo zinco o sull'ossido di zinco. Viene utilizzato come astringente, conservante per pelli e legno, sbiancante per carta, coadiuvante antiparassitario e fungicida. Il solfato di zinco serve anche come agente ignifugo e come depressore nella flottazione della schiuma. Viene utilizzato nel trattamento delle acque e nella tintura e stampa dei tessuti. Solfuro di zinco è usato come pigmento per vernici, tele cerate, linoleum, pelle, inchiostri, lacche e cosmetici. Fosfuro di zinco (Zn3P2) viene prodotto facendo passare la fosfina attraverso una soluzione di solfato di zinco. Viene utilizzato principalmente come rodenticida.
Cloruro di zinco (ZnCl2), o burro di zinco, ha numerosi usi nell'industria tessile, tra cui la tintura, la stampa, l'imbozzimatura e l'appesantimento dei tessuti. È un componente del cemento per metalli, dentifrici e flussi di saldatura. Viene utilizzato da solo o con fenolo e altri antisettici per preservare le traversine ferroviarie. Il cloruro di zinco è utile per l'incisione del vetro e per la fabbricazione dell'asfalto. È un agente vulcanizzante per la gomma, un ritardante di fiamma per il legno e un inibitore di corrosione nel trattamento delle acque.
Pericoli
Lo zinco è un nutriente essenziale. È un costituente dei metalloenzimi, che svolgono un ruolo importante nel metabolismo degli acidi nucleici e nella sintesi proteica. Lo zinco non viene immagazzinato nel corpo e un'assunzione giornaliera minima di zinco è raccomandata dagli esperti nutrizionisti. L'assorbimento dello zinco avviene più facilmente da fonti proteiche animali che da prodotti vegetali. Il contenuto di fitati delle piante lega lo zinco, rendendolo non disponibile per l'assorbimento. Stati di carenza di zinco sono stati segnalati da paesi in cui i cereali sono la principale fonte di proteine consumate dalla popolazione. Alcune delle manifestazioni cliniche riconosciute della carenza cronica di zinco negli esseri umani sono il ritardo della crescita, l'ipogonadismo nei maschi, i cambiamenti della pelle, lo scarso appetito, la letargia mentale e il ritardo nella guarigione delle ferite.
In generale i sali di zinco sono astringenti, igroscopici, corrosivi e antisettici. La loro azione precipitante sulle proteine costituisce la base dei loro effetti astringenti e antisettici e vengono assorbiti con relativa facilità attraverso la pelle. La soglia del gusto per i sali di zinco è di circa 15 ppm; l'acqua contenente 30 ppm di sali di zinco solubili ha un aspetto lattiginoso e un sapore metallico quando la concentrazione raggiunge i 40 ppm. I sali di zinco sono irritanti per il tratto gastrointestinale e le concentrazioni emetiche dei sali di zinco nell'acqua vanno da 675 a 2,280 ppm.
La solubilità dello zinco in soluzioni debolmente acide, in presenza di ferro, ha portato all'ingestione accidentale di grandi quantità di sali di zinco quando cibi acidi come bevande alla frutta venivano preparati in recipienti di ferro zincato usurati. Febbre, nausea, vomito, crampi allo stomaco e diarrea si sono verificati da 20 minuti a 10 ore dopo l'ingestione.
Diversi sali di zinco possono entrare nel corpo per inalazione, attraverso la pelle o per ingestione e produrre intossicazione. È stato scoperto che il cloruro di zinco causa ulcere cutanee. Un certo numero di composti di zinco presentano rischi di incendio ed esplosione. La produzione elettrolitica dello zinco può produrre nebbie contenenti acido solforico e solfato di zinco che possono irritare l'apparato respiratorio o digestivo e portare all'erosione dentale. I processi metallurgici che coinvolgono lo zinco possono portare a esposizioni ad arsenico, cadmio, manganese, piombo e possibilmente a cromo e argento, con i rischi associati. Poiché l'arsenico è spesso presente nello zinco, può essere una fonte di esposizione al gas arsina altamente tossico ogni volta che lo zinco viene dissolto in acidi o alcali.
Nella metallurgia dello zinco e nella produzione, saldatura e taglio di metallo galvanizzato o zincato, o fusione e fusione di ottone o bronzo, il pericolo più frequente riscontrato dallo zinco e dai suoi composti è l'esposizione ai fumi di ossido di zinco, che causano febbre da fumi metallici. I sintomi della febbre da fumi metallici includono attacchi di brividi, febbre irregolare, sudorazione profusa, nausea, sete, mal di testa, dolori agli arti e senso di spossatezza. Gli attacchi sono di breve durata (la maggior parte dei casi è in via di guarigione completa entro 24 ore dall'insorgenza dei sintomi) e la tolleranza sembra essere acquisita. Un aumento significativo della protoporfirina eritrocitaria libera è stato riportato nelle operazioni di impaccamento con ossido di zinco.
I fumi di cloruro di zinco sono irritanti per gli occhi e le mucose. In un incidente che ha coinvolto generatori di fumo, 70 persone esposte hanno manifestato vari gradi di irritazione agli occhi, al naso, alla gola e ai polmoni. Dei 10 decessi, alcuni sono morti nel giro di poche ore con edema polmonare e altri sono morti più tardi di broncopolmonite. In un'altra occasione, due vigili del fuoco sono stati esposti ai fumi di cloruro di zinco di un generatore di fumo durante una dimostrazione antincendio, uno brevemente, l'altro per diversi minuti. Il primo è guarito rapidamente mentre il secondo è deceduto dopo 18 giorni, per insufficienza respiratoria. C'è stato un rapido aumento della temperatura e una marcata infiammazione del tratto respiratorio superiore subito dopo l'esposizione. Alla radiografia del torace sono state osservate infiltrazioni polmonari diffuse e l'autopsia ha rivelato proliferazione fibroblastica attiva e cuore polmonare.
In un esperimento progettato principalmente per valutare la carcinogenesi, gruppi di 24 topi hanno ricevuto da 1,250 a 5,000 ppm di solfato di zinco nell'acqua potabile per un anno. A parte la grave anemia negli animali che hanno ricevuto 5,000 ppm, non ci sono stati effetti avversi dallo zinco. L'incidenza del tumore non era significativamente diversa da quella osservata nei controlli.
Il fosfuro di zinco, utilizzato come rodenticida, è tossico per l'uomo se ingerito, inalato o iniettato e, insieme al cloruro di zinco, è il più pericoloso dei sali di zinco; queste due sostanze sono state responsabili delle uniche morti sicuramente dovute ad avvelenamento da zinco.
Effetti sulla pelle. È stato segnalato che il cromato di zinco nelle vernici di fondo utilizzate da carrozzieri, lattonieri e produttori di armadi in acciaio causa ulcerazioni nasali e dermatiti nei lavoratori esposti. Il cloruro di zinco ha un'azione caustica, che può provocare l'ulcerazione delle dita, delle mani e degli avambracci di coloro che maneggiano legname impregnato con esso o lo utilizzano come fondente nella saldatura. È stato riferito che la polvere di ossido di zinco può bloccare i dotti delle ghiandole sebacee e dare origine a un eczema papulare e pustoloso negli esseri umani che confezionano questo composto.
Misure di sicurezza e salute
Incendio ed esplosione. La polvere di zinco finemente suddivisa e altri composti di zinco possono costituire rischi di incendio ed esplosione se conservati in luoghi umidi, fonti di combustione spontanea. I residui delle reazioni di riduzione possono incendiare i materiali combustibili. Il nitrato di zinco ammonio, il bromato di zinco, il clorato di zinco, l'etile di zinco, il nitrato di zinco, il permanganato di zinco e il picrato di zinco sono tutti pericolosi pericoli di incendio ed esplosione. Inoltre, lo zinco etile si accenderà spontaneamente a contatto con l'aria. Pertanto, deve essere conservato in un luogo fresco, asciutto e ben ventilato, lontano da rischi di incendio acuto, fiamme libere e potenti agenti ossidanti.
In tutti i casi in cui lo zinco viene riscaldato al punto da produrre fumi, è molto importante garantire un'adeguata ventilazione. La protezione individuale è assicurata al meglio dall'educazione del lavoratore in merito alla febbre da fumi metallici e dalla fornitura di ventilazione locale per scarico o, in alcune situazioni, dall'uso di un cappuccio o di una maschera ad adduzione d'aria.
I lavoratori che sono comunque esposti ai fumi di cloruro di zinco devono indossare dispositivi di protezione individuale, inclusi indumenti protettivi, protezione chimica per occhi e viso e dispositivi di protezione respiratoria adeguati. L'esposizione ai fumi di cloruro di zinco deve essere trattata mediante un'abbondante irrigazione delle aree esposte.
Zirconio e Afnio
Gunnar Nordberg
Evento e usi
È stato stimato che lo zirconio (Zr) costituisca circa lo 0.017% della litosfera. A causa della sua attività chimica molto elevata a temperature solo leggermente superiori alla normale temperatura atmosferica, l'elemento si presenta solo in stati combinati. I minerali più comuni sono lo zircone (ZrO2) e baddeleyite (ZrSiO4). Lo zirconio si trova in tutti i tessuti animali.
L'afnio (Hf) si trova associato allo zirconio in tutte le sue occorrenze terrestri. La quantità di afnio varia ma è in media circa il 2% del totale di zirconio più afnio. In un solo minerale, povero di entrambi gli elementi, l'afnio è stato trovato in quantità maggiore dello zirconio. L'evidenza spettrografica indica che la distribuzione è anche di circa il 2% di afnio nel totale di zirconio più afnio nell'universo. Questi due elementi sono più strettamente identici nelle loro proprietà chimiche rispetto a qualsiasi altra coppia nella tavola periodica. La somiglianza è così grande che non sono state ancora trovate differenze qualitative che permettano la loro separazione. Per questo motivo si può presumere che la maggior parte dello zirconio utilizzato, e sulla base del quale sono stati riportati effetti fisiologici, contenesse dallo 0.5 al 2% di afnio.
Lo zircone è stato apprezzato fin dai tempi più remoti come una pietra preziosa, poiché si presenta abbastanza comunemente in grandi cristalli singoli; tuttavia, la maggior parte dei depositi commercialmente utili di minerale di zirconio si trovano nelle sabbie delle spiagge o in altri luoghi in cui i minerali di zirconio relativamente pesanti e chimicamente inerti sono stati depositati mentre le porzioni più leggere delle rocce in cui si trovavano sono state disintegrate e spazzate via dall'azione d'acqua. Depositi sostanziali di tali sabbie da spiaggia sono noti in India, Malesia, Australia e Stati Uniti. La baddeleyite in depositi commercialmente utili è stata osservata per la prima volta in Brasile e da allora è stata trovata in numerose altre località tra cui Svezia, India e Italia. Alcuni minerali di zirconio sono stati anche estratti commercialmente in Madagascar, Nigeria, Senegal e Sud Africa.
Lo zircone è usato come sabbia da fonderia, abrasivo e come componente di composizioni refrattarie di zircone e zirconia per crogioli di laboratorio. Si trova nelle composizioni ceramiche dove agisce come opacizzante in smalti e smalti. Lo zirconio e i mattoni di zirconio sono usati come rivestimenti per i forni di vetro. Le forme in zirconio sono utilizzate anche come stampi per l'estrusione di metalli sia ferrosi che non ferrosi e come rivestimenti di beccucci per la colata di metalli, in particolare per la colata continua.
Più del 90% dello zirconio metallico è ora utilizzato nella produzione di energia nucleare perché lo zirconio ha una bassa sezione d'urto di assorbimento per i neutroni e un'elevata resistenza alla corrosione all'interno dei reattori atomici, a condizione che sia privo di afnio. Lo zirconio è utilizzato anche nella fabbricazione di ghisa, acciaio e apparecchi chirurgici. Viene impiegato nelle lampade ad arco, nei prodotti pirotecnici, nei flussi di saldatura speciali e come pigmento nelle materie plastiche.
Lo zirconio metallico in polvere viene utilizzato come "getter" nei tubi termoionici per assorbire le ultime tracce di gas dopo il pompaggio e il degassamento degli elementi del tubo. Sotto forma di sottile nastro o lana, il metallo viene utilizzato anche come filtro nei flash fotografici. Il metallo massiccio viene utilizzato puro o in forma di lega per il rivestimento di recipienti di reazione. Viene anche utilizzato come rivestimento per pompe e sistemi di tubazioni per processi chimici. Un'eccellente lega superconduttiva di zirconio e colombio è stata utilizzata in un magnete con un campo di 6.7 T.
Carburo di zirconio e di diboruro di zirconio sono entrambi composti metallici duri, refrattari che sono stati utilizzati negli utensili da taglio per metalli. Il diboruro è stato utilizzato anche come rivestimento per termocoppie in forni a suola aperta, fornendo termocoppie molto longeve. Tetracloruro di zirconio è utilizzato nella sintesi organica e negli idrorepellenti per tessuti. È anche utile come agente abbronzante.
Afnio metallico è stato utilizzato come rivestimento su tantalio per parti di motori a razzo che devono funzionare in condizioni erosive ad altissima temperatura. A causa della sua elevata sezione trasversale di neutroni termici, viene utilizzato anche come materiale per barre di controllo per reattori nucleari. Inoltre, l'afnio viene utilizzato nella fabbricazione di elettrodi e filamenti di lampadine.
Pericoli
Non è esatto affermare che i composti di zirconio sono fisiologicamente inerti, ma la tolleranza della maggior parte degli organismi allo zirconio sembra essere grande rispetto alla tolleranza per la maggior parte dei metalli pesanti. I sali di zirconio sono stati utilizzati nel trattamento dell'avvelenamento da plutonio per spostare il plutonio (e l'ittrio) dalla sua deposizione nello scheletro e per prevenire la deposizione quando il trattamento è stato avviato in anticipo. Nel corso di questo studio, è stato determinato che la dieta dei ratti può contenere fino al 20% di zirconia per periodi relativamente lunghi senza effetti dannosi e che la LD per via endovenosa50 di citrato di sodio e zirconio per i ratti è di circa 171 mg/kg di peso corporeo. Altri ricercatori hanno trovato un LD intraperitoneale50 di 0.67 g/kg per lattato di zirconio e 0.42 g/kg per zirconato di bario nei ratti e 51 mg/kg di lattato di sodio zirconio nei topi.
I composti di zirconio sono stati raccomandati e utilizzati per il trattamento topico della dermatite da Rhus (edera velenosa) e per i deodoranti per il corpo. Alcuni composti che sono stati usati sono l'ossido di zirconio idrato carbonato, l'ossido di zirconio idrato e il lattato di zirconio sodico. Ci sono stati numerosi rapporti sulla produzione di condizioni granulomatose persistenti della pelle come risultato di queste applicazioni.
Di interesse più diretto in relazione alle esposizioni professionali è l'effetto dell'inalazione di composti di zirconio, e questo è stato studiato in modo meno approfondito rispetto alle altre vie di somministrazione. Tuttavia, ci sono stati diversi esperimenti e almeno un rapporto sull'esposizione umana. In questo caso, è stato scoperto che un ingegnere chimico con sette anni di esposizione in un impianto di lavorazione di zirconio e afnio soffriva di una condizione polmonare granulomatosa. Poiché l'esame di tutti gli altri dipendenti non ha rivelato lesioni comparabili, si è concluso che la condizione era molto probabilmente da attribuire a un'esposizione relativamente pesante al berillio prima dell'esposizione allo zirconio.
L'esposizione di animali da esperimento a composti di zirconio ha mostrato che il lattato di zirconio e il zirconato di bario producevano entrambi polmonite interstiziale cronica grave, persistente a concentrazioni atmosferiche di zirconio di circa 5 mg/mXNUMX3. Concentrazioni atmosferiche di lattato di sodio e zirconio molto più elevate di 0.049 mg/cm3 per esposizioni più brevi è stato riscontrato che producono ascessi peribronchiali, granulomi peribronchiolari e polmonite lobulare. Sebbene manchi la documentazione sulla pneumoconiosi da zirconio nell'uomo, gli autori di uno studio concludono che lo zirconio dovrebbe essere considerato una probabile causa di pneumoconiosi e raccomandano di prendere le opportune precauzioni sul posto di lavoro.
L'esiguo numero di indagini sulla tossicità dei composti di afnio ha indicato una tossicità acuta leggermente superiore a quella dei sali di zirconio. L'afnio ei suoi composti causano danni al fegato. Il cloruro di afnile a 10 mg/kg ha prodotto collasso cardiovascolare e arresto respiratorio in un gatto allo stesso modo dei sali solubili di zirconio; il LD intraperitoneale50 di 112 mg/kg per l'afnio non è molto inferiore a quello per lo zirconio.
Misure di sicurezza e salute
Incendio ed esplosione. Lo zirconio metallico sotto forma di polvere fine brucia in aria, azoto o anidride carbonica. Le polveri sono esplosive in aria nell'intervallo da 45 a 300 mg/l, e sono autoinfiammabili se disturbate, probabilmente a causa dell'elettricità statica generata dalla separazione dei grani.
I metalli in polvere devono essere trasportati e movimentati allo stato umido; l'acqua viene solitamente utilizzata per bagnare. Quando la polvere viene essiccata prima dell'uso, le quantità impiegate devono essere ridotte al minimo e le operazioni devono essere effettuate in cubicoli separati per evitare la propagazione in caso di esplosione. Tutte le fonti di ignizione, comprese le cariche elettriche statiche, devono essere eliminate dalle aree in cui deve essere maneggiata la polvere.
Tutte le superfici nell'area devono essere impermeabili e senza giunti in modo da poter essere lavate con acqua e mantenute completamente prive di polvere. L'eventuale polvere versata deve essere pulita immediatamente con acqua in modo che non abbia la possibilità di asciugarsi sul posto. Carte e panni usati che sono stati contaminati dalle polveri devono essere mantenuti bagnati in contenitori coperti fino a quando non vengono rimossi per essere bruciati, cosa che dovrebbe essere fatta almeno giornalmente. Le polveri essiccate devono essere smosse e maneggiate il meno possibile, e quindi solo con strumenti antiscintilla. I grembiuli in gomma o plastica, se indossati sopra gli abiti da lavoro, devono essere trattati con un composto antistatico. Gli indumenti da lavoro devono essere realizzati con fibre non sintetiche a meno che non siano trattati efficacemente con materiali antistatici.
Tutti i processi che utilizzano zirconio e/o afnio devono essere progettati e ventilati per mantenere la contaminazione aerea al di sotto dei limiti di esposizione.
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