Ф. Уильям Сандерман-младший.

Возникновение и использование

Карбонилы металлов имеют общую формулу Me_x(СО)_y, и образуются при соединении металла (Me) с монооксидом углерода (CO). Физические свойства некоторых карбонилов металлов перечислены в таблице 1. Большинство из них являются твердыми при обычных температурах, но карбонил никеля, пентакарбонил железа и пентакарбонил рутения представляют собой жидкости, а гидрокарбонил кобальта представляет собой газ. В этой статье основное внимание уделяется карбонилу никеля, который из-за его летучести, исключительной токсичности и промышленного значения заслуживает особого внимания в отношении профессиональной токсикологии. Поскольку пентакарбонил железа и гидрокарбонил кобальта также имеют высокое давление паров и возможность непреднамеренного образования, они требуют серьезного рассмотрения в качестве возможных профессиональных токсикантов. Большинство карбонилов металлов бурно реагируют с кислородом и окислителями, а некоторые самовозгораются. Под воздействием воздуха и света карбонил никеля разлагается на монооксид углерода и твердые частицы металлического никеля, гидрокарбонил кобальта разлагается на октакарбонил кобальта и водород, а пентакарбонил железа разлагается на нонакарбонил железа и монооксид углерода.

Таблица 1. Физические свойства карбонилов некоторых металлов

*Разложение начинается при указанной температуре.

Источник: адаптировано из Brief et al. 1971.

Карбонилы металлов используются для выделения некоторых металлов (например, никеля) из комплексных руд, для производства углеродистой стали и для металлизации осаждением из паровой фазы. Они также используются в качестве катализаторов в органических реакциях (например, кобальт гидрокарбонил or карбонил никеля окисление олефинов; октакарбонил кобальта для синтеза альдегидов; карбонил никеля для синтеза акриловых эфиров). Пентакарбонил железа используется в качестве катализатора различных органических реакций и разлагается с образованием тонкоизмельченного сверхчистого железа (так называемого карбонильного железа), которое используется в компьютерной и электронной промышленности. Метициклопентадиенилтрикарбонил марганца (ММТ) (СН₃C₅H₄Мн (СО)₃) является антидетонационной присадкой к бензину и обсуждается в статье «Марганец».

Опасность для здоровья

Токсичность данного карбонила металла зависит от токсичности монооксида углерода и металла, из которого он получен, а также от летучести и нестабильности самого карбонила. Основным путем воздействия является вдыхание, но жидкие карбонилы могут проникать через кожу. Относительная острая токсичность (LD₅₀ для крысы) карбонила никеля, гидрокарбонила кобальта и пентакарбонила железа можно выразить соотношением 1:0.52:0.33. Ингаляционное воздействие этих веществ на подопытных животных вызывает острый интерстициальный пневмонит с отеком легких и поражением капилляров, а также с поражением головного мозга, печени и почек.

Судя по немногочисленным литературным данным об их токсичности, гидрокарбонил кобальта и пентакарбонил железа редко представляют опасность для здоровья в промышленности. Тем не менее, пентакарбонил железа может образовываться непреднамеренно, когда окись углерода или газовая смесь, содержащая окись углерода, хранится под давлением в стальных баллонах или подается по стальным трубам, когда светящийся газ производится при риформинге нефти или при проведении газовой сварки. вне. Присутствие монооксида углерода в выбросах доменных печей, электродуговых печей и вагранок при выплавке стали также может приводить к образованию пентакарбонила железа.

Меры безопасности и охраны здоровья

Особые меры предосторожности обязательны при хранении карбонилов металлов; обращение с ними должно быть максимально механизировано, и по возможности следует избегать декантирования. Сосуды и трубопроводы перед открытием следует продуть инертным газом (например, азотом, углекислым газом), а карбонильные остатки сжечь или нейтрализовать бромной водой. Там, где существует опасность вдыхания, рабочие должны быть обеспечены воздушными респираторами или автономными дыхательными аппаратами. Цеха должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией.

никель карбонил

Карбонил никеля (Ni(CO)₄) в основном используется в качестве промежуточного продукта в процессе Монда для рафинирования никеля, но он также используется для осаждения паров в металлургической и электронной промышленности и в качестве катализатора для синтеза акриловых мономеров в пластмассовой промышленности. Непреднамеренное образование карбонила никеля может происходить в промышленных процессах, в которых используются никелевые катализаторы, таких как газификация угля, реакции нефтепереработки и гидрогенизации, или во время сжигания бумаги с никелевым покрытием, которая используется для чувствительных к давлению деловых форм.

опасности

Острое случайное воздействие на рабочих вдыхания карбонила никеля обычно вызывает легкие, неспецифические, немедленные симптомы, включая тошноту, головокружение, головную боль, одышку и боль в груди. Эти начальные симптомы обычно исчезают в течение нескольких часов. Через 12-36 часов, а иногда и через 5 дней после воздействия, развиваются тяжелые легочные симптомы с кашлем, одышкой, тахикардией, цианозом, выраженной слабостью и часто желудочно-кишечными симптомами. Смертельные случаи среди людей происходили через 4–13 дней после воздействия карбонила никеля; смерть наступила в результате диффузного интерстициального пневмонита, кровоизлияния в мозг или отека мозга. В дополнение к патологическим поражениям в легких и головном мозге были обнаружены поражения в печени, почках, надпочечниках и селезенке. У пациентов, переживших острое отравление карбонилом никеля, легочная недостаточность часто вызывает длительное выздоровление. Карбонил никеля канцерогенен и тератогенен для крыс; Европейский союз классифицировал карбонил никеля как тератоген для животных. Процессы, в которых используется карбонил никеля, представляют собой опасность катастроф, поскольку при контакте карбонила никеля с воздухом, теплом, пламенем или окислителями могут произойти пожар и взрыв. Разложение карбонила никеля сопряжено с дополнительной токсической опасностью при вдыхании продуктов его разложения, монооксида углерода и мелкодисперсного металлического никеля.

Хроническое воздействие на рабочих вдыхания низких концентраций карбонила никеля в атмосфере (от 0.007 до 0.52 мг/мXNUMX).³) могут вызывать неврологические симптомы (например, бессонницу, головную боль, головокружение, потерю памяти) и другие проявления (например, стеснение в груди, повышенное потоотделение, алопецию). Электроэнцефалографические аномалии и повышенная активность моноаминоксидазы в сыворотке наблюдались у рабочих с хроническим воздействием карбонила никеля. Синергический эффект курения сигарет и воздействия карбонила никеля на частоту обменов сестринскими хроматидами был отмечен при цитогенетической оценке рабочих с хроническим воздействием карбонила никеля.

Меры безопасности и охраны здоровья

Защита от пожаров и взрывов. Из-за его воспламеняемости и склонности к взрыву карбонил никеля следует хранить в плотно закрытых контейнерах в прохладном, хорошо проветриваемом помещении, вдали от источников тепла и окислителей, таких как азотная кислота и хлор. Пламя и источники воспламенения должны быть запрещены везде, где обрабатываются, используются или хранятся карбонилы никеля. Карбонил никеля следует транспортировать в стальных баллонах. Пена, сухой химикат или CO₂ Для тушения горящего карбонила никеля следует использовать огнетушители, а не струю воды, которая может рассеять и распространить огонь.

Защита здоровья. В дополнение к мерам медицинского надзора, рекомендованным для всех рабочих, подвергающихся воздействию никеля, лица, подвергающиеся профессиональному воздействию карбонила никеля, должны регулярно, обычно ежемесячно, проводить биологический мониторинг концентрации никеля в образцах мочи. Лица, которые входят в замкнутые пространства, где они могут подвергнуться воздействию карбонила никеля, должны иметь автономный дыхательный аппарат и подходящую страховочную привязь со спасательным тросом, за которым должен ухаживать другой сотрудник, находящийся вне помещения. Аналитические инструменты для непрерывного мониторинга карбонила никеля в атмосфере включают (а) инфракрасные абсорбционные спектроскопы с преобразованием Фурье, (б) плазменные хроматографы и (в) хемилюминесцентные детекторы. Образцы атмосферы также можно анализировать на наличие карбонила никеля с помощью (d) газовой хроматографии, (e) атомно-абсорбционной спектрофотометрии и (f) колориметрических методов.

Лечение. Рабочие, подозреваемые в остром контакте с карбонилом никеля, должны быть немедленно удалены с места воздействия. Загрязненную одежду следует снять. Следует ввести кислород и обеспечить покой пациента до осмотра врачом. Каждое мочеиспускание сохраняется для анализа никеля. Тяжесть острого отравления карбонилом никеля коррелирует с концентрацией никеля в моче в течение первых 3 дней после воздействия. Воздействие классифицируется как «легкое», если исходный 8-часовой образец мочи имеет концентрацию никеля менее 100 мкг/л, «умеренное», если концентрация никеля составляет от 100 до 500 мкг/л, и «тяжелое», если концентрация никеля превышает 500 мкг/л. Диэтилдитиокарбамат натрия является препаратом выбора для хелатирующей терапии острого отравления карбонилом никеля. Вспомогательные терапевтические меры включают постельный режим, оксигенотерапию, кортикостероиды и профилактические антибиотики. Отравление угарным газом может произойти одновременно и требует лечения.

Назад