Этот класс соединений характеризуется наличием группы C=N (циано) и включает цианиды и нитрилы (R–C=N), а также родственные химические вещества, такие как цианогены, изоцианаты и цианамиды. Своей токсичностью они в первую очередь обязаны иону цианида, который способен ингибировать многие ферменты, особенно цитохромоксидазу, при попадании в организм. Смерть, которая может быть более или менее быстрой в зависимости от скорости высвобождения ионов цианида, является результатом химической асфиксии на клеточном уровне.
Неорганические цианиды
Неорганические цианиды легко гидролизуются водой и разлагаются углекислым газом и минеральными кислотами с образованием цианистого водорода, который также может продуцироваться некоторыми природными бактериями. Цианистый водород выделяется при производстве кокса и стали и может образовываться при пожарах при сжигании пенополиуретана (например, мебели, перегородок и т. д.). Он может образовываться случайно при воздействии кислот на цианидсодержащие отходы (лактонитрил выделяет синильную кислоту при контакте со щелочью, например) и преднамеренно в газовых камерах для смертной казни, когда гранулы цианида бросают в чаши с кислотой. для создания смертельной атмосферы.
нитрилы
Нитрилы (также называемые органическими цианидами) представляют собой органические соединения, содержащие цианогруппу.
(–C=N) в качестве характеристической функциональной группы и имеют общую формулу RCN. Их можно рассматривать как углеводородные производные, в которых три атома водорода, присоединенные к первичному углероду, заменены нитрилогруппой, или как производные карбоновых кислот (R-COOH), в которых оксо- и гидроксильные радикалы заменены нитрилогруппой (R- С=Н). При гидролизе они дают кислоту с таким же числом атомов углерода, которую поэтому обычно называют по аналогии с кислотой, а не как производную цианистого водорода. Они очень опасны при нагревании до разложения из-за выделения цианистого водорода.
Насыщенные алифатические нитрилы до C14 жидкости, имеющие довольно приятный запах, как эфиры. Нитрилы C14 и выше представляют собой твердые вещества без запаха и обычно бесцветные. Большинство нитрилов кипит без разложения при более низких температурах, чем соответствующие кислоты. Они являются чрезвычайно реакционноспособными соединениями и широко используются в качестве промежуточных продуктов в органическом синтезе. Они широко используются в качестве исходного сырья при синтезе различных жирных кислот, фармацевтических препаратов, витаминов, синтетических смол, пластмасс и красителей.
Пользы
Неорганические цианосоединения находят разнообразное применение в металлургической, химической, пластмассовой и резиновой промышленности. Они используются в качестве химических промежуточных продуктов, пестицидов, очистителей металлов и в качестве агентов для извлечения золота и серебра из руд.
акрилонитрил (винилцианид, цианоэтилен, пропиленнитрил), легковоспламеняющаяся и взрывоопасная бесцветная жидкость, содержится в поверхностных покрытиях и клеях и используется в качестве промежуточного химического вещества в синтезе антиоксидантов, фармацевтических препаратов, пестицидов, красителей и поверхностно-активных веществ.
Цианамид кальция (нитролим, карбимид кальция, цианамид) представляет собой черновато-серый блестящий порошок, используемый в сельском хозяйстве в качестве удобрения, гербицида, пестицида и дефолианта для хлопчатника. Он также используется для закалки стали и в качестве десульфуратора в черной металлургии. В промышленности цианамид кальция используется для производства цианида кальция и дициандиамида, сырья для меламина.
Циан, бромид циана и хлорциан используются в органическом синтезе. Цианоген также является фумигантом и горючим газом для сварки и резки жаропрочных металлов. Это ракетное топливо или ракетное топливо в смесях с озоном или фтором; и он также может присутствовать в выбросах доменных печей. Бромид циана используется при обработке текстиля, в качестве фумиганта и пестицида, а также в процессах извлечения золота. Хлорид циана служит предупреждающим агентом в фумигантных газах.
Цианистый водород находит применение в производстве синтетических волокон и пластмасс, в полиролях для металлов, гальванических растворах, металлургических и фотографических процессах, а также в производстве цианистых солей. Цианид натрия и цианистый калий используются в гальванике, закалке стали, извлечении золота и серебра из руд, в производстве красителей и пигментов. Кроме того, цианид натрия действует как депрессант при пенной флотации разделения руд.
Калий феррицианид (красный пруссат поташа) используется в фотографии и в чертежах, закалке металлов, гальванике и пигментах. Калия ферроцианид (желтая пруссия поташа) используется при отпуске стали и в процессе гравировки. Он используется в производстве пигментов и в качестве химического реагента.
Цианид кальция, малононитрил, ацетонциангидрин (2-гидрокси-2-метилпропионитрил), цианамид и акрилонитрил являются другими полезными соединениями в металлургической, пластмассовой, резиновой и химической промышленности. Цианид кальция и малононитрил являются выщелачивающими агентами для золота. Кроме того, цианид кальция используется в качестве фумиганта, пестицида, стабилизатора цемента и в производстве нержавеющей стали. Ацетонциангидрин является комплексообразователем для очистки и разделения металлов, а цианамид используется в очистителях металлов, рафинировании руд и производстве синтетического каучука. Тиоцианат аммония используется в спичечной и фотоиндустрии, а также для двойного окрашивания тканей и повышения прочности шелка, утяжеленного солями олова. Это стабилизатор клеев, трассер на нефтяных месторождениях, ингредиент пестицидов и жидкого ракетного топлива. Калия цианат служит химическим промежуточным продуктом и средством от сорняков.
Некоторые из наиболее важных органических нитрилов, используемых в промышленности, включают акрилонитрил (винилцианамид, цианэтилен, пропеннитрил), ацетонитрил (метилцианамид, этаннитрил, цианометан), этиленциангидрин, пропионитрил (этилцианид), лактонитрил, гликолонитрил (формальдегидциангидрин, гидроксиацетонитрил). , гидроксиметилцианид, метиленциангидрин), 2-метиллактонитрил и адипонитрил.
опасности
Соединения цианидов токсичны в той мере, в какой они выделяют ион цианида. Острое воздействие может привести к смерти от асфиксии в результате воздействия смертельных концентраций цианистого водорода (HCN) при вдыхании, проглатывании или чрескожном всасывании; в последнем случае, однако, необходимая доза выше. Хроническое воздействие цианидов в концентрациях, слишком низких, чтобы вызвать такие серьезные симптомы, может вызвать множество проблем. Дерматит, часто сопровождающийся зудом, эритематозной сыпью и папулами, является проблемой для рабочих в гальванотехнике. Сильное раздражение носа может привести к обструкции, кровотечению, некрозу и, в некоторых случаях, к перфорации перегородки. Среди фумигаторов легкое отравление цианидом было признано причиной симптомов кислородного голодания, головной боли, учащенного сердцебиения и тошноты, которые полностью исчезли после прекращения воздействия.
Может возникнуть хроническое системное отравление цианидом, но его редко распознают из-за постепенного наступления инвалидности и симптомов, которые соответствуют другим диагнозам. Было высказано предположение, что избыток тиоцианата во внеклеточной жидкости может объяснить хроническое заболевание, вызванное цианидом, поскольку сообщаемые симптомы аналогичны тем, которые обнаруживаются при использовании тиоцианата в качестве лекарства. Сообщалось о симптомах хронического заболевания у гальванотехников и полировщиков серебра после нескольких лет воздействия. Наиболее выраженными были двигательная слабость рук и ног, головные боли и заболевания щитовидной железы; эти результаты также были зарегистрированы как осложнения тиоцианатной терапии.
Токсичность
цианидов
Цианид-ион растворимых цианидных соединений быстро всасывается при всех путях поступления — вдыхании, приеме внутрь и чрескожно. Его токсические свойства обусловлены его способностью образовывать комплексы с ионами тяжелых металлов, которые ингибируют ферменты, необходимые для клеточного дыхания, в первую очередь цитохромоксидазу. Это препятствует поглощению кислорода тканями, вызывая смерть от асфиксии. Кровь сохраняет кислород, придавая характерный вишнево-красный цвет жертв острого отравления цианидом. Ионы цианида соединяются с обычно присутствующим примерно 2% метгемоглобина - факт, который помог разработать лечение отравления цианидом.
Если начальная доза не смертельна, часть дозы цианида выдыхается в неизмененном виде, а роданаза, фермент, широко распространенный в организме, превращает остаток в гораздо менее вредный тиоцианат, который остается во внеклеточных жидкостях организма до тех пор, пока не будет выведен из организма. моча. Уровни тиоцианата в моче использовались для измерения степени интоксикации, но они неспецифичны и повышены у курильщиков. Возможно влияние на функцию щитовидной железы из-за сродства тиоцианат-иона к йоду.
Существуют различия в биологическом действии соединений этой группы. При низких концентрациях цианистый водород (синильная кислота, синильная кислота) и галогенированные цианидные соединения (например, хлорид и бромид циана) в виде паров вызывают раздражение глаз и дыхательных путей (респираторные эффекты, включая отек легких, могут быть отсрочены). ). Системные эффекты включают слабость, головные боли, спутанность сознания, тошноту и рвоту. В легкой В некоторых случаях артериальное давление остается нормальным, несмотря на учащение пульса. Частота дыхания зависит от интенсивности воздействия: быстрое при умеренном воздействии или медленное и затрудненное дыхание при сильном воздействии.
нитрилы
Токсичность нитрилов сильно различается в зависимости от их молекулярной структуры: от сравнительно нетоксичных соединений (например, нитрилов насыщенных жирных кислот) до высокотоксичных материалов, таких как α-аминонитрилы и α-циангидрины, которые считаются столь же токсичными, как сама синильная кислота. Галогенированные нитрилы обладают высокой токсичностью и раздражающим действием и вызывают сильное слезотечение. Нитрилы, такие как акрилонитрил, пропионитрил и фумаронитрил, токсичны и могут вызывать тяжелые и болезненные дерматиты на открытых участках кожи.
Воздействие токсичных нитрилов может быстро привести к смерти от удушья, подобно тому, как это происходит в результате воздействия цианистого водорода. Сообщается, что у лиц, переживших воздействие высоких концентраций нитрилов, не было признаков остаточных физиологических эффектов после выздоровления от острого эпизода; это привело к мнению, что человек либо умирает от воздействия нитрила, либо полностью выздоравливает.
Медицинское наблюдение должно включать предварительные и периодические осмотры, направленные на выявление кожных заболеваний, сердечно-сосудистой, легочной и центральной нервной систем. Обмороки или судорожные расстройства в анамнезе могут представлять дополнительный риск для работников, работающих с нитрилом.
Со всеми нитрилами следует обращаться в тщательно контролируемых условиях и только персоналом, хорошо понимающим и знающим методы безопасного обращения. Кожа не должна использоваться для изготовления защитной одежды, перчаток и обуви, так как в нее может проникать акрилонитрил и другие подобные соединения; резиновые защитные средства следует часто мыть и осматривать на предмет набухания и размягчения. Глаза должны быть защищены, надеты соответствующие респираторы, а все брызги должны быть немедленно и тщательно смыты.
акрилонитрил. Акрилонитрил является химическим удушающим средством, таким как цианистый водород. Он также является раздражителем, поражающим кожу и слизистые оболочки; он может вызвать серьезное повреждение роговицы глаза, если его быстро не смыть обильным промыванием. IARC классифицировало акрилонитрил как канцероген группы 2А: этот агент, вероятно, канцерогенен для человека. Классификация основана на ограниченных доказательствах канцерогенности для человека и достаточных доказательствах канцерогенности для животных.
Акрилонитрил может всасываться при вдыхании или через кожу. При постепенном воздействии у жертв может быть значительный уровень цианида в крови до появления симптомов. Они происходят из-за тканевой аноксии и включают, примерно в порядке возникновения, слабость в конечностях, одышку, ощущение жжения в горле, головокружение и нарушение суждений, цианоз и тошноту. На более поздних стадиях без предупреждения могут возникнуть коллапс, нерегулярное дыхание или судороги и остановка сердца. Некоторые пациенты кажутся истеричными или даже агрессивными; любые такие отклонения от нормального поведения должны свидетельствовать об отравлении акрилонитрилом.
Повторный или продолжительный контакт кожи с акрилонитрилом может вызвать раздражение через несколько часов без видимого эффекта. Поскольку акрилонитрил легко впитывается в кожу или одежду, могут появиться волдыри, если загрязненные предметы не будут удалены быстро и кожа под ними не будет вымыта. Резиновую одежду следует часто осматривать и стирать, поскольку она размягчается и набухает.
Серьезной опасностью является пожар и взрыв. Низкая температура воспламенения указывает на то, что при нормальных температурах выделяется достаточное количество паров для образования легковоспламеняющейся смеси с воздухом. Акрилонитрил обладает способностью самопроизвольно полимеризоваться под действием света или тепла, что может привести к взрыву даже при хранении в закрытых емкостях. Поэтому он никогда не должен храниться в открытом виде. Опасность возгорания и взрыва усиливается смертоносным характером выделяющихся дымов и паров, таких как аммиак и цианистый водород.
Цианамид кальция. Цианамид кальция встречается главным образом в виде пыли. При вдыхании вызывает ринит, фарингит, ларингит и бронхит. Сообщалось о перфорации носовой перегородки после длительного воздействия. В глазах это может вызвать конъюнктивит, кератит и изъязвление роговицы. Это может вызвать зудящий дерматит, который через некоторое время может проявляться медленно заживающими изъязвлениями на ладонях и между пальцами. Возможна сенсибилизация кожи.
Его наиболее заметным системным эффектом является характерная вазомоторная реакция, проявляющаяся диффузной эритемой тела, лица и рук, которая может сопровождаться утомляемостью, тошнотой, рвотой, диареей, головокружением и ощущением холода. В тяжелых случаях может развиться сосудистый коллапс. Эта вазомоторная реакция может быть вызвана или усилена употреблением алкоголя.
В дополнение к адекватной вытяжной вентиляции и средствам индивидуальной защиты водостойкий защитный крем может обеспечить дополнительную защиту лица и открытых участков кожи. Важно соблюдать правила личной гигиены, включая душ и смену одежды после каждой смены.
Цианаты. Некоторые из наиболее важных цианатов, используемых в промышленности, включают цианат натрия, цианат калия, цианат аммония, цианат свинца и цианат серебра. Цианаты таких элементов, как барий, бор, кадмий, кобальт, медь, кремний, сера и таллий, могут быть получены взаимодействием растворов цианата с соответствующей солью металла. Они опасны тем, что выделяют цианистый водород при нагревании до разложения или при контакте с кислотой или кислотными парами. Персонал, работающий с этими материалами, должен быть обеспечен средствами защиты органов дыхания и кожи.
Цианат натрия используется в органическом синтезе, термической обработке стали и в качестве промежуточного продукта при производстве фармацевтических препаратов. Он считается умеренно токсичным, и рабочие должны быть защищены от вдыхания пыли и загрязнения кожи.
Цианатные соединения различаются по токсичности; поэтому с ними следует обращаться в контролируемых условиях, принимая стандартные меры предосторожности для защиты персонала от воздействия. При нагревании до разложения или при контакте с кислотой или кислотными парами цианаты выделяют высокотоксичные пары. Должна быть обеспечена достаточная вентиляция, а качество воздуха на рабочем месте должно тщательно контролироваться. Персонал не должен вдыхать загрязненный воздух и не допускать контакта кожи с этими материалами. Хорошая личная гигиена необходима для тех, кто работает в местах, где работают с такими соединениями.
Меры безопасности и охраны здоровья
Необходимо тщательное внимание к надлежащей вентиляции. Рекомендуется полное ограждение процесса с наличием дополнительной вытяжной вентиляции. Предупреждающие знаки должны быть вывешены возле входов в зоны, в которых возможны выбросы цианистого водорода в воздух. Все транспортировочные и складские контейнеры для цианистого водорода или цианистых солей должны иметь предупреждающую этикетку с инструкциями по оказанию первой помощи; они должны находиться в хорошо проветриваемом помещении, и с ними следует обращаться с большой осторожностью.
Те, кто работает с цианистыми солями, должны полностью понимать опасность. Они должны быть обучены распознавать характерный запах цианистого водорода и немедленно покидать рабочую зону при его обнаружении. Рабочие, входящие в загрязненную зону, должны быть снабжены респираторами с подачей воздуха или автономными респираторами с контейнерами, предназначенными для цианидов, защитными очками, если не надеты полнолицевые маски, и непроницаемой защитной одеждой.
Для тех, кто работает с акрилонитрилом, необходимы обычные меры предосторожности в отношении канцерогенов и легковоспламеняющихся жидкостей. Необходимо принять меры для устранения риска воспламенения от таких источников, как электрическое оборудование, статическое электричество и трение. Из-за токсичного, а также легковоспламеняющегося характера паров их попадание в воздух на рабочем месте должно быть предотвращено путем ограждения технологического процесса и вытяжной вентиляции. Непрерывный мониторинг воздуха на рабочем месте необходим для обеспечения эффективности этих технических средств контроля. Индивидуальная защита органов дыхания, предпочтительно типа с избыточным давлением, и непроницаемая защитная одежда необходимы, когда существует вероятность воздействия, например, при обычной, но нестандартной работе, такой как замена насоса. Кожа не должна использоваться для защитной одежды, так как акрилонитрил легко проникает в нее; резиновую и другие виды одежды следует часто осматривать и стирать.
Рабочие, работающие с акрилонитрилом, должны быть осведомлены об опасности этого химического вещества и обучены спасению, обеззараживанию, процедурам жизнеобеспечения и использованию амилнитрата. В экстренных случаях требуется квалифицированная медицинская помощь; Основными требованиями являются наличие системы сигнализации и обученный персонал для поддержки деятельности медицинских работников. Запасы специфических антидотов должны быть доступны на месте и в близлежащих больничных центрах.
Медицинское наблюдение за рабочими, потенциально подвергающимися воздействию цианидов, должно быть сосредоточено на дыхательной, сердечно-сосудистой и центральной нервной системах; функция печени, почек и щитовидной железы; состояние кожи; и история обмороков или головокружения. Рабочие с хроническими заболеваниями почек, дыхательных путей, кожи или щитовидной железы подвержены большему риску развития токсического воздействия цианидов, чем здоровые рабочие.
Медицинский контроль требует обучения искусственным реанимациям и применения препаратов, назначаемых для неотложной терапии острого отравления (например, ингаляции амилнитрита). Как можно скорее следует снять загрязненную одежду, перчатки и обувь и промыть кожу, чтобы предотвратить дальнейшее всасывание. Аптечки первой помощи с лекарствами и шприцами должны находиться под рукой и часто проверяться.
К сожалению, некоторые широко распространенные справочники предполагают, что метиленовый синий полезен при отравлении цианидами, поскольку при определенных концентрациях он образует метгемоглобин, который благодаря своему сродству с ионом цианида может уменьшить токсический эффект. Использование метиленового синего не рекомендуется, так как при других концентрациях он имеет обратный эффект превращения метгемоглобина в гемоглобин, а анализы для подтверждения того, что его концентрация соответствует требованиям, невозможны в условиях, созданных аварийной ситуацией с цианидом.
Лечение
Людей, подвергшихся воздействию токсического уровня нитрилов, следует немедленно удалить в безопасное место и дать амилнитрит ингаляционно. Любые признаки респираторных проблем указывают на ингаляцию кислорода и, при необходимости, на сердечно-легочную реанимацию. Загрязненную одежду следует снять, а участки кожи обильно промыть. Рекомендуется длительное промывание глаз нейтральными растворами или водой при наличии слезотечения или любых признаков раздражения конъюнктивы. На место происшествия должны быть незамедлительно вызваны должным образом подготовленные врачи, медсестры и техники неотложной медицинской помощи для проведения окончательного лечения и постоянного наблюдения за пострадавшим до полного выздоровления.
Таблицы цианосоединений
Таблица 1 - Химическая информация.
Таблица 2 - Опасности для здоровья.
Таблица 3 - Физические и химические опасности.
Таблица 4 - Физические и химические свойства.