63. Метали: хемијска својства и токсичност
Уредник поглавља: Гунар Нордберг
Преглед садржаја
ОПШТИ ПРОФИЛ
ПРИЗНАЊА
Алуминијум
антимон
арсен
Баријум
бизмут
Кадмијум
Хром
Бакар
Гвожђе
Галлиум
Германијум
Индиум
иридијум
Довести
Магнезијум
Манган
Метални карбонили (посебно никл карбонил)
Меркур
Молибден
Никл
Ниобијум
Осмиум
паладијум
Платина
Рениј
Родијум
Рутенијум
Селен
сребро
Танталум
Теллуриум
Талијум
Калај
титанијум
Тунгстен
Ванадијум
цинк
цирконијум и хафнијум
Кликните на везу испод да видите табелу у контексту чланка.
Кликните да бисте се вратили на врх странице
Гунар Нордберг
Појава и употреба
Родијум је један од најређих елемената у Земљиној кори (просечна концентрација 0.001 ппм). Налази се у малим количинама у вези са природном платином и неким рудама бакра и никла. Јавља се у минералима родит, сперрилит и иридосмин (или осмиридијум).
Родијум се користи у галванским плочама отпорним на корозију за заштиту сребрног посуђа од затамњења и у огледалима са високом рефлексијом за рефлекторе и пројекторе. Такође је користан за облагање оптичких инструмената и за намотавање пећи. Родијум служи као катализатор за различите реакције хидрогенације и оксидације. Користи се за предење у производњи рајона и као састојак златних украса на стаклу и порцелану.
Родијум је легиран са платином и паладијумом да би се направиле веома тврде легуре за употребу у млазницама за предење.
Хазардс
Није било значајних експерименталних података који би указивали на здравствене проблеме са родијумом, његовим легурама или његовим једињењима код људи. Иако токсичност није утврђена, потребно је пажљиво руковати овим металима. Пријављен је контактни дерматитис код радника који је припремао комаде метала за облагање родијумом. Аутори тврде да мали број пријављених случајева преосетљивости на родијум може пре да одражава реткост употребе него безбедност овог метала. Америчка конференција владиних индустријских хигијеничара (АЦГИХ) препоручила је ниску граничну вредност за родијум и његове растворљиве соли, на основу аналогије са платином. Способност растворљивих соли родијума да изазову алергијске манифестације код људи није у потпуности доказана.
Гунар Нордберг
Појава и употреба
Рутенијум се налази у минералима осмиридијуму и лауриту и у рудама платине. То је редак елемент који садржи око 0.001 ппм Земљине коре.
Рутенијум се користи као замена за платину у накиту. Користи се као учвршћивач за оловке, електричне контактне релеје и електричне филаменте. Рутенијум се такође користи у керамичким бојама и у галванизацији. Делује као катализатор у синтези дуголанчаних угљоводоника. Поред тога, рутенијум се недавно користио у лечењу малигних меланома увеалних очију.
Рутенијум формира корисне легуре са платином, паладијумом, кобалтом, никлом и волфрамом за бољу отпорност на хабање. Рутенијум црвена (Ру3Cl6H42N4O2) Или рутенијум оксихлорид амонијум користи се као микроскопски реагенс за пектин, гуму, животињска ткива и бактерије. Рутенијум црвено је средство за запаљење очију.
Хазардс
Рутенијум тетраоксид је испарљив и иритира респираторни тракт.
Неки комплекси за галванизацију рутенијума могу бити иритирајући кожу и очи, али документација о томе недостаје. Радиоизотопи рутенијума, углавном 103Ру анд 106Ру, јављају се као производи фисије у циклусу нуклеарног горива. Пошто се рутенијум може трансформисати у испарљива једињења (формира бројне комплексе азота као што је горе наведено), постоји забринутост због његовог уноса у животну средину. Значај радио-рутенијума као потенцијалне опасности од зрачења је још увек у великој мери непознат.
Гунар Нордберг
Појава и употреба
Селен (Се) се налази у стенама и земљишту широм света. Нигде нема правих депозита селена и он се економски не може директно повратити. Различите процене за селен у Земљиној кори крећу се од 0.03 до 0.8 ппм; највеће познате концентрације су у природном сумпору из вулкана, који садржи до 8,350 ппм. Селен се, међутим, јавља заједно са телуром у седиментима и муљевима који су остали од електролитичке рафинације бакра. Главне светске залихе су из индустрије прераде бакра у Канади, Сједињеним Државама и Зимбабвеу, где слузи садрже до 15% селена.
Производња селенских исправљача, који претварају наизменичну струју у једносмерну, чини више од половине светске производње селена. Селен се такође користи за обезбојавање зеленог стакла и за прављење рубин стакла. То је адитив у индустрији природне и синтетичке гуме и инсектицид. Селен се користи за легирање нерђајућег челика и бакра.
75Се користи за радиоактивно скенирање панкреаса и за фотостатску и рендгенску ксерографију. Селен оксид or селен диоксид (СеО2) настаје сагоревањем селена у кисеонику и представља најраспрострањеније једињење селена у индустрији. Селен оксид се користи у производњи других једињења селена и као реагенс за алкалоиде.
Селен хлорид (Се2Cl2) је тамно браонкастоцрвена стабилна течност која хидролизује у влажном ваздуху дајући селен, селенску киселину и хлороводоничну киселину. Селен хексафлуорид (СеФ6) се користи као гасовити електрични изолатор.
Хазардс
Елементарни облици селена су вероватно потпуно безопасни за људе; његова једињења су, међутим, опасна и њихово деловање подсећа на деловање једињења сумпора. Једињења селена могу се апсорбовати у токсичним количинама кроз плућа, цревни тракт или оштећену кожу. Многа једињења селена ће изазвати интензивне опекотине коже и слузокоже, а хронична изложеност коже лаганим концентрацијама прашине из одређених једињења може изазвати дерматитис и паронихију.
Изненадно удисање велике количине испарења селена, селен-оксида или водоник селенида може изазвати плућни едем због локалног иритативног дејства на алвеоле; овај едем се можда неће појавити 1 до 4 сата након излагања. Изложеност атмосферским водоник селенид концентрације од 5 мг/м3 је неподношљиво. Међутим, ова супстанца се јавља у само малим количинама у индустрији (на пример, због бактеријске контаминације рукавица контаминираних селеном), иако је било извештаја о изложености високим концентрацијама након лабораторијских незгода.
Контакт са кожом са селен оксидом или селен оксихлорид може изазвати опекотине или преосетљивост на селен и његова једињења, посебно на селен оксид. Селен оксихлорид лако уништава кожу при контакту, изазивајући опекотине трећег степена осим ако се одмах не уклони водом. Међутим, опекотине селен оксида ретко су тешке и, ако се правилно лече, зарастају без ожиљака.
Дерматитис услед излагања прашини селен оксида у ваздуху обично почиње на местима контакта прашине са зглобом или вратом и може се проширити на суседне делове руку, лица и горњих делова трупа. Обично се састоји од дискретних, црвених папула које сврбе, које се могу спојити на зглоб, где селен диоксид може да продре између рукавице и рукава комбинезона. Може се појавити и болна паронихија. Међутим, чешће се виђају случајеви страшно болног пулсирања ноктију, због продирања селен-диоксида испод слободне ивице ноктију, код радника који рукују прахом селен-диоксида или отпадним црвеним прахом селена без ношења непропусних рукавица.
Спласхес оф селен оксид улазак у око може изазвати коњунктивитис ако се не лечи одмах. Особе које раде у атмосферама које садрже прашину селен-диоксида могу развити стање познато међу радницима као „ружино око“, ружичасту алергију на очним капцима, који често постају натечени. Обично постоји и коњунктивитис палпебралне коњунктиве, али ретко коњунктива булбара.
Први и најкарактеристичнији знак апсорпције селена је мирис белог лука у даху. Мирис је вероватно узрокован диметил селеном, готово сигурно произведен у јетри детоксикацијом селена метилацијом. Овај мирис ће брзо нестати ако се радник уклони из изложености, али не постоји познат третман за њега. Суптилнија и ранија индикација од мириса белог лука је метални укус у устима. То је мање драматично и радници га често занемарују. Остале системске ефекте је немогуће прецизно проценити и нису специфични за селен. Они укључују бледило, малаксалост, раздражљивост, нејасне гастроинтестиналне симптоме и вртоглавицу.
Могућност оштећења јетре и слезине код људи изложених високим нивоима једињења селена заслужује даљу пажњу. Поред тога, потребно је више студија радника како би се испитали могући заштитни ефекти селена против рака плућа.
Мере безбедности и здравља
Селен оксид је главни проблем са селеном у индустрији јер настаје кад год се селен кува у присуству ваздуха. Сви извори селен-оксида или испарења треба да буду опремљени системима издувне вентилације са брзином ваздуха од најмање 30 м/мин. Радницима треба обезбедити заштиту за руке, комбинезон, заштиту за очи и лице и маске од газе. Респираторна заштитна опрема са доводом ваздуха неопходна је у случајевима када није могуће добро извлачење, као што је чишћење вентилационих канала. Пушење, јело и пиће на радном месту треба да буду забрањени, а трпезарије и санитарни чворови, укључујући тушеве и свлачионице, треба да буду обезбеђени на месту удаљеном од подручја изложености. Где год је то могуће, операције треба да буду механизоване, аутоматизоване или опремљене даљинским управљањем.
Гунар Нордберг
Појава и употреба
Сребро (Аг) се налази широм света, али већина се производи у Мексику, западним Сједињеним Државама, Боливији, Перуу, Канади и Аустралији. Већи део се добија као нуспроизвод из сребрних руда олова, цинка и бакра у којима се јавља као сребрни сулфид, аргентит (Аг2С). Такође се добија током обраде златних руда и есенцијални је састојак телурида злата, калаверита ((АуАг)Те2).
Пошто је чисто сребро превише мекано за новчиће, украсе, прибор за јело, тањире и накит, сребро је очвршћено легирањем бакра за све ове примене. Сребро је изузетно отпорно на сирћетну киселину и стога се сребрне бачве користе у индустрији сирћетне киселине, сирћета, јабуковаче и пиварства. Сребро се такође користи у сабирницама и намотајима електричних постројења, у сребрним лемовима, зубним амалгамима, батеријама великог капацитета, лежајевима мотора, керамичким посудама и керамичким бојама. Користи се за лемљење легура и за посребрење стаклених перли.
Сребро налази примену у производњи формалдехида, ацеталдехида и виших алдехида каталитичком дехидрогенацијом одговарајућих примарних алкохола. У многим инсталацијама, катализатор се састоји од плитког слоја кристалног сребра изузетно високе чистоће. Важна употреба сребра је у фотографској индустрији. Јединствена и тренутна реакција халогенида сребра на излагање светлости чини метал практично незаменљивим за филмове, плоче и фотографски папир за штампање.
Сребро нитрат (АгНО3) користи се у фотографији, производњи огледала, посребрењу, фарбању, фарбању порцелана и бакропису слоноваче. Важан је реагенс у аналитичкој хемији и хемијски интермедијер. Сребрни нитрат се налази у симпатичним и неизбрисивим мастилима. Такође служи као статички инхибитор за тепихе и ткане материјале и као дезинфекционо средство за воду. У медицинске сврхе сребрни нитрат се користио за профилаксу офталмија неонаторум. Користи се као антисептик, адстрингент и у ветеринарској употреби за лечење рана и локалних упала.
Сребрни нитрат је снажно оксидационо средство и опасност од пожара, поред тога што је јако нагризајући, корозиван и отрован. У облику прашине или чврсте супстанце опасан је за очи, изазивајући опекотине коњунктива, аргирију и слепило.
Сребрни оксид (Аг2О) користи се за пречишћавање воде за пиће, за полирање и бојење стакла у жуто у стакларској индустрији и као катализатор. У ветерини се користи као маст или раствор за опште гермицидне и паразитцидне сврхе. Сребрни оксид је снажан оксидирајући материјал и опасност од пожара.
Сребрни пикрат ((О2N)3C6H2ОАг·Х2О) се користи као вагинални антимикробни лек. У ветерини се користи против зрнастог вагинитиса код говеда. Веома је експлозиван и отрован.
Хазардс
Излагање сребру може довести до бенигног стања званог „аргирија“. Ако се прах метала или његове соли апсорбују, сребро се таложи у ткивима у металном стању и не може се елиминисати из тела у овом стању. Редукција у метално стање се одвија или дејством светлости на изложене делове коже и видљиве слузокоже, или помоћу водоник-сулфида у другим ткивима. Сребрна прашина је иритантна и може довести до улцерације коже и носног септума.
Занимања која укључују ризик од аргирије могу се поделити у две групе:
Мало је вероватно да ће се генерализована аргирија појавити при концентрацијама сребра које се удише у ваздуху од 0.01 мг/м3 или при оралним кумулативним дозама мањим од 3.8 г. Особе погођене генерализованом аргиријом њихови колеге радници често називају „плавим људима“. Лице, чело, врат, шаке и подлактице добијају тамно сивкасто сиву боју, уједначене у дистрибуцији и варирају у дубини у зависности од степена изложености. Бледи ожиљци пречника до око 6 мм могу се наћи на лицу, шакама и подлактицама због нагризајућег дејства сребрног нитрата. Нокти су дубоке чоколадно-браон боје. Букална слузокожа је шкрластосиве или плавичасте боје. У прекривеним деловима коже може се открити врло блага пигментација. Нокти на ногама могу показати благу плавичасту боју. У стању званом аргироза коњунктива, боја коњунктива варира од благо сиве до тамно смеђе, при чему је посебно погођен доњи палпебрални део. Задња ивица доњег капка, карункул и плица семилунарис су дубоко пигментисани и могу бити скоро црни. Преглед помоћу прорезне лампе открива деликатну мрежу слабе сиве пигментације у задњој еластичној ламини (Десцеметова мембрана) рожњаче, познатој као аргиросис цорнеае. У случајевима дугог трајања, такође се налази аргиролентис.
Тамо где људи раде са металним сребром, мале честице могу случајно продрети у изложену површину коже, што доводи до малих пигментираних лезија поступком који је еквивалентан тетовирању. Ово се може догодити у занимањима која укључују турпијање, бушење, чекиће, стругање, гравирање, полирање, ковање, лемљење и топљење сребра. Лева рука кујунџије је више захваћена од десне, а пигментација настаје на месту повреда од инструмената. Многи инструменти, као што су алати за гравирање, турпије, длета и бургије, су оштри и зашиљени и могу изазвати ране на кожи. Пиерцинг тестера, инструмент који подсећа на набод, може се поломити и улетети у руку радника. Ако турпија оклизне, рука радника може бити повређена на сребрном предмету; ово је посебно случај са зупцима виљушки. Радник који провлачи сребрну жицу кроз рупу на сребрној плочи за извлачење може добити крхотине сребра у прстима. Пигментиране тачке варирају од ситних тачака до подручја пречника 2 мм или више. Могу бити линеарне или заобљене и у различитим нијансама сиве или плаве. Трагови тетоваже остају доживотно и не могу се уклонити. Употреба рукавица је обично непрактична.
Мере безбедности и здравља
Поред инжењерских мера неопходних за одржавање концентрације сребрних испарења и прашине у ваздуху што је могуће ниже иу сваком случају испод граница изложености, препоручене су медицинске мере предострожности за спречавање аргирије. То укључује, посебно, периодичне лекарске прегледе ока, јер је промена боје десцеметове мембране рани знак болести. Чини се да је биолошко праћење могуће путем фекалног излучивања сребра. Не постоји признати ефикасан третман аргирије. Чини се да се стање стабилизује када се излагање сребру прекине. Одређено клиничко побољшање је постигнуто употребом хелатних агенаса и интрадермалним убризгавањем натријум тиосулфата или калијум фероцијанида. Треба избегавати излагање сунцу како би се спречило даље обојење коже.
Треба имати на уму главне некомпатибилности сребра са ацетиленом, амонијаком, водоник-пероксидом, етиленимином и низом органских киселина како би се спречиле опасности од пожара и експлозије.
Најнестабилнија једињења сребра, као што су ацетилид сребра, једињења амонијума сребра, сребрни азид, сребро хлорат, сребрни фулминат и сребрни пикрат, треба да се чувају на хладним, добро проветреним местима, заштићени од удара, вибрација и контаминације органским или другим лако оксидирајући материјали и даље од светлости.
Приликом рада са сребрним нитратом, лична заштита треба да укључује ношење заштитне одеће како би се избегао контакт са кожом, као и хемијске заштитне наочаре за заштиту очију где може доћи до просипања. Респиратори треба да буду доступни на радним местима на којима инжењерска контрола не може да одржи прихватљиво окружење.
Гунар Нордберг
Појава и употреба
Тантал (Та) се добија из руда танталита и колумбита, које су мешани оксиди гвожђа, мангана, ниобијума и тантала. Иако се сматрају ретким елементима, земљина кора садржи око 0.003% ниобијума и тантала заједно, који су хемијски слични и обично се јављају у комбинацији.
Главна употреба тантала је у производњи електричних кондензатора. Тантал у праху се сабија, синтерује и подвргава анодној оксидацији. Филм оксида на површини служи као изолатор, а уношењем раствора електролита добија се кондензатор високих перформанси. Структурно, тантал се користи тамо где су његова висока тачка топљења, висока густина и отпорност на киселине. Метал се широко користи у хемијској индустрији. Тантал је такође коришћен у исправљачима за железничке сигнале, у хирургији за жицу за шавове и за поправку костију, у вакуумским цевима, пећима, алатима за сечење, протетским апаратима, влакнима и у лабораторијском прибору.
Танталум карбид користи се као абразив. Тантал оксид налази примену у производњи специјалног стакла са високим индексом преламања за сочива фотоапарата.
Хазардс
Метални тантал у праху представља опасност од пожара и експлозије, иако није тако озбиљан као код других метала (цирконијум, титан и тако даље). Рад са металом тантал представља опасност од опекотина, струјног удара, те повреда ока и трауматских повреда. Процеси рафинације укључују токсичне и опасне хемикалије као што су флуороводоник, натријум и органски растварачи.
Токсичност. Системска токсичност тантал оксида, као и металног тантала, је ниска, што је вероватно због његове слабе растворљивости. Међутим, представља опасност за кожу, очи и респираторне органе. У легурама са другим металима као што су кобалт, волфрам и ниобијум, танталу се приписује етиолошка улога у пнеумокониози од тврдих метала и у кожним оштећењима изазваним прашином тврдог метала. Утврђено је да тантал хидроксид није високо токсичан за пилеће ембрионе, а оксид није био токсичан за пацове интраперитонеалном ињекцијом. Тантал хлорид је, међутим, имао ЛД50 од 38 мг/кг (као Та) док комплексна со К2ТаФ7 била је отприлике једна четвртина токсична.
Мере безбедности и здравља
У већини операција, општа вентилација може да одржи концентрацију прашине тантала и његових једињења испод граничне вредности. Отворени пламен, лук и варнице треба избегавати у областима где се рукује прахом тантала. Ако су радници редовно изложени концентрацијама прашине које се приближавају граничном нивоу, саветују се периодични лекарски прегледи, са нагласком на плућну функцију. За операције које укључују флуориде тантала, као и флуороводоник, треба поштовати мере предострожности које се примењују на ова једињења.
Тантал бромид (ТаБр5), тантал хлорид (ТаЦл5) и тантал флуорид (ТаФ5) треба чувати у добро затвореним боцама које су јасно означене и чувати на хладном, проветреном месту, даље од једињења која су под утицајем киселина или киселих испарења. Укључено особље треба да буде упозорено на своје опасности.
Гунар Нордберг
Телур (Те) је тежак елемент са физичким својствима и сребрнастим сјајем метала, али са хемијским својствима неметала као што су сумпор или арсен. Познато је да Телуријум постоји у два алотропна облика — хексагонални кристални облик (изоморфан са сивим селеном) и аморфни прах. Хемијски подсећа на селен и сумпор. Мало тамни на ваздуху, али у растопљеном стању сагорева дајући беле паре телур диоксид, који је само слабо растворљив у води.
Појава и употреба
Геохемија телура је несавршено позната; вероватно је 50 до 80 пута ређи од селена у литосфери. Он је, као и селен, нуспроизвод индустрије прераде бакра. Анодне слузи садрже до 4% телуријума.
Телуријум се користи за побољшање обрадивости „слободног сечења“ бакра и одређених челика. Елемент је снажан карбидни стабилизатор у ливеном гвожђу, а користи се за повећање дубине хлађења одливака. Додаци телура побољшавају снагу пузања калаја. Главна употреба телура је, међутим, у вулканизацији гуме, јер смањује време очвршћавања и даје гуми повећану отпорност на топлоту и хабање. У знатно мањим количинама телур се користи у глазурама за грнчарију и као додатак селену у металним исправљачима. Телуријум делује као катализатор у неким хемијским процесима. Налази се у експлозивима, антиоксидансима и у наочарима које преносе инфрацрвену везу. Пара телура се користи у „дневним лампама“ и телур-радиојодована масна киселина (ТПДА) је коришћен за скенирање миокарда.
Хазардс
Случајеви акутног индустријског тровања десили су се као резултат апсорпције испарења металног телура у плућа.
Студија ливачких радника који су бацали пелете телурума ручно у растопљено гвожђе уз еманацију густог белог испарења показала је да особе изложене концентрацији телура од 0.01 до 0.74 мг/м3 имали виши ниво телура у урину (0.01 до 0.06 мг/л) од радника изложених концентрацијама од 0.00 до 0.05 мг/м3 (концентрације у урину од 0.00 до 0.03 мг/л). Најчешћи знак изложености био је мирис белог лука из даха (84% случајева) и метални укус у устима (30% случајева). Радници су се жалили на поспаност у поподневним сатима и губитак апетита, али до сузбијања знојења није дошло; резултати тестова крви и централног нервног система били су нормални. Један радник је и даље имао мирис белог лука у даху и телур у урину након што је био одсутан са посла 51 дан.
Код лабораторијских радника који су током 10 минута били изложени испарењима топљене легуре телур-бакар (фифти/фифти) није било непосредних симптома, али су били изражени ефекти смрдљивог даха. Пошто телур формира тешко растворљив оксид без киселе реакције, нема опасности за кожу или плућа од телуријумске прашине или испарења. Елемент се апсорбује кроз гастроинтестинални тракт и плућа, а излучује се дахом, фецесом и урином.
Телуријум диоксид (ТеО2), водоник телурид (H2Те) и калијум телурит (K2ТеО3) су од индустријског здравственог значаја. Пошто телур формира свој оксид на температури од 450 ºЦ, а формирани диоксид је скоро нерастворљив у води и телесним течностима, чини се да телур представља мању индустријску опасност од селена.
Водоник телурид је гас који се полако разлаже на своје елементе. Има сличан мирис и токсичност као водоник селенид и 4.5 пута је тежи од ваздуха. Било је извештаја да водоник телурид изазива иритацију респираторног тракта.
Пријављен је један јединствен случај код хемичара који је примљен у болницу након што је случајно удахнуо гас телур-хексафлуорида док је био ангажован на прављењу телуријумових естара. Трагови плаво-црне пигментације испод површине коже видели су се на мрежама његових прстију и у мањој мери на лицу и врату. Фотографије веома јасно показују овај редак пример праве апсорпције коже естаром телура, који је током проласка кроз кожу сведен на црни елементарни телур.
Животиње изложене телуријуму су развиле ефекте централног нервног система и црвених крвних зрнаца.
Мере безбедности и здравља
Тамо где се телур додаје у растопљено гвожђе, олово или бакар, или испарава на површину под вакуумом, треба инсталирати издувни систем са минималном брзином ваздуха од 30 м/мин да би се контролисала емисија паре. Телуријум је пожељно користити у облику пелета за сврхе легирања. Требало би вршити рутинска одређивања атмосфере како би се осигурало да се концентрација одржава испод препоручених нивоа. Када није дата специфична дозвољена концентрација за водоник телурид; међутим, сматра се да је препоручљиво усвојити исти ниво као за водоник селенид.
У процесима телура треба поштовати строгу хигијену. Радници треба да носе беле мантиле, заштиту за руке и једноставну маску од газе, заштиту за дисање ако рукују прахом. Морају бити обезбеђени одговарајући санитарни чворови. Процеси не би требало да захтевају ручно млевење, а треба користити добро проветрене механичке станице за млевење.
Гунар Нордберг
Појава и употреба
Талијум (Тл) је прилично широко распрострањен у земљиној кори у веома малим концентрацијама; такође се налази као пратећа супстанца других тешких метала у пиритима и мешавинама, и у квржицама мангана на дну океана.
Талијум се користи у производњи соли талијума, легура живе, стакла ниског топљења, фотоелектричних ћелија, лампи и електронике. Користи се у легури са живом у стакленим термометрима ниског опсега и у неким прекидачима. Такође је коришћен у истраживању полупроводника и у снимању миокарда. Талијум је катализатор у органској синтези.
Једињења талијума се користе у инфрацрвеним спектрометрима, кристалима и другим оптичким системима. Корисни су за бојење стакла. Иако је припремљено много соли талијума, неколико је од комерцијалног значаја.
Талијум хидроксид (ТлОХ), или талијум хидроксид, производи се растварањем талијум оксида у води, или третирањем талијум сулфата раствором баријум хидроксида. Може се користити у припреми талијум оксида, талијум сулфата или талијум карбоната.
Талијум сулфат (Тл2SO4), или талијум сулфат, производи се растварањем талијума у врућој концентрованој сумпорној киселини или неутрализацијом талијум хидроксида са разблаженом сумпорном киселином, након чега следи кристализација. Због своје изузетне ефикасности у уништавању штеточина, посебно пацова и мишева, талијум сулфат је једна од најважнијих соли талијума. Међутим, неке западноевропске земље и Сједињене Државе забраниле су употребу талијума на основу тога што није препоручљиво да се таква токсична супстанца лако може набавити. У другим земљама, након развоја резистенције на варфарин код пацова, повећана је употреба талијум сулфата. Талијум сулфат се такође користи у истраживању полупроводника, оптичким системима и фотоелектричним ћелијама.
Хазардс
Талијум је сензибилизатор коже и кумулативни отров који је токсичан гутањем, удисањем или апсорпцијом коже. Професионална изложеност може настати током вађења метала из руда које садрже талијум. Удисање талијума је резултат руковања димном прашином и прашином од печења пирита. До изложености може доћи и током производње и употребе средстава за уништавање штеточина од талијумове соли, производње сочива која садрже талијум и одвајања индустријских дијаманата. Токсично дејство талијума и његових соли је добро документовано из извештаја о случајевима акутног тровања без посла (не ретко са смртним исходом) и из случајева самоубилачке и убиствене употребе.
Професионално тровање талијумом је обично резултат умерене, дуготрајне изложености, а симптоми су обично далеко мање изражени од оних који се примећују код акутне случајне, самоубилачке или убиствене интоксикације. Ток је обично неупадљив и карактеришу га субјективни симптоми као што су астенија, раздражљивост, болови у ногама, неки поремећаји нервног система. Објективни симптоми полинеуритиса можда неће бити видљиви неко време. Рани неуролошки налази укључују промене површински изазваних тетивних рефлекса и изражену слабост и опадање брзине рефлекса зенице.
Професионална историја жртве обично даје први траг за дијагнозу тровања талијумом, јер може проћи доста времена пре него што се прилично нејасни почетни симптоми замене полинеуритисом праћеним губитком косе. Када дође до великог губитка косе, лако се посумња на вероватноћу тровања талијумом. Међутим, код тровања на раду, где је изложеност обично умерена, али дуготрајна, губитак косе може бити касни симптом и често приметан тек након појаве полинеуритиса; у случајевима благог тровања може се уопште не појавити.
Два главна критеријума за дијагнозу професионалног тровања талијумом су:
Концентрације Тл у урину изнад 500 µг/л су повезане са клиничким тровањем. При концентрацијама од 5 до 500 µг/л величина ризика и озбиљност штетних ефеката на људе су неизвесни.
Дуготрајни експерименти са радиоактивним талијумом су показали значајно излучивање талијума и урином и фецесом. На обдукцији, највеће концентрације талијума налазе се у бубрезима, али умерене концентрације могу бити присутне и у јетри, другим унутрашњим органима, мишићима и костима. Запањујуће је да, иако главни знаци и симптоми тровања талијумом потичу из централног нервног система, тамо се задржавају само веома ниске концентрације талијума. Ово може бити због екстремне осетљивости чак и на веома мале количине талијума који делује на ензиме, трансмисионе супстанце или директно на мождане ћелије.
Мере безбедности и здравља
Најефикаснија мера против опасности повезаних са производњом и употребом ове групе изузетно токсичних супстанци је замена мање штетног материјала. Ову меру треба усвојити где год је то могуће. Када се мора користити талијум или његова једињења, треба предузети најстроже мере предострожности како би се осигурало да се концентрација у ваздуху на радном месту одржава испод дозвољених граница и да се спречи контакт са кожом. Континуирано удисање оваквих концентрација талијума током нормалних радних дана од 8 сати може довести до тога да ниво урина премаши изнад дозвољене нивое.
Особе које се баве радом са талијумом и његовим једињењима треба да носе личну заштитну опрему, а респираторна заштитна опрема је неопходна тамо где постоји могућност опасног удисања прашине из ваздуха. Неопходан је комплетан сет радне одеће; ову одећу треба редовно прати и држати у смештају одвојено од оног који се користи за обичну одећу. Треба обезбедити просторе за прање и туширање и подстицати пажљиво одржавање личне хигијене. Радне просторије морају бити пажљиво чисте, а на радном месту забрањено је јести, пити или пушити.
Гунар Нордберг
Калај се користио кроз векове све до модерних индустријских времена јер је савитљив и лако се обликује на нормалним температурама и лако се меша са другим металима да би формирао легуре. Једна од његових изузетних карактеристика је отпорност на киселине и атмосферске утицаје.
Појава и употреба
Иако су налазишта калаја широко распрострањена широм света, све до осамнаестог века светско снабдевање калајем углавном је било из Енглеске, Саксоније и Бохемије. Данас, осим неких налазишта у Нигерији, Кини, Конгу и Аустралији, главни извори се налазе у југоисточној Азији и Боливији.
Од минерала који садрже калај, каситерит (СнО2) или калај је од највећег комерцијалног значаја. Присутан је у венама које су уско повезане са гранитним или киселим еруптивним стенама, али пет шестина укупне светске производње потиче од секундарних алувијалних наслага насталих дезинтеграцијом примарних наслага. У Боливији, сулфидне руде, као што је станит (Цу2ФеСнС2) и теалита (ПбЗнСнС2) су од комерцијалног значаја.
Метални калај се користи за метале типа Баббитт и за склопиве цеви у фармацеутској и козметичкој индустрији. Због своје отпорности на корозију, калај се користи као заштитни премаз за друге метале. Тинплате је лим од гвожђа или челика који је дебело обложен калајем потапањем у растопљену купку тог метала. Користи се углавном за израду посуђа за домаћинство и за посуђе у индустрији конзервирања хране и пића. Често се користи за украшавање. Тернеплате је лим од гвожђа или челика обложен легуром олова и калаја која садржи 85% олова и 15% калаја. Користи се углавном за израду црепа. Спецулум је легура калаја и бакра која садржи 33 до 50% калаја, која се може полирати до високог степена рефлексије. Користи се као премаз који се наноси електролитским таложењем да би се сребрни и слични предмети дали сјај, као и за прављење огледала за телескоп. У производњи прозорског стакла користи се и купка од растопљеног калаја.
Важна особина калаја је његова способност да формира легуре са другим металима и има бројне употребе у овој области. Легура калаја и олова позната као меки лем има широку примену за спајање других метала и легура у водоводној, аутомобилској, електричној и другим индустријама, као и као пунило у завршној обради каросерија аутомобила. Калај је саставни део великог броја легура обојених метала, укључујући фосфорну бронзу, лаки месинг, метал за топове, месинг високог затезања, манган бронзу, легуре за ливење под притиском, метале за лежајеве, тип метала и коситар. Легура калај-ниобијума је суперпроводљива и користи се у производњи моћних електромагнета.
Станиц цхлориде (СнЦл4), или калај хлорид, припрема се загревањем калаја у праху са живиним хлоридом или пропуштањем струје хлора преко растопљеног калаја. Користи се као средство за дехидратацију у органским синтезама, стабилизатор за пластику и као хемијски интермедијер за друга једињења калаја. Станични хлорид се налази у бојама и парфемима у индустрији сапуна. Такође се користи у керамици за производњу премаза отпорних на абразију или рефлектујући светлост. Користи се за бељење шећера и за површинску обраду стакла и других непроводних материјала. Пентахидрат ове соли се користи као мордант. Такође се користи у третирању свиле у сврху давања тежине тканини.
Станнов хлорид дихидрат (СнЦл2· КСНУМКСХ2О), или калајна со, производи се растварањем металног калаја у хлороводоничкој киселини и испаравањем док не почне кристализација. Користи се у фарбању као мордант. Такође служи као редукционо средство у производњи стакла, керамике и мастила.
Употреба органотин (алкил и арил) једињења увелико су порасла последњих година. Дисупституисана једињења и, у мањој мери, моносупституисана једињења, користе се као стабилизатори и катализатори у индустрији пластике. Трисупституисана једињења се користе као биоциди, а тетрасупститути су интермедијери у производњи других деривата. Бутилкалај трихлорид, или трихлоробутилкалај; дибутилкалај дихлорид, или дихлородибутилкалај; триметилкалај; триетилкалај хлорид; трифенилкалај хлорид, или ТПТЦ; тетраизобутилкалај, или тетраизобутилстанан су међу најважнијим.
Хазардс
У недостатку мера предострожности, механичке повреде могу да изазову тешка, моћна постројења и машине које се користе у операцијама багеровања и прања. Озбиљне опасности од опекотина су присутне у процесима топљења када се манипулише растопљеним металом и врућом шљаком.
У завршној фази доградње каситеритног концентрата и током печења сулфидне руде долази до развоја сумпордиоксида. Сумпор диоксид и калај сулфид представљају опасност када се груби растопљени калај одвоји од остатка пуњења током рафинације. Овај рад се обавља у веома топлом окружењу, а може доћи до топлотне исцрпљености. Бука на багеру узрокована испуштањем кашика за багеровање у постројење за примарно прање може оштетити слух радника.
Неколико студија извештава о опасностима повезаним са излагањем радону, продуктима распада радона и силицијум диоксиду у рудницима калаја. Док је већина операција у вези са екстракцијом и обрадом калајне руде влажни процеси, калајна прашина и испарења оксида могу да изађу током паковања концентрата, у просторијама за руду и током операција топљења (мешалица и точење пећи), као и током периодично чишћење врећастих филтера који се користе за уклањање честица из димних гасова пећи топионице пре испуштања у атмосферу. Удисање прашине калај оксида без силицијум диоксида доводи до бенигне нодуларне пнеумокониозе без плућне инвалидности. Радиолошка слика је слична баритози. Ова бенигна пнеумокониоза је названа станносис.
Лимени прах је умерено иритантно за очи и дисајне путеве; запаљив је и бурно реагује са оксидантима, јаким киселинама, сумпором у праху и неким средствима за гашење као што су бикарбонатни прах и угљен-диоксид.
Калај који се уноси у малим (мг) количинама није токсичан (дакле, широка употреба калаја у индустрији конзервирања хране). Резултати експеримената на животињама показују да је смртоносна доза интравенозном ињекцијом око 100 мг/кг телесне тежине, те да гутање знатних количина калаја у праху може изазвати повраћање, али не и трајне повреде. Чини се да људи могу толерисати дневни унос од 800 до 1,000 мг без штетних ефеката. Чини се да је апсорпција металног калаја или његових неорганских соли из пробавног тракта мала.
Бројне легуре калаја су штетне по здравље (нарочито на високим температурама) због штетних карактеристика метала са којима се могу легирати (нпр. олово, цинк, манган).
Органокалајна једињења су, генерално, јаки иританти, а акутни коњунктивитис је примећен као резултат прскања очију, чак и када је праћено тренутним испирањем; такође је пријављено замућење рожњаче. Продужени контакт коже са одећом навлаженом паром, или директно просипање по кожи, узрокују акутне локалне опекотине, субакутни дифузни еритематоидни дерматитис са сврабом и пустуларне ерупције у пределима прекривеним длачицама. Иритација дисајних путева и плућног ткива може довести до едема плућа; гастроинтестинални тракт такође може бити укључен, а примећене су инфламаторне реакције жучног канала, углавном са диалкил једињењима. Органокалајна једињења могу да повреде јетру и бубреге; могу депримирати имуни одговор и имати хемолитичку активност. Код експерименталних животиња они су у неким случајевима сматрани одговорним за смањење плодности.
Три- и тетралкил једињења, посебно триетилкалај хлорид, изазивају енцефалопатију и едем мозга, са клиничким ефектима депресије, конвулзија, флакцидне парализе и задржавања урина, што се види у терапијској употреби након оралне примене.
Мере безбедности и здравља
Где год је могуће, уместо једињења алкил калаја треба користити безбедније замене. Када је потребно да се направе и користе, потребно је што је могуће шире користити затворене системе и издувну вентилацију. Инжењерска контрола треба да обезбеди да се границе излагања не прекораче. Треба носити личну заштитну опрему, ау одговарајућим околностима користити заштиту за дисање. На радним местима треба поставити тушеве за хитне случајеве како би се радницима омогућило прање одмах након прскања.
Медицински надзор треба да се фокусира на рендгенске зраке очију, коже и грудног коша при излагању неорганским једињењима калаја и на очи, кожу, централни нервни систем, функцију јетре и бубрега и крв у изложености органским једињењима калаја. Меркапрол је пријављен као користан у лечењу интоксикације диалкилкалајем. Стероиди су предложени за лечење тровања триетилкалајем; међутим, чини се да је само хируршка декомпресија од вредности код енцефалопатије и едема мозга изазваног једињењима три- и тетраалкил калаја.
Узимајући у обзир чињеницу да се већина рудника калаја налази у земљама у развоју, треба обратити пажњу и на климатске и друге факторе који утичу на здравље, добробит и продуктивне капацитете радника. Тамо где су рудници географски изоловани, потребно је обезбедити добар смештај за све особље. Стандарде исхране треба унапредити здравственим образовањем, а радницима треба обезбедити адекватне залихе хране и добру медицинску негу.
Гунар Нордберг
Појава и употреба
Титанијум (Ти) се налази у многим минералима, али само неки од њих су од индустријског значаја. Ово укључује илменит (ФеТиО3), који садржи 52.65% Ти и 47.4% ФеО; рутил (ТиО2), са примесама оксида гвожђа; перовскит (ЦаТиО3), који садржи 58.7% ТиО2 и 41.3% ЦаО; и сфен, или титанит, (ЦаОТиО2·СиО2), који садржи 38.8% ТиО2. Неки хетерогени минерали, као што су лопарит, пироклор и јаловина прераде руде боксита и бакра такође могу бити извори титанијума.
Титан се користи као чист метал, у легурама и у облику разних једињења. Највећи део титанијума је потребан у индустрији гвожђа и челика, у бродоградњи, за израду авиона и ракета и за производњу хемијских постројења. Титанијум се користи као заштитна површина на миксерима у индустрији целулозе и папира. Такође се налази у хируршким апаратима. Титанијум се користи за производњу електрода, нити за лампе, боја, боја и шипки за заваривање. Титанијумски прах се користи у пиротехници и у вакуумској техници. Титан се такође користи у стоматологији и хирургији за имплантате или протезе.
Титан карбид титан нитрид се користе у металургији праха. Баријум титанат користи се за израду кондензатора за тешке услове рада. Титанијум диоксид користи се као бели пигмент у бојама, подним облогама, тапацирунгу, електроници, лепковима, крововима, пластици и козметици. Такође је користан као компонента порцеланских емајла и глазура, као средство за скупљање стаклених влакана и као средство за деформисање синтетичких влакана. Титанијум тетрахлорид делује као интермедијер у производњи метала титанијума и титанијум пигмената, и као катализатор у хемијској индустрији.
Хазардс
Формирање титанијум диоксид (ТиО2) и прашина од концентрата, прашина од брикета смоле која настаје дробљењем, мешањем и пуњењем расутих сировина, као и зрачење топлоте из пећи за коксовање представљају опасност у производњи титанијума. Може бити хлора, титан тетрахлорид (ТиЦл4) паре и њихови производи пиролизе у ваздуху постројења за хлорисање и ректификација, који настају услед цурења или корозије опреме. Магнезијум оксид може бити присутан у ваздуху редукционог подручја. Титанијумска прашина се преноси у ваздух када се титанијумски сунђер избије, згњечи, одвоји и пакује у вреће. Изложеност топлоти и инфрацрвеном зрачењу се јавља у области лучне пећи (до 3 до 5 цал/цм2 у минути).
Одржавање и поправка инсталација за хлорисање и ректификација, што укључује демонтажу и чишћење опреме и цевовода, стварају посебно неповољне услове за рад: високе концентрације ТиЦл4 паре и производи хидролизе (ХЦл, Ти(ОХ)4), који су веома токсични и иритантни. Радници у овим постројењима често пате од болести горњих дисајних путева и акутног или хроничног бронхитиса. Течни ТиЦл4 прскање по кожи изазива иритацију и опекотине. Чак и веома кратак контакт коњунктиве са ТиЦл4 доводи до гнојног коњунктивитиса и кератитиса, што може довести до замућења рожњаче. Експерименти на животињама су показали да је прашина металног титанијума, концентрата титанијума, титан диоксида и титанијум карбида благо токсична. Иако није утврђено да је титанијум диоксид фиброген код животиња, чини се да повећава фиброгеност кварца када се даје као комбиновано излагање. Дуготрајно излагање прашини која садржи титан може довести до благих облика хроничне болести плућа (фиброзе). Постоје радиолошки докази да су радници који су радили са ТиО2 у дужем временском периоду развијају се промене на плућима које личе на оне уочене у благим облицима силикозе. Код једног радника који је неколико година радио у контакту са титанијум диоксидом и умро од рака мозга, плућа су показивала накупине ТиО2 и промене аналогне антракози. Медицински прегледи радника металургије праха у различитим земљама открили су случајеве хроничног пнеумонитиса због мешане прашине укључујући титанијум карбид. Степен ове болести варирао је у зависности од услова рада, дужине изложености прашини и појединачних фактора.
Радници који су били хронично изложени прашини титанијума и титанијум диоксида показују високу инциденцу хроничног бронхитиса (ендобронхитис и перибронхитис). Рани стадијум болести карактерише поремећено плућно дисање и вентилациони капацитет и смањен алкалитет крви. Електрокардиографски снимци ових титанијумских радника открили су срчане промене карактеристичне за плућну болест са хипертрофијом десне ушне шкољке. Значајан број ових случајева је имао хипоксију миокарда различитог степена, инхибицију атриовентрикуларне и интравентрикуларне проводљивости и брадикардију.
Метална титанијумска прашина у ваздуху је експлозивна.
Остале опасности у производњи титанијума су излагање угљен-моноксиду у пећима за коксовање и лучним пећима и опекотине.
Мере безбедности и здравља
Контролисати прашину током дробљења руде влажењем материјала који се обрађује (до 6 до 8% садржаја влаге), и усвајањем континуираног процеса, који омогућава да опрема буде затворена издувним уређајима на свим местима где може да се формира прашина; издувани ваздух пун прашине треба филтрирати, а прикупљену прашину рециклирати. Системи за издувавање прашине морају бити обезбеђени на станицама за избацивање; дробилице, сепаратори и вреће у фабрици титанијумског сунђера. Избијање пнеуматским чекићима за стругање треба заменити машинском обрадом на специјалним машинама за глодање или стругање.
Гунар Нордберг
Појава и употреба
Волфрам (В) се никада не појављује слободно у природи и налази се само у неколико минерала као волфрам калцијума, гвожђа или мангана. Од познатих минерала који садрже волфрам, шелит (ЦаВО4), волфрамит ((Фе,Мн)ВО4), хубнерит (МнВО) и феберит (ФеВО4) су комерцијално важни. Укупне светске резерве од волфрам триоксид (ВО3 ) процењује се на око 175,000,000 т. Ови минерали волфрама се углавном ископавају из подземних експлоатација, али се примењују и отворени радови и примитивније методе. Садржај волфрама у ископаној руди је обично 0.5 до 2.0%. Чешће нечистоће су минерали попут кварца и калцита, и метални минерали бакра, бизмута, калаја и молибдена.
Волфрам је компонента тврдих метала. Користи се за повећање тврдоће, жилавости, еластичности и затезне чврстоће челика. Користи се у производњи волфрамових челика за аутомобиле и алата за сечење велике брзине. Волфрам се такође користи у лампама, вакуумским цевима, електричним контактима, рендгенским цевима и флуоресцентним светлосним цевима. Служи као успоривач пламена у текстилној индустрији.
Волфрам карбид (ВЦ) је заменио дијамант у великим калупима за извлачење и бушилицама за камен због његове екстремне тврдоће. Једињења волфрама се такође користе у ласерима, бојама, мастилима и керамичким фритама. Неке легуре волфрама се користе у нуклеарној и свемирској индустрији за млазнице ракетних мотора и за заштиту штитова за свемирске летелице.
Хазардс
Мало се зна о токсичности волфрама. ЛД50 of натријум волфрамат за пацове старе 66 дана била је између 223 и 255 мг/кг и показала је значајан постпрандијални и старосни ефекат. Од три једињења волфрама, натријум волфрамат је најотровнији, волфрамов оксид је средње, и амонијум паратунгстат је најмање токсичан. Показало се да храњење 2.5 и 10% исхране као метал волфрама у периоду од 70 дана нема значајног утицаја на раст мужјака пацова, мерено у смислу повећања телесне тежине, иако је изазвало смањење од 15%. повећање телесне тежине за женке пацова у односу на контролу.
Индустријска изложеност се углавном односи на супстанце повезане са производњом и употребом волфрама, његових легура и једињења, пре него сам волфрам. У процесима рударства и млевења, чини се да су главне опасности изложеност прашини која садржи кварц, буци, водоник-сулфиду, сумпор-диоксиду и хемикалијама као што су натријум-цијанид и натријум-хидроксид. Излагање може бити повезано са другим металима у руди, као што је никл.
Тврди метал је мешавина волфрам карбида и кобалта, којој се могу додати мале количине других метала. У индустрији сечења алата радници могу бити изложени прашини волфрамовог карбида, испарења кобалта и прашине, и карбида никла, титанијума и тантала. Након професионалне изложености прашини волфрам карбида удисањем, пријављени су случајеви пнеумокониозе или плућне фиброзе, али је опште мишљење да је ова „болест тврдих метала“ већа вероватноћа да је узрокована кобалтом са којим је фузионисан волфрам карбид. Тамо где се врши обрада и брушење алата од волфрам карбида, радници са тврдим металима могу бити изложени ризику од развоја интерстицијске опструктивне болести плућа, озбиљне опасности повезане са повишеним концентрацијама кобалта у ваздуху. Ефекти тврдих метала на плућа су дискутовани на другом месту у овом делу Енциклопедија.
Волфрам карбонил је умерена опасност од пожара када је изложена пламену. Када се загреје до распадања, емитује угљен моноксид. Учесталост несрећа и болести у рудницима и млиновима волфрама није добро документована. Међутим, из оскудних доступних података може се рећи да је мањи него у рудницима угља.
Појава и употреба
Најважније руде ванадијума (В) су патронит (ванадијум сулфид), који се налази у Перуу, и десклоизит (олово-цинк ванадат), који се налази у Јужној Африци. Друге руде, као што су ванадинит, роскоелит и карнотит, садрже ванадијум у довољним количинама за економску екстракцију. Сирова нафта може садржати мале количине ванадијума, а наслаге димних гасова из пећи на лож уље могу садржати преко 50% ванадијум пентоксида. Шљаке из ферованадијума су још један извор метала. Један од најважнијих извора изложености људи ванадијуму су ванадијум оксиди који се ослобађају при сагоревању лож уља.
Обично се мале количине ванадијума налазе у људском телу, посебно у масном ткиву и крви.
Већа количина произведеног ванадијума се користи у ферованадијум, чија је најважнија директна употреба у производњи брзорезног челика и алатног челика. Додатак 0.05 до 5% ванадијума уклања зачепљени кисеоник и азот из челика, повећава затезну чврстоћу и побољшава модул еластичности и отпорност на рђу финалне легуре. У прошлости су једињења ванадијума коришћена као терапеутски агенси у медицини. Легура ванадијум-галијум показала је интересантна својства за производњу јаких магнетних поља.
Одређена једињења ванадијума имају ограничену употребу у индустрији. Ванадијум сулфат (ВСО4· КСНУМКСХ2О) и ванадијум тетрахлорид (ВЦл4) се користе као једла у индустрији бојења. Ванадијум силикати се користе као катализатори. Ванадијум диоксид (ВО2) и ванадијум триоксид (V2O3) се запошљавају у металургији. Међутим, најзначајнија једињења у смислу индустријских опасности по здравље су ванадијум пентоксид (V2O5) и амонијум метаванадат (НХ4VO3).
Ванадијум пентоксид се добија из патронита. Дуго је био важан индустријски катализатор који се користи у бројним оксидационим процесима као што су они који су укључени у производњу сумпорне киселине, фталне киселине, малеинске киселине и тако даље. Служи као фотографски програмер и као агенс за бојење у текстилној индустрији. Ванадијум пентоксид се такође користи у керамичким материјалима за бојење.
Амонијум метаванадат се користи као катализатор на исти начин као и ванадијум пентоксид. То је реагенс у аналитичкој хемији и програмер у фотографској индустрији. Амонијум метаванадат се такође користи за бојење и штампање у текстилној индустрији.
Хазардс
Искуство је показало да ванадијум оксиди, а посебно пентоксид и његов дериват амонијум метаванадата, изазивају штетне ефекте код људи. Изложеност ванадијум пентоксиду је могућа на следећим местима у индустрији: када се ванадијум пентоксид користи у облику честица у производњи металног ванадијума; приликом поправке инсталација у којима се као катализатор користи ванадијум пентоксид; и при чишћењу ложних пећи на лож уље у електранама, бродовима и сл. Присуство једињења ванадијума у нафтним дериватима је од посебног значаја и, због могућности загађења ваздуха у околини електрана на нафту, привлачи пажњу јавних здравствених органа, као и оних који се баве индустријским здрављем.
Удисање једињења ванадијума може изазвати озбиљне токсичне ефекте. Озбиљност ефеката зависи од атмосферске концентрације једињења ванадијума и трајања излагања. До оштећења здравља може доћи чак и након кратког излагања (нпр. 1 сат), а почетни симптоми су обилно сузење, пецкање у коњуктиви, серозни или хеморагични ринитис, бол у грлу, кашаљ, бронхитис, искашљавање и бол у грудима.
Тешка изложеност може довести до упале плућа са смртним исходом; међутим, након једнократног излагања, потпуни опоравак се обично дешава у року од 1 до 2 недеље; продужено излагање може изазвати хронични бронхитис са или без емфизема. Језик може имати зеленкасту боју, а крајеви цигарета радника ванадијума могу имати зеленкасту боју, која је резултат хемијских интеракција.
Локални ефекти код експерименталних животиња се углавном примећују у респираторном тракту. Системски ефекти су примећени на јетру, бубреге, нервни систем, кардиоваскуларни систем и крвотворне органе. Метаболички ефекти укључују ометање биосинтезе цистина и холестерола, депресију и стимулацију синтезе фосфолипида. Веће концентрације су довеле до инхибиције оксидације серотонина. Поред тога, показало се да ванадат инхибира неколико ензимских система. Код људи, системски ефекти изложености ванадијуму су мање добро документовани, али је показано смањење серумског холестерола. У радном окружењу, ванадијум и његова једињења се уносе у људско тело удисањем, углавном током производње и операција чишћења котлова. Апсорпција ванадијума из гастроинтестиналног тракта је лоша, не прелази 1 до 2%; унета једињења ванадијума се у великој мери елиминишу са фецесом.
Спроведена је студија како би се проценио ниво бронхијалне реакције међу радницима који су недавно били изложени ванадијум пентоксиду током периодичног уклањања пепела и клинкера из котлова електране на нафту. Ова студија сугерише да излагање ванадијуму повећава реаговање бронхија чак и без појаве бронхијалних симптома.
Мере безбедности и здравља
Важно је спречити удисање ванадијум пентоксида честица у ваздуху. За употребу као катализатор, ванадијум пентоксид се може произвести у агломерисаном или пелетираном облику који је без прашине; међутим, вибрације у постројењу могу временом смањити одређену пропорцију прашине. У процесима који су повезани са производњом металног ванадијума, и у просејавању коришћеног катализатора током операција одржавања, излазак прашине треба спречити затварањем процеса и обезбеђивањем издувне вентилације. Приликом чишћења котлова у електранама и на бродовима, радници на одржавању ће можда морати да уђу у котлове како би уклонили чађ и извршили поправке. Ови радници треба да носе адекватну респираторну заштитну опрему са маском за цело лице и заштитом за очи. Кад год је то могуће, чишћење под оптерећењем треба побољшати како би се смањила потреба да радници уђу у пећи; тамо где је чишћење без оптерећења неопходно, треба испробати методе као што је убијање воде, које не захтевају физички улазак.
Гунар Нордберг
Појава и употреба
Цинк (Зн) је широко распрострањен у природи у количинама које износе око 0.02% земљине коре. У природи се налази као сулфид (сфалерит), карбонат, оксид или силикат (каламин) у комбинацији са многим минералима. Сфалерит, главни минерал цинка и извор најмање 90% металног цинка, садржи гвожђе и кадмијум као нечистоће. Скоро увек је праћен галенитом, сулфидом олова, а повремено се налази у комбинацији са рудама које садрже бакар или друге сулфиде обичних метала.
При излагању ваздуху, цинк постаје прекривен чврстим филмом оксида који штити метал од даље оксидације. Ова отпорност на атмосферску корозију чини основу за једну од најчешћих употреба метала, заштиту челичних конструкција цинковањем. Способност цинка да заштити црне метале од корозије је појачана електролитичким деловањем. Делује као анода у односу на гвожђе и друге структурне метале, изузев алуминијума и магнезијума, и стога је првенствено нападнут корозивним агенсима. Ово својство се користи у многим другим важним применама цинка — на пример, у употреби цинкованих плоча као анода за катодну заштиту трупа бродова, подземних резервоара и тако даље. Метални цинк је ливен под притиском за компоненте у аутомобилској индустрији, индустрији електричне опреме и у индустрији лаких алатних машина, хардвера, играчака и галантерије. Ваља се у лимове у ваљаоницама за израду кровова, изолације, кутија за суве батерије, штампарских плоча и тако даље. Цинк је такође легиран са бакром, никлом, алуминијумом и магнезијумом. Када се легира са бакром, формира важне групе легура познатих као месинг.
Цинк оксид (ЗнО), или цинк бело (цветови цинка) настаје оксидацијом испареног чистог цинка или печењем руде цинк оксида. Користи се као пигмент у бојама, лаковима и лаковима, као и као пунило за пластику и гуму. Цинк оксид се налази у козметици, брзовезујућим цементима и у фармацеутским производима. Користан је у производњи стакла, аутомобилских гума, шибица, белог лепка и штампарских боја. Цинк оксид се такође користи као полупроводник у електронској индустрији.
Цинк хромат (ЗнЦрО4), или цинк жути, настаје дејством хромне киселине на суспензију цинк оксида, или на цинк хидроксид. Користи се у пигментима, бојама, лаковима и лаковима, као иу производњи линолеума. Цинк хромат делује као инхибитор корозије за метале и епоксидне ламинате.
Цинк цијанид (Зн(ЦН)2) настаје преципитацијом раствора цинк сулфата или хлорида са калијум цијанидом. Користи се за облагање метала и за екстракцију злата. Цинк цијанид делује као хемијски реагенс и као пестицид. Цинков сулфат (ЗнСО4· КСНУМКСХ2О), или бели витриол, производи се печењем цинкове мешавине или дејством сумпорне киселине на цинк или цинк оксид. Користи се као адстрингент, конзерванс за кожу и дрво, избељивач за папир, пестицидни адјуванс и фунгицид. Цинк сулфат такође служи као средство за заштиту од пожара и као депресант у флотацији пене. Користи се у третману воде и у бојењу и штампању текстила. Цинк сулфид користи се као пигмент за боје, уљане крпе, линолеум, кожу, мастила, лакове и козметику. Cink fosfid (Зн3P2) настаје пропуштањем фосфина кроз раствор цинк сулфата. Користи се углавном као родентицид.
Цинк хлорид (ЗнЦл2), или путер од цинка, има бројне употребе у текстилној индустрији, укључујући бојење, штампање, димензионисање и пондерисање тканина. То је компонента цемента за метале, средства за чишћење зуба и флуксове за лемљење. Користи се сам или са фенолом и другим антисептицима за очување железничких веза. Цинк хлорид је користан за јеткање стакла и за производњу асфалта. То је средство за вулканизацију гуме, успоривач пламена за дрво и инхибитор корозије у третману воде.
Хазардс
Цинк је есенцијални нутријент. Састојак је металоензима, који играју важну улогу у метаболизму нуклеинских киселина и синтези протеина. Цинк се не складишти у телу, а нутриционисти препоручују минималан дневни унос цинка. Апсорпција цинка се лакше одвија из извора животињских протеина него из биљних производа. Садржај фитата у биљкама везује цинк, чинећи га недоступним за апсорпцију. Стања недостатка цинка пријављена су из земаља у којима су житарице главни извор протеина који конзумира становништво. Неке од признатих клиничких манифестација хроничног недостатка цинка код људи су успоравање раста, хипогонадизам код мушкараца, промене на кожи, слаб апетит, ментална летаргија и одложено зарастање рана.
Генерално, соли цинка су адстрингентне, хигроскопне, корозивне и антисептичке. Њихово преципитирајуће дејство на протеине чини основу њиховог адстрингентног и антисептичког дејства и релативно лако се апсорбују кроз кожу. Праг укуса за соли цинка је приближно 15 ппм; вода која садржи 30 ппм растворљивих соли цинка има млечни изглед и метални укус када концентрација достигне 40 ппм. Соли цинка иритирају гастроинтестинални тракт, а еметичке концентрације соли цинка у води крећу се од 675 до 2,280 ппм.
Растворљивост цинка у слабо киселим растворима, у присуству гвожђа, довела је до случајног гутања великих количина соли цинка када се кисела храна као што су воћни напици припремала у истрошеним посудама од поцинкованог гвожђа. Грозница, мучнина, повраћање, грчеви у стомаку и дијареја јавили су се за 20 минута до 10 сати након ингестије.
Одређени број соли цинка може ући у тело удисањем, кроз кожу или гутањем и изазвати интоксикацију. Утврђено је да цинк хлорид изазива чиреве на кожи. Бројна једињења цинка представљају опасност од пожара и експлозије. Електролитичка производња цинка може произвести магле које садрже сумпорну киселину и цинк сулфат који могу иритирати респираторни или дигестивни систем и довести до ерозије зуба. Металуршки процеси који укључују цинк могу довести до излагања арсену, кадмијуму, мангану, олову и евентуално хрому и сребру, са њима повезаним опасностима. Пошто је арсен често присутан у цинку, он може бити извор изложености високо токсичном гасу арсина кад год је цинк растворен у киселинама или алкалијама.
У металургији цинка и производњи, заваривању и резању поцинкованог или поцинкованог метала, или топљењу и ливењу месинга или бронзе, најчешћа опасност од цинка и његових једињења је излагање испарењима цинк оксида, који изазивају грозницу металних испарења. Симптоми грознице са металним димом укључују нападе дрхтања, неправилну температуру, обилно знојење, мучнину, жеђ, главобољу, болове у удовима и осећај исцрпљености. Напади су кратког трајања (већина случајева је на путу до потпуног опоравка у року од 24 сата од појаве симптома), а чини се да је толеранција стечена. Пријављено је значајно повећање слободног протопорфирина у еритроцитима у операцијама паковања цинк оксида.
Испарења цинковог хлорида иритирају очи и слузокожу. У несрећи у којој су учествовали генератори дима, 70 изложених особа искусило је различите степене иритације очију, носа, грла и плућа. Од 10 смртних случајева, неки су умрли у року од неколико сати од плућног едема, а други су умрли касније од бронхопнеумоније. Другом приликом, два ватрогасца су била изложена испарењима цинк-хлорида из генератора дима током демонстрација гашења пожара, један накратко, други на неколико минута. Први се брзо опоравио, док је други умро након 18 дана, због респираторне инсуфицијенције. Убрзо након излагања дошло је до брзог пораста температуре и изражене упале горњих дисајних путева. На рендгенском снимку грудног коша уочене су дифузне плућне инфилтрације, а обдукцијом је откривена активна фибробластична пролиферација и цор пулмонале.
У експерименту који је првенствено осмишљен за процену канцерогенезе, групе од 24 миша су добијале 1,250 до 5,000 ппм цинк сулфата у води за пиће током једне године. Осим тешке анемије код животиња које су примале 5,000 ппм, није било штетних ефеката од цинка. Инциденца тумора није се значајно разликовала од оне уоченој у контроли.
Цинк фосфид, који се користи као родентицид, токсичан је за људе било да се прогута, удахне или убризгава, и заједно са цинк хлоридом је најопаснија од соли цинка; ове две супстанце су одговорне за једине смрти које су дефинитивно последица тровања цинком.
Ефекти коже. Извештава се да цинк хромат у прајмер бојама које користе аутокаросерије, лимари и произвођачи челичних ормана изазива улцерације на носу и дерматитис код изложених радника. Цинк хлорид има нагризајуће дејство, што може довести до улцерација на прстима, шакама и подлактицама оних који рукују дрветом импрегнираним њиме или га користе као флукс за лемљење. Пријављено је да прашина цинк оксида може блокирати канале лојних жлезда и изазвати папуларни, пустуларни екцем код људи који пакују ово једињење.
Мере безбедности и здравља
Пожар и експлозија. Фино уситњени цинк у праху и друга једињења цинка могу бити опасни од пожара и експлозије ако се чувају на влажним местима, изворима спонтаног сагоревања. Остаци из реакција редукције могу запалити запаљиве материјале. Цинк амонијум нитрат, цинк бромат, цинк хлорат, цинк етил, цинк нитрат, цинк перманганат и цинк пикрат су опасни од пожара и експлозије. Поред тога, цинк етил ће се спонтано запалити у контакту са ваздухом. Стога га треба чувати на хладном, сувом, добро проветреном месту даље од акутног ризика од пожара, отвореног пламена и моћних оксидационих средстава.
У свим случајевима где се цинк загрева до тачке где се ствара испарења, најважније је обезбедити одговарајућу вентилацију. Индивидуална заштита се најбоље обезбеђује едукацијом радника о металној грозници и обезбеђењем локалне издувне вентилације, или, у неким ситуацијама, ношењем капуљаче или маске са доводом ваздуха.
Радници који су ипак изложени испарењима цинк хлорида треба да носе личну заштитну опрему укључујући заштитну одећу, хемијску заштиту за очи и лице и одговарајућу респираторну заштитну опрему. Изложеност испарењима цинк хлорида треба третирати обилним наводњавањем изложених подручја.
Гунар Нордберг
Појава и употреба
Процењено је да цирконијум (Зр) чини око 0.017% литосфере. Због своје веома високе хемијске активности на температурама само мало изнад нормалне атмосферске температуре, елемент се јавља само у комбинованим стањима. Најчешће руде су циркон (ЗрО2) и бадделеит (ЗрСиО4). Цирконијум се налази у свим животињским ткивима.
Хафнијум (Хф) је повезан са цирконијумом у свим његовим земаљским појавама. Количина хафнијума варира, али у просеку износи око 2% укупног цирконијума плус хафнијум. У само једној руди, са ниским садржајем оба елемента, хафнијум је пронађен у већој количини него цирконијум. Спектрографски докази показују да је расподела такође око 2% хафнијума у укупном цирконијум-плус-хафнијуму у универзуму. Ова два елемента су више идентична по својим хемијским својствима него било који други пар у периодном систему. Сличност је толико велика да још нису пронађене квалитативне разлике које би омогућиле њихово раздвајање. Из тог разлога се може претпоставити да је највећи део цирконијума који је коришћен, а на основу којег су пријављени физиолошки ефекти, садржао 0.5 до 2% хафнијума.
Циркон је од најранијих времена цењен као драги камен, пошто се прилично често јавља у великим монокристалима; међутим, већина комерцијално корисних налазишта руде цирконијума налази се у песку на плажи или на другим местима где су релативно тешки и хемијски инертни минерали цирконијума депоновани, док су лакши делови стена у којима су се појавили дезинтегрисани и испрани дејством воде. Значајна налазишта таквог песка на плажи су позната у Индији, Малаји, Аустралији и Сједињеним Државама. Бадделеит у комерцијално корисним наслагама први пут је примећен у Бразилу, а од тада је пронађен на бројним другим локацијама укључујући Шведску, Индију и Италију. Неке руде цирконијума су такође комерцијално ископане на Мадагаскару, Нигерији, Сенегалу и Јужној Африци.
Циркон се користи као ливнички песак, абразив и као компонента ватросталних композиција циркона и цирконијума за лабораторијске лончиће. Налази се у керамичким композицијама где делује као замагљивач у глазурама и емајлима. Циркон и цирконијум цигле се користе као облоге за стаклене пећи. Облици од цирконијума се такође користе као калупи за екструзију и црних и обојених метала и као облоге за изливање метала, посебно за континуирано ливење.
Више од 90% металног цирконијума се сада користи у производњи нуклеарне енергије јер цирконијум има низак попречни пресек апсорпције за неутроне и високу отпорност на корозију унутар атомских реактора, под условом да не садржи хафнијум. Цирконијум се такође користи у производњи ливеног гвожђа, челика и хируршких апарата. Користи се у лучним лампама, пиротехници, у специјалним флуксовима за заваривање и као пигмент у пластичним масама.
Метални цирконијум у праху се користи као „гетер“ у термоелектронским цевима да апсорбује последње трагове гаса након пумпања и испуштања гасова из цевних елемената. У облику фине траке или вуне, метал се такође користи као филтер у фотографским блиц-сијалицама. Масивни метал се користи у чистом или у облику легуре за облагање реакционих судова. Такође се користи као облога за пумпе и системе цевовода за хемијске процесе. Одлична суперпроводна легура цирконијума и колумбијума коришћена је у магнету са пољем од 6.7 Т.
Цирконијум карбид цирконијум диборид су тврда, ватростална, метална једињења која су коришћена у алатима за сечење метала. Диборид се такође користио као омотач термопарова у отвореним пећима, обезбеђујући веома дуговечни термопарови. Цирконијум тетрахлорид користи се у органској синтези и у водоодбојним средствима за текстил. Такође је користан као средство за сунчање.
Метални хафнијум је коришћен као облога на танталу за делове ракетних мотора који морају да раде у веома високим температурама, ерозивним условима. Због свог високог попречног пресека топлотних неутрона, користи се и као материјал контролне шипке за нуклеарне реакторе. Поред тога, хафнијум се користи у производњи електрода и нити за сијалице.
Хазардс
Нетачно је рећи да су једињења цирконијума физиолошки инертна, али се чини да је толеранција већине организама на цирконијум велика у поређењу са толеранцијом на већину тешких метала. Соли цирконијума су коришћене у лечењу тровања плутонијумом да би се изместио плутонијум (и итријум) из његовог таложења у скелету и да би се спречило таложење када је лечење започело рано. У току овог истраживања утврђено је да исхрана пацова може садржати чак 20% цирконија у релативно дугим периодима без штетних ефеката, те да интравенски ЛД50 натријум цирконијум цитрата за пацове је око 171 мг/кг телесне тежине. Други истраживачи су пронашли интраперитонеални ЛД50 од 0.67 г/кг за цирконијум лактат и 0.42 г/кг за баријум цирконат код пацова и 51 мг/кг натријум цирконијум лактата код мишева.
Једињења цирконијума су препоручена и коришћена за локални третман Рхус (отровног бршљана) дерматитиса и за дезодорансе за тело. Нека једињења која су коришћена су карбонизовани цирконијум у води, хидратизовани цирконијум и натријум цирконијум лактат. Било је више извештаја о стварању упорних грануломатозних стања коже као резултат ових примена.
Од директнијег интереса у вези са професионалним излагањем је ефекат инхалације једињења цирконијума, и то је мање истражено од других путева примене. Међутим, било је неколико експеримената и најмање један извештај о изложености људи. У овом случају, хемијски инжењер који је био седам година изложен у фабрици за прераду цирконијума и хафнијума је имао грануломатозно стање плућа. Пошто преглед свих осталих запослених није открио никакве упоредиве лезије, закључено је да се стање највероватније може приписати релативно тешком излагању берилијуму пре излагања цирконијуму.
Излагање експерименталних животиња једињењима цирконијума показало је да цирконијум лактат и баријум цирконат изазивају тешки, упорни, хронични интерстицијски пнеумонитис при атмосферским концентрацијама цирконијума од око 5 мг/м3. Много веће атмосферске концентрације натријум цирконијум лактата од 0.049 мг/цм3 за краће изложености је утврђено да изазива перибронхијалне апсцесе, перибронхиоларне грануломе и лобуларну пнеумонију. Иако недостаје документација о цирконијумској пнеумокониози код људи, аутори једне студије закључују да цирконијум треба сматрати вероватним узроком пнеумокониозе и препоручују предузимање одговарајућих мера предострожности на радном месту.
Мали број истраживања о токсичности једињења хафнијума указао је на акутну токсичност нешто већу од оне соли цирконијума. Хафнијум и његова једињења узрокују оштећење јетре. Хафнил хлорид у дози од 10 мг/кг изазива кардиоваскуларни колапс и респираторни застој код мачке на исти начин као и растворљиве соли цирконијума; интраперитонеални ЛД50 од 112 мг/кг за хафнијум није много мање од оне за цирконијум.
Мере безбедности и здравља
Пожар и експлозија. Метални цирконијум у облику финог праха гори на ваздуху, азоту или угљен-диоксиду. Прахови су експлозивни у ваздуху у опсегу од 45 до 300 мг/л, и самозапаљиви су ако су поремећени, вероватно због статичког електрицитета који настаје одвајањем зрна.
Метале у праху треба транспортовати и руковати у влажном стању; вода се обично користи за влажење. Када се прах суши пре употребе, употребљене количине треба да буду што је могуће мање, а операције треба да се обављају у одвојеним просторима како би се спречило ширење у случају експлозије. Сви извори паљења, укључујући статичка електрична наелектрисања, треба да буду елиминисани из области у којима се рукује прахом.
Све површине у том подручју треба да буду непропусне и бешавне како би се могле опрати водом и држати потпуно чисте од прашине. Сваки просути прах треба одмах очистити водом тако да нема шансе да се осуши на месту. Коришћене папире и крпе које су контаминиране прахом треба држати влажне у поклопљеним посудама док се не уклоне ради спаљивања, што треба чинити најмање дневно. Осушене прахове треба реметити и руковати што је могуће мање, и то само алатима који не варниче. Гумене или пластичне кецеље, ако се носе преко радне одеће, треба третирати антистатичким једињењем. Радна одећа треба да буде направљена од несинтетичких влакана, осим ако није ефикасно третирана антистатичким материјалима.
Сви процеси који користе цирконијум и/или хафнијум треба да буду пројектовани и проветрени тако да се контаминација у ваздуху држи испод граница изложености.
" ОДРИЦАЊЕ ОД ОДГОВОРНОСТИ: МОР не преузима одговорност за садржај представљен на овом веб порталу који је представљен на било ком другом језику осим енглеског, који је језик који се користи за почетну производњу и рецензију оригиналног садржаја. Одређене статистике нису ажуриране од продукција 4. издања Енциклопедије (1998).“