Алифатични угљоводоници су једињења угљеника и водоника. Они могу бити засићени или незасићени отворени ланци, разгранати или неразгранати молекули, а номенклатура је следећа:
- парафини (или алкани) — засићени угљоводоници
- олефини (или алкени) - незасићени угљоводоници са једном или више веза са двоструком везом
- ацетилени (или алкини) - незасићени угљоводоници са једном или више троструких веза
Опште формуле су ЦnHКСНУМКСн + КСНУМКС за парафине, ЦnH2n за олефине и ЦnH2н-2 за ацетилене.
Мањи молекули су гасови на собној температури (Ц1 то Ц4). Како се молекул повећава у величини и структурној сложености, он постаје течност са повећањем вискозитета (Ц5 то Ц16), и коначно, угљоводоници веће молекуларне тежине су чврсте материје на собној температури (изнад Ц16).
Алифатски угљоводоници од индустријског значаја се углавном добијају из нафте, која је сложена мешавина угљоводоника. Производе се крекингом, дестилацијом и фракционисањем сирове нафте.
Метан, најнижи члан серије, чини 85% природног гаса, који се може црпити директно из џепова или резервоара у близини налазишта нафте. Велике количине пентана се производе фракционом кондензацијом природног гаса.
vi користите
Засићени угљоводоници се користе у индустрији као горива, мазива и растварачи. Након што пролазе кроз процесе алкилације, изомеризације и дехидрогенације, они такође делују као полазни материјали за синтезу боја, заштитних премаза, пластике, синтетичке гуме, смола, пестицида, синтетичких детерџената и широког спектра петрохемикалија.
Горива, мазива и растварачи су мешавине које могу да садрже много различитих угљоводоника. Природни гас је одавно дистрибуиран у гасовитом облику за употребу као градски гас. Сада се течни у великим количинама, отпрема под хлађењем и чува као расхлађена течност док се не унесе непромењен или реформише у систем дистрибуције градског гаса. Течни нафтни гасови (ТНГ), који се углавном састоји од пропан бутан, транспортују се и складиште под притиском или као расхладне течности, а такође се користе за повећање снабдевања градским гасом. Користе се директно као горива, често у металуршким радовима високог квалитета у којима је неопходно гориво без сумпора, у заваривању и резању оксипропаном, иу околностима у којима би велика индустријска потражња за гасовитим горивима отежала јавну набавку. Складишне инсталације за ове намене варирају у величини од око 2 тоне до неколико хиљада тона. Течни нафтни гасови се такође користе као погонско гориво за многе врсте аеросола, а виши чланови серије, од хептан навише, користе се као моторна горива и растварачи. изобутан користи се за контролу испарљивости бензина и компонента је течности за калибрацију инструмента. Изооктан је стандардно референтно гориво за октански број горива, и октански користи се у моторним горивима против детонације. Поред тога што је саставни део бензина, нонане је компонента биоразградивог детерџента.
Основна употреба од хексан је као растварач лепкова, цемента и лепкова за производњу обуће, било од коже или од пластике. Користи се као растварач за лепак у монтажи намештаја, у лепковима за тапете, као растварач за лепак у производњи ручних торби и кофера од коже и вештачке коже, у производњи кабаница, протектирању аутомобилских гума и у екстракцији биљних уља. У многим употребама, хексан је замењен са хептан због токсичности n-хексан.
Није могуће навести све прилике када је хексан могу бити присутни у радном окружењу. Опште правило може бити напредно да се сумња на његово присуство у испарљивим растварачима и средствима за уклањање масти на бази угљоводоника добијених из нафте. Хексан се такође користи као средство за чишћење у индустрији текстила, намештаја и коже.
Алифатични угљоводоници који се користе као полазни материјали интермедијера за синтезу могу бити појединачна једињења високе чистоће или релативно једноставне смеше.
Хазардс
Пожар и експлозија
Развој великих складишних инсталација, прво за гасовити метан, а касније и за ТНГ, повезан је са експлозијама великих размера и катастрофалним ефектима, који су нагласили опасност када дође до масовног цурења ових супстанци. Запаљива мешавина гаса и ваздуха може се проширити далеко изнад удаљености које се сматрају адекватним за нормалне безбедносне сврхе, што резултира да се запаљива смеша може запалити у пожару у домаћинству или аутомобилском мотору далеко изван одређене опасне зоне. Тако се пара може запалити на веома великој површини, а ширење пламена кроз смешу може да достигне експлозивно насиље. Током употребе ових гасовитих угљоводоника дошло је до многих мањих — али и даље озбиљних — пожара и експлозија.
Највећи пожари са течним угљоводоницима настали су када су велике количине течности побегле и потекле ка делу фабрике где би могло да дође до паљења, или су се прошириле на велику површину и брзо испариле. Злогласна експлозија у Фликсбороу (Уједињено Краљевство) приписује се цурењу циклохексана.
Опасности по здравље
Прва два члана серије, метан и етан, су фармаколошки „инертни“, припадају групи гасова који се називају „једноставни гушећи“. Ови гасови се могу толерисати у високим концентрацијама у удахнутом ваздуху без стварања системских ефеката. Ако је концентрација довољно висока да разблажи или искључи кисеоник који је нормално присутан у ваздуху, ефекти ће бити последица недостатка кисеоника или гушења. Метан нема мирис упозорења. Због своје мале густине, метан се може акумулирати у слабо проветреним просторима и створити атмосферу која изазива гушење. Етан у концентрацијама испод 50,000 ппм (5%) у атмосфери не производи системске ефекте на особу која га удише.
Фармаколошки, угљоводоници изнад етана могу се груписати са општим анестетицима у велику класу познатих као депресиви централног нервног система. Испарења ових угљоводоника су благо иритирајућа за слузокожу. Снага иритације се повећава од пентана до октана. Генерално, токсичност алкана има тенденцију повећања како се повећава број угљеника у алканима. Поред тога, алкани равног ланца су токсичнији од разгранатих изомера.
Течни парафински угљоводоници су растварачи масти и примарни иританти коже. Поновљени или продужени контакт са кожом ће осушити и одмастити кожу, што ће довести до иритације и дерматитиса. Директан контакт течних угљоводоника са плућним ткивом (аспирација) ће довести до хемијског пнеумонитиса, плућног едема и крварења. Хронична интоксикација н-хексаном или смешама које садрже n-хексан може укључити полинеуропатију.
Пропан не изазива симптоме код људи током кратког излагања концентрацијама од 10,000 ппм (1%). Концентрација од 100,000 ппм (10%) није приметно иритантан за очи, нос или респираторни тракт, али ће изазвати благу вртоглавицу за неколико минута. Гас бутан изазива поспаност, али нема системских ефеката током 10-минутног излагања 10,000 ппм (1%).
Пентан је најнижи члан серије који је течан на собној температури и притиску. У студијама на људима, 10-минутна изложеност 5,000 ппм (0.5%) није изазвало иритацију слузокоже или друге симптоме.
Хептан је изазвао благу вртоглавицу код мушкараца изложених 6 минута до 1,000 ппм (0.1%) и 4 минута до 2,000 ппм (0.2%). 4-минутна изложеност 5,000 ппм (0.5%) хептана изазвала је изражену вртоглавицу, немогућност ходања по правој линији, весеље и некоординацију. Ови системски ефекти настали су у одсуству притужби на иритацију слузокоже. 15-минутна експозиција хептану у овој концентрацији изазвала је стање интоксикације коју је карактерисала неконтролисана весеља код неких особа, а код других је изазвала ступор који је трајао 30 минута након излагања. Ови симптоми су често били појачани или први пут примећени у тренутку уласка у неконтаминирану атмосферу. Ове особе су се такође жалиле на губитак апетита, благу мучнину и укус који подсећа на бензин неколико сати након излагања хептану.
Октан у концентрацијама од 6,600 до 13,700 ппм (0.66 до 1.37%) изазвао је наркозу код мишева у року од 30 до 90 минута. Ниједан смртни случај или конвулзије нису резултирали овим излагањем концентрацијама испод 13,700 ппм (1.37%).
Пошто је вероватно да у смеши алкана компоненте имају адитивне токсичне ефекте, амерички Национални институт за безбедност и здравље на раду (НИОСХ) је препоручио да се задржи гранична вредност за укупне алкане (Ц5 то Ц8) од 350 мг/мXNUMX3 као временски пондерисан просек, са 15-минутном горњом вредношћу од 1,800 мг/м3. n-Хексан се разматра одвојено због своје неуротоксичности.
н-хексан
n-Хексан је засићен алифатични угљоводоник равног ланца (или алкан) опште формуле ЦnHКСНУМКСн + КСНУМКС и један у низу угљоводоника са ниским тачкама кључања (између 40 и
90 °Ц) који се добија из нафте разним процесима (крекинг, реформинг). Ови угљоводоници су мешавина алкана и циклоалкана са пет до седам атома угљеника
(n-пентан, n-хексан, n-хептан, изопетан, циклопентан, 2-метилпентан,
3-метилпентан, циклохексан, метилциклопентан). Њиховом фракционом дестилацијом настају појединачни угљоводоници који могу бити различитог степена чистоће.
Хексан се комерцијално продаје као мешавина изомера са шест атома угљеника, кључања на 60 до
70 °Ц. Изомери који га најчешће прате су 2-метилпентан, 3-метилпентан, 2,3-диметилбутан и 2,2-диметилбутан. Термин технички хексан у комерцијалној употреби означава смешу у којој се могу наћи не само n-хексан и његови изомери али и други алифатични угљоводоници са пет до седам атома угљеника (пентан, хептан и њихови изомери).
Угљоводоници са шест атома угљеника, укључујући n-хексан, садржани су у следећим дериватима нафте: петролеј етар, бензин (бензин), нафта и лигроин и горива за млазне авионе.
Изложеност n-хеканe може бити резултат професионалне или не-професионални узроци. У области занимања може се јавити употребом растварача за лепкове, цементе, лепкове или течности за уклањање масти. Тхе n-Садржај хексана ових растварача варира. У лепковима за обућу и гуменом цементу може бити и до 40 до 50% масеног удела растварача. Употребе које се овде помињу су оне које су у прошлости изазивале професионалне болести, а у неким случајевима хексан је замењен хептаном. Професионална изложеност n-хексан може настати и удисањем бензинских испарења у складиштима горива или радионицама за поправку моторних возила. Опасност од овог облика професионалне изложености је, међутим, веома мала, јер је концентрација од n-хексан у бензину за моторна возила одржава се испод 10% због потребе за високим октанским бројем.
Непрофесионална изложеност се углавном налази међу децом или зависницима од дрога који практикују шмркање лепка или бензина. Ево n-Садржај хексана варира од професионалне вредности у лепку до 10% или мање у бензину.
Хазардс
н-хексан може продрети у тело на било који од два начина: удисањем или кроз кожу. У сваком случају, апсорпција је спора. У ствари мерења концентрације n-хексан у даху који се издахне у условима равнотеже показао је пролаз из плућа у крв дела n-хексан инхалиран од 5.6 до 15%. Апсорпција кроз кожу је изузетно спора.
n-Хексан има исте ефекте на кожу који су претходно описани за друге течне алифатичне угљоводонике. Хексан има тенденцију да испари када се прогута или аспирира у трахеобронхијално дрво. Резултат може бити брзо разблаживање алвеоларног ваздуха и значајан пад његовог садржаја кисеоника, са асфиксијом и последичним оштећењем мозга или срчаним застојем. Иритативне плућне лезије које се јављају након аспирације виших хомолога (нпр. октана, нонана, декана и тако даље) и њихових мешавина (нпр. керозина) не изгледају као проблем са хексаном. Акутни или хронични ефекти су скоро увек последица удисања. Хексан је три пута токсичнији од пентана. Акутни ефекти се јављају током излагања високим концентрацијама n-испарења хексана и крећу се од вртоглавице или вртоглавице након кратког излагања концентрацијама од око 5,000 ппм, до конвулзија и наркозе, примећених код животиња у концентрацијама од око 30,000 ппм. Код људи, 2,000 ппм (0.2%) не изазива симптоме у 10-минутној експозицији. Излагање од 880 ппм током 15 минута може изазвати иритацију очију и горњих дисајних путева код људи.
Хронични ефекти се јављају након дужег излагања дозама које не производе очигледне акутне симптоме и имају тенденцију да полако нестају када се излагање заврши. Крајем 1960-их и почетком 1970-их, пажња је скренута на избијање сензомоторне и сензорне полинеуропатије међу радницима изложеним мешавинама растварача који садрже n-хексан у концентрацијама које се углавном крећу између 500 и 1,000 ппм са вишим пиковима, иако концентрације од чак 50 ппм могу изазвати симптоме у неким случајевима. У неким случајевима примећена је мишићна атрофија и захваћеност кранијалних нерава као што су поремећаји вида и утрнулост лица. Око 50% је показало денервацију и регенерацију нерава, жалили су се на пецкање, утрнулост и слабост дисталних екстремитета, углавном у ногама. Често је примећено саплитање. Рефлекси Ахилове тетиве су нестали; осећај додира и топлоте су смањени. Време проводљивости је смањено у моторним и сензорним нервима руку и ногу.
Ток болести је углавном веома спор. Након појаве првих симптома, често се примећује погоршање клиничке слике кроз погоршање моторичког недостатка првобитно захваћених региона и њихово проширење на оне које су до сада биле здраве. Ово погоршање може настати неколико месеци након престанка излагања. Продужење се углавном одвија од доњих ка горњим удовима. У веома тешким случајевима јавља се узлазна моторна парализа са функционалним недостатком респираторних мишића. Опоравак може трајати 1 до 2 године. Опоравак је генерално потпун, али смањење рефлекса тетива, посебно Ахилове тетиве, може опстати у условима привидног потпуног благостања.
Симптоми у централном нервном систему (дефекти визуелне функције или памћења) примећени су у озбиљним случајевима интоксикације n-хексан и повезани су са дегенерацијом визуелних језгара и тракта хипоталамичких структура. Они могу бити трајни.
Што се тиче лабораторијских тестова, најчешћи хематолошки и хематохемијски тестови не показују карактеристичне промене. То важи и за тестове урина, који показују повећану креатинурију само у озбиљним случајевима парализе са мишићном хипотрофијом.
Испитивање кичмене течности не доводи до карактеристичних налаза, ни манометријских ни квалитативних, осим у ретким случајевима повећаног садржаја протеина. Чини се да само нервни систем показује карактеристичне промене. Очитавања електроенцефалографа (ЕЕГ) су обично нормална. У озбиљним случајевима болести, међутим, могуће је открити аритмије, распрострањене или субкортикалне нелагодности и иритације. Најкориснији тест је електромиографија (ЕМГ). Налази указују на мијелинске и аксоналне лезије дисталних нерава. Брзина моторне проводљивости (МЦВ) и брзина осетљиве проводљивости (СЦВ) су смањене, дистална латенција (ЛД) је модификована и сензорни потенцијал (СПА) је смањен.
Диференцијална дијагноза у односу на друге периферне полинеуропатије заснива се на симетрији парализе, на изузетној реткости сензорног губитка, на одсуству промена у цереброспиналној течности и, пре свега, на сазнању да је било изложености растварачи који садрже n-хексана и појаву више случајева са сличним симптомима са истог радног места.
Експериментално, технички ниво n-хексан је изазвао поремећаје периферних нерава код мишева при 250 ппм и вишим концентрацијама након 1 године излагања. Метаболичка истраживања су то показала код замораца n-хексан и метил бутил кетон (МБК) се метаболишу у иста неуротоксична једињења (2-хександиол и 2,5-хександион).
Анатомске модификације нерава које леже у основи горе описаних клиничких манифестација примећене су, било код лабораторијских животиња или код болесних људи, путем мишићне биопсије. Први убедљив n-Хексански полинеуритис експериментално репродукован је због Сцхаумберга и Спенцера из 1976. Анатомске модификације нерава су представљене дегенерацијом аксона. Ова аксонална дегенерација и резултирајућа демијелинизација влакана почињу на периферији, посебно у дужим влакнима, и имају тенденцију да се развијају према центру, иако неурон не показује знаке дегенерације. Анатомска слика није специфична за патологију n-хексан, јер је уобичајен за низ нервних болести због отрова у индустријској и неиндустријској употреби.
Веома занимљив аспект n-хексанска токсикологија лежи у идентификацији активних метаболита супстанце и њеним односима са токсикологијом других угљоводоника. На првом месту, чини се да је установљено да је нервна патологија узрокована само n-хексаном, а не његовим изомерима који су горе наведени или чистим n-пентан или n-хептан.
Слика 1 приказује метаболички пут за n-хексан и метил n-бутил кетон код људи. Може се видети да ова два једињења имају заједнички метаболички пут и да се из њих може формирати МБК n-хексан. Нервна патологија је репродукована са 2-хексанолом, 2,5-хександиолом и 2,5-хександионом. Очигледно је, штавише, клиничким искуством и експериментом на животињама показало да је МБК такође неуротоксичан. Најтоксичнији од n-Метаболити хексана у питању је 2,5-хександион. Још један важан аспект везе између n-Метаболизам и токсичност хексана је синергистички ефекат за који се показало да метил етил кетон (МЕК) има на неуротоксичност n-хексан и МБК. МЕК није сам по себи неуротоксичан ни за животиње ни за људе, али је довео до лезија периферног нервног система код животиња лечених n-хексан или МБК који настају брже од сличних лезија изазваних самим тим супстанцама. Објашњење се највероватније може наћи у метаболичкој интерференцијској активности МЕК на путу који води од n-хексан и МБК на горе поменуте неуротоксичне метаболите.
Слика 1. Метаболички пут н-хексана и метил-н-бутил кетона
НЕДОСТАЈЕ
Мере безбедности и здравља
Из онога што је горе уочено јасно је да асоцијација на n-хексан са МБК или МЕК у растварачима за индустријску употребу треба избегавати. Кад год је могуће, замените хептан за хексан.
У погледу ТЛВ-а на снази за n-хексана, уочене су модификације ЕМГ обрасца код радника изложених концентрацијама од 144 мг/мл (40 ппм) које нису биле присутне код радника који нису били изложени n-хексан. Медицинско праћење изложених радника заснива се и на упознавању са подацима о концентрацији n-хексан у атмосфери и на клиничком посматрању, посебно у неуролошком пољу. Биолошко праћење 2,5-хександиона у урину је најкориснији показатељ изложености, иако ће МБК бити збуњујући. Ако је потребно, мерење n-хексан у издахнутом ваздуху на крају смене може потврдити излагање.
циклопарафини (циклоалкани)
Циклопарафини су алициклични угљоводоници у којима су три или више атома угљеника у сваком молекулу уједињени у прстенасту структуру и сваки од ових атома угљеника у прстену је повезан са два атома водоника, или алкил групама. Чланови овог имају општу формулу ЦnH2n. Деривати ових циклопарафина укључују једињења као што је метилциклохексан (Ц6H11CH3). Са становишта безбедности и здравља на раду, најважнији од њих су циклохексан, циклопропан и метилциклохексан.
Циклохексан користи се у средствима за уклањање боја и лакова; као растварач за лакове и смоле, синтетичку гуму и масти и воскове у индустрији парфема; као хемијски интермедијер у производњи адипинске киселине, бензена, циклохексил хлорида, нитроциклохексана, циклохексанола и циклохексанона; и за одређивање молекулске масе у аналитичкој хемији. Циклопропан служи као општа анестезија.
Хазардс
Ови циклопарафини и њихови деривати су запаљиве течности, а њихове паре ће формирати експлозивне концентрације у ваздуху на нормалној собној температури.
Они могу да изазову токсичне ефекте удисањем и гутањем, а делују иритативно и одмашћују кожу. Уопштено говорећи, циклопарафини су анестетици и депресиви централног нервног система, али је њихова акутна токсичност ниска и због скоро потпуног елиминисања из организма, опасност од хроничног тровања је релативно мала.
Циклохексан. Акутна токсичност циклохексана је веома ниска. Код мишева, излагање пари циклохексана од 18,000 ппм (61.9 мг/л) у ваздуху је изазвало дрхтање за 5 минута, поремећену равнотежу за 15 минута и потпуно лежање за 25 минута. Код зечева је дрхтање наступило за 6 мин, поремећена равнотежа за 15 мин, а потпуно лежање за 30 мин. Нису нађене токсичне промене у ткивима зечева након излагања током 50 периода од 6 х концентрацијама од 1.46 мг/л (434 ппм). 300 ппм се могло открити по мирису и донекле иритативно за очи и слузокоже. Пара циклохексана изазива слабу анестезију кратког трајања, али јачу од хексана.
Експерименти на животињама су показали да је циклохексан далеко мање штетан од бензена, његовог ароматичног аналога са шесточланим прстеном, и да, посебно, не напада хемопоетски систем као бензен. Сматра се да је практично одсуство штетних ефеката у крвотворним ткивима последица, бар делимично, разлика у метаболизму циклохексана и бензена. Одређена су два метаболита циклохексана—циклохексанон и циклохексанол—први је делимично оксидован у адипинску киселину; ниједан од деривата фенола који су карактеристика токсичности бензена није пронађен као метаболити код животиња изложених циклохексану, што је довело до тога да се циклохексан предложи као замена растварача за бензол.
Метилциклохексан има токсичност сличну али нижу од циклохексана. Никакви ефекти нису били резултат поновљених излагања зечева на 1,160 ппм током 10 недеља, а примећено је само благо оштећење бубрега и јетре при 3,330 ппм. Чинило се да је продужено излагање на 370 ппм безопасно за мајмуне. Нису пријављени токсични ефекти од индустријског излагања или интоксикације код људи метилциклохексаном.
Студије на животињама показују да се већина ове супстанце која улази у крвоток коњугује са сумпорном и глукуронском киселином и излучује се урином у облику сулфата или глукуронида, а посебно глукуронида. Транс-4-метилциклохексанол.
Табеле засићених и алицикличних угљоводоника
Табела 1 - Хемијске информације.
Табела 2 - Опасности по здравље.
Табела 3 - Физичке и хемијске опасности.
Табела 4 - Физичка и хемијска својства.