Екотоксикологічна характеристика хрому

Зміст

 

Вступ……………………………………………………………………….5

1. Загальні фізико - хімічні властивості хрому………………………6
2. Шляхи потрапляння хрому в організм……………………………11
3. Інтоксикація хромом та його сполуками…………………………13
4. Лікування гострих отруєнь хромом………………………………16
5. Профілактика інтоксикації хрому…………………………………18

Висновки та пропозиції…………………………………………………22

Бібліографічний список…………………………………………………23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

 

Людина вносить в  біосферу антропогенні токсиканти як спонтанно( в результаті техногенних аварій, катастроф, пожеж), так і усвідомлено: використовує пестициди,хімічну, бактеріологічну ,ядерну зброю, складує токсичні відходи на дні моря і океани, на звалищах, викидає шкідливі речовини в атмосферу.

З’єднання Co,Ni, Be, Hg ,Cr ,U ,As, Se, Ag, Cd, нуклідів, азбесту,ПАР, нітрозоаміни, СПАР, нітрати, органічні кислоти і інші антропогенні токсиканти отруюють живі організми і визивають у них ( в тому числі і у людини) різноманітні порушення, в тому числі є причиною гниття, хромосомної і геномної мутації, тератогенез,стимулювання регенерації клітин, прискорення процесів старіння, порушення розвитку гамет, послаблення репродуктивної активності, подавлення функцій імунологічного бар’єра, алергія, погіршення пам’яті, зміна поведінки.

Масштаби і спектр забруднення навколишнього середовища безперервно ростуть. Кількість найменувань цих речовин які надходять в біосферу від різних антропогенних джерел за всю історію техногенезу перевищило 100 тис., а тому числі 1,5 тис. - особливо небезпечних для біоти і людини. Сучасний рівень забруднення біосфери деякими з них токсикологи характеризують як отравлення.

З другої половини XІX-го століття нараду з вивченням впливу антропогенних забруднень на живі організми екологи починають все більше  зосереджувати увагу на природних токсинах, вивчаючи механізм їх впливу на клітину в організмі, простежуючи їх роль у внутрішньовидових і міжвидових взаємовідношеннях популяцій. Отримання знання все ширше використовуються при створенні препаратів для лікування різних    захворювань, екологічно безпечних пестицидів.

 

 

1.Загальні фізико - хімічні властивості хрому

 

Хром був відкритий  Л. Н. Вокленом у 1797 р. Природні сполуки  хрому: хромистий залізняк FеО(Сr₂О₃ і свинцева червона руда РbСrО₄). Великі поклади хромових руд зустрічаються на Уралі.

Фізичні властивості. Хром - білий блискучий метал, що відрізняється твердістю і тендітністю, з густотою 7,2 р/см3, температурою плавлення 1903(С и температурою кипіння біля 2570(С. На повітрі поверхня хрому покривається оксидною плівкою, що охороняє його від подальшого окислювання. Добавка вуглецю до хрому ще більше збільшує його твердість.

Хімічні властивості. Хром на холоду дуже інертний. При нагріванні він взаємодіє з киснем, галогенами, азотом, вуглецем, сіркою й ін.:

4Cr + 3O₂ = 2Cr₂O₃

2Cr + 3Cl₂ = 2CrCl₃

2Cr + 3S = Cr₂S₃

2Cr + N₂ = 2CrN

Сульфід хрому може існувати тільки в сухому виді. При контакті з водою, навіть із її парами, він  цілком гідролізується:

Сr₂S₃ + 6Н₂О = 2Сr(ОН)₃ + 3Н₂S

При нагріванні хром розчиняється з соляною і сарною кислотою:

Сr + Н₂SО₄ = СrSO₄ + Н₂

Сr + 2HСl = СrСl₂ + Н₂

Сполуки хрому (II) хитливі  і легко окисляються до сполук хрому (III):

4СrСl₂ + O₂ + 4НСl = 4СrСl₃ + 2Н₂О

У нітратній кислоті і царській горілці на холоді хром зовсім не розчиняється, а при кип'ятінні розчиняється дуже слабко. Це пояснюється тим, що нітратна кислота пасивує хром. Хром пасивується й іншими сильними окислювачами.

Отримання. У промисловості  одержують як чистий хром, як і його сплав із залізом (ферохром). Чистий хром одержують відновленням його оксиду алюмінієм:

Сг₂О₃ + 2Аl = 2Сr + Аl₂O₃

Ферохром буває двох видів: що містить і вуглець, і що не містить вуглецю. Перший одержують відновленням хромистого залізняка коксом:

FеО(Сr₂О₃ + 4С = Fе + 2Сr + 4СО

другий - відновленням хромистого залізняка алюмінієм:

3FеО(Сr₂О)₃ + 8Аl = 3Fе + 6Сr + 4Аl₂O₃

Застосування. Сполуки хрому мають широке застосування в різних галузях народного господарства. Їх використовують в шкіряній і текстильній промисловостях, застосовують для хромування металевих виробів, виготовлення сірників, кіно- і фотоплівок. У хімічній промисловості сполуки хрому використовують як окислювачі. Деякі сполуки хрому застосовують у хімічних лабораторіях як реактиви. Сполуки хрому не використовують у медицині через їх високу токсичність.

Хромом покривають залізні і сталеві деталі й інструменти, що використовуються в промисловості. Хромування деталей здійснюється електролітичним методом.

Найбільша кількість  хрому застосовується в металургії для одержання хромистих сталей, що відрізняються великою твердістю  і тривкістю, тому використовуються для виготовлення інструментів, шарикопідшипників і деталей машин, що несуть велике навантаження. Добавка хрому до бронзи, латуні й інших сплавів значно підвищує їхню твердість. Сплав хрому з нікелем і залізом (нихром) має високий електричний опір і застосовується для виготовлення спіралей електронагрівальних приладів.

Кисневі сполуки хрому (III). Оксид хрому (III) Сr₂О₃ є амфотерним. У звичайних умовах це порошок зеленого кольору. Він не розчиняється у воді, дуже слабко розчиняється в кислотах і лугах, а при сплавці з лугами або карбонатами лужних металів утворює розчинні у воді солі хромистої кислоти - хроміти:

Сг₂О₃ + 2NаОН = 2NаСrО₂ + Н₂О

Сr₂О₃ + К₂СО₃ = 2КСгО₂ + СО₂

Оксид хрому (III) при сплавці  з лугами при кисні повітря може окислятися до хроматів:

2Сr₂О₃ + 8КОН + 3O₂ = 4К₂СгО₄ + 4Н₂О

У лабораторних умовах оксид  хрому (III) можна одержати термічним розкладанням дихромату амонію:

(NН₄)₂Сr₂O₇ = Сr₂О₃ + N₂ + 4Н₂О

У промисловості оксид  хрому (III) одержують відновленням дихромату калію коксом або сіркою:

2К₂Сr₂О₇ + 3С = 2Сr₂О₃ + 2К₂СО₃ + СО₂

К₂Сr₂О₇ + S = Сr₂О₃ + К₂SO₄

Оксид хрому (III) застосовується для одержання хрому, а також для виготовлення масляних і акварельних фарб. Хромові фарби стійкі до дії вологи і нагріванню. Солі хрому (III) застосовуються в промисловості для одержання хромової шкіри.

При дії лугів на розчини солей  хрому (III) випадає осад гідроксида хрому (III) Сr(ОН)3 сірувато-блакитного кольору. Гідроксид хрому (III) має амфотерні властивості. На відміну від оксиду гідроксид хрому є легкорозчинним як у кислотах, так і в лугах:

2Сr(ОН)₃ + 3Н₂SO₄ = Сr₂(SO4)₃ + 6Н₂О

Cr(ОН)₃ +3NаОН = Nа₃[Сг(ОН)₆]

Тому його можна осадити, тільки якщо не добавляти надлишку лугу. При нагріванні гидроксид хрому (III) втрачає воду, перетворюючись в оксид:

2Сr(ОН)₃ = Сr₂О₃ + 3Н₂О

Більшість солей хрому (III) добре розчиняється у воді, але легко піддається гідролізу. Сульфат хрому разом із сульфатами ро амонію, рубидію або цезію викристалізовується у виді квасців Ме₂SO₄(Сr₂(SO₄)₃24Н₂О або МеСг(SO₄)₂12Н₂О, де Ме - катіон калію, амонію, рубидію або цезію.

Хромовий ангідрид і  хромові кислоти - сполуки, у яких хром утримується у вищому валентному стані: +6. Триоксид хрому СгО₃ - кислотний оксид, що взаємодіє з водою, основними оксидами й основами:

СrО₃ + Н₂О = Н₂СrO₄

2СrО₃ + Н₂О = Н₂Сr₂О₇

СrО₃ + СаО = СаСrО₄

СrО₃ + 2КОН = К₂СrО₄ + Н₂О

Хромовий ангідрид може утворювати як хромову, так і двохромову кислоти і їхні солі. Стан рівноваги залежить від кислотності середовища: у кислому розчині основна маса хрому знаходиться у виді дихромата, а в лужному, де концентрація іонів водню дуже мала, - у виді хромата.

Хромовий ангідрид - дуже сильний окислювач. Реакції його з деякими органічними речовинами при сірчаної кислоти протікають із вибухом:

8СrО₃ + 3СН₃СОСН₃ + 12Н₂SО₄ = 4Сr₂(SО4)₃ + 9СО₂ + 9Н₂О

Хромовий ангідрид можна  одержати дією концентрованої сульфатної кислоти на сухі хромати або дихромати:

K₂CrO₄ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + CrO₃ + H₂O

K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2CrO₃ + H₂O

Хромовий ангідрид застосовується як окислювач при різноманітних органічних синтезах.

Солі лужних металів  і амонію хромових кислот добре розчинні у воді. Солі інших металів розчиняються важко. Дихромат калію К₂Сг₂О₇, широко застосовується як окислювач у лабораторіях і хімічних технологіях. Дія хроматів і дихроматів як окислювачів виявляється в кислому середовищі:

К₂Сг₂О₇ + 6FеSO₄ + 7Н₂SO₄ = К₂SО₄ + Сr₂(SO₄)₃ + 3Fе₂(SO₄)₃ + 7Н₂О

При додаванні розчину  залізного купоросу до розчину дихромата  калію жовтогаряче забарвлення зникає і з'являється зелене, обумовлене утворенням гідратированих іонів .

Броміии і йодиди окисляються  дихроматом калію до вільних галогенів:

К₂Сr₂О₇ + 6КI + 7Н₂SO₄ = Сr₂(SO₄)₃ + 3I₂ + 4К₂SO₄ + 7Н₂О

При взаємодії дихромату калію з йодоводневою і бромоводневою кислотами подкислювати розчин не потрібно, тому що необхідну кислотність створюють самі відновлювачі, що є сильними кислотами. Йод, що виділяється , або бром маскує перехід жовтогарячого забарвлення розчину в зелене:

К₂Сr₂О₇ + 14НВr = 2КВr + 2СrВr₃ + 3Вr₂ + 7Н₂О

У аналітичній хімії  реакція окислювання хроматом або  дихроматом калію різноманітних іонів використовується для їхнього визначення. Цей метод аналізу називається хроматометрією.

Розчин дихромату калію в концентрованій сульфатній кислоті називається хромовою сумішшю і використовується в лабораторній практиці для миття посуду. Він легко видаляє жир з поверхні скла, окислюючи його хромовим ангідридом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Шляхи потрапляння хрому в організм.

 

При забрудненні зовнішнього  середовища хромом і його сполуками     можуть у підвищених кількостях надходити в організм з харчовими продуктами, інгаляційно та шляхом резорбції з поверхні шкіри [13]. Саме, залежно від шляхів проникнення хрому в організм, вирішується тактика лікування як гострої, так і хронічної інтоксикації. 

Хром може  надходити в організм людини з продуктами харчування, зокрема, рослинного походження. Відомо, що для вищих рослин хром є елементом із малим ступенем акумуляції. Для характеристики накопичення рослинами елементів із ґрунту використовують показник - коефіцієнт біологічного накопичення, який показує співвідношення елементу в рослині до його вмісту в ґрунті. Виявлено групу понад 120 видів рослин, в яких цей коефіцієнт становить 3,0-10,0%. До цієї групи належать: морква посівна (Daucus sativus), цибуля городня (Allium cepa), кукурудза звичайна (Zea mays), смородина чорна (Ribes nigrum), шипшина собача (Rosa canina), петрушка городня (Petroselinum crispum), кріп пахучий (Anethum graveolens), лавр благородний (Laurus nobilis), кмин звичайний (Carumc сarvi), ревінь пальчастий (Rheum palmatum), які застосовують і як лікарські, і як харчові. Серед видів, що використовують лише як лікарські: валеріана пагононосна (Valeriana stolonifera), глід криваво-червоний (Crategus sanguinea), собача кропива п’ятилопатева (Leonurus guinguelobatus), ромашка продірявлена (Matricaria perforate), м'ята перцева (Menta piperita), фіалка триколірна (Viola tricolor), діоскорея ніпонська (Dioscorea nipponica), лобелія здута (Lobelia inflata), золототисячник звичайний (Centaurium erythreae), живокіст лікарський (Symphytum officinalis), листя чорниці (Vaccinium myrtillus) (Baran, 1989; Feleman, Braganca, 1988).

Більшість рослин із цього  переліку вже використовують при  лікуванні цукрового діабету  типу 2 (Кіхтяк, 2006). Відомо, що терапевтична дія комплексу мікроелементів, які присутні в лікарських рослинах, може посилювати активність основного діючого чинника (Гринкевич, Сорокіна, 1988). Ступінь переходу мікроелемента в настоянки, відвари значною мірою визначається ступенем подрібненості лікарської сировини, властивостей елемента та змінюється в межах від 8 до 28% . Тож, враховуючи добову норму та необхідність хрому при цукровому діабеті, можна визначати, які лікарські рослини слід використовувати як джерело цього елемента.