Металлические яды: свинец

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования  «Оренбургская государственная  медицинская академия» Министерства здравоохранения и социального  развития России

 

Кафедра биохимии

 

 

 

 

 

Контрольная работа

«Металлические яды»: СВИНЕЦ 

 

 

 

 

 

                                                              Выполнила: студентка 42ф группы

 Халиева  Зарина

                                                                                                                 

                                         Проверила: к.б.н., доцент

Немерешина  Ольга Николаевна

 

 

 

 

 

Оренбург 2012

Содержание

Введение

Глава 1.Химические свойства металла и его соединений. Токсикокинетика и токсикодинамика вещества.

1. Свойства
2. Химические свойства

1.3 Токсикокинетика  и токсикодинамика свинца.

Глава 2. Методы и методики изолирования свинца.

2.1 Методы минерализации.

Глава 3. Качественный и количественный анализ.

Глава 4. Токсикологическое  значение свинца. Источники отравления.

Заключение

Список литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Свинец (лат.Plumbum) - химический элемент IV группы периодической  системы Менделеева. Это тяжёлый  металл голубовато-серого цвета, обладающий рядом ценных свойств: мягкостью, ковкостью, пластичностью, низкой температурой плавления. Поэтому используется человеком с глубокой древности, широко известен в быту и на производстве. Ещё в Древнем Риме он служил для изготовления статуй, труб, предметов домашнего обихода, табличек для письма, при строительстве акведуков, лужений бронзовых котлов для варки пищи и придания ей сладости. Соединения свинца использовались как составные части лекарств и красок. В настоящее время этот металл применяется в машино- и приборостроении, радиоэлектронике, в типографии, дроболитейном деле, в производстве свинцовых аккумуляторов. Он необходим также при плавке металлов в чёрной и цветной металлургии, в гончарном деле, в производстве хрусталя, красок, глазурей, эмалей, пластических масс и в текстильной промышленности.

С одной стороны, свинец приносит пользу, с другой - может нанести непоправимый ущерб здоровью человека, так как относится к классу ксенобиотиков (чуждых живому) и является одним из самых токсичных (1 класс опасности) тяжёлых металлов (Комов, 2004). Он наиболее распространен среди многочисленной группы промышленных ядов и включен в списки приоритетных загрязняющих веществ рядом международных организаций (ВОЗ и ЮНЕП).

Источником  свинца в окружающей среде прежде всего являются огромные промышленные выбросы горнодобывающих и металлообрабатывающих предприятий, вместе с которыми металл попадает в воздух, почву, растения и организм человека (Новиков, 2002).

Интерес к свинцу в медицине определяется почти исключительно  его свойствами как кумулятивного  яда, известного человечеству около 4000 лет. Отравление этим элементом было знакомо людям ещё в античном мире как сатурнизм или плюмбизм, отдельные клинические признаки которого были описаны Гиппократом в 370 году до н.э. В настоящее время в России случаи хронической свинцовой интоксикации зафиксированы в 14 отраслях промышленности. Ведущими являются электротехническая промышленность (производство аккумуляторов), приборостроение, полиграфия, чёрная и цветная металлургия (особенно медеплавильные заводы).

В связи с  развитием промышленного производства клинические и экспериментальные исследования по свинцовой интоксикации широко проводятся учёными разных стран и особенно развернулись за последние годы.

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Химические свойства металла и  его соединений. Токсикокинетика  и токсикодинамика вещества.

1.1 Свойства

Свинец обычно имеет грязно-серый цвет, хотя свежий его разрез имеет синеватый отлив  и блестит. Однако блестящий металл быстро покрывается тускло-серой  защитной пленкой оксида. Плотность  свинца (11,34 г/см3) в полтора раза больше, чем у железа, вчетверо больше, чем у алюминия; даже серебро легче свинца. Недаром в русском языке «свинцовый» – синоним тяжелого: «Ненастной ночи мгла по небу стелется одеждою свинцовой»; «И как свинец пошел ко дну» – эти пушкинские строки напоминают, что со свинцом неразрывно связано понятие гнета, тяжести.

Свинец очень легко  плавится – при 327,5° С, кипит при 1751° С и заметно летуч уже  при 700° С. Этот факт очень важен  для работающих на комбинатах по добыче и переработке свинца. Свинец –  один из самых мягких металлов. Он легко царапается ногтем и прокатывается в очень тонкие листы. Свинец сплавляется со многими металлами. С ртутью он дает амальгаму, которая при небольшом содержании свинца жидкая.

1.2 Химические свойства

По химическим свойствам  свинец – малоактивный металл: в электрохимическом ряду напряжений он стоит непосредственно перед водородом. Поэтому свинец легко вытесняется другими металлами из растворов его солей. Если опустить в подкисленный раствор ацетата свинца цинковую палочку, свинец выделяется на ней в виде пушистого налета из мелких кристалликов, имеющего старинного название «сатурнова дерева». Если затормозить реакцию, обернув цинк фильтровальной бумагой, вырастают более крупные кристаллы свинца. Наиболее типична для свинца степень окисления +2; соединения свинца(IV) значительно менее устойчивы. В разбавленных соляной и серной кислотах свинец практически не растворяется, в том числе из-за образования на поверхности нерастворимой пленки хлорида или сульфата. С крепкой серной кислотой (при концентрации более 80%) свинец реагирует с образованием растворимого гидросульфата Pb(HSO4)2, а в горячей концентрированной соляной кислоте растворение сопровождается образованием комплексного хлорида H4PbCl6. Разбавленной азотной кислотой свинец легко окисляется:

                                       Pb + 4HNO3 = Pb(NO3)2 + 2NO2 + H2O.

Разложение нитрата свинца(II) при нагревании – удобный лабораторный метод получения диоксида азота:

                                         2Pb(NO3)2 = 2PbO + 4NO2 + O2.

В присутствии кислорода свинец растворяется также в ряде органических кислот. При действии уксусной кислоты образуется легкорастворимый ацетат Pb(CH3COO)2 (старинное название – «свинцовый сахар»). Свинец заметно растворим также в муравьиной, лимонной и винной кислотах. Растворимость свинца в органических кислотах могло раньше приводить к отравлениям, если пищу готовили в посуде, луженной или паянной свинцовым припоем. Растворимые соли свинца (нитрат и ацетат) в воде гидролизуются:

                                     Pb(NO3)2 + H2O = Pb(OH)NO3 + HNO3.

Взвесь основного ацетата  свинца («свинцовая примочка») имеет  ограниченное медицинское применение в качестве наружного вяжущего средства. Свинец медленно растворяется и в  концентрированных щелочах с  выделением водорода:

                               Pb + 2NaOH + 2H2O = Na2Pb(OH)4 + H2

что указывает на амфотерные свойства соединений свинца. Белый  гидроксид свинца(II), легко осаждаемый из растворов его солей, также  растворяется как в кислотах, так  и в сильных щелочах:

                                      Pb(OH)2 + 2HNO3 = Pb(NO3)2 + 2H2O;

                                            Pb(OH)2 + 2NaOH = Na2Pb(OH)4

При стоянии или нагревании Pb(OH)2 разлагается с выделением PbO. При сплавлении PbO со щелочью образуется плюмбит состава Na2PbO2. Из щелочного раствора тетрагидроксоплюмбата натрия Na2Pb(OH)4 тоже можно вытеснить свинец более активным металлом. Если в такой нагретый раствор положить маленькую гранулу алюминия, быстро образуется серый пушистый шарик, который насыщен мелкими пузырьками выделяющегося водорода и потому всплывает. Если алюминий взять в виде проволоки, выделяющийся на ней свинец превращает ее в серую «змею». При нагревании свинец реагирует с кислородом, серой и галогенами. Так, в реакции с хлором образуется тетрахлорид PbCl4 – желтая жидкость, дымящая на воздухе из-за гидролиза, а при нагревании разлагающаяся на PbCl2 и Cl2. (Галогениды PbBr4 и PbI4 не существуют, так как Pb(IV) – сильный окислитель, который окислил бы бромид- и иодид-анионы.) Тонкоизмельченный свинец обладает пирофорными свойствами – вспыхивает на воздухе. При продолжительном нагревании расплавленного свинца он постепенно переходит сначала в желтый оксид PbO (свинцовый глет), а затем (при хорошем доступе воздуха) – в красный сурик Pb3O4 или 2PbO·PbO2. Это соединение можно рассматривать также как свинцовую соль ортосвинцовой кислоты Pb2[PbO4]. С помощью сильных окислителей, например, хлорной извести, соединения свинца(II) можно окислить до диоксида:

                    Pb(CH3COO)2 + Ca(ClO)Cl + H2O = PbO2 + CaCl2 + 2CH3COOH

Диоксид образуется также  при обработке сурика азотной  кислотой:

                              Pb3O4 + 4HNO3 = PbO2 + 2Pb(NO3)2 + 2H2O.

Если сильно нагревать  коричневый диоксид, то при температуре  около 300° С он превратится в оранжевый Pb2O3 (PbO·PbO2), при 400° С – в красный Pb3O4, а выше 530° С – в желтый PbO (разложение сопровождается выделением кислорода). В смеси с безводным глицерином свинцовый глет медленно, в течение 30–40 минут реагирует с образованием водоупорной и термостойкой твердой замазки, которой можно склеивать металл, стекло и камень. Диоксид свинца – сильный окислитель. Струя сероводорода, направленная на сухой диоксид, загорается; концентрированная соляная кислота окисляется им до хлора:

                                           PbO2 + 4HCl = PbCl2 + Cl2 + H2O,

сернистый газ – до сульфата:

                                                        PbO2 + SO2 = PbSO4,

а соли Mn2+ – до перманганат-ионов:

                                5PbO2 + 2MnSO4 + H2SO4 = 5PbSO4 + 2HMnO4 + 2H2O.

Диоксид свинца образуется, а затем расходуется  при зарядке и последующем  разряде самых распространенных кислотных аккумуляторов. Соединения свинца(IV) обладают еще более типичными  амфотерными свойствами. Так, нерастворимый гидроксид Pb(OH)4 бурого цвета легко растворяется в кислотах и щелочах:

                                               Pb(OH)4 + 6HCl = H2PbCl6;

                                               Pb(OH)4 + 2NaOH = Na2Pb(OH)6.

Диоксид свинца, реагируя со щелочью, также образует комплексный плюмбат(IV):

                                              PbO2 + 2NaOH + 2H2O = Na2[Pb(OH)6].

Если же PbO2 сплавить с твердой щелочью, образуется плюмбат  состава Na2PbO3. Из соединений, в которых  свинец(IV) входит в состав катиона, наиболее важен тетраацетат. Его можно получить кипячением сурика с безводной уксусной кислотой:

                              Pb3O4 + 8CH3COOH = Pb(CH3COO)4 + 2Pb(CH3COO)2 + 4H2O.

При охлаждении из раствора выделяются бесцветные кристаллы тетраацетата свинца. Другой способ – окисление ацетата свинца(II) хлором:

                                 2Pb(CH3COO)2 + Cl2 = Pb(CH3COO)4 + PbCl2.

Водой тетраацетат  мгновенно гидролизуется до PbO2 и CH3COOH. Тетраацетат свинца находит  применение в органической химии в качестве селективного окислителя. Например, он весьма избирательно окисляет только некоторые гидроксильные группы в молекулах целлюлозы, а 5-фенил-1-пентанол под действием тетраацетата свинца окисляется с одновременной циклизацией и образованием 2-бензилфурана. Органические производные свинца – бесцветные очень ядовитые жидкости. Один из методов их синтеза – действие алкилгалогенидов на сплав свинца с натрием:

                             4C2H5Cl + 4PbNa = (C2H5)4Pb + 4NaCl + 3Pb

Действием газообразного HCl можно отщеплять от тетразамещенных свинца один алкильный радикал за другим, заменяя их на хлор. Соединения R4Pb разлагаются при нагревании с образованием тонкой пленки чистого металла. Такое разложение тетраметилсвинца было использовано для определения времени жизни свободных радикалов. Тетраэтилсвинец – антидетонатор моторного топлива.

 

1.3 Токсикокинетика  и токсикодинамика свинца.

Пути поступления  свинца в организм. Свинец и его  неорганические соединения в зависимости  от их агрегатного состояния и характера контакта с ними могут проникать в организм через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт и частично через кожные покровы (Авцын, Жаворонков, 1991).

В производственных условиях свинец наиболее часто поступает  в организм через дыхательные пути в виде пыли (около 0,08мг), аэрозоля и паров. В желудочно-кишечный тракт свинец и его соединения попадают преимущественно при бытовых интоксикациях, реже - на производствах, где не соблюдаются правила личной гигиены. Безопасный суточный уровень поступления металла для человека 0,2 - 2мг.

Интоксикации  в быту возможны при употреблении пищи, долгое время хранившейся в  керамической посуде, покрытой изнутри  свинцовой глазурью, а также консервированных продуктов, хранившихся в металлической  таре со свинцовым припоем. Растения, овощи, лекарственные травы, выращенные в загрязненной свинцом почве и поглощающие этот элемент из воды и атмосферы, а также питьевая вода являются небезопасным источником свинца для человека. Механизм всасывания свинца. При поступлении через желудочно-кишечный тракт свинец и его соединения претерпевают ряд изменений. Для человека доля усвоенного металла в желудочно-кишечном тракте составляет 5-15%. Хотя, по мнению ряда авторов, у детей, беременных женщин и лиц в состоянии физиологического стресса может усваиваться до 50% этого элемента, содержащегося в рационе. Поэтому в молодом возрасте наблюдается повышенная чувствительность к свинцу.

В тонком кишечнике  под влиянием щелочной среды и  жирных кислот образуется жирнокислый  свинец. Часть свинца образует комплексы с желчными кислотами. Желчь стимулирует его транспорт через эпителий слизистой оболочки кишечника, а затем через капилляры воротной вены и лимфатические пути он поступает в общий кровоток. Усвоение свинца усиливается при полном или частичном голодании. Через лёгкие поступают мелкие аэрозольные частицы (менее 0,5 мкм) свинца, которые проникают непосредственно в кровь. Более крупные частицы удаляются реснитчатым эпителием респираторного тракта (Артамонова, Шаталов, 1988). Транспорт и распределение в организме. В крови свинец циркулирует в виде высокодисперсного коллоида фосфатов и альбуминатов. Затем быстро проникает в межклеточную жидкость, проходит через гематоэнцефалический барьер, плаценту и накапливается в тканях. Это яд, обладающий кумулятивным действием. Попадая в организм, он депонируется во многих органах в виде нерастворимого трёхосновного фосфата. Большая часть свинца откладывается в трабекулах костей, вытесняя соли кальция. Кроме того, он депонируется в мышцах, печени, почках (в меньших концентрациях). Небольшие количества его находят в селезёнке, головном мозге, миокарде и лимфатических узлах. Из депо свинец обычно выделяется медленно, иногда в течение нескольких лет после прекращения контакта с ним. Под влиянием некоторых экзогенных и эндогенных факторов (употребление алкоголя, интеркуррентные заболевания, травмы, перегрев, физиотерапевтические процедуры) возможна интенсивная мобилизация его в кровь, что приводит к интоксикации. Самый короткий период полувыведения данного металла установлен для крови, а скелет - с очень продолжительным периодом полувыведения (месяцы и годы). Более 90% свинца, присутствующего в крови, связано с эритроцитами и представляет собой транспортную форму этого элемента. Основным эритроцитарным белком, связывающим его, является гемоглобин. Концентрация свинца в цельной крови человека в норме колеблется в пределах 1,45 - 1,93 мкмоль/л. Критической концентрацией этого металла для взрослых считается 3,86 мкмоль/л, для детей этот порог существенно ниже.