• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Аргентум

Калій

Натрій

Періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва

І групи головної та побічної підгрупи

Застосування, біологічна роль хімічних елементів

Натрій — хімічний елемент І групи періодичної системи, атомний номер 11, атомна маса 22,99, відноситься до лужних металів. У природі існує один стабільний ізотоп ²³Na. Виділений Г. Деві в 1807 році. Вміст у земній корі — 2,64% за масою. В морській воді Натрій найпоширеніший метал. Найважливіші мінерали: галіт (кам'яна сіль) NaCl, мірабіліт (глауберова сіль) Na₂SO₄·10H₂O, чилійська селітра NaNO₃, криоліт Na₃AlF₆, трона NaHCO₃·Na₂CO₃·2H₂O.

Натрій — м'який сріблясто - білий метал, кристалічна решітка обємноцентрована кубічна, густина — 0,968 г/см³, температура плавлення 97,83 ⁰С, температура кипіння — 882,9 ⁰С, С_р — 28,26 Дж/моль·К, Δн_пл — 2,6 кДж/моль, S⁰₂₉₈ — 51,33 Дж/моль·К. Ступінь окиснення - +1. Питомій опір у 3 рази більший, ніж у срібла. Натрій на повітрі швидко окиснюється, а рідкий - спалахує, енергійно взаємодіє з водою, киснем, фтором, хлором, сіркою; в полі тихого електричного розряду взаємодіє з азотом, при 200 ⁰С — з воднем, при 800-900 ⁰С — з вуглецем. Зберігають натрій, як і літій, під шаром суміші парафіну з трансформаторним маслом, бензином або гасом, попередньо очищених від вологи і кисню, в атмосфері аргону або азоту, а також у запаяних скляних ампулах. Одержують електролізом розплавів гідроксиду натрію з добавкою карбонату натрію (добавки вводять для зниження температури плавлення електроліту). Застосовується натрій для одержання пероксиду натрію, натрійорганічних сполук NаН, у сплаві зі свинцем — для одержання Рb(С₂Н₅)₄, відновник у виробництві Ті, Zr і Та, каталізатор в синтезі бутадієнового каучуку, у чистому вигляді і в сплавах з калієм — рідкий теплоносій, зокрема в ядерних реакторах, для наповнення натрієвих газорозрядних ламп.

Світове виробництво натрію без країн СНД перевищує 300 тис. т/рік.

Сполуки Натрію широко використовують у харчовій промисловості. Альгінат натрію С₆Н₈О₇Nа як загущувач косметичних препаратів, жувальних гумок, харчових кремів, морозива; L — гідрогенглутамат натрію НООС-СН(NН₂)-(СН₂)₂СООNа — у концентрації 0,3% як смакова приправа до їжі, яка надає їй смаку м'яса; гідрогенкарбонат натрію NаНСО₃ (харчова сода) — як джерело СО₂ при випіканні хліба і виготовленні кондитерських виробів, виробництві безалкогольних напоїв, штучних мінеральних вод; гідрогенсульфіт натрію NaHSO₃ — для консервування плодів та овочів; гідрогентартрату натрію моногідрат НООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООNа·Н₂О — у виробництві штучних напоїв; глюканат натрію НО-СН₂-(СНОН)₄-СООNа — емульгатор у фармацевтичній і харчовій промисловості; дигідрогенортоперйодат натрію Nа₃Н₂IO₆ — для якісного аналізу вуглеводнів і кількісного визначення деяких з них; нітрат натрію NаNО₃ — консервант харчових продуктів; нітрит натрію NаNО₂ — для збереження кольору м'ясних продуктів і як консервант, дигідро-генфосфат натрію NаН₂РO₄ — пом´якшувач води, розпушувач тіста; гідрогенфосфат натрію Nа₂НРО₄ — емульгатор при згущенні молока і пастеризації сирів; дигідрогендифосфат (V) Nа₃Н₂Р₂О₇ і гідрогендифосфат натрію Nа₃НР₂О₇ — для гомогенізації ковбасних виробів; пропіонат натрію СН₃СН₂СООNа — консервуючий засіб; салицилат натрію — консервуючий засіб; сорбіт натрію СН₃СН=СНСН=СНСООNа — консервуючий засіб; стеарат натрію С₁₇Н₃₅СООNа — антиспінююча добавка; стеарин-2-лактат натрію С₁₇Н₃₅СООСН(СН₃)СООNа — комплексуюча речовина для крохмалю і білків, добавка, яка покращує якість тіста і полегшує збивання при виготовленні кондитерських виробів і десертних блюд; тартрату натрію дигідрат NаООС-СН(ОН)СН(ОН)СООNа·2Н₂О — емульгатор у сироварній промисловості; триполіфосфату натрію, гексагідрат Nа₅Р₃O₁₀·6Н₂О — для гомогенізації і покращення текстури сирів, ковбас, згущеного молока; фторид натрію NаF — для фторування питної води; гексафторосилікат натрію Na₂SiF₆ — для антисептування дерев'яних бочок для пива; хлорид натрію NаС1 — харчовий, консервуючий і промисловий засіб; хлорит натрію NaClO₂ — для знешкодження і дезодорації води; цитрату натрію дигідрат NaO(O)CC(OH)·[CH₂C(O)ONa]₂· 2Н₂О — модифікатор у виробництві кондитерських виробів, емульгатор у сироварній промисловості, прибавка до м'ясних консервів, компонент шипучих напоїв.

Солі Натрію широко використовуються у медицині як ліки, наприклад, бромід, бензоат, гідрокарбонат, аденозинтрифосфат, йодид, оксибутират, саліцилат, сульфат, тіосульфат, тетраборат і ін., 0,85% розчин хлориду натрію — для внутрішньовенного введення при значних крововтратах .

Джерелами забруднення Натрієм атмосферного повітря є аерозольні викиди, які утворюються при спалюванні вугілля. Ті його сорти, які мають підвищений вміст Натрію, під час згоряння викликають інтенсивну корозію котлів. Інтенсивними забруднювачами є також підприємства, де у значних обсягах виготовляються або застосовуються сполуки Натрію, гідрометалургійні підприємства (особливо стічні води промислової переробки калієво-магнієвих руд, в Україні м. Калуш) і промислово-побутові води (стоки пральних комбінатів). Значні кількості хлориду натрію потрапляють у талі води, а звідти у грунти при його використанні проти обледеніння шосейних доріг (у 1947 р. для цього було використано 0,5 млн. солі, а у 1970 р. — вже 9 млн. т). Якщо сполуки Натрію використовують для пом'якшення природних вод, то у цих місцевостях його концентрація у питній воді збільшена.

Вплив Натрію на довкілля пов'язаний з розчинністю його сполук у природних водах, водах грунтів і знаходженням у міжклітинних рідинах біологічних систем, де він приймає безпосередню участь у водно-мінеральному обміні. Підвищений вміст хлориду натрію у воді робить її непридатною для пиття, а у грунті — викликає утворення солончаків. Відхилення вмісту солей Натрію від норми у міжклітинній рідині викликає порушення обміну на межі клітина — міжклітинна речовина. Надмірне хронічне надходження хлориду натрію в організм людини є причиною стійкої гіпертонії, яка може виникнути порівняно у молодому віці.

Біологічна роль. В організмі Натрій відіграє дуже важливу роль, бо є одним з основних елементів, які приймають участь у мінеральному обміні, у підтриманні осмотичного тиску, кислотно-основної рівноваги, у проведенні нервових імпульсів.

Основні джерела надходження Натрію в організм - питна вода і їжа. У США різні постачальні системи надавали населенню воду з вмістом Натрію 0,4 — 1900 мг/л. Щоденна кількість Натрію, яка надходить в організм дорослої людини, складає у США 1600 — 1900 мг. В організмі Натрій знаходиться, в основному, у позаклітинній рідині. Весь обмінний Натрій в організмі дорослої людини складає 3890 мекв, при цьому в 17,5 л позаклітинної рідини міститься 2450, у внутрішньому середовищі, яке складає 30,3 л — 1440 мекв. У нормі у нерозведеній крові міститься 70 — 98 мМ/л, у плазмі — 130-156 мМ/л, в еритроцитах — 13 — 22 мМ/л, з сечею виділяється від слідів до 320 мМ/л Натрію. Піт містить 10 — 40 мМ/л, слина — 6,5 — 21,7 мМ/л, кал — менше 10 мМ/доб. У спинно-мозковій рідині — 138 — 156 мМ/л Натрію .

Натрій утримується у всіх тканинах: у кістках-78 мекв/кг, зубах — 298, м'язах — 31, у серці — 80, у легенях — 108, у мозкові — 74, у печінці — 83, у нирках — 76, у лімфі — 135 мекв/кг. Натрій, який надійшов з їжею легко і швидко розподіляється в організмі; всмоктування розпочинається у шлунку, але, в основному, відбувається у тонкому кишечнику. Виведення Натрію здійснюється переважно через кишечник, а також з сечею і потом.

У токсичних дозах Натрій викликає у риб параліч нервово-м'язового апарату, ураження жаберного епітелію. Характерна ознака отруєння риби Натрієм — темне забарвлення тіла. Летальна концентрація карбонату натрію у воді для коропів становить 0,25 г/л (через 24 години), тоді як у випадку сульфату натрію ця величина - 14,8 г/л, а для хлорату натрію — 17 — 18 г/л.

Гострі отруєння сполуками Натрію вивчали на тваринах, хлорид натрію проявляв тератогенну дію на мишей.

Гідроксид натрію при надходженні усередину викликає опіки губ, слизової порожнини рота, стравоходу і шлунка; слинотечу, нудоту, блювання, часто з кров'ю, сильні болі у роті, за грудиною і в області живота, неможливість ковтання, явища колапсу. Смерть може наступити у перші години або добу від шоку. Летальна доза NаОН лля людини — 10 — 20 мг. Гідроксид натрію володіє різко вираженим місцевим ефектом, проявляючи на шкіру і слизові припалюючу дію. Надзвичайно небезпечні пара, тверді часточки або розчин гідроксиду натрію для очей (внаслідок такого ураження можлива сліпота).

Хронічну дію карбонату натрію спостерігали у портових робітників, у яких число захворювань верхніх дихальних шляхів, ангіною, шлунково-кишкового тракту було в 1,5 рази більше, ніж у контрольній групі. Кальцинована сода проявляє виражену місцеву дію. У робітників, які були зайняті перевантаженням кальцинованої соди (їх вік до 40 років), виявлені опіки шкірних покривів, шкірні ерозії, виразки, екземи, а також викривлення, перфорація і інші дефекти носової перегородки.

Хлорид натрію при хронічному надходженні з водою або їжею виявляє на людину токсичну дію, наслідком якої є гіпертонія. Інгаляційне надходження хлориду натрію викликає у робітників бронхіти, порушення нюху аж до повної його втрати.

Токсичними є також хлорит і хлорат натрію.

Для Натрію ГДК у воді = 200,0 мг/л (за санітарно токсичним показником), клас небезпеки 2. Для гідроксиду натрію ГДК хімічної речовини в повітрі = 0,5 мг/м³, ТДК хімічної речовини атмосферному повітрі 0,01 мг/м³, клас небезпеки 2. Для карбонату натрію ГДК хімічної речовини в повітрі 2,0 мг/м³, ТДК хімічної речовини в атмосферному повітрі = 0,04 мг/м³, клас небезпеки 3. Для нітриту натрію ТДК хімічної речовини в атмосферному повітрі = 0,005 мг/м³. Для перборату натрію ГДК хімічної речовини в повітрі = 1,0 мг/м³, ТДК = 0,02 мг/м³, клас небезпеки 2. Для силікату натрію (за SiO₂) ГД = 30 мг/л, клас небезпеки 2. Для сульфіду натрію ГДК = 0,2 мг/м³, клас небезпеки 2. Для фториду натрію ГДК = 0,2 мг/м³, ГДК, = 0,03 мг/м³, ГДК = 0,01 мг/м³, клас небезпеки 2. Для хлориду натрію, аерозоль, ГДК = 5,0 мг/м³, ТДК = 0,15 мг/м³, клас небезпеки 3, для хлориту натрію ГДК = 1.0 мг/м³, акрозоль, клас небезпеки 3.

Калій — хімічний елемент І групи періодичної системи, аттомний номер 19, атомна маса 39,1, відноситься до лужних металів. У природі існує 2 стабільних ізотопи: ³⁹К і ⁴¹К та один радіоактивний ізотоп ⁴⁰К з періодом напіврозпаду 1,32·10⁹ років. Металічний калій одержаний Г. Деві в 1807 р. Вміст у земній корі — 2 5% за масою. Основні мінерали: сильвін КС1, карналіт КС1·МgС1₂·6Н₂О, каїніт КСl·MgSO₄·3Н₂О. Калій — м'який сріблясто-білий метал, кристалічна решітка об'ємноцентрована кубічна, густина — 0,862 г/см³, температура плавлення — 63,55 ⁰С, температура кипіння — 760 ⁰С, С_р — 29,60 Дж/моль·К, ЛН — 2,3 кДж/моль, ΔН_пл — 89,4 кДж/моль. ΔН_субл — 64,73 Дж/моль·К. Ρ — 7,12·10^-8 ом·м (20 ⁰С). Ступінь окислення — +1. На повітрі швидко окиснюється, енергійно реагує з водою і розчинами кислот, з галогенами, відновлює оксиди металів з утворенням К₂О, витісняє водень з рідкого амоніаку. Зберігають Калій під шаром гасу, толуолу, мінерального масла, а також у скляних ампулах в атмосфері азоту чи аргону. Одержують обмінними реакціями натрію з розплавами гідроксиду або хлориду калію, електролізом розплавів К₂СО₃ — КС1 з рідким свинцевим катодом і відгонкою Калію у вакуумі з утворенням сплаву Рb — К. Застосовується для одержання КО₂, в сплавах з натрієм як теплоносій в ядерних реакторах. Штучний ізотоп ⁴²К (період напіврозпаду 12,52 року) — радіоактивний індикатор у хімії, медицині і біології.

Сполуки Калію знайшли застосування у харчовій промисловостї. Альгінат калію, (С₆Н₈О₇К)_n — загущувач у виробництвї жувальних гумок, харчових кремів; L — гідрогенглутамату калію гідрат, НООССН(NH₂)(СН₂)₂СООК·Н₂О — підсилювач запаху харчових продуктів і замінник солі; гідрогенкарбонат калію. КНСО₃ — джерело СО₂ у виробництві безалкогольних напоїв; гідрогентартрат калію, НО-ОССН(ОН)СН(ОН)СООК — розпушувач у кондитерському виробництві; перйодат калію, КІО₄ — для якісного аналізу вуглеводів; нітрат калію, КNО₃ — консервант у харчовій промисловості; дигідрогенфосфат калію, КН₂РО₄ — компонент пекарських дріжджів, пекарських порошків, емульгатор харчових продуктів: гідрогенфосфат калію, К₂НРО₄ — для приготування буферних розчинів, компонент харчових дріжджів; сорбіт калію, СН₃СН=СНСН=СНСООК — антиоксидант і консервуючий засіб; цитрату калію моногідрат, К₃С₆Н₅О₇·Н₂О — емульгатор у сироварній промисловості, добавка для підкислення кондитерських виробів; тартрату калію - натрію тетрагідрат, NаООССН(ОН)СН(ОН)·СООК·4Н₂О — емульгатор у сироварінні, пекарний порошок (замінювач дріжджів).

У медицині застосовуються бромід, хлорид, йодид, оротат, перманганат, ацетат, бромат, хлорат, йодат і інші сполуки Калію .

Джерелом забруднення довкілля Калієм у межах до 50 м від автостради є викиди автотранспорту, значна кількість цього елемента надходить також у грунт з твердими викидами металургійних заводів. Тверді викиди підприємств чорної металургії забруднюють грунт у радіусі до 3 км. Тверді сольові залишки і глиняні шлами від переробки калійно-магнієвих руд містять до 11 — 19 мас. % хлориду калію. В Україні великі кількості сольових калїєвмісних відходів залишає хімічний комбінат м. Калуша Івано-Франківської області. Виробництво хлориду калію, який використовується як добриво, потребує витрат разом з відходами 45 — 94 кг води на 1 т переробленої руди. При обстеженні ряду підприємств з переробки калійно-магнієвих руд, було визначено, шо загальна кількість втраченої води досягає декількох мільйонів кубометрів. Є припущення, шо ці води разом з талими і зливовими (у процесі фільтрування крізь товщі накопичень відходів і захоплювання з собою розчинних сполук лужних металів) при наявності гідравлічного зв'язку з водоносними горизонтами, можуть проникати як в артезіанські води, так і у відкриті водоймища. Калійні підприємства сильно забруднюють воду Річок у районах, розміщених нижче за течією.

Господарчо-побутові відходи міст у районах з недостатнім рівнем благоустрою підвищують рівень Калію у стоках, те ж саме спостерігається у стоках асфальтованих територій з інтенсивним транспортним навантаженням. Якщо для зрошення земельних ділянок використовують промислово-побутові стічні води, то це призводить до збільшення вмісту Калію в овочах, наприклад, редисці та моркві, на 25 — 60% порівняно з контролем.

Вплив Калію на довкілля пов'язаний з високою розчинністю його сполук у природних водах. Калій входить в групу головних макроелементів цих вод. 3 гірських порід сполуки Калію легко виносяться водами і потрапляють у водоймища. У прісних водах Калій поглинається організмами і захоплюється глинами, в океані його сполуки також поглинаються організмами і захоплюються донними намулами. Характер розчинності сполук Калію обумовлює його міграцію у природних водах переважно в іонно-розчиненому стані, але основна його частина перебуває у складі суспензій.

Біологічна роль. Іони Калію впливають на клітинний обмін речовин, концентрація цих іонів усередині клітин більша, ніж у міжклітинному середовищі організмів. Різниці концентрацій іонів Натрію і Калію у клітині і міжклітинному середовищі є причиною виникнення мембранного потенціалу між внутрішнім і зовнішнім середовищем клітини. Завдяки цьому потенціалу в організмах здійснюються важливі процеси — передаються нервові імпульси.

Калій відіграє важливу роль, приймаючи участь в генерації біоелектричних потенціалїв, підтриманні осмотичного тиску, приймає участь у вуглеводному обміні, синтезі білків. Він є основним внутрішньо-клітинним катіоном. Калій надходить в організм з їжею і водою. В організмі дорослої людини міститься 4000 — 9000 мекв Калію або 160 — 250 г (за іншими даними 140 г, 62% — у м'язах і 11% — у скелеті), з них тільки 2% — у позаклітинній рідині (інтерстиціальна рідина, плазма крові). Добова потреба у Калію складає 2 — 3 г у дорослих і 12 — 16 мг/кг у дітей. Вміст Калію (в мекв): тіло зі скелетом 68, кістки — 15, зуби — 17, м'язи — 100, серце — 64, легені - 38, мозок — 84. печінка — 55, нирки — 45, еритроцити — 150, сироватка крові — 4,5; спинномозкова рідина — 2,3; лімфа - 2,2.

У шлунковому соці Калію у 3 — 5 разів більше, ніж у плазмі; вміст у сечі — 80 — 100 мМ/л.

Концентрація Калію у плазмi і його запаси в організмі регулюються нирками. Обмін Калію в організмї відбувається надзвичайно інтенсивно: за 1 хв. у клітинах мозку обмінюється 3,3 - 4,0% Калію, у сітківці ока — 8 — 10,7%. 3 організму Калій виводиться в основному з сечею (93 — 95%).

Калій відіграє важливу роль у нормальному функціонуванні серця, активує внутрішньоклітинні ферменти.

Хлорид калію у надмірних концентраціях токсичний для риби (окуні, білорибиця), бо викликає розпад жаберного епітелію. Нітрат, сульфат і фосфат калію при певних значеннях концентрацій викликають загибель риб. Від надмірного вмісту Калію у природній воді зменшується здатність відтворення у ракоподібних.

Гідроксид калію має ще агресивнішу дію на слизові оболонки, очі, шкіру і прийманні усередину, ніж гідроксид натрію. Механізм цього некротизуючого процесу — дія іону ОН^-, який звільняється в результаті дисоціації молекули КОН або NаОН, утворення розчинних лужних протеїнатів, денатурація білкових молекул. Летальна доза КОН для людини - 10 - 20 мг.

Безхлорні калїйні добрива — сульфат калію і калімагнезія (сульфат калію і магнію) у виробничих умовах викликають у робітників підвищену захворюваність і розлади органїв дихання. Крім цього ці речовини знижують загальну резистентність організму, внаслідок чого теж зростає захворюваність органів дихання.

ГДК хімічної речовини в повітрі робочої зони для карбонату калію — 2,0, нітрату калію — 5,0, сульфату калію — 10,0, хлориду калію — 5,0, гексаціаноферату (ІІ) калію і гексаціаноферату (ІІІ) калію — 4,0, калію магнію сульфату — 5,0 мг/м³.

ТДКхімічної речовини в атмосферному повітрідля карбонату калію — 0,05 мг/м³, для хлориду калію — 0,1 мг/м³.

Всі названі сполуки мають клас небезпеки 3.

3. Купрум

Купрум — хімічний елемент 1 групи періодичної системи, атомний номер 29, атомна маса 63,50. У природі відомо 2 стабільні ізотопи: ⁶³Сu і ⁶⁵Сu. Мідь була відома ще близько 4 тис. років до н.е. Вміст у земній корі — 4,7·10^-3% за масою. Основні мінерали: халькопірит CuFeS₂,. халькозин Cu₂S, ковелін CuS, малахіт Cu₂(OH)₂CO₃, азурит Cu₃(OH)₂·(CO₃)₂. Пластичний червоний метал, кристалічна решітка гранецентрована кубічна, густина — 8,94 г/см³, температура плавлення — 1084 ⁰С, температура кипіння — 2540 ⁰С, С_р - 24,4 Дж/моль·К, ΔН_пл — 12,97 кДж/моль, ΔН_вип — 302 кДж/моль, S⁰₂₉₈ — 33,1 Дж/моль·К, ρ — 1,7 мкОм·см. Ступінь окислення — +1, +2, дуже рiдко +3. У сухому повітрі при кімнатній температурі майже не окиснюється, в присутності вологи i СО₂ на поверхні металу утворюється зеленувата плівка Сu(НСО₃)₂, при нагріванні на повітрі окиснюється до СuО (чорний) або Сu₂О (червоний). Мідь взаємодіє з галогенами, сiркою, нітратною і сульфатною кислотами, утворює комплексні сполуки з амоніаком, ціанідами і іншими комплексоутворювачами. Одержують плавкою сульфідного концентрату з наступним окисненням утвореного мідного штейну до чорнової міді, яку рафінують вогневим і електролітичним методом. У гідрометалургiйному методі мідь вимивають з мідновмісних мінералів сульфатною кислотою або розчином амоніаку з наступним осадженням, цементацією, електролізом і вилученням екстракцією чи іонним обмiном. Використовується для виготовлення кабелю, струмопровідних частин електричних установок, теплообмінників, як компонент багатьох сплавів (латуней, бронзи, міднонікелевих і інш.).

Виробництво за кордоном біля 11 млн. т/рік.

Препарати Купруму використовуються як отрутохімікати і мікродобрива у сільському господарстві. Гліцинат Купруму (NН₂СН₂СОО)₂Сu — лікувальний засіб, який є каталізатором біохімічного засвоєння Феруму; пентагідрат цитрату купруму (ІІ) (С₆Н₄О₇)Сu₂·5Н₂О — антисептичний засіб.

Основні джерела забруднення довкілля Купрумом - підприємства кольорової металургії (їх промислові викиди, відходи, стічні води), транспорт, купрумовмісні пестициди і мікродобрива, підприємства гальванізації, вуглеводневі види палив у різних галузях промисловості. Річний обсяг техногенних надходжень Купруму у навколишнє середовище складає: в амосферу — 56 тис.т, з відходами — 77 тис.т і з добривами — 94 тис.т; в результаті роботи хімічних підприємств на поверхню землі щорічно надходить біля 155 тис.т. У кам'яному вугіллі міститься до 15 мг Купруму на 1 кг. Внаслідок спалювання вугілля і «нафти в атмосферу щорічно надходить бiля 2100 т Купруму. На території гірничометалургійного комбінату і на віддалі декількох кілометрів від нього концентрація Купруму у повітрі підвищена (1,3 мг/м³ проти середньої 0,09 мг/м³ в атмосфері міста). На території комбінату вміст Купруму у шарі ґрунту глибиною до 2 см складає 1,1%, метал у цьому випадку перебуває у скляді переважно водорозчинних і легко мігруючих форм.

В Україні найбільше забруднені Купрумом ґрунти м. Херсону. Де максимальний вміст перевищує ГДК для грунту у 7,3 рази, м. Марганця — у 6,3 рази, м. Маріуполя — у 5,1 рази і м. Луганська у 3,8 рази. Сільськогосподарські угіддя забруднені промисловими токсикантами з вмістом Купруму у Херсонській і Хмельницькій областях, де середнє перевищення фонового рівня у ґрунті становить 2,2 рази, у Миколаїській — 1,5 рази, Луганській — 1,3 рази (зя 1995 р.).

Вплив Купруму на довкілля проявляється в тому, що забруднений водорозчинними сполуками грунт втрачає чітку структуру, його загальна пористість зменшується, руйнування структури призводить до порушення водопроникності, погіршення водно-повітряного режиму грунтів. 3 різних джерел Купрум може потрапляти у морські води. Наприклад, у Чорному морі концентрація Купруму досягає 30,2 мкг/л, у поверхневому шарі вод Світового океану ця цифра досягає значення 235 мкг/л (за даними до 1988 р.). Стічні води металургійного, машинобудівного, хімічно-фармацевтичного і ін. виробництв можуть містити Купрум до 400 — 500 мг/л.

Критичний рівень, тобто величина, при якій надходження важкого металу у довкілля не призводить до накопичення викидів у компонентах ландшафту і структурної перебудови цих компонентів, тобто зональний тип ландшафту не змінює своїх функціональних властивостей, складає для Купруму 3-30 кг/км² на рік.

У воді сполуки Купруму досить токсичні для всіх представників водної фауни і флори. Розчинні хлорид і нітрат купруму токсичні для риби у концентраціях 0,01 — 0,02 мг/л. Тоді як сама мiдь помірно токсична. У м'якiй воді Купрум виявляє вищу токсичну дію, ніж у твердій. Високу токсичність у воді проявляє сульфат купруму, від малих концентрацій якого гинуть прісноводні поліпи, п'явки, сігові риби.

Встановлена висока токсичність міді і сполук Купруму для ґрунтової мікрофлори. Після обробки купрозаном або бордоською сумішшю загальна кількість мікроорганізмів у ґрунті знижувалась на 21 — 72%, а у випадку спороносних мікроорганізмів — на 23 - 92%. Сполуки Купруму пригнічують діяльність нітрифікуючих бактерій.

Підвищений вміст Купруму у грунті зменшує врожай або висоту рослин (це було встановлено для вівса та конюшини), викликає загибель дощових черв'яків. Вміст Купруму у грунті на рівні 6 — 15 мг/кг вважається недостатнім, 15-60 мг/кг — нормальним і більше 60 мг/кг — надмірним. Надмір Купруму у ґрунті призводить до розвитку хлорозу у рослин. Води для поливу різних рослин повинні мати концентрації Купруму не вищі дозволених.

У харчові продукти надмірна кількість Купруму може потрапляти з овочами і фруктами, які перед збиранням несвоєчасно обробляли отрутохімікатами з вмістом Купруму, з мідного посуду, у якому зберігали продукти, із забрудненою Купрумом водою.

Біологічна роль Купруму дуже важлива. Елемент входить у кров'яний пігмент нижчих тварин (гемоціанін), купреїн крові вищих тварин, а також у такі порфірини тваринного світу, як цитохром і турацин, входить до складу ензимів, приймає участь у ферметативних реакціях, процесах кровотворення,імунних процесах, обміні речовин. Наявність Купруму в організмі створює можливість утворення речовин, необхідних для дихання клітин.

Купрум — неоохідний мікроелемент для людини, тому його оптимальні кількості потрібні у складі харчових продуктів.

3а звичайних умов людина одержує на добу переважно з їжею в середньому 2 — 5 мг Купруму. Потреба в Купрумі складає для дорослих за звичайних умов 1,5 — 3 мг. а при напруженій м'язовій роботі надходження Купруму не може бути нижче 4-5 мг. Багато Купруму містять пшениця (25 мг/кг) і овес 23 мг/кг), мало — редька (1 мг/кг), томати (2 мг/кг) і курячі яйця (2 мг/кг).

Тіло дорослої людини масою 70 кг містить всього 50-120мг Купруму. У нерозведеній крові людини міститься 100-140 мкг % Купруму, у плазмі — 60 — 150 мкг %, у формених елементах — 66 — 130 мкг %, у сечі — 0,016 — 0,033 мг/л. У нормі елемент розподіляється в організмі наступним чином (в мг % на сиру тканину): печінка — 0,3 — 1,3, мозок — 0,1 — 0,6, серце — 0,1 — 0,6, нирки — 0,17 — 0,3. селезінка — 0,26, легені - 0 25, кістки — 0,1-0,6, м'язи – 0,54; волосся чоловіків 14,0±2,5 мкг/г, волосся жінок — 16,4±3,2 мкг/г, у нігтях 11 — 53 мкг/г, у шкірі — 65 мкг/100 мг, у жіночому молоці -0,24 — 0,5 мкг/мг. У процесі довготривалого розвитку біологічних систем вміст Купруму у тілі живих організмів знижується від бактерій до ссавців. 3 віком вміст Купруму у крові прогресивно знижується.

Із загальної кількості Купруму, яка надійшла в організм протягом доби, засвоюється біля 30 — 40%, решта переходить у сульфід і виводиться. Поглинений Купрум всмоктується у шлунку і верхніх відділах тонкого кишечника протягом перших двох годин після надходження. У крові Купрум транспортується альбуміном. Більша частина засвоєного Купруму надходить у печінку, де зв'язується з церулоплазмином; у такому стані циркулює до 90 — 96% всього Купруму, який міститься у сироватці крові.

Біля 80% абсорбованого Купруму виводиться через печінку з жовчю, 16% — через кишечник і біля 4% — через нирки. Період біологічного напіввиділення Купруму з організму людини складає біля 4 тижнів.

Купрум — високотоксичний елемент, який може викликати як гострі, так і хронічні отруєння. Спектр токсичної дії Купруму досить широкий з різноманітними клінічними проявами. Механізм токсичної дії Купруму зводиться до блокування SН-груп білків, особливо ферментів. Купрум має здатність підвишувати проникність мембран мітохондрій і тому володіє високою гепатотоксичністю. При гострому отруєнні іонами Сu²⁺, відбувається виражений гемоліз еритроцитів. Інтоксикації сполуками Купруму можуть бути супутнї аутоімунні реакції і порушення метаболізму моноамінів.

При дослідженні гострого отруєння тварин виявлена токсична дїя сполук Купруму при введенні у шлунок, при інгаляційному надходженні та внутрішньочеревному введенні.

Гострі отруєння Купрумом людей спотерігали при зачищенні мідних валів, шліфуванні мідних шайб, різанні та зварюванні виробів з міді, прокатуванні мідних болванок, зачищенні мідного дроту, дуговому плавленні мідного лому. При цих процесах конценграція Купруму у повітрі досягала рівнів 0,22 — 14 мг/м³. Вже чсрез 1 — 2 г у працюючих з'являлись ознаки отруєння — подразнення слизових, солодкий смак у роті, через декілька годин — головний біль, слабкість (особливо у ногах), почервоніння зіву і кон'юктиви, нудота, біль у м'зах, деколи блювання і пронос, розбитість, остуда, температура 38 — 39 ⁰С. Через день температура стає нормальною, але слабкість, головний біль, запаморочення, частий пульс, лімфоцитоз ще наявні. Така ж картина спостерналась при вдиханні пилу карбонату купруму (ІІ), розпиленi оксиду купруму (ІІ), а також чищенні апаратів від залишків сполук Купруму.

Спостерігали гострі отруєння людей при протравлюванні зерна фунгіцидом, який містив карбонат і сульфат Купруму (ІІ) і до 0,005% Арсену, при обробці виноградників купромовмісними фунгіцидами (мідний купорос, бордоська суміш, гідроксосульфат і гідроксохлорид купруму (ІІ)) за допомогою навісних обприскувачів при концентрації аерозоля у повітрі від 1 до 130 мг/м³. Внаслідок отруєння виникали характерні симптоми — напади кашлю, нападоподібні болі у животі, інколи носові кровотечі. Стан "міднопротравної лихоманки" триває зазвичай 3 — 4 днi. Звикання наступає досить швидко. Характерною ознакою "мiднопротравної лихоманки" у порівнянні з "ливарною ("цинковою”) є ураження шлунково-кишкового тракту. Шлунково-кишкові розлади описані при дії бронзовогопилу і вдиханні бризок розчину гідроксиду купруму (ІІ).

Описаний смертельний наслідок від вдихання дитиною порошку бронзи (70% міді і 30% цинку). Відомі важкі харчові отруєння людей Купрумом з питною водою, лимонадом, аличовою пастилою.

Інсектециди, які мiстять сполуки Купруму, при надходженні у травний тракт у процесі оприскування викликають у першу чергу металевий присмак у роті, нудоту, нападкоподібні болі у животі, пронос з домiшкою крові, при важких формах — ураження печінки, гемолітична анемія, гематурія, некротичний нефроз.

Відомі смертельні випадки від отруєння розчином сульфату купруму (ІІ).

Хронічний вплив міді і солей Купруму викликає функціональні розлади нервової системи, печінки і нирок, утворення виразок і перфорацію носової перегородки. У працюючих на виробництві виробів з міді і її сплавів зареєстровані церебральні ангіоневрози зниження фагоцитарної активності сироватки крові, титру лізоциму і бактерицидної активності сироватки кровi, захворiовання шлунково-кишкового тракту; вміст Купруму крові збільшується на 28 — 38%. Найвища професійна захворюваність встановлена у робітників зі стажем 10-15 років.

Професійні отруєння спостерігались у робітників електролітичного рафінування міді, серед працюючих з мідними порошками, у робітників мідних рудників, у стажованих плавильників міді. Симптоми хронічного отруєння у зазначених випадках залежали від специфіки виробництва. Вони проявлялись функціональними змінами ЦНС, ураженням периферійної системи, зниженням імуннобіологічної реактивності, ураженням зубів і слизової рота, гастритами, виразковою хворобою (у робітників електролітичного рафінування міді); у вигляді ринітів, фарингітів, гастритів, зменшення ємності легень, порушення функції печінки і білірубінемії. В окремих випадках були печія, болі в області шлунка, поганий апетит, нудота (у робітників міднопорошкового виробництва). Спостерігались зміни у виглялі підсилення коренів легень, базальної емфіземи, збільшення рівня сіалових кислот у крові, запалення і фіброзу ясен (у працівників мідних рудників); у плавильників міді були характерні скарги на тупі болі у правому підребер'ї, збільшення печінки, виявлена патологія шлунка, є дані про професійний рак.

Є чітка залежність концентрiцiії Купруму у волоссі робітників від стажу і характеру роботи.

Сполуки Купруму проявляють місцеву дію, подразнюючи шкіру, часто вони викликають алергічні дерматити (часом аж до некрозу) та екзему. При захворюванні vitiligo (білі депігментовані плями на шкірі) вмiст Купруму на ділянках vitiligo знижений і становить 26±5 мкг/100 мг.

ГДК Купруму в харчових продуктах, мг/кг: продукти рибні — 10,0; м'ясні — 5,0; молочні — 1,0; зерно, крупа — 10,0; хліб — 5,0; овочі — 5,0; фрукти — 5,0.

Для міді ГДК хімічної речовини в повітрі робочої зони — 1,0 мг/м³, ГДК у воді водоймища — 1,0 (орг.) мг/л, ГДК водоймищ для рибного господарства — 0,001 мг/л, ГДК в орному шарі ґрунту— 3,0 мг/кг, клас небезпеки 3: для оксиду купруму (І) і оксиду купруму (ІІ) ГДК середньодобової концентрації хімічної речовини в повітрі населених місць — 0,002 мг/м³, ГДК водоймищ для рибного господарства — 0,001 мг/л, клас небезпеки 2: для сульфату купруму (ІІ) ГДК хімічної речовини в повітрі, робочої зони, — 0,5 мг/м³, ГДК — 0.003 мг/м'. ГДК середньодобової концентрації хімічної речовини в повітрі населених місць — 0.001 мг/м³, клас небезпеки 2.

Аргентум — хімічний елемент І групи періодичної системи, атомний номер 47, атомна маса 107,87. У природі 2 стабільних ізотопи Ї"ІАу і Ї"А . Срібло відомс з давніх часів. Вміст у земній корі — 7·10^-10% за масою. Мінерали: аргентит (срібний блиск) Аg₂S, піраргирит Ag₃SbS₃, прустит Ag₃AsS₃ і самородне срібло. Утримується переважно в свинцево-цинкових, мідних і золото-срібних рудах. Пластичний у гарячому стані білий метал, кристалічна решітка гранецентрована кубічна, густина — 10,5 г/см³, температура плавлення — 961,9 ⁰С, температура киспіння — 2170 ⁰С, С_р — 25,3 Дж/моль·К. ΔН_пл — 11,3 кДж/моль, ΔН_вип — 266,8 кДж/моль. S⁰₂₉₈ — 42,58 кДж/моль·К. Ступінь окислення — найчастіше +1, рідко +2, +3, дуже рідко +4. Порівняно з іншими металами, які використовуються як провідники. Має найменший питомий опір – 1,62 мкОм·см і теплопровідність 423 Вт/м·К. На повітрі срібло не окиснюється, але поступово покривається шаром чорного сульфіду срібла Ag₂S. При кімнатній температурі взаємодіє з озоном, концентрованою азотною кислотою, сумішшю КCN і H₂O₂ реагує з розплавом КОН, КNO₃ при нагріванні — з галогенами, НС1, Н₂, парою сірки, селену, телуру. Одержують головним чином при переробці свинцево-цинкових руд. Срібло концентрується в чорновому свинці, з якого вилучається при введенні цинку у вигляді Ag₂Zn₃ (разом з золотом, піна на поверхні розтопленого свинцю). Цинк відганяють дистиляцією, свинець окиснювальною плавкою. Одержують сплав, який має 98% срібла і 2 % золота, міді, свинцю і інших металів. Кінцева очистка від золота виконується електролізом. 3 мідних руд срібло виплавляють разом з чорновою міддю, потім вилучають його з анодного шламу, який утворюється при електролітичному рафінуванні міді. Застосовується як компонент сплавів для ювелірних виробів, монет, медалей, припоїв, столового і лабораторного посуду, для сріблення апаратів харчової промисловості, дзеркал, ялинкових іграшок, для виготовлення деталей електровакуумних приладів, електричних контактів, електродів, "мостів" у стоматології, друкованих мікросхем, для стерилізації води, як каталізатор в органічному синтезі, колоїдний розчин срібла — антисептичний засіб.

Аргентум надходить у довкілля при спалюванні вугілля, а також з викидами промисловості та транспорту.

В організм людини щоденно надходить не більше 20 мкг Аргентуму. Якщо для приготування їжі використовують срібний посуд, то його вміст у продуктах може бути більшим. У США згідно стандарту допустима концентрація Аргентуму у воді становить не більше 50 мкг/л.

Підвищені концентрації Аргентуму у воді для поливання згубні для кукурудзи, люпину, бобів. Нітрат аргентуму є інгібітором утворення етилену в яблуках і токсичним по відношенню до протопластів. Встановлена токсична дія Аргентуму на водорості, бактерії, дафнії, рибу.

Біологічна роль. При надходженні в організм людини Аргентум сполучається з білками, утворюючи сполуки, яким не властивий діаліз, в організмі Аргентум розподіляється рівномірно.

Іони Аргентуму навіть у дуже малих концентраціях мають сильно виражену антисептичну дію і тому його нітрат використовується в медицині.

ГДК речовини в повітрі робочої зони для срібла — 1 мг/м³, клас небезпеки 2, для карбонату, нітрату, оксиду, хлориду, ГДК речовини в повітрі робочої зони— 0,5 мг/м³, клас небезпеки 2.

Читайте також:

1. Ультрамікроелементи з ще меншою концентрацією (аурум, аргентум, платина, плюмбум, бром тощо).

Переглядів: 3169