Fluorowce
Ważniejsze pierwiastki tej grupy to:
fluor,
chlor, brom i jod
.
Aktywność chemiczna tych pierwiastków
maleje
wraz ze
wzrostem masy atomowej
.
Wszystkie pierwiastki tej grupy są
chemicznie i biologicznie aktywne.
W przyrodzie nie występują w stanie
wolnym.
Jest pierwiastkiem najbardziej
elektroujemnym i najbardziej aktywnym
chemicznie; reaguje prawie z wszystkimi
pierwiastkami, związkami organicznymimi
nieorganicznymi
Fluor i jego związki
Fluor jest najlżejszym pierwiastkiem tej grupy.
Jest gazem o barwie żółtozielonkawej,
o ostrej i silnej woni zbliżonej do zapachu kwasu
podchlorowego. Wykazuje dużą
aktywność chemiczną, tworząc z wodą obecną w
powietrzu
fluorowodór
, działający silnie
utleniająco i korozyjnie. Dlatego jako gaz lub
skroplony nie może być przechowywany w
naczyniach metalowych.
Jest pierwiastkiem najbardziej elektroujemnym i
najbardziej aktywnym chemicznie; reaguje
prawie ze wszystkimi pierwiastkami i związkami
nieorganicznymi i organicznymi.
Fluor należy do grupy
„pierwiastków
niezbędnych „
dla organizmu żywego,
gdyż wchodzi w skład kości i zębów.
Zarówno niedobór jak nadmiar
fluoru
powoduje zmiany
zwyrodnieniowe kości i zębów.
Niedostateczna jego ilość może
sprzyjać powstawaniu próchnicy
zębów.
Występowanie
W przyrodzie fluor występuje głównie w
minerałach, głównie:
fluorytu, kriolitu i
fluoroapatytu
oraz w organizmach roślinnych i
zwierzęcych. Zanieczyszczenie powietrza
następuje głównie w wyniku działalności
człowieka w różnych gałęziach przemysłowych.
Zastosowanie
W postaci fluorków lub fluorowodoru jest
stosowany w przemyśle szklarskim, metalurgii, w
przemyśle optoelektronowym (np. lasery
zawierające fluorek ksenonu XeF). Stosowany
jest do produkcji środków do zwalczania
szkodników np. fluorek sodu (NaF), fluorooctan
sodowy (FeCH
2
CooNa), fluorek krzemu (SiF
4
),
kwas fluorokrzemowy (H
2
SiF
6
). W przemyśle
tworzyw sztucznych stosowany jest fluoroboran
etylowy [(C
2
H
5
)
2
OBF
3
] jako katalizator w
polimeryzacji związków winylowych.
Wchłanianie
Do organizmu fluor i jego związki wchłaniają się w
płucach np. fluorowodór wchłania się w ok. 90 %, a
związki fluoru dobrze rozpuszczalne w wodzie,
wchłaniają się dobrze drogą oddechową i drogą
pokarmową oraz skórę.
Losy w organizmie
Dzienne jego zapotrzebowanie jest pokrywane
wraz z przyjęciem pokarmu i wody. Najbardziej
korzystna jest zawartość fluoru w wodzie w
stężeniu 1mg/l, a akceptowane mogą być stężenia
w granicach 0,5-1,5 mg/l.
Fluor odkłada się w kościach i zębach, a także w
włosach i paznokciach.
Wydalanie
Wchłonięty ulega wydaleniu z moczem w 20 % w
ciągu 3 h, a po 24 h ok. 50 %. Z kałem wydala się
6-10 %, z potem 13-23 % wchłoniętej dawki.
Mechanizm działania toksycznego
Fluor i jego związki, działają toksycznie
bezpośrednio na komórki, zaburzając przemianę
wapnia i procesy enzymatyczne, ponieważ
wywierają wpływ na
metaloenzymy
lub
enzymy
zależne od magnezu, żelaza, miedzi i wapnia.
Tworzą z wapniem nierozpuszczalne połączenia ,
zmniejszając jego stężenie we krwi.
Duże dawki fluoru hamują oddychanie tkankowe,
przemianę węglowodanów, lipidów, syntezę
hormonów gruczołów przytarczycznych i
przysadki, a także gruczołu tarczowego.
Fluor i większość jego związków
działa żrąco
;
mogą przenikać przez naskórek i leżące głębiej
tkanki, powodując martwice.
Objawy zatrucia
ZATRUCIA OSTRE
- wdychanie fluorowodoru
– ostre zapalenie dróg
oddechowych możliwością obrzęku płuc.
- podanie drogą pokarmową
- fluorku sodu powoduje
jego rozkład w wydzieleniem
fluorowodoru
, który
działa silnie drażniąco na błony śluzowe, powoduje
bóle brzucha, wymioty i biegunki oraz objawy
„tężyczki” (wiązanie wapnia).
- kontakt z skórą i błoną śluzową
– wywołuje oparzenia.
W zatruciach ostrych, fluor można wykryć we
wszystkich narządach, a przede wszystkim duże ilości
w gruczole tarczowym.
ZATRUCIA PRZEWLEKLE
Objawy podobne jak przy zatruciu ostrym.
Na zębach powstają plamy matowo-białe lub
brunatne przy równoczesnym zniekształceniu zębów.
Zaburzenie w uwapnieniu :
osteoporoza
(niedowapnienie kości) i
osteoskleroza
(przewapnienie kości miękich).
Zmiany powyższe występują szczególnie w
kręgosłupie, czasami w miednicy , żebrach i innych
kościach.
Prowadzi to do usztywnienia kręgosłupa,
przykurczów zmniejszenia ruchomości stawów
(określane jako rozsiane stwardnienie kości).
Występuje przewlekły nieżyt oskrzeli, uszkodzenie
układu krwionośnego, a przede wszystkim w zakresie
układu czerwono-krwinkowego. Zapalenie nerwu
wzrokowego i spojówek oraz zaburzenia w trawieniu.
FLUOROOCTAN
Jest to silnie toksyczny pestycyd
(rodentycyd) przeznaczony do zwalczania
gryzoni.
Jest przykładem związku, który w badaniach
in vitro
na wyizolowanych układach
enzymatycznych wydawał się nieaktywny.
Po aktywacji metabolicznej, staje się silnym
inhibitorem, hamując reakcje zachodzące w
cyklu KREBSA .
Mechanizm działania toksycznego
Normalnie ,reszty dwuwęglowe (octan) po aktywacji
do acetylokoenzymu A ulegają kondensacji ze
szczawiooctanem, dając kwas cytrynowy. Kwas
cytrynowy w dalszych przemianach musi najpierw
przejść w
cis-akonitan
, a następnie w kwas
izocytrynowy.
Reakcja ta jest katalizowana przez enzym –
akonitazę
.
Podczas procesu tworzy się przejściowo kompleks
cytrynian- akonitaza,
a po odwodnieniu substratu
następuje uwolnienie enzymu, co umożliwia jego
dalszy udział w katalizie.
Fluorooctan zachowuje się podobnie: przechodzi w
formę aktywną (fluoroacetylo-CoA), następnie ulega
kondensacji ze szczawiooctanem, i dalej tworzy
kompleks z akonitazą. Kompleks ten nie ulega reakcji
odwodnienia i jest trwały. Powoduje to przerwanie
całego
cyklu KREBSA
, który jest podstawą przemian
energetycznych komórki.
Mechanizmowi temu towarzyszy
podwyższenie poziomu cytrynianu,
wywołany zablokowaniem akonitazy.
Objawy zatrucia
Występuje
arytmia
, której można zapobiec
podając wapń.
Wymioty, i ataki padaczkowe.
Następuje zapaść, zwolnienie oddychania.
Zgon następuje wskutek zablokowania
oddechu.
Ocena narażenia
Oceny narażenia dokonuje się wykorzystując wyniki
oznaczeń fluoru zarówno w powietrzu, wodzie i
żywności.
W środowisku pracy:
- dla fluoru
- NDS – 0,05 mg/m
3
; NDSCh – 0,4
mg/m
3
.
- fluorki jako (HF)
- NDS – 1 mg/m
3
; NDSCh – 3
mg/m
3
.
- fluorowodór (HF)
- NDS – 0,5 mg/m
3
; NDSCh – 4
mg/m
3
.
Dla potrzeb toksykologii przemysłowej przyjmuje się
jako dopuszczalne stężenie fluorków w moczu przed
rozpoczęciem pracy – 3mg/g kreatyniny, a w próbkach
moczy zebranych pod koniec pracy 7 mg/g kreatyniny.
Optymalne stężenie w wodzie pitnej wynosi 1mg/l.
Akceptowane jest w granicach 0,5 – 1,5mg/l
Dawka śmiertelna dla dorosłego wynosi 3 – 5 g fluorku
sodu.
Chlor
Chlor jest gazem ciężkim, o barwie
żółtozielonej, o przenikliwej i kłującej woni.
Rozpuszcza się w wodzie oraz w większości
rozpuszczalników organicznych. Jest
pierwiastkiem bardzo aktywnym, reaguje z
metalami i niemetalami.
Jest gazem niepalnym lecz silnie trującym,
żrącym i duszącym.
Jest cięży od powietrza i dlatego gromadzi się
przy powierzchni ziemi oraz dolnych partiach
pomieszczeń.
Chlor stwarza zagrożenie pożarowe w kontakcie
z substancjami i materiałami palnymi.
Z wodorem tworzy mieszaninę wybuchową.
Chlor tworzy szereg tlenków i kwasów o silnych
właściwościach utleniających i bakteriobójczych.
Chlor jest rozpowszechniony w przyrodzie w postaci
chlorków tworzących minerały jak
halit
(sól kamienna) i
sylwin
.
Występuje w wodzie morskiej oraz w wodach
mineralnych.
Otrzymywanie
Chlor otrzymuje się w procesie elektrolizy chlorków
zwłaszcza chlorku sodu, chlorków wapnia, magnezu i
potasu.
Zastosowanie
Chlor ma szerokie zastosowanie w przemyśle
chemicznym do licznych syntez m.in. do produkcji
kwasu solnego.
Wykorzystywany jest jako wybielacz w przemyśle
włókienniczym i papierniczym oraz używany jest do
dezynfekcji wody i ścieków.
Jako
gaz bojowy
został zastosowany w I wojnie
światowej(1915 r.).
Wchłanianie
Chlor wchłania się przez drogo oddechowe. Działa
silnie drażniąco na błony śluzowe oczu i dróg
oddechowych oraz skórę, zwłaszcza wilgotną
(spoconą) w wyniku powstania chlorowodoru (HCl)
oraz kwasu chlorowego[ in. kwasu podchlorowego
(HClO)].
Kwas chlorowy, tworząc N-chloropochodne,
uszkadza struktury komórkowe oraz uszkadza
czynność licznych enzymów, reagując z ich
grupami sulfhydrylowymi i tiolowymi.
Mechanizm działania toksycznego
Działa drażniąco na błony śluzowe oczu i dróg
oddechowych oraz skórę zwłaszcza wilgotną. Jest
substancją niebezpieczną dla środowiska oraz
działa toksycznie na organizmy wodne.
Rozpuszcza się w wodzie tworząc kwas solny.
Objawy zatrucia
Zbiorowe zatrucia ludzi zdarzają w przypadku uszkodzeń
zbiorników z ciekłym chlorem.
Anion chlorowy jest praktycznie nieszkodliwy i najbardziej
rozpowszechniony jako sól kuchenna i może być
przyjmowany w ilościach
10-15
g dziennie.
Przy znacznie wyższych ilościach i stężeniach powoduje
szereg powikłań(
izotonia i izoosmia
) co może doprowadzić
do śmierci.
ZATRUCIA OSTRE
Objawy zatrucia chlorem są uzależnione od jego stężenia
w powietrzu.
W stężeniu ok. 4mg/m
3
powietrza odczuwa się piekący ból
oczu, łzawienie, przekrwienie spojówek.
W miarę wzrostu stężenia obserwuje się odruchy kaszlu,
kichanie, łzawienie, obfite wydzielanie śliny oraz
podrażnienie tchawicy i oskrzeli (w stęż. Ok.15-40 mg/m
3
).
Przy ok. 80 mg/m
3
, napady kaszlu, wymioty, a
plwocina może zawierać krew, morze wystąpić uczucie
duszenia się, ucisk w klatce piersiowej, bóle za
mostkiem oraz uszkodzenie rogówki.
Powyżej 120 mg/m
3
obserwuje się spadek ciśnienia
tętniczego, obrzęk płuc i śmierć w wyniku zatrzymania
akcji serca.
W stężeniu ok. 3000mg/m
3
może nastąpić śmierć już po
kilku wdechach.
ZATRUCIE PRZEWLEKŁE
Chlor nie kumuluje się w organizmie i nie powoduje
zatruć przewlekłych.
Ostry przenikliwy zapach jest wyraźnym sygnałem
ostrzegawczym, co zapobiega zatruciom.
Przy długotrwałym narażeniu chlor w niskich
stężeniach wywołuje utratę węchu, zmiany skórne w
postaci trądzika chlorowego oraz uszkodzenie szkliwa
zębów. Obserwuje się przewlekły nieżyt dróg
oddechowych, występują nadżerki błon śluzowych nosa
i jamy ustnej.
Działania profilaktyczne
Na stanowiskach pracy wymagana jest miejscowa
oraz ogólna wentylacja.
Otwory zasysające wentylacji miejscowej
usytuowane powinny być w obrębie płaszczyzny
roboczej oraz w górnej części pomieszczenia i przy
podłodze.
Pierwsza pomoc
W zatruciach ostrych, osobę poszkodowaną
wynieść z miejsca narażenia.
Zapewnić spokój (bezruch) w pozycji półleżącej
lub siedzącej (wysiłek fizyczny może wyzwolić
obrzęk płuc).
Chronić przed utratą ciepła (okryć kocem).
W razie uczucia duszności podawać tlen ogrzany
(przez maskę).
Wezwać lekarza!.
Ocena narażenia
Pomiar stężenia chloru w powietrzu i
porównanie z NDS.
- NDS
- 1,5 mg/m
3
,
- NDSCh
- 9,0 mg/m
3
.
Brom
W temperaturze pokojowej jest cieczą o barwie
ciemnoczerwonej.
Jest jednym z dwóch pierwiastków obok rtęci w
postaci ciekłej.
Pary bromu są ciężkie i posiadają ostrą
przenikliwą i drażniącą woń.
Jest mniej aktywny chemicznie od chloru.
Brom tworzy związki z innymi halogenkami
(chlorem i fluorem).
Z wodorem tworzy silny kwas bromowodorowy,
który jest gazem bezbarwnym o ostrym
drażniącym zapachu.
Z tlenem tworzy szereg tlenków i kwasów
tlenowych np. kwas bromowy( HBrO
3
).
Bromki są dobrze rozpuszczalne w wodzie, z
wyjątkiem bromków: srebrowego, miedziowego
rtęciowego ołowiowego i palladowego.
Występowanie
Występuje w stanie związanym w wodzie morskiej,
w skorupie ziemskiej jako
bromokarnalit
i
bromosylwinit
w pokładach soli kamiennej i
potasowej, oraz w organizmach roślinnych i
zwierzęcych zwłaszcza morskich.
Zastosowanie
Stosuje się do produkcji barwników, pestycydów,
środków gaśniczych (freonów), oraz w lecznictwie
jako środek uspakajający.
Stosowany jest w przemyśle chemicznym jako
środek silnie utleniający do wielu syntez
organicznych, oraz do produkcji gazów bojowych i
łzawiących.
Bromek srebra jest składnikiem emulsji
fotograficznych.
Wchłanianie
Brom i jego związki oraz pary bromu, wchłaniają
się drogą oddechową, przez skórę i z przewodu
pokarmowego.
Wydalanie
Wydalanie bromu odbywa się przez nerki z
moczem.
Mechanizm działania toksycznego
Objawy zatrucia parami bromu są podobne do zatruć
chlorem.
Działanie toksyczne bromków polega na wypieraniu
chlorków z osocza i komórek, wywołując działanie
depresyjne na o.u.n., zaburzenia w gospodarce
elektrolitycznej, wzrost krzepliwości krwi,
niedotlenienie i wzrost stężenia
ditlenku węgla
we
krwi w wyniku upośledzenia wentylacji płuc.
Objawy zatrucia
W zasadzie zatrucia bromem i bromkami mają
charakter zatruć przewlekłych.
Istnieje bardzo mała rozpiętość pomiędzy dawką
leczniczą a toksyczną
Wywołują silne działanie drażniące na błony
śluzowe dróg oddechowych, kaszel,
zwiększone wydzielanie śluzu, krwotok z
nosa, uczucie ucisku w klatce piersiowej,
zawroty i bóle głowy.
Ciekły brom oraz jego pary , działają silnie żrąco
na skórę, wywołując ciężkie trudno gojące się
rany.
Dawka śmiertelna 35 g bromu
Czasami może dojść do odoskrzelowego zapalenia płuc
w wyniku zmniejszenia odruchów błony śluzowej.
Są spotykane dwa rodzaje zatruć;
przez
przedawkowanie
i w
wyniku nadwrażliwości
(nawet
przez małe dawki).
RODZAJE ZATRUĆ
-
miejscowe
– zmiany zapalne w gruczołach, które
biorą udział w wydalaniu bromu. Łzawienie oczu,
światłowstręt, ślinotok, zmiany nieżytowe w
śluzówce nosa, oskrzeli, które prowadzą do kichania
i kaszlu. Zmiany w śluzówce przewodu pokarmowego
(bóle żołądka, wymioty i bolesne biegunki).
Drażniące działanie na skórę (
swędzący trądzik
)
- ogólne
– ograniczone do układu nerwowego i
charakteryzują się: nieskoordynowaną
ruchliwością, chwiejny chód, niemożność pisania,
podwójne widzenie, apatia (obniżenie aktywności
i brak zainteresowania), depresja psychiczna,
osłabienie pamięci, otępienie, senność.
Leczenie
Leczenie polega na podaniu dużej ilości płynów
oraz soli kuchennej ( 1g w roztworze co godzinę).
W ciężkich przypadkach przy zagrożonym
oddychaniu, płukanie żołądka (kilka razy) w celu
usunięcia bromu wydalanego przez komórki
wydzielnicze żołądka.
Podaje się leki cucące, kofeinę, kardiamid.
Ocena narażenia
Ocenę narażenia w warunkach przemysłowych
oparta jest na pomiarze stężenia bromu w
powietrzu i porównaniu z NDS.
- DSNDS
- 0,7 mg/m
3
,
- NDSCh
- 2 mg/m
3
.
Jod
Od jest substancją stałą, krystaliczną o szaroczarnym
kolorze i metalicznym połysku. W temperaturze pokojowej
sublimuje, tworząc ciemnioioletowe dymy o ostrej
przenikliwej woni.
W wodzie rozpuszcza się gorzej od bromu i chloru,
tworząc roztwór o żółtobrunatnym zabarwieniu.
Rozpuszcza się dobrze w stężonych roztworach jodku
potasowego i licznych rozpuszczalnikach organicznych.
Łączy się z wieloma metalami i niemetalami.
Z wodorem jod tworzy jodowodór, który jest bezbarwnym
gazem, dymiącym w wilgotnym powietrzu i dobrze
rozpuszczalnym w wodzie.
Jest pierwiastkiem niezbędnym dla organizmu!.
Niedobór jodu jest przyczyną niedoczynności
tarczycy(wole).
Występowanie
Występuje w wodzie morskiej, głównie w postaci
jodków i jodanów (w stężeniu ok. 0,001 %) i wielu
naturalnych solankach oraz stanowi domieszkę
saletry chilijskiej.
Bogate w jod są wodorosty z głębszych wód.
W organizmie występuje głównie w tarczycy, także
w mięśniach, krwi; bierze udział w biosyntezie
hormonów gruczołu tarczowego (
tyroksyny
) oraz
bierze udział w przyswajaniu innych pierwiastków.
Zastosowanie
Związki jodu ( gł. jodki) są stosowane w przemyśle
chemicznym
do produkcji barwników, w przemyśle
farmaceutycznym
(jako
jodyna
, środki odkażające,
kontrastujące oraz w leczeniu tarczycy),
spożywczym
(jodowanie soli) oraz w
fotografii
.
Wchłanianie
Pary jodu w warunkach przemysłowych wchłaniają
się drogą oddechową.
Jod i jego związki (jodki i jodany) łatwo wchłaniają
się z przewodu pokarmowego
.
Detergenty ułatwiają wchłanianie jodu przez skórę.
Losy w organizmie
We krwi stężenie jodu związanego z białkiem
wynosi
Dzienne zapotrzebowanie organizmu ludzkiego na
jod wynosi 1 – 2 μg/kg m.c.
We krwi stężenie jodu związanego z białkiem
wynosi 2,4 – 8,1 μg/100 cm
3
. Około 98 % tej ilości
to jod tyroksyny.
Największa ilość jodu znajduje się w gruczole
tarczowym 1- 10 mg.
Wydalanie
Jod wydala się z organizmu głównie przez
nerki ( z moczem wydala się 15 - 16 μg/ 24 h.
Mniejsze ilości wydalają się z mlekiem, potem
i kałem.
Mechanizm działania toksycznego
Działanie toksyczne jodu polega na jego
bezpośrednim działaniu na komórki, wywołując
denaturację białek.
Pary jodu działają drażniąco na błony śluzowe
silniej niż pary chloru i bromu.
Częsty kontakt skóry nawet z małymi ilościami
jodu może wywołać uczulenie zapalne skóry ,
tzw.:
alergię jodową
.
Objawy zatrucia
ZATRUCIA OSTRE
- drogą pokarmową
– gwałtowne wymioty o ciemno
zabarwionej treści (co świadczy o usuwaniu jodu).
Inne objawy to: luźne stolce,, ból brzuch, pragnienie,
metaliczny posmak w ustach oraz wystąpienie
brunatnych plan w ustach, szum w uszach, wstrząs,
gorączka majaczenie, stupor (zesztywnienie).
Po wypiciu jodyny dochodzi do uszkodzenia ścian
żołądka i jelit, a także zwężenie przełyku.
Większe dawki jodu mogą uszkodzić nerki (martwica
kłębuszków nerkowych i kanalików).
-
bezpośredni kontakt z skórą
środków
dezynfekcyjnych zawierających jod wywołuje
działanie drażniące, zależnie od stężenia.
Jod krystaliczny wykazuje działanie żrące z
uszkodzeniem tkanek (oparzenia skórne, sączące się
rany i gorączkę).
-
drogą inhalacyjną
- działanie drażniące na drogi
oddechowe silniej od chloru i bromu.
ZATRUCIA PRZEWLEKŁE
Najczęściej przyczyną przewlekłych (zwykle
umiarkowanych)zatruć ludzi jodem jest
przyjmowanie go drogą pokarmową: w diecie
(jodowana sól kuchenna, wodorosty) i z
preparatów farmaceutycznych (m.in. niektóre
środki wykrztuśne i leki stosowane w leczeniu
niedoczynności tarczycy.
Jodki stosowane w lecznictwie po długim
leczeniu u osób wrażliwych mogą doprowadzić
do wystąpienia objawów zwanych „
jodzicą
”.
Rozróżnia się działanie:
- miejscowe
– zmiany zapalne: jamy ustnej z
ślinotokiem, śluzówki żołądka i jelit z bólami
żołądka, śluzówki nosa i oskrzeli, trądzik.
- ogólne
- polegające na pobudzeniu przemiany
materii, która może doprowadzić do wyniszczenia
organizmu.
Występuje podrażnienie błon śluzowych nosa z
obfitą wydzieliną, metaliczny posmak w ustach,
zapalenie spojówek, rumień skóry, pokrzywka,
zmniejszenie masy ciała, depresja, nadmierna
pobudliwość.
Dawka śmiertelna jodu dla człowieka wynosi ok. 3-4
g.
Ocena narażenia
Pomiar stężenia par jodu w powietrzu i porównanie z
NDS.
- NDS
- 1 mg/m
3
,
- NDSCh
- brak