Бор и неговите съединения
Характеристика на елемента. Елемент от III група на периодичната система. Атомен номер 5. Естествени изотопи: 10 B (19%), 11 B (81%).
Физикохимични характеристики. С AS 7440-42-8. В. М. м. 10.81. Кафяв аморфен прах, тъмносиви шестоъгълни кристали. 2.34. 2075–2300°С; 2550–3700 °C. Неразтворим във вода, основи. Реагира с концентрирана HNO 3 .
Кристалният диамант има висока твърдост и заема второ място сред елементите по този показател след диаманта. Б. може да съществува и под формата на аморфен кафяв прах. Последният съдържа най-малко 92,5% елементарни B., има плътност 1,7 и изгаря на въздух при температура 700 ° C, образувайки оксид B 2 O 3 . Б. лошо провежда електрически ток; диамагнитни.
В повечето съединения Б. проявява степен на окисление (+3). Б. е химически доста инертен, а кристалният Б. е по-малко активен от аморфния. B. реагира бавно с водна пара при нагряване, превръщайки се в ортоборна киселина H 3 BO 3 . Б. не реагира с водород дори при високи температури. B. реагира с флуор при стайна температура, с други халогени - при нагряване, образувайки летливи B. халиди от типа BHlg 3. При 900 ° C. B. реагира с азот, за да образува нитриди. Когато B. се нагрява със сяра или селен, се образува B 2 S 3 сулфид или B 2 Se 3 селенид. Когато B. се калцинира с въглища в електрическа пещ, се образува карбид B 4 C. Б. не реагира с фосфор, арсен, антимон. Б. образува бориди с металите. Б. възстановява много оксиди, халогениди, сулфиди.
Киселините, които не са окислители, не реагират с B.. Концентрирана азотна киселина и царска вода окисляват B. до ортоборна киселина. При 250 ° C концентрираната сярна киселина се редуцира от B. до серен оксид (IV) и фосфорна киселина при 800 ° C - до фосфор. При червена топлина се отделят флуоро- и хлороводород в присъствието на B. водород. Сливането на Б. с алкали води до образуването на борати. Водните разтвори на алкали нямат ефект върху B.. Б. реагира енергично със стопилки от натриев пероксид и смес от калиев нитрит и натриев карбонат. Б. е склонен към образуване на комплекси, характеризира се с координационно число 4.
Касова бележка. B. се получава чрез разлагане на борати със сярна киселина при 80–95 ° C, дехидратиране на получената ортоборна киселина в B. оксид и неговата редукция; термично разлагане на B. халиди; боратна електролиза.
Приложение. B. и неговите съединения се използват в повече от 50 отрасли на промишлеността, включително под формата на малки добавки към стомани и някои сплави на цветни метали за повишаване на топлоустойчивостта и устойчивостта на корозия; в ядрената енергетика; в уранови и слънчеви батерии; като компонент на сплави за устройства за управление на ядрени реактори; като полупроводников материал; в ракетната технология и др. Напоследък Б. намира приложение в неутронно-улавянето на рак.
Критичните части са направени от сплави на метални бориди с някои преходни метали; борират се със стомана и други метали, което повишава тяхната твърдост, износоустойчивост и устойчивост на корозия; те се използват като катализатори и полупроводници.
токсично действие. почвена биота. Някои микроорганизми, изолирани от почвата и активната утайка, са способни да концентрират B. (Kowalski).
растения . При недостиг на елемента се развива своеобразна растителна склероза, при която съдовете се разкъсват, в резултат на което движението на хранителните вещества спира. Такива болести по растенията са известни като сухо гниене на захарно и фуражно цвекло,покафеняване на сърцевината на ряпа и рутабага, увреждане на крушовите плодове. В този случай процесите на растеж често се потискат до пълната смърт на точките на растеж. Разкрита е голямата роля на Б. в биосинтезата на нуклеиновите киселини, регулирането на въглехидратния метаболизъм, натрупването на АТФ и в крайна сметка в регулирането на енергийния метаболизъм. Токсичните концентрации за повечето земеделски култури са над 700 mg/kg сухо вещество, за най-чувствителните култури (бобови, зеле, овощни дървета, цитрусови) - над 100 mg/kg. Растения-концентратори Б.: цвекло (1000-8300 mg/kg сухо вещество), памук (500-1600 mg/kg сухо вещество) (Goncharuk). Съдържанието на Б. във вода в концентрация 1 mg/l е вредно за цитрусовите плодове, а 3–4 mg/l е вредно за повечето култури (Grushko).
Хидробионти. B. ниска токсичност за риба.
Общият характер на действието върху топлокръвните. Прекомерният прием на Б. в тялото нарушава хода на различни метаболитни процеси, както се вижда от намаляване на активността на редица окислителни и храносмилателни ензими, инхибиране на дихателната верига на микрозомите, нуклеиновия и въглехидратния метаболизъм, промени в метаболизма на витамини от група В. Б. се отнася до токсични вещества с политропен ефект; има изразен хепатотоксичен и гонадотропен ефект и тъй като лесно преодолява плацентарната бариера, има значителен ембриотоксичен ефект (Каспаров). Котки, кучета, зайци и м. прасета имат чувствителност към B. и неговите съединения; устойчивостта на плъховете е 2 пъти по-голяма.
Остро отравяне. Животни. Суспензията на прах Б. в прасковено масло не причинява смърт на мишки при доза от 7 g/kg, приложена интравенозно. При интраперитонеално приложение на плъхове LD50 = 7 g/kg, на мишки - 11 g/kg. Животните умират в рамките на 5 дни. Проявите на интоксикация се изразяват в учестено дишане, депресия, парезазадни крайници; няколко часа преди смъртта дишането се забавя, появяват се тремори и отделни конвулсивни потрепвания. Клиничната картина е сходна при различните начини на приложение (Bor…).
Интратрахеалното приложение на 50 mg суспензия от аморфен и кристален В. при плъхове след 6 месеца причинява забележимо повишаване на съдържанието на хидроксипролин в белите дробове, десквамация на епитела и язва на бронхиалната лигавица, деструктивен бронхиолит, токсично увреждане на нервната система и нарушено свободно дишане в митохондриите и микрозомите на черния дроб (Matkhan ов). При вдишване и на двете модификации концентрацията от 10 mg/m 3 е близка до прага за общотоксичен и гонадотропен ефект; концентрацията от 1 mg/m 3 е невалидна. За зайци и плъхове концентрацията на аморфен B. 50 mg / m 3 е прагът за намаляване на SPP и отстраняване на неутрално червено от белите дробове (Константинова и др.).
Повторно отравяне. Животни. Излагането на B. прах в концентрация 150–230 mg/m 3 за 2 часа на ден в продължение на 15 дни забавя растежа на плъховете. При аутопсията има признаци на умерен възпалителен процес в белите дробове (Каспаров).
Ентералното 30-кратно приложение на аморфен B. (обща доза 32 g / kg) води до забавяне на наддаването на телесно тегло, нарушение на протеинообразуващата функция на черния дроб, сърдечната дейност и сперматогенезата при плъхове. Хистологично: дистрофия, некробиоза и съдови нарушения в черния дроб, бъбреците, сърцето и мозъка. Не са констатирани смъртни случаи на животни. Кумулативният ефект е слаб (Константинова и др.).
Б. има ембриотоксичен ефект. В дози от 6,5 и 0,225 mg/kg, прилагани с питейна вода през целия период на бременност при плъхове, причинява смърт на някои от ембрионите, намаляване на теглото и размера им; доза от 0,05 mg/kg се счита за най-неефективна на основнотопроцеси на вътрематочно развитие.
Хронично отравяне. Животни. Излагането на аморфен и кристален B. прах (150–178 mg/m 3, 4 месеца, 4 часа на ден) причинява забавяне на растежа при плъхове и намаляване на антитоксичната функция на черния дроб; кръвната картина и протеиновият спектър на серума не се променят значително. Аутопсията разкрива умерена периваскуларна и перибронхиална склероза, емфизем, дистрофични промени в тубулния епител на бъбреците. При същите условия бяха тествани концентрации от 10,6 и 1,7 mg/m 3 . Само висока концентрация се оказва ефективна, докато функционалните промени изчезват в периода след експозицията и остава изоставане в наддаването на телесно тегло (Константинова и др.).
При условията на хроничен експеримент, при концентрация на аморфен Б. на ниво от 10 mg / m 3, няма фиброгенен ефект (Константинова и др.). Отслабване, потискане на външното дишане и прогресираща пневмокониоза се наблюдават, когато плъхове вдишват прах от датолитова руда, съдържаща калциев боросиликат (Каспаров, Якубовски).
Тъй като общият токсичен ефект на B. се проявява при дози от порядъка на 20–60 mg / kg, а гонадотоксичният ефект - при 6 mg / kg, тогава при определяне на праговете трябва да се съсредоточи върху специфичния ефект на B. и неговите съединения (Борисов).
Съдържание на Б. в почвите над 30 mg/kg, характерно за борните провинции, причинява борни ентерити при овцете, които се основават на инхибиране на активността на редица храносмилателни ензими. Установено е, че при еднократен дневен прием на Б. в организма на болните овце се натрупва 3,7 пъти повече, отколкото при здравите.
Човек. При мъжете, по време на промишлен контакт с B., се откриват признаци на намаляване на сексуалната активност и патологични промени в спермата; при жените - нарушение на менструалния цикъл при запазване на способността за зачеване.
поведение в тялото. Кръвта на Б. се разпределя равномерно между еритроцитите и плазмата, но бързо преминава в тъканите. Около 10% от приетата доза се намира в меките тъкани (главно в мозъка, черния дроб и мастната тъкан). Основното депо са костите. Съдържанието на B. в костите е обратно пропорционално на възрастта: 4-седмични плъхове съдържат до 56% от общото му количество в скелета, възрастни плъхове - само 20%.
Хемобиокинетика. Основните начини за навлизане на Б. и неговите съединения в тялото са стомашно-чревния тракт, дихателните органи, кожата и лигавиците, а при производствени условия - вдишване и кожа. Голям брой B. влиза в тялото с питейна вода. Около 85% от B. се екскретира в урината, 1% - с изпражненията. Възможно е отделяне на Б. с мляко. Повечето от B. (до 72%), въведени на зайци или м. прасета, се екскретират с урината през първия ден.
Хигиенни стандарти. B. аморфни и кристални: PDKr. s \u003d 5 / 2 mg / m 3, аерозол, клас на опасност 2. MACv \u003d 0,5 mg / l, санитарен и токсикологичен PV, клас на опасност 2.
B. (йонни форми, с изключение на борохидриди): MPCv.риба \u003d 0,5 mg / m 3, токсикологичен PV, клас на опасност 4.
Б. аморфен: OBUVa.v \u003d 0,01 mg / m 3. MPCv.fish \u003d= 0,1 mg / m 3, токсикологичен PV, клас на опасност 4.
Трибромид B. (контрол на хидробромид): MPCr.z = 2 mg / m 3, пари и / или газове, клас на опасност 3; необходима е специална защита за кожата и очите.
Трихлорид Б.: OBUVa.v \u003d 0,03 mg / m3.
Тетрабора трисилицид (CAS 12007-81-7): MPCr.z = - / 6 mg / m 3, аерозол, клас на опасност 4, предимно фиброгенен.
Натриев трихидридоцианидоборат: MPCr.z = 0,3 mg / m 3, аерозол, клас на опасност 2.
Методи за дефиниране. О.Л. Разработена Маркова и дрвисокочувствителни, селективни, бързи методи за определяне на Б. съединения във въздуха на работната зона и атмосферата, в речни и морски води, в отпадъчни води, биологичен материал и представи сравнение с други методи.
Във въздуха (препоръчителни методи). 1) Сливане на Б. с калиев пероксидисулфат, прехвърляне на получените продукти в разтвор на вряща вода, последвано от спектрофотометрия на боратния йон под формата на оцветено комплексно съединение с азометин-Н при 415 nm (Методически указания ...). Диапазонът на измерваните концентрации е от 1 до 4 mg/m3, грешката е в рамките на 20%. 2) Методът се основава на реакцията на боратния йон с хинализарин в кисела среда и последваща фотометрия при 620 nm (Ръководство ... 1992). Диапазонът на измерваните концентрации е от 1 до 5 mg/m3, грешката е в рамките на 16%. Можете също да използвате метода по-долу, за да определите магнезиев полиборан.
Във вода. Йонометрично определяне на B. във водни разтвори и биологичен материал чрез директна потенциометрия с помощта на йон-селективен електрод, чувствителен към [BF 4] йон - (Якимова, Маркова; Маркова и др.).
В почвата - виж "Методи за определяне на микроелементи в природни обекти" (М.: Наука, 1976).
В урината и кръвта. Колориметрично определяне след минерализация на проба със сярна или азотна киселина и реакция на Б. с хинализарин (Розенберг, Бялко). За определяне чрез стрипинг волтаметрия вижте N.A. Павловская и М.А. Кузнецова.
Мерки за превенция. Контрол върху източниците на освобождаване на аерозоли Б. и неговите съединения, включително метални бориди. Производственото оборудване трябва да бъде запечатано и снабдено с аспирация, а процесите, свързани с поддръжката на оборудването, трябва да бъдат кратки. Създаванеавтоматизирани линии с дистанционно управление. Специални грижи (експлозии) при работа с борохидриди - дистанционно управление, защитни бариери на особено опасни места. Постоянно наблюдение на концентрацията на борохидриди във въздуха на работните помещения. Устройството за локална изпускателна вентилация по време на запояване и заваряване с помощта на B. връзки, както и ефективна обща вентилация по време на всички операции с B. Избягвайте замърсяване на кожата на ръцете и дрехите на работниците. Гащеризоните трябва да бъдат подложени на обезпрашаване. Прането трябва да се извършва организирано в перални, забранено е в домашни условия.
Предварителни (при наемане) и периодични медицински прегледи на работници в контакт с Б. и неговите съединения се извършват в съответствие с параграф 1.2.7 от Приложение 1 към заповедта на Министерството на здравеопазването и социалното развитие на България от 12.04.11 г. № 302n веднъж на всеки 2 години с участието на терапевт, психиатър, нарколог, отоларинголог. Противопоказания за работа са, освен общите, общи дистрофични и алергични заболявания на горните дихателни пътища, изкривена преграда, която възпрепятства носното дишане.
Вижте също (Водород, литий и техните съединения).
Индивидуална защита. В индустрии, където не е осигурено отстраняването на прах и аерозоли от източниците, е необходима защита на дихателните пътища. Препоръчва се използването на респиратори като "Petal" или "Astra". Като лична защита трябва да се използват очила, ръкавици, гащеризони.
Неотложна помощ. Л.И. Константинова и други посочват, че няма специфична терапия за отравяне с аморфен B. Препоръчва се да се изключи контакт с това вещество и да се предпише симптоматично лечение.