Костанайский региональный университет имени Ахмет Байтұрсынұлы
Цезий

- Химические, физические и физико-химические свойства:
Цезия арсенид (мышьяковистый Ц.); бромид (бромистый Ц.); гидроксид (гидроокись Ц.); дигидроортоарсеиат (кислый ортомышьяковокислый Ц. однозамещенный); иодид (иодистый Ц.); карбонат (углекислый Ц.); нитрат (азотнокислый Ц.); сульфат (сернокислый Ц.); хлорид (хлористый Ц.)
Характеристика элемента. Элемент I группы периодической системы. Атомный номер 55. Природный Ц. состоит из одного изотопа 133Cs. Физические и химические свойства. Щелочной металл. Обладает высокой вязкостью, при обычной температуре имеет пастообразную консистенцию. Давление паров. Ц.: 0,1333 Па (114°C), 1,333 Па (156 С), 13,33 Па (208 °C), 133,32 Па (274 °С), 1,3332 кПа (361 °С), 13,332 кПа (479°С), 53,328 кПа (573°С); бромид Ц.: 0,1333 Па (492 °С), 1,333 Па (556°C), 13,33 Па (633°C), 133,32 Па (736°C), 1,3332 кПа (873°С), 13,332 кПа (1060°C), 53,328 кПа (1210°С); иодид Ц.: 0,1333 Па (470°С), 1,333 Па (533°С), 13,33 Па (610°С), 133,32 Па (713°С), 1,3332 кПа (851°C), 13,332 кПа (1038°С), 53,328 кПа (1192°С); хлорид Ц.: 0,1333 Па (482°С), 1,333 Па (546°С), 13,33 Па (622°С), 133,32 Па (726°С), 1,3332 кПа (865°С), 13,332 кПа (1056°С), 53,328 кПа (1210°С).
Ц. весьма реакционноспособен, в соединениях проявляет степень окисления +1. Реагирует с воспламенением с кислородом с образованием пероксида Cs2O2 и надпероксида CsO2. Бурно взаимодействует с водой (даже со льдом) с воспламенением выделяющегося H2 и образованием гидроксида CsOH. С воспламенением реагирует с галогенами с образованием галогенидов Ц. Взаимодействуя с серой со взрывом, Ц. образует сульфид Cs2S. С водородом при высоких температуре и давлении образует гидрид CsH, с азотом в поле тихого электрического разряда — нитрид Cs3N, с жидким аммиаком — амид CsNH2, с фосфором со взрывом — фосфид Cs2Ps, с кремнием в атмосфере аргона при 600 0C — силицид CsSi. Выше 3000C Ц. разрушает стекло, восстанавливая кремний из SiO2 и силикатов. Ц. бурно реагирует с кислотами с выделением H2 и образованием солей. Ц. образует сплавы с другими щелочными и щелочноземельными металлами, ртутью, золотом, сурьмой, висмутом.
- Механизм воздействия на биоту:
Поступление, распределение и выведение из организма. В организм Ц. поступает через дыхательные пути и частично через желудочно-кишечный тракт и кожу. Ц. хорошо всасывается при всех путях введения, что связано с высокой растворимостью его соединений. Всасывание Ц. в кишечнике составляет почти 100 %. Он легко резорбируется из подкожной клетчатки, мышц, легких, с раневых поверхностей, легко проникает через биологические барьеры. За исключением мышц, Ц. распределяется в органах и тканях равномерно, в мышцах откладывается 44—65 % от общей введенной дозы, 13 % — в скелете.
Общее содержание Ц. в организме человека составляет 1,25 мг, в крови млекопитающих уровень Ц.— до 2,8 мкг/л. Экскреция Ц. из организма происходит через почки (40—75 %), с фекалиями в 10—15 раз меньше (Тарасенко, Лемешевская).
- Устойчивость в природных средах:
Содержание в природе. Известно два редких минерала Ц. — поллуцит (Cs, Na) [AlSi2O6]-nН2Oи авогадрит (K*Cs)(BF)4. Примесь Ц. встречается в берилле, карналлите, вулканическом стекле. Кларк Ц. составляет (3,0/3,7) * 10-4 %. Содержание Ц. в живой фитомассе континентов 0,06*10-4, в золе расти тельности 3*10-4 %; суммарное содержание в фитомассе континентов оценивается в 0,38 млн. т. Морские водоросли содержат 0,01—0,1 мкг/r сухого вещества, наземные растения 0,05—0,2 мкг/г. В организме членистоногих 0,067—0,503; в теле пресмыкающихся 0,04; млекопитающих 0,05 мкг/г. Содержание Ц. в почве составляет 5*10-4 % (в сланцах и глинах 1,0-10-3, в песчаниках — 7*10-5 %). В морской воде Ц. содержится в концентрации 4*10-4 мг/л, главная форма нахождения — ион Cs+, среднее время пребывания в океане составляет 6 *105 лет. В поверхностных речных водах мира концентрация Ц. составляет 0,03—0,04 мкг/л, в бассейне Верхней Волги эта величина достигает 0,1 мкг/л, с атмосферными осадками в этом районе Ц. выпадает в количестве 0,36 кг/м2 в год при среднем содержании в осадках 0,04 мкг/л [5, 15, 53].
- Источники и пути поступления и миграции:
Соединения Ц. могут поступать в окружающую среду в процессе их получения и использования в виде аэрозолей кон денсации и дезинтеграции, а также паров. Концентрации гидр оксида и хлорида Ц. в производственных помещениях могут достигать десятков мг/м3. В атмосферный воздух Ц. может поступать из дымовых труб предприятий, энергетика которых связана с использованием каменного угля, и с угольной пылью. Содержание Ц. в различных типах угольной пыли достигает 3,0 мкг/г (Манчук, Рябов).
- Экологическая опасность:
Токсическое действие. Острое отравление. Животные. Среднесмертельные дозы солей Ц. (Брук):
Животные Путь введения ЛД50, мг/кг Бромид и иодид Ц. Крысы В желудок 1400 Карбонат Ц. Мыши/крысы В желудок
Под кожу
В/брюшинно2170/2333
2300/2200
1000/810Мыши/крысы
ЛягушкиВ/венно
В желудок
Под кожу940/877
220
135Нитрат Ц. Мыши/крысы В желудок
Под кожу
В/брюшинно2300/2390
2200/2380
1450/1100Мыши/крысы
ЛягушкиВ/венно
В желудок
Под кожу1300/1210
232
120Сульфат Ц. Мыши/крысы В желудок
Под кожу
В/брюшинно3180/2830
2800/2919
1790/1700Мыши/крысы
ЛягушкиВ/венно
В желудок
Под кожу1780/1220
535
145Хлорид Ц. Мыши/крысы В желудок
Под кожу3000/2004
2750/2590Мыши/крысы В/брюшинно
В/венно1500/1316
1230/1075При в/венном введении хлорида, сульфата, карбоната и нитрата Ц. кошкам ЛД50 находятся в пределах 640—660, а кроликам — в пределах 830—970 мг/кг. Клиническая картина: возбуждение, затем судороги, угнетение дыхания, гибель. У переживших животных наступало угнетение при сохранении рефлекторных реакций на обычные раздражители. По данным Тарасенко и Лемешевской, для дигидроортоарсената Ц. ЛД50 при введении в желудок мышам составляет 116 мг/кг, крысам — 345 мг/кг. Видно, что острая токсичность дигидроортоарсената Ц. объясняется не только катионом, но в значительной степени анионом. Порог острого ингаляционного действия дигидроортоарсената Ц. при 4-часовой затравке 5,2 мг/м3. Для гидроксида Ц. ЛД50 при введении в желудок составляет для мышей и крыс 759 и 570 мг/кг соответственно; порог острого ингаляционного действия для крыс 42,4; порог раздражающего действия 20,5 мг/м3.
Человек. Порог раздражающего действия гидроксида Д. 5,02 мг/м3.
Хроническое отравление. Животные. 4-месячная ингаляция дигидроортоарсената Ц. по 4 ч ежедневно 5 раз в неделю в концентрации 4,96 мг/м3 вызывала у крыс выраженный общетоксический эффект: отставание прироста массы тела, увеличение суммационно-порогового показателя, лейкоцитоз, гипоальбуминурию, снижение уровня гиппуровой кислоты. В крови отмечены снижение рН, повышение содержания фосфолипидов, (3-липопротеидов и холестерина, гиперкалиемия, увеличение содержания молочной кислоты, в сыворотке — повышение уровней мочевой кислоты и креатинина. Патоморфологически — сосудистые и дистрофические изменения в почках, сердце, печени, легких, мозге и семенниках. Концентрация 0,33 мг/м3 в условиях опыта оказалась близкой к порогу хронического действия. Ингаляционное воздействие вещества в концентрации 4,6 и 0,43 мг/м3 в течение беременности выявило эмбриотропный и гонадотропный эффекты (Силаев, Лемешевская; Тарасенко, Лемешевская). При 4-месячной ингаляционной затравке гидроксидом Ц. в концентрации 10 мг/м3 у крыс выявлено общетоксическое действие: ретикулоцитоз, лейкоцитоз, нарушение общего содержания и соотношения отдельных фракций белков сыворотки крови, изменения активности ацетилхолинэстеразы, колебания уровня сахара в крови. Концентрация 1,0 мг/м3 оказалась недействующей.
Коэффициент кумуляции для гидроксида Ц. 1,2, для дигидроортоарсената 0,99.
Человек. У лиц, занятых получением Ц., отмечались нарушения сердечной деятельности, атрофические процессы в верх них дыхательных путях, неврастенический синдром с явления ми вегетососудистой дистонии, выщелоченный эпителий и пигменты в моче.
Местное действие. При нанесении на кожу кролика 4 % раствора гидроксида Ц.— отек, покраснение, затем плотный, резко ограниченный, не связанный с подлежащими тканями струп. Через месяц после отторжения струпа образуется рубец. Внесение 0,4 % раствора гидроксида Ц. в конъюнктивальный мешок кролика вызывает гнойный воспалительный процесс, по мутнение роговицы, язвенные поражения конъюнктивы нижнего века (Хосид). Дигидроортоарсенат Ц. обладает местно-раздражающим и кожно-резорбтивным эффектом: к концу 2 недели аппликации 20 % мази на коже крыс, морских свинок и кроликов наблюдались язвочки, к 20 дню все животные погибли. Патоморфологически — дистрофические и со судистые расстройства. При 4-часовой накожной аппликации пороговая доза 500 мг/кг.
- Нормы содержания:
Для арсенида Ц. (Ц. мышьяковистого) ПДКр.з в воздухе рабочей зоны 0,03 мг/м3; класс опасности 1 [Н-13].
- Контрмеры:
Меры профилактики. При работе с Ц. и его соединениями следует руководствоваться «Правилами проектирования и без опасной эксплуатации установок, работающих с щелочными ме таллами» (М., 1968); и техническими условиями «Цезий гидроокись» (08-6ту-4.10.01.83); «Заготовки из гидроарсената цезия (СДА) и частично замешанного арсената цезия (ДСДА)» (08-6ту-537.17.05.84); ТУ 6-09-4083—92 «Цезий йодистый марки ОС.4.17—2» (08-6ту-1241.13.12.82). Необходимы максимальная герметизация оборудования и устранение контакта работающих: см. «Методические указания по вопросам гигиены труда при эксплуатации установок по получению и использованию рубидия и цезия» (М., МЗ СССР, 1969). Работающие с Ц. и его соединениями при поступлении на работу и в процессе работы должны проходить медицинские осмотры. Сроки про ведения периодических медицинских осмотров определены приказом МЗ СССР № 700.
Индивидуальная защита. Работающие должны пользоваться индивидуальными средствами защиты глаз, кожи, а при загрязнении воздушной среды аэрозолями — респираторами.
- Источники:
- Брук М. М. // Фармакология и токсикология. Вып. I. Киев, 1964. С. 200-205.
- Лосева А.— Ф. и др.// Спектральные методы определения микроэлементов а объектах биосферы. Ростов н/Д., 1984.
- Манчук В. А., Рябов Н. А. // Металлы. Гигиенические аспекты оценки и оздоровления окружающей среды. M., 1983. С. 194—199.
- Силаев А. А., Лемешевская Е.П. // Гигиена труда и проф. заболевания. 1980. № 9. С. 46-48.
- Сопач Э. Д. и др.// Гигиена и санитария. 1976. № 9. С. 58—60. Е. П.Ц
- Тарасенко Н. Ю„ Лемешевская Е. П. // Вестн. АМН СССР. 1978. № 8. С. 10—18.
- Хосид Г. М.//Химические факторы внешней среды и их гигиеническое значение. M., 1965. С. 39-41.