ХРОМ

ХРОМ (Chromium, Cr) — химический элемент VI группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Хром и его соединения находят широкое применение в качестве окислителей при органическом синтезе, в том числе синтезе лекарственных средств, в производстве красителей, текстильной и кожевенной промышленности, при изготовлении кинопленки, в металлургии и др. Хром на производствах, связанных с использованием его соединений, представляет собой существенную профвредность, так как сам хром, его оксиды, бихромат и др. обладают свойствами угнетать ферментные системы энергетического тканевого обмена, понижать иммунологическую реактивность организма. Есть данные, что соединения хрома обладают, кроме того, мутагенным и онкогенным действием.

Впервые хром был выделен в 1797 году Вокленом (L. N. Vauque-lin) из минерала крокоита РЬСг04, а элементарный хром был получен Бунзеном (R. W. Bunsen) при электролизе раствора дихлорида хрома СгС12. В земной коре хрома содержится 8,3-10~3% по массе, однако в элементарном состоянии он не встречается. Наиболее распространен минерал хромит, или хромистый железняк FeCr204, состоящий из оксидов железа и хрома. В растительных и животных организмах хром обнаружен лишь в следовых количествах.

Атомный номер хрома 24, атомный вес (масса) 51,996. В элементарном состоянии он представляет собой металл серебристо-белого цвета с голубоватым оттенком. Природный хром состоит из четырех стабильных изотопов с массовыми числами 50 (4,35%), 52 (83.79%), 53 (9,5%) и 54 (2,36%). Известны 8 радиоактивных изотопов хрома с массовыми числами 45, 46, 47, 48, 49, 51, 55, 56. Шесть из них являются ультракороткоживущими, радиоактивные изотопы 48Сг и 51Сг имеют периоды полураспада 21,56 часа и 27,7 суток соответственно. Последний из них нашел практическое применение в медицине.

Для клинического использования 51Сг получают главным образом облучением нейтронами в ядерном реакторе мишеней из хрома, обогащенного 50Сг, по реакции 50Сг (п, у) 51Сг, либо облучением протонами или дейтронами на циклотроне мишени из природного ванадия с последующим выделением из нее 51Сг без носителя. 51Сг распадается путем электронного захвата (100%) с последующим испусканием характеристического рентгеновского излучения со средней энергией около 5 кэв. Распад 51Сг в 9,83% случаев сопровождается у-излучением (с энергией 320 кэв), по которому этот радиоизотоп и детектируют.

Для клинического применения б1Сг обычно выпускают в виде инъекционных растворов натрия хромата и дихлорида хрома. Препараты, содержащие 51Сг, используют для определения продолжительности жизни эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов, объема плазмы крови и эритроцитов, объема циркулирующей крови, для диагностики желудочно-кишечных кровотечений, а также при изучении метаболизма хрома в организме.

Хром отличается твердостью и тугоплавкостью, его плотность 7,19 г/см3, твердость по Бриннелю 110—170 кг/ мм2, *°пл 1890°, г°кип 2680°, коэффициент теплопроводности 0,16 кал/см• сек• град. (20°), удельное электрическое сопротивление 12,8— 14,1 мком»см (20°). Хром обладает слабым антиферромагнетизмом.

Химически хром мало активен. Азотная, фосфорная, хлорная кислоты пассивируют хром, то есть образуют на металле окисную пленку, обладающую исключительными антикоррозийными свойствами. При 600—700° хром взаимодействует со щелочами, серой, сероводородом, диоксидом серы, при 800—850° реагирует с фосфором, аммиаком, оксидом азота, при 1000° окисляется оксидом углерода. В своих соединениях хром преимущественно проявляет валентность +2, +3 и +6 (реже +1, +4, +5). Наиболее устойчивы соединения трехвалентного хрома. Триоксид хрома, или хромовый ангидрид Сг03, является очень сильным окислителем, его применяют для электролитического покрытия (хромирования) различных материалов и для получения сесквиоксида хрома Сг203. При растворении Сг03 в воде образуются хромовые кислоты с общей формулой п*Сг03*Н20, где п равно 1—4. Хромовые кислоты существуют только в растворах. Соли хромовой кислоты Н2Сг04 — хроматы, имеющие вид желтых или желто-оранжевых кристаллов, и соли двухромовой к-ты Н2Сг207 — бихрома-ты (ярко-красные кристаллы) широко применяются в химических и биохимических лабораториях и промышленности. Раствор бихромата калия в концентрированной серной к-те представляет собой очень сильный окислитель, используемый для мытья лабораторной стеклянной посуды. Бихромат натрия применяют для коагуляции белков при выделке кож (так называемая хромовая кожа), хромат свинца РЬСг04 — хромовый желтый служит красителем, Сг203 — хромовый зеленый является конечным продуктом разложения на воздухе большинства соединений хрома и самым устойчивым из всех его соединений, он используется в качестве красителя для окраски стекла, керамики и др. Краски на основе Сг203 устойчивы к действию света, огня, кислорода. Порошок Сг203 используют как полировочный материал и катализатор процесса крекинга и др. Для легирования сталей используют феррохром — сплав хрома (около 70%) с железом, что придает стали повышенную прочность (броня) или стойкость против коррозии (нержавеющая сталь). Нержавеющая сталь широко используется для изготовления мед. инструментов. Широко применяется электролитическое осаждение хрома на другие металлы (см. Электролиз). Слой хрома предохраняет их от коррозии, повышает износоустойчивость и улучшает внешний вид металлических деталей. Хромированные металлы также являются материалом для изготовления медицинских инструментов и приспособлений.

В кислой среде ионы Сг3+ могут быть восстановлены сильными восстановителями, напр, цинком, до Сг2+ или [Сг(Н206)]2+. Соединения двухвалентного хрома крайне неустойчивы и разлагаются на воздухе. Обладая значительной восстановительной активностью, ионы Сг2+ способны восстанавливать Н+ воды до свободного водорода. Из некислородных соединений хрома наибольшее применение имеют галогениды, например, дихлорид хрома СгС12, используемый для химического осаждения хрома (хромирования или цементации металлов хромом), а также карбиды, напр. Сг3С2, превосходящий по твердости топаз и кварц, различные хромовые квасцы, например KCr(S04)2— хромо калиевые квасцы, применяемые в текстильной, кожевенной промышленности, в производстве кинопленки и др.

Все количественные методы определения хрома в р-рах основаны на его окислении до Сг20 72~ персульфатами, хлорной к-той, перманганатом калия КМп04 и др. и последующем определении иона бихромата фотометрически или по цветным реакциям с ЭДТА или бензидином (см. Колориметрия).

Хром как профессиональная вредность. В воздух производственных помещений хром поступает при гальванизации, пайке, сварке, в производстве цемента, при сжигании нек-рых видов топлива. На производствах, где применяются хроматы, может происходить выделение их пыли в воздух рабочей зоны. При дроблении хромовых руд рабочие могут подвергаться воздействию трехвалентного хрохма (Сг203), при извлечении хрома из руд — трех-II шестивалентного хрома.

При избыточном поступлении в организм в производственных условиях хром существенно нарушает процессы биологического окисления (см. Окисление биологическое). Хром угнетает тканевое дыхание и, нарушая цикл трикарбоновых кислот (см. Трикарбоновых кислот цикл), приводит к подавлению энергетического обмена в клетках. Некоторые исследователи считают, что соединения хрома (триоксид хрома, бихроматы и др.) по своему действию на организм напоминают м- и н-холинолитики.

Хром способен аккумулироваться в организме человека, он легко проникает в легкие и накапливается в них; у лиц, работающих в контакте с хромом, этот металл обнаруживается в легких через много лет после прекращения работы с ним. Токсическое действие хрома коррелирует с его валентностью: с увеличением его валентности оно усиливается. Высшие оксиды хрома намного агрессивнее низших и оказывают более выраженное раздражающее действие на слизистую оболочку дыхательных путей и легочную ткань.

Соединения шестивалентного хрома обладают общетоксическим, гепатотоксическим и нефротоксическим действием, вызывая специфическое поражение кожи, слизистой оболочки носа и хрящевой части носовой перегородки, пневмосклероз, воспаление органов желудочно-кишечного тракта, дистрофические изменения печени и почек. У работающих на производствах, связанных с хромом, предполагают существование в органах и тканях «токсических депо» хрома и возможность активирования им эндогенных проонкогенов (см. Онкогенез).

Труднорастворимые соединения трех- и шестивалентного хрома обладают большей онкогенной активностью по сравнению с его легкорастворимыми соединениями, поскольку в тканях и жидкостях организма концентрация легкорастворимых соединений хрома быстро снижается за счет их диффузии. Соединения шестивалентного хрома обладают мутагенной активностью в большей степени, чем соединения трехвйлентного хрома, что усугубляется его свойством аккумулироваться в организме.

В основе аллергических реакций и клинических проявлений токсического эффекта хрома лежит его способность к образованию комплексных соединений (см.). Шестивалентный хром в коже и внутренних органах может восстанавливаться до трех-валентного и образовывать комплексные связи с солями азота, серы, тканевыми белками.

Способность поглощаться и накапливаться в легочной ткани и мигрировать в органах системы мононуклеарных фагоцитов (см.) одинаковы для соединений трех- и шестивалентного хрома. При парентеральном поступлении хром быстро всасывается в кровь, при поступлении хрома внутрь его всасывание в кровь заметно ниже. Независимо от способа поступления в организм хром аккумулируется на длительный срок в печени, почках, селезенке, костях, костном мозге и легких. Выведение хрома из организма осуществляется в большей степени через почки и в меньшей степени — через кишечник. Шестивалентный хром обладает способностью проникать через плацентарный барьер и накапливаться в тканях плода, в организм ребенка хром также может поступать с грудным молоком.

Хроническое отравление хромом и его соединениями проявляется его местным (прижигающим) действием на слизистую оболочку дыхательных путей и кожу, а также симптомами общетоксического действия. Контакт с соединениями хрома приводит к субатрофическим изменениям слизистой оболочки верхних дыхательных путей, сопровождается сухостью в носу и носоглотке, першением в горле, резким сухим кашлем. В течение года после начала контакта с соединениями хрома поражение верхних дыхательных путей может развиваться от поверхностных эрозий слизистой оболочки носовых раковин и носовой перегородки до обширной перфорации.

Поражение кожи объясняется раздражающим действием хрома и его соединений (так называемые хромовые ожоги и язвы) и их сенсибилизирующим влиянием (аллергические дерматиты и экземы). Местное действие хрома на кожу может вызывать самостоятельное профзаболевание или сочетаться с клин, проявлениями общетоксического действия хрома.

При хромовой интоксикации преимущественно поражаются органы пищеварения и органы дыхания. Развиваются распространенный гастрит (см.) с признаками эндогенного (преимущественно фундально-го) и экзогенного (преимущественно антрального) гастрита, язвенная болезнь (см.) желудка и двенадцатиперстной кишки с упорным болевым синдромом и тенденцией к пенет-рации и перфорации язв. Поражение печени от функциональных нарушений без субъективной симптоматики с течением времени может перейти в так наз. хромовый гепатит. Легочная патология при хрон. интоксикации хромом характеризуется интерстициальным хромовым пневмосклерозом (см.). Уже на ранних стадиях интоксикации развиваются сосудистая дистония (см. Дистония сосудистая) с расстройством регуляции сердечной деятельности (см. Нейро-циркуляторная дистония), преимущественно с гипотензией и наклонностью к брадикардии, астенические расстройства (см. Астенический синдром).

Острые отравления хромом и его соединениями встречаются крайне редко при очень высоких концентрациях пыли бихромата калия или других соединений хрома в воздухе рабочих помещений или попадании больших количеств соединений хрома внутрь. При остром отравлении хромом наблюдаются рвота, понос, геморрагический диатез, острая сердечно-сосудистая недостаточность. Приблизительно через 8 дней после поступления яда в организм развивается некронефроз и наступает поражение кроветворных органов, отмечают анемию (см.), лейкоцитоз (см.) или лейкопению (см.), описаны случаи пернициозной анемии при отрав л ен ии хромо м.

Первая помощь и неотложная терапия. При попадании хрома и его соединений на кожу пораженный участок промывают большим количеством воды с последующим наложением повязки с эмульсией ад резона. При попадании хрома в глаза необходимо немедленное и длительное промывание глаз водой, а затем закапывание 30% раствора сульфацил-натрия (альбуцид-натрий). Лекарственные средства холинолитического действия (см. Холинолитические вещества) уменьшают клин, проявления хромовой интоксикации. Наиболее эффективными препаратами в этом случае являются адреналин, эфедрин, дигидроэрготамин, фентоламин, обзидан, амизил. Дальнейшее лечение — симптоматическое.

Экспертиза трудоспособности. Вопросы экспертизы трудоспособности, мед. и трудовой реабилитации при интоксикации хромом и его соединениями решаются с учетом выраженности клинических симптомов интоксикации и гигиенической характеристики условий труда (см. Экспертиза врачебно-трудовая).

Профилактика отравлений хромом. В профилактике отравлений хромом и его соединениями на производствах большое значение имеет соблюдение санитарно-гигиенических требований, механизация производственных процессов, герметизация оборудования, использование местной вентиляции (см.) и повышение ее эффективности, применение бортовых отсосов у ванн хромирования, средств индивидуальной защиты на пылеопасных участках работы (см. Респираторы, Противогазы). Обязательны предварительный и периодические медосмотры (см. Медицинский осмотр), проводимые с участием оториноларинголога и других специалистов. Большое значение имеет систематическая санитарно-просветительная работа. Рабочие, связанные с производством хрома и его соединений, получают лечебно-профилактическое питание по специальному рациону с включением печени, рыбы, сыра, творога, зеленого горошка, яиц, овощных блюд, салатов и др. Из рациона исключены жирные сорта мяса, копчености, баранина, соленая рыба (см. Питание лечебное). Дополнительно предусмотрен прием витаминов А, В, С, PP.

Предельно допустимые концентрации для хромового ангидрида, хроматов, бихроматов (в пересчете на Сг03) в воздухе рабочей зоны 0,01 мг/м3, для Cr (III) 1 мг/м3, а в атмосферном воздухе для Сг (VI) 0,0015 мг/м3, в воде водоемов 0,5 мг/л для Cr (III) и 0,1 мг/л для Cr (VI).

Минимально значимая активность открытых препаратов с 51Сг на рабочем месте, не требующая регистрации или получения разрешения органов Государственного санитарного надзора, может быть равна 100 мккюри, или 3,7 МБк (по радиотоксичности 51Сг относится к группе Г).

Библиогр.: Вредные вещества в промышленности, под ред. Н. В. Лазарева и И. Д. Гадаскиной, т. 3, с. 486, JI., 1977; 3 и с л и н Д. М., Т ю ш н я к о в а Н. В. и ЛихачеваЕ. И. Клиника хронической профессиональной интоксикации хромом, Гиг. труда и проф. заболев., № 7, с.26, 1979; Л е в и н В. И. Получение радиоактивных изотопов, М., 1972; Па га и н Ю. В. и К о з а ч е н к о В. И. Мутагенная активность соединений хрома, Гиг. и сан., № 5, с. 46, 1981; Рощ и н А. В., Орджоникидзе Э. К. и П рилуц-к а я Л. Л. К вопросу о судьбе хрома в организме, Гиг. труда и проф. заболев., № 9, с. 14, 1982; С а л л и А. Хром, пер. с англ., М., 1958; Цфасман А. 3. Применение радиоактивного хрома в клинике, М., 1964; LangardS. Carcinogenic and toxic effects of chromium, Oslo, 1980; S a n e r G. Chromium in nutrition and disease, N. Y., 1980.

В. В. Бочкарев (рад.), А. В. Рощин, Э. К. Орджоникидзе (гиг), В. А. Пеккель (биохим.).