ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ

ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ — элементы I группы периодической системы: литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs), франций (Fr); очень мягкие, пластичные, легкоплавкие и легкие, как правило, серебристо-белого цвета; химически очень активны; бурно реагируют с водой, образуя щёлочи (откуда название).

Литий. Неорганические соли лития применяют в пиротехнике, химической, фармацевтической, текстильной промышленности, а также в медицине для лечения психических расстройств. Бромид и хлорид Л. применяют в медицине, в производстве фотореактивов, в виде водных растворов в установках для кондиционирования воздуха. Хлорид Л. используется для получения Л. электролизом из расплава, в производстве сухих батарей, в качестве флюса для плавки металлов и сварки магния, алюминия и легких сплавов; карбонат Л. — для получения большинства др. соединений Л., как катализатор в производстве пластмасс, в черной металлургии для десульфурации стали, в производстве керамики и стекла; нитрат Л. — в пиротехнике, для стабилизации жидкого аммиака; фторид Л. — в производстве эмалей, глазурей; из сульфата Л. изготовляют головки щупов для ультразвуковой дефектоскопии.

Натрий. Не менее широко используют в промышленности соединения натрия: гидроксид Н. — в производстве искусственных волокон, мыла, алюминия, красок, в целлюлозно-бумажной промышленности, для отделки тканей, очистки нефти; гидрокарбонат Н. — в хлебопечении, пищевой промышленности, медицине, в пенных огнетушителях; бромид Н. — в медицине и фотографии; карбонат Н. — в производстве стекла, алюминия, мыла, гидроксида и гидрокарбоната Н., моющих средств, различных солей и красок, для очистки нефти, мойки шерсти, стирки белья; нитрит Н. — в производстве красителей, йода, в пищевой промышленности и медицине; сульфат Н. — в стекольном производстве, при получении сульфатной целлюлозы, в текстильной, мыловаренной, кожевенной промышленности, в цветной металлургии, медицине и ветеринарии; фторид Н. — в химической, металлургической (при электролитическом получении алюминия, бериллия и др.) промышленности, при изготовлении протеиновых клеев, консервантов для дерева, мяса, масла, средств для удаления ржавчины, инсектицидов, для фторирования питьевой воды; хлорат Н. служит гербицидом и дефолиантом; хлорид Н. — поваренная соль.

Калий и его соединения также находят широкое применение в промышленности: гидроксид К. — в производстве жидких мыл, как исходное вещество для получения солей К.; карбонат К. — в стекольном и мыловаренном производстве, как исходное вещество для получения различных соединений К., в т. ч. калийных удобрений; нитрат К. является удобрением, применяется в пиротехнике, при консервации мясных продуктов, в стекольном производстве; ортофосфат К. — для поглощения сероводорода из промышленных газов; сульфат К. — удобрение, исходное вещество для получения квасцов и др. солей; фторид К. — солевая добавка в криолит при электролитическом получении алюминия, применяется при изготовлении кислотоупорных замазок и флюсов для пайки и сварки; хлорид К. — удобрение и исходное сырье для получения гидроксида и солей К.

Рубидий и его соединения применяют в производстве катодов для фотоэлементов, в качестве добавок в газовую среду неоновых и аргоновых светильников, в составе различных специальных сплавов, как катализаторы процессов органического синтеза. Некоторые соединения Р. используются в производстве полупроводников, сегнето- и пьезоэлектриков. Цезий и его соединения применяют в радиотехнике, приборостроении, в производстве аккумуляторов. В большинстве случаев Ц. и Р. заменяют друг друга или их используют совместно.

Общий характер действия группы. Ионы некоторых щелочных соединений (ЩС), напр. Na⁺, K⁺, являются одним из важнейших компонентов жидкостей организма. Однако калий и натрий при введении в организм в больших количествах оказывают токсическое действие. Ионы Щ. м., кроме натрия, вызывают изменения в нервной системе, почках, печени, сердце; нарушается кислотно-щелочное равновесие. Токсичность зависит от растворимости химических соединений, химической и электрохимической активности. ЩС обладают раздражающим действием на кожу и слизистые оболочки глаз. Наиболее выраженно воздействуют гидроксиды Щ. м., а также растворы карбонатов и др. солей слабых кислот, которые вследствие гидролиза имеют сильнощелочную реакцию.

В организм ЩС поступают через дыхательные пути, частично через желудочно-кишечный тракт и кожу. Они хорошо всасываются при всех путях поступления, что в первую очередь связано с высокой растворимостью этих соединений. На предприятиях, где выпускаются и применяются ЩС, могут создаваться высокие концентрации их в воздухе рабочей зоны. При сжигании угля высвобождается большое количество лития. Источником загрязнения воздуха рубидием могут служить выхлопные газы автомобилей. Ионы Щ. м., содержащиеся в промышленно-бытовых сточных водах, при их использовании для орошения сельскохозяйственных культур аккумулируются почвой и растениями. При потреблении овощей, выращенных на такой почве, создается угроза хронического отравления людей.

Особенности биологического действия. Литий и его соединения поражают желудочно-кишечный тракт, почки и ЦНС. Влияют на углеводный обмен и тканевое дыхание. Л. является биологическим антагонистом натрия, особенно токсичен при недостатке натрия в рационе. Соединения Л. обладают выраженным раздражающим действием. Симптоматика острого отравления Л. наблюдалась в криминальных случаях и при передозировке в курсе лекарственной терапии психических расстройств; сопровождалась артериальной гипотонией, аритмией, протеинурией, отеками и полиурией. Л. и его соединения обладают кумулятивным эффектом. Они оказывают местное раздражающее действие при однократной аппликации, а также при длительном контакте на производстве. Раствор гидрида Л. в концентрации 0,01 мг/л вызывает ожоги кожи.

Токсическое действие натрия и его соединений преимущественно обусловлено раздражающими свойствами различной степени выраженности. Гидроксид Н. действует на ткани прижигающим образом, растворяя белки с образованием щелочных альбуминатов. При попадании растворов и пыли на кожу и слизистые после ожогов остаются рубцы. Опасно попадание малых количеств в глаз: поражается не только роговица, но (вследствие быстрого проникновения вглубь) страдают и более глубокие ткани и структуры глаза. Длительное вдыхание хлорида Н. может проявляться в виде воспалений верхних дыхательных путей, вплоть до прободения носовой перегородки. Вдыхание карбоната Н. может вызывать раздражение дыхательных путей, конъюнктивит. Порог раздражающего действия для человека при экспозиции 1 мин равен 40 мг/м³. Токсическое действие проявляется чаще в виде гипертонии с частыми сосудистыми кризами и устойчивостью по отношению к гипотензивным средствам. У рабочих, подвергавшихся ингаляционному воздействию пыли (78,8% NaCl и 22,8% KCl), заболеваемость хроническим бронхитом почти в 4 раза выше, чем у лиц контрольной группы.

Действие на кожу и слизистые оболочки глаз калия и его соединений сходно с действием Н. и его соединений. В результате диссоциации молекулы КОН происходит денатурация белковых молекул и образование растворимых щелочных протеинатов. Летальная доза КОН для человека — 10—20 мг. Сульфат К. оказывает слабое раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки. При однократном остром отравлении и длительном хроническом воздействии сульфата К. характерен политропный характер действия, особенно при воздействии больших концентраций. У рабочих, занятых в добыче калийных руд и производстве калийных удобрений, наблюдались нарушения тонуса парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, гипотония, изменения ЭКГ, гнойничковые заболевания кожи.

Токсическое действие соединений рубидия и цезия связано прежде всего с влиянием их на концентрацию калия в мышечных клетках и эритроцитах. Они способны частично замещать его в биохимических процессах. Токсичность при однократном остром отравлении для соединений Ц. повышается в ряду CsSO₄ < CsNO₃ < CsCO₃ < CsCl < < CsOH. Соединения Р. и Ц. обладают выраженным местнораздражающим, кожно-резорбтивным эффектом, а также сенсибилизирующим действием. У работающих в производстве Р. и Ц. (в воздухе пыль минералов, окислы металлов и аэрозоли их солей) отмечались нарушения сердечной деятельности (нарушение проводимости в предсердиях и желудочках, дистрофия миокарда), атрофические процессы в верхних дыхательных путях, неврастенический синдром с явлениями вегетососудистой дистонии, нарушение функции почек (выщелоченный эпителий, пигменты, белок в моче).