سم شناسی صنعتی Industrial Toxicology

سم شناسی صنعتی Industrial Toxicology

 

سم‌ شناسی (Toxicology) درباره تاثیرات زیان آور عوامل شیمیایی و فیزیکی بر روی سیستم‌های زنده بحث می‌کند.

یا علم راجع به سموم تولیدشده به‌وسیله گیاهان، جانوران و باکتری‌های پاتوژن را گفته می‌شود. این کلمه از ریشه یونانی کلمه Lagos و taxicon گرفته شده که به معنای مطالعه تاثیرات منفی مواد شیمیایی روی ارگانیسم‌های زنده است.

راه‌های تماس با مواد سمی

راه ورود مواد شیمیایی به بدن در موقیعت‌های تماس مختلف فرق می‌کند. در شرایط صنعتی، استشمام راه اصلی ورود می‌باشد و راه پوستی نیز کاملا مهم است اما مصرف خوراکی، راه نسبتا فرعی می‌باشد. در نتیجه، معیارهای پیشگیری‌کننده عمدتا جهت حذف جذب از طریق استشمام یا از طریق تماس موضعی، طرح ریزی می‌شوند. مواد آلوده‌کننده اتمسفر از طریق استشمام وارد می‌شوند، در حالی که در موارد آلوده‌کننده‌های آب و خاک، مصرف خوراکی راه اصلی تماس در انسان است.

طول مدت تماس

واکنش‌های سمی ممکن است بسته به طول مدت تماس از لحاظ کیفی متفاوت باشند. یک تماس واحد یا تماس‌های متعدد طی 1 (acute exposure) می‌باشد. تماس‌های متعدد که طی دوره طولانی‌تری از زمان ادامه یابد، نمایانگر تماس مزمن است. در شرایط شغلی هر دو تماس حاد و مزمن ممکن است رخ دهد.

در حالی که در حدود مواد شیمیایی یافت شونده در محیط، احتمال تماس مزمن بیشتر است. در تماس‌های مزمن، تاثیرات سمی ممکن است تا چندین ماه بعد از تماس‌های تکراری قابل مشاهده نباشد. تاثیرات زیانبار ناشی از تماس حاد یا مزمن ممکن است برگشت‌پذیر یا غیر قابل برگشت باشد. برگشت‌پذیری نسبی تاثیر سمی به خصوصیات قابلیت بهبود عضو آسیب‌دیده، بستگی خواهد داشت.

با توجه به افزایش میزان مواد آلوده‌کننده به علت افزایش جمعیت، افزایش میزان مصرف‌کنندگی، افزایش تولید مواد شیمیایی، کاهش منابع طبیعی و … نیاز به علم سم‌شناسی بیشتر احساس می‌شود چرا که زمینه هر برخورد در جهت حذف آلودگی‌ها، نیاز به شناخت کامل آلودگی و تحلیل و بررسی مکانیسم مشکل‌زایی آلودگی‌های دارد.

در همین راستا، برنامه‌های زیر جزء تغییرات ملزوم آیند به شمار می‌رود:

1. تاسیس یک واحد مدیریت قوی
2. تاسیس مرکز اطلاعات سم
3. آزمایشگاه سم‌شناسی برای شناسایی سم‌های معمولی
4. مرکز اطلاعات سبب مرگ و میر مربوط به سم
5. مرکز مشاهده تخلفات مربوط به سم
6. تاسیس آموزشگاه سم‌شناسی

 

انواع گازهای سمی

گازهای سمی گروهی از مواد سمی هستند که در حرارت بصورت گاز باشند. مسمومیت‌هایی که توسط این گازها ایجاد می‌شود، در صورت عدم درمان به‌موقع، منجر به مرگ فرد مسموم خواهند شد. این گازها تحت یک فرمول معین تجسس نمی‌شوند و برای تجسس هر یک از آنها روش بخصوصی باید بکار برد. گازهای سمی چون از راه تنفس وارد بدن می‌شوند، بسهولت وارد جریان خون می‌شوند و به فاصله چند ثانیه به مراکز عصبی می‌رسند و از اینجا، اثر آنی و شدید بعضی از سموم گازی معلوم می‌گردد. بیش از نیمی از مرگ و میر‌های ناشی از آتش‌سوزی به‌علت مواجه با دود و گازهای شیمیایی اتفاق می افتد و مرگ به‌علت سوختگی درصد کمتری را شامل می‌شود.

میزان سمیت گازها و دودهای ناشی از حریق به عواملی همچون نوع ماده سوختنی – درجه حرارت آتش و میزان اکسیژن موجود برای ترکیب با سوخت بستگی دارد.

آتش‌نشان‌ها به‌طور متناوب در هنگام اطفای حریق در معرض استنشاق منو اکسیدکربن، هیدروژن سیانید، نیتروژن دی‌اکسید، هیدروژن کلراید، انواع آلدئید‌ها و ترکیبات آلی مختلفی از جمله بنزن هستند.

در آتش‌سوزی ساختمان‌ها عمده‌ترین علت مرگ و میر قربانیان تنفس گازهای منواکسیدکربن و هیدروژن سیانید است. منواکسیدکربن فراوان‌ترین گاز متصاعدشده در تمام انواع آتش‌سوزی‌هاست و یکی از سمی‌ترین آنها ست که به‌علت ایجاد عارضه کربوکسی هموگلوبین باعث بروز مسمومیت حاد می‌گردد.

در آتش‌سوزی‌های آرام که ترکیبات هیدروکربن دار با حرارت پائین میسوزند ممکن است ترکیباتی همچون آلدئید‌ها از جمله فرمادئید و اسیدهای آلی تشکیل شود.

در زمانی که حرارت آتش بالاست یا انفجار رخ می‌دهد ترکیبات نیتروژن‌دار بخصوص اکسیدهای نیتروژن بوجود می آیند. وقتی ترکیبات پلاستیکی می‌سوزند بخارات هیدروژن کلراید متصاعد می‌شود. و زمانی که پلیمرهای پلاستیکی با حرارت 800 تا 1000 درجه سانتیگراد در حال اشتعال هستند ترکیباتی از جمله استونیتریل- بنزونیتریل و آکریلونیتریل تشکیل می‌شود. در حریق‌های طولانی‌مدت دی‌اکسین‌ها پدید می‌آیند.
مهم‌ترین گازها و بخاراتی که در حریق متصاعد می‌شود:

 

مونوکسیدکربن (CO)

مونوکسیدکربن گازی است بی‌رنگ، بی‌بو و بی‌طعم و به همین مناسبت در تمام قسمت‌های هوا فوری پخش می‌شود. این گاز از احتراق ناقص زغال و مواد آلی تولید می‌شود. مونوکسیدکربن در خون با هموگلوبین ترکیب پایداری را تشکیل می‌دهد و در نتیجه، اکسیژن‌رسانی به بافت‌های بدن کاهش یافته و در صورت مسمومیت شدید، پس از تشنج مرگ فرا می‌رسد. در مسمومیت خفیف‌تر، سردرد، ضربان شدید شقیقه‌ها، صدا کردن گوش، سرگیجه، گاهی استفراغ و ضعف عمومی مشاهده می‌شود.
سپس اضطراب به شخص دست داده و مسموم سعی می‌کند که از جای خود بلند شده و از محیط آلوده فرار کند و این عمل خود باعث سرعت تنفس و در نتیجه شدت مسمومیت می‌گردد. تنفس مصنوعی، استنشاق اکسیژن در مواقع شدید و تزریق هیپوسولفیت سدیم داخل وریدی، مفید می‌باشد.

دی‌اکسیدکربن (CO2)

گازی است بی‌رنگ، بی‌بو، با طعم کمی سوزاننده. این گاز در حقیقت سمی نیست و مقدار کم آن مراکز تنفسی را تحریک می‌کند. ولی وجود مقادیر زیادی از آن در هوا، چون جای اکسیژن را می‌گیرد، بنابراین باعث ایجاد مسمومیت می‌شود. وجود گازکربنیک در نوشابه‌های گازدار سمی نیست و قسمتی از آن، از راه تنفس دفع می‌شود.

برای تعیین مقدار گاز کربنیک در هوا، آن را از محلول هیدروکسید باریم (BaOH2) عبور می‌دهند و کربنات باریم حاصل را پس از خشک کردن، وزن می‌کنند و بقیه هیدروکسیدباریم را با اسید اگزالیک تعیین مقدار می‌کنند.

کلر

 

 

کلر گازی است زرد مایل به سبز، در آب محلول است و بشدت مراکز تنفسی را تحریک می‌کند. در اثر ترکیب کلر با آب بافت‌های بدن، اسیدهیدروکلریک و اکسیژن تولید می‌شود. وجود 2.5 میلی‌گرم از آن در هر لیتر هوا به‌سرعت کشنده است. در مسمومیت خیلی شدید، مرگ پس از چند دقیقه با ادم ریوی فرا می‌رسد و اگر مسمومیت شدید نباشد، علایم تحریک مراکز تنفسی، تنگی نفس، کبودی اعضای بدن، عرق سرد، خونریزی ریه‌ها و سپس مرگ، مشاهده می‌شود.

در مسومیت کم، مسموم را در هوای آزاد قرار می‌دهند. تنفس مصنوعی و استنشاق اکسیژن ممنوع می‌باشد. قهوه گرم و یا سایر مشروبات به بیمار می‌خورانند و برای جلوگیری از سرفه، کوئین و برای تقویت قلب اوبائین یا دیژیتالین تزریق می‌کنند.

کلرور کربونیل (COCl2)

فوسژن گازی است بی‌رنگ با بوی نافذ و شبیه بوی علف خشک. گازی است محرک و خفه‌کننده که سرفه، ریز اشک و تنگی نفس ایجاد می‌کند. تقریبا 20 برابر از کلر سمی‌تر است و از گازهای جنگی محسوب می‌شود. وجود 0.45 گرم در هر متر مکعب هوا به فاصله یک دقیقه کشنده می‌باشد.

مسمومیت اتفاقی از آن، در اطاق‌های عمل وقتی که بخارات کلروفرم در مجاورت حرارت تبدیل به فوسژن می‌شوند یا در موقعی که تتراکلریدکربن به‌عنوان خاموش‌کننده آتش استفاده می‌شود، فوسژن آزاد می‌شود.

اسید سولفیدریک (H2)

گازی است بی‌رنگ با بوی تخم مرغ گندیده. در مجاورت هوا با رنگ آبی مشتعل می‌شود و در آب محلول است. این گاز از راه تنفس سمی است و از راه خوراکی سمیتی ندارد. اگر به نسبت 0.05 درصد در هوا باشد قابل تحمل است. برای پیشگیری از مسومیت باید در فضایی که این گاز وجود دارد، تهویه هوا را کامل کرد و ماسک‌هایی را بکار برد که دارای زغال و مواد قلیایی باشد. در صورتی‌که مسمومیت شدید باشد، مرگ اتفاق می‌افتد. در مسمومیت کم، حالت تهوع، استفراغ، ناراحتی قلبی و کلیوی، عوارض چشمی و ورم ملتحمه دردناک دیده می‌شود. تنفس مصنوعی و تجویز داروهای مقوی قلب از راه‌های درمان آن است.

دی‌اکسید گوگرد (SO2)

گازی بی‌رنگ و بی‌بو، خفه‌کننده و محرک سرفه و به سهولت به مایع تبدیل می‌شود. در اثر اکسیداسیون مواد گوگرددار ایجاد می‌شود و تولید مسمومیت می‌کند. وجود 1.7 – 1.4 میلی‌گرم در هر لیتر هوا از آن به فاصله 1 – 0.5 ساعت کشنده است. در مسومیت حاد، خفگی و کبود شدن انگشتان و لب‌ها مشاهده می‌شود. بیمار نمی‌تواند حرف بزند و در عمل بلع مشکل دارد. مرگ آنی ناشی از این گاز نادر است.

اکسیدنیترو (NO2)

گازی است اکسیدان که رنگ آن از زرد تا نارنجی خرمایی تغییر می‌کند. مسمومیت‌های زیادی در صنعت از آن مشاهده شده است. علایم مسمومیت حاصل از این گاز عبارتند از: سرفه، عطش، نبض سریع و نامنظم، پایین آمدن فشار شریانی، اغما و پس از 48-24 ساعت، مرگ اتفاق می‌افتد.

سیانوژن (C2N2)

سیانوژن گازی است بی‌رنگ و خیلی سمی و محرک با بوی تند که کمی با بوی اسید سیانیدریک تفاوت دارد. سمیت آن 4 مرتبه از اسیدسیانیدریک کمتر است. اگر مقدار این گاز زیاد باشد، مرگ آنی به فاصله 3-2 دقیقه در اثر فلج شدن مراکز تنفسی و عضلات قلب و سنکوپ پیش می‌آید. اگر مقدار گاز کم باشد، حالت استفراغ، سرگیجه و ضعف عمومی ایجاد می‌شود و به فاصله یک ساعت، مسموم می‌میرد.

آمونیاک

ساختمان آمونیاک:
آمونیاک، مهم‌ترین ترکیب هیدروژنه ازت بوده، در طبیعت از تجزیه مواد آلی ازت دار حاصل می‌گردد. این ماده، گازیست بی‌رنگ با مزه فوق‌العاده تند و زننده که اشک‌آور و خفه‌کننده نیز می‌باشد. گاز آمونیاک از هوا سبک‌تر بوده، به‌سهولت به مایع تبدیل می‌شود. آمونیاک در آب بسیار محلول است و در منهای 77,7 درجه سانتی‌گراد منجمد و در منهای 33,5 درجه سانتی‌گراد به جوش می‌آید. وزن مخصوص محلول اشباع آمونیاک 0,88 گرم بر سانتی‌متر مکعب است.

موارد استفاده: در کارخانجات یخ‌سازی، در ساخت کودهایی از قبیل نیترات، سولفات و فسفات آمونیوم، تهیه اسیدنیتریک، دارو و مواد منفجره بکار می‌رود.

آمونیاک تجارتی: محلول آمونیاکی که معمولا در تجارت، خرید و فروش می‌شود، 20 تا 22 درجه سوم (20.7 درصد و تکاتف نسبی آن (0.92=d و یا 28 تا 29 درجه (32.7 درصد آمونیاک) می‌باشد.

روش‌های تهیه آمونیاک

آمونیاک را می‌توان اصولا از سه منبع زیر تهیه کرد:

1. تقطیر زغال سنگ که از آب‌های آمونیاکی آن، ابتدا آمونیاک و سپس سولفات آمونیاک تهیه می‌کنند.
2. سنتز مستقیم
3. تهیه سینامالدئید و سیانوزها

نمک‌های آمونیاکی

نمک‌های آمونیاکی که از تقطیر زغال سنگ بدست می‌آیند، بر دو نوعند: نمک‌های فرار مانند کربنات آمونیوم (CO3 2(NH4 و سولفیدرات SHNH4 و 2(S(NH4 که به‌آسانی بوسیله بخار آب برده می‌شوند، نمک‌های ثابت و غیر فرار مانند کلرید آمونیوم NH4Cl و هیپوسولفیت (S2O3 2(NH4 و غیره که بوسیله باز غیر فراری مانند آهک تجزیه می‌گردند.

ضمنا باید متذکر شد، آمونیاکی که از تقطیر یک تن زغال سنگ حاصل می‌شود، طبعا با مقدار ازت موجود در زغال متغیر است و این مقدار بین 1,4 کیلوگرم تا 4,6 کیلوگرم نوسان دارد و به‌ندرت در بعضی از انواع زغال سنگ‌ها این مقدار به 7,2 کیلوگرم می‌رسد.

معمولا هرگاه عمل تقطیر زغال سنگ را در مجاورت 2,5 درصد آهک انجام دهند، بهره آمونیاک تا 20 درصد افزایش نشان می‌دهد و به هر صورت، آمونیاک و کلیه ترکیبات آمونیاکی را که در بالا نام بردیم، می‌توان در دستگاه‌های خنک‌کننده از قطران‌هایی که همراه آنها می‌باشند، جدا کرد و اصطلاح صنعتی این قبیل محلول‌های آمونیاکی را آب‌های آمونیاکی می‌نامند که آنها را ابتدا در ستونی تقطیری وارد می‌کنند. سپس تحت تاثیر شیر آهک قرار می‌دهند و در آنجا آمونیاک و املاح فرار آنها بوسیله بخار آب برده می‌شوند، در حالیکه املاح غیر فرار تحت تاثیر شیر آهک، تجزیه و به آمونیاک تبدیل می‌گردند.

خطرات آتش‌سوزی و انفجار آمونیاک

آمونیاک، گازی است قابل اشتعال و حدود اشتعالش 16 تا 25 درصد حجمی گاز آمونیاک در هوا می‌باشد. حضور مواد نفتی و دیگر مواد قابل اشتعال، خطر حریق را افزایش می‌دهند. محلول غلیظ اکسید نقره از محلول آمونیاک حل شده و تولید فولمینات نقره به فرمول CNOAg می‌نماید که ماده‌ای شدیداً قابل انفجار است. همچنین گاز آمونیاک در اثر حرارت از 400 درجه به بالا تجزیه شده، تولید هیدروژن می‌نماید.

خطرات بهداشتی آمونیاک

سبب تحریکات سیستم تنفسی، ‌پوست و چشم شده و با آسیب رساندن به ریه‌ها در اثر مواجهه با حجم زیاد این گاز می‌تواند سبب مرگ شود. در صورت تماس با آمونیاک مایع، سوختگی شدید در محل تماس ایجاد می‌گردد. آستانه مجاز مواجهه با آن، 50 ppm است و جهت کمک‌های اولیه، قسمت‌های آلوده سطح بدن را با آب و صابون شسته و چشم‌ها را نیز با آب فراوانی شستشو داد و به پزشک مراجعه نمود.

طریقه اطفاء حریق آمونیاک

در صورتی‌ که سیلندر گاز آمونیاک مشتعل شد، نباید شعله آن را خاموش نمود، مگر اینکه قبلاً بتوان جریان گاز را قطع کرد. در حین عملیات اطفاء ، باید سیلندرهای حاوی گاز آمونیاک را با آب خنک نمود. از پودر شیمیایی خشک یا گاز کربنیک یا آب به‌ صورت اسپری جهت اطفاء می‌توان استفاده نمود. به هنگام عملیات باید از لباس کاملاً ایمن و سیستم حفاظتی دستگاه تنفس استفاده کرد.

طریقه نگهداری و حمل ونقل آمونیاک:

آمونیاک باید در سیلندرهای استیل نگهداری و توسط تانکرهای مخصوص آن حمل گردد. باید سعی نمود از رسیدن تنشهای فیزیکی و حرارت زیاد به ظروف محتوی آمونیاک جلوگیری شود. انبار و محل نگهداری آن باید مقاوم در برابر حریق بوده و دارای سیستم اعلام و اطفاء اتوماتیک باشد. آمونیاک باید جدا از موادی چون گازهای اکسیدکننده، کلر، برم، ید و اسیدها نگهداری شود.

⇐ حتما بخوانید: سم شناسی سموم گازی شکل

 

دی اکسید کربن

 

 

دی‌ اکسیدکربن یکی از گازهای موجود در اتمسفر می‌باشد. این گاز از سوختن مواد آلی در حضور اکسیژن کافی ایجاد می‌شود و گازی بی‌رنگ و بی‌بو می‌باشد. گیاهان از دی‌اکسید کربن در فرایند فتوسنتز برای ساختن کربوهیدرات‌ها استفاده می‌کنند و با جذب آن، اکسیژن آزاد می‌کنند. CO2 موجود در اتمسفر به‌عنوان سپر حرارتی زمین عمل می‌کند و با اثر گلخانه‌ای طبیعی مانع از سرد شدن زمین می‌شود. البته غلظت‌های بالای دی‌ اکسیدکربن در جو، که از سوخت‌های فسیلی حاصل می‌شود، به‌عنوان آلاینده جوی بشمار می‌رود.

CO2 اولین بار توسط شیمیدانی به نام جان با تبسیت وان هلمونت در قرن هفده شرح داده شد. این شیمیدان، موقع سوزاندن زغال چوب در محفظه بسته‌ای‌، متوجه شد که جرم خاکستر بدست آمده، مقداری کمتر از جرم زغال چوب اولیه می‌باشد. بنابراین به زبان ساده توضیح داد که مقداری زغال چوب در اثر سوختن به جسمی نامرئی یا گاز تبدیل شده است.

خواص دی‌ اکسید کربن:

دی‌اکسیدکربن گازی بی‌رنگ می‌باشد که تنفس آن در غلظت‌های بالا باعث ایجاد مزه ترش در دهان و احساس سوزش در بینی و گلو می‌شود عمل خطرناکی که در آن احتمال خفه شدن شخص بالاست. این اثر ناشی از حل شدنCO2 در بزاق دهان و تولید محلول اسیدی ضعیفی به نام اسید کربونیک می‌باشد.

مولکول دی‌ اکسید کربن خطی و دارای دو پیوند دوگانه بین کربن و دو اتم اکسیژن می‌باشد. ماده‌ای غیر قطبی می‌باشد و در دمای پایین‌تر از 78- درجه سانتیگراد متراکم شده و جسم سفید رنگ جامدی به نام یخ خشک ایجاد می‌کند. دی‌اکسیدکربن مایع فقط تحت فشار خاصی تشکیل می‌شود. به میزان کمی در آب حل می‌شود و اسید ضعیف اسید کربنیک تولید می‌کند که آن هم به‌طور جزئی به بی‌کربنات و کربنات تفکیک می‌شود.

کاربردهای ویژه

دی اکسیدکربن مایع و جامد در صنایع غذایی به‌عنوان سرماساز استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال در حمل و نقل بستنی و سایر مواد غذایی منجمد برای ایجاد سرما از یخ خشک استفاده می‌کنند. یکی از کاربردهای مهم CO2 استفاده در صنایع نوشابه‌های گازدار می‌باشد. بکینگ پودرها و جوش شیرین مورد استفاده در پخت نان یا کیک در اثر حرارت CO2 آزاد می‌کنند که این امر باعث پف کردن و متخلخل شدن نان می‌شود. به‌دلیل خاموش کردن آتش و غیر اشتعال بودن در کپسول‌های آتش‌نشانی به‌عنوان یک آتش خاموش‌کن ارزان و سریع از CO2 مایع فشرده استفاده می‌شود.

برای کم کردن واکنش‌ پذیری استیلن در حمل و نقل به‌عنوان گاز بی‌اثر در کپسول‌های جوشکاری می‌توان از CO2 استفاده کرد، چون نسبت به سایر گازهای بی‌اثر مثل هلیوم و آرگون ارزان‌تر می‌باشد. CO2 حلال خوبی برای اکثر ترکیبات می‌باشد. به این دلیل در صنایع داروسازی توجه زیادی به CO2 معطوف شده است تا به‌عنوان حلال کمتر سمی جایگزین حلال‌های آلی کلر‌دار شود.

در صحنه‌های نمایش از یخ خشک برای ایجاد مه و دود استفاده می‌کنند. با افزودن یخ خشک به آب، بخاری حاوی    CO2 و رطوبت ایجاد می‌شود که شبیه مه بنظر می‌آید. لیزرهای CO2 جزو لیزرهای مهم صنعتی می‌باشند.

خواص بیولوژیکی:

CO2 از سوختن چربی‌‌ها و قند در حضور اکسیژن طی فرایند تنفس سلولی در بدن جانداران تولید می‌شود. در جانوران بزرگ CO2 از تمام بافت‌ها بوسیله خون جمع شده و وارد شش‌ها شده و از آنجا با عمل بازدم بیرون داده می‌شود. مقدار CO2 در هوای دم یک درصد و در هوای بازدم 4.5 درصد می‌باشد، تنفس مقدار زیادی از آن باعث مسمومیت در انسان و سایر جانداران می‌شود.

هموگلوبین خون می‌تواند با اکسیژن و CO2 پیوند ایجاد کند، اگر غلظت CO2 بالا باشد، هموگلوبین‌ها با CO2 اشباع می‌شوند و توانایی حمل اکسیژن را ندارند. به همین علت است که در مکان‌های با تهویه ناکافی، فرد دچار مشکلات تنفسی به‌دلیل انباشته شدن  CO2 می‌شود.

مواد سمی و مسمومیت حاصل از آنها:

سم یا زهر ماده شیمیایی است که حتی به مقدار بسیار کم می‌تواند کشنده باشد. سم ماده مشخصی نیست. هر ماده شیمیایی و دارویی که از مقدار معین تجاوز کند سم است و به بدن آسیب می‌رساند. بنابراین سمیت هر ماده‌ای نسبی است.

تاثیر سم

در بدن یا موضعی است یا عمومی. سمی که تاثیر موضعی دارد به مجرد تماس با عضو یا بافت آن را سوزانده و متلاشی می‌کند. سم که جذب بدن شود تاثیر عمومی دارد و آن را به چند گروه می‌توان تقسیم کرد. گروهی از سم‌ها تغییراتی در خون ایجاد می‌کنند و مراکز مولد خون را منهدم کرده و باعث همولیز گلبول‌های قرمز می‌شوند مانند بنزن و فنل.

گروه دیگری از مواد در معده و روده تاثیر گذاشته و موجب استفراغ و دل‌درد می‌شوند مانند مس و سرب. در داروشناسی مقدار حداکثر یک خوراک دارو که بتوان بدون زیان مصرف کرد تعیین شده است. مصرف زیادتر از آن مقدار، انسان را مسموم کرده و حتی منجر به مرگ می‌شود. در زیر به مهم‌ترین مواد سمی و علایم مسمومیت آنها اشاره می‌شود.

فنل

فنل یا اسید فنیک از سموم فرار محسوب می‌شود. ماده‌ای است متبلور که در تجارت به رنگ سفید بوده و اشکال دارویی آن مختلف است. حداکثر مقدار خوراکی فنل 0.1 گرم در یکبار است، مقدار 4 گرم آن از راه خوراکی مسمومیت شدید تولید می‌کند و مقدار 15 گرم از آن کشنده است. علایم مسمومیت شامل سوزش مخاط دهان و حلق، سستی، سرگیجه، تنگی نفس، تشنج و اغما می‌باشد. معالجه آن شستشوی معده با آب آهک، روغن کرچک و تزریق سرم است.

سیانور

سیانور دو پتاس و اسید سیانیدریک دو سم قوی هستند که به مقدار کم در مغز بادام تلخ یافت می‌شوند. اگر فردی تعداد زیادی بادام تلخ بخورد مسموم می‌شود. مقدار کشنده سیانور دو پتاس 0.3 – 0.2 گرم و اسید‌ سیانیدریک 0.6 گرم است. مرگ به‌وسیله اسیدسیانیدریک فوری است. پس از خوردن سم بلافاصله شخص به حالت اغما رفته، حدقه چشم گشاد شده و نبض غیر قابل درک می‌شود و بر اثر تشنج می‌میرد. ممکن است تزریق داخل وریدی محلول تیوسولفات دو سود شخص را از مرگ نجات دهد.

کولشی‌ سین

آلکالوئید گیاهی است به نام زعفران پاییزی که ماده موثرش بیشتر در دانه و پیاز گیاه یافت می‌شود. کولشی‌ سین از جمله موادی است که در بدن جمع می‌شود و حداکثر مقدار خوراک آن 0.05 گرم در یکبار است. علایم مسمومیت در انسان به صورت سردرد شدید، استفراغ، ادرار زیاد، تشنج، فلج شدن خون در رگ‌های بدن و در صورت ادامه یافتن علایم، منجر به مرگ خواهد شد.

نیکوتین

نیکوتین ماده موثر و آلکالوئید توتون است که به شکل مایع بیرنگ با بوی تند می‌باشد. نیکوتین اثر محرک بر روی سیستم اعصاب مرکزی داشته و روی عضلات مخطط وقتی که با دوزهای قوی مصرف شود اثر فلج‌کننده دارد. مقدار 0.1 گرم از نیکوتین دوز سمی است. اثرات سمی آن به سرعت آشکار می‌شود که شامل اختلالات گوارشی، اختلالات و واکنش‌های عصبی، بی‌نظمی قلب و در نهایت در اثر تشنج، مرگ عارض می‌شود.

اسید و باز

از اسیدها، اسید هیدروکلریک، اسید سولفوریک، اسید نیتریک و اسید استیک غلیظ به مقدار 20 – 10 گرم کشنده است. از بازها آمونیاک و پتاس و آهک را می‌توان نام برد. خوردن اسید و باز قوی، مخاط دهان، گلو، مری و معده را سوزانده و موجب درد شکم و استفراغ شدید می‌گردد.

آتروپین

آلکالوئیدی است که در اغلب گیاهان سمی تیره سیب زمینی (Solanaceae) مانند تاتوره یافت می‌شود. آتروپین داروی فلج‌کننده اعصاب پاراسمپاتیک است و باعث افزایش فعالیت قلب، کاهش ترشحات غدد مترشحه، تشنج عضلات صاف و تحریک سیستم عصبی مرکزی می‌شود. علایم مسمومیت به صورت خشکی گلو، عطش زیاد، التهاب حنجره و در نهایت اغما و مرگ است. آتروپین به مقدار 10 – 5 میلی‌گرم تزریق زیر جلدی، سمی و کشنده است.

بررسی خواص اسیدها

بشر از دیر باز با مفهوم ساده اسید آشنایی داشته است. در حقیقت این مواد، حتی قبل از آنکه شیمی به صورت یک علم در آید، شناخته شده بودند. اسیدهای آلی همچون سرکه و آبلیمو و آب غوره از قدیم معروف بودند. اسیدهای معمولی مانند اسید سولفوریک، اسید کلریدریک و اسید نیتریک به‌وسیله کیمیاگران قدیم ساخته شدند و بصورت محلول در آب بکار رفتند. برای مثال اسید سولفوریک را جابربن حیان برای نخستین بار از تقطیر بلورهای زاج سبز (FeSO4.7H2O) و حل کردن بخارات حاصل در آب، بدست آورد.

در طی سالیان متمادی بر اساس تجربیات عملی لاووازیه (A.L.Lavoisier) چنین تلقی می‌گردید که اجزاء ساختمان عمومی کلیه اسیدها از عنصر اکسیژن تشکیل گردیده است. اما بتدریج این موضوع از نظر علمی روشن و اعلام گردید که چنانچه این موضوع صحت داشته باشد، بر خلاف عقیده اعلام شده در مورد اکسیژن ، این عنصر هیدروژن است. در حقیقت، تعریف یک اسید بنا به فرمول اعلام شده از سوی لیبیگ (J. Von Liebig) در سال 1840 عبارت است از:

موادی حاوی هیدروژن که می‌توانند با فلزات واکنش نموده و گاز هیدروژن تولید نمایند. نظریه فوق مدت پنجاه سال مورد استناد بوده است. بعدها با پیشرفت علم شیمی، مفاهیم جدیدی درباره اسیدها اعلام شده که در زیر به بررسی آنها خواهیم پرداخت.

⇐ حتما بخوانید: جزوه سم شناسی

خواص عمومی اسیدها

• محلول آبی آنها یون‌ های پروتون آزاد می‌کند.
• موادی هستند که از نظر مزه ترشند.
• کاغذ تورنسل را سرخ رنگ می‌کنند.
• با برخی فلزات مانند آهن و روی ترکیب شده گاز هیدروژن می‌دهند.
• با قلیاها (بازها) واکنش نموده و املاح را تشکیل می‌دهند.
• (با کربنات کلسیم مثلا به صورت سنگ مرمر) به‌ شدت واکنش دارند، به‌طوریکه کف می‌کنند و گاز کربنیک آزاد می‌نمایند.

نظریه آرنیوس درباره اسیدها

زمانیکه مفاهیم یونیزاسیون ترکیبات شیمیایی در محلول‌های آبی روشن گردید، مفهوم اسید به‌طور قابل ملاحظه‌ای تغییر پیدا کرد. مطابق تعریف آرنیوس، اسید ماده‌ای است که در آب یونیزه می‌شود و یون +H3O که گاهی بصورت +H نیز نشان داده می‌شود، تولید می‌کند.

(HCl —–> H+ + Cl-(aq

آرنیوس قدرت اسیدی را نیز بر همین اساس تفسیر کرد و گفت که اسید قوی، در محلول‌ های آبی تقریبا، بطور کامل یونیزه می‌شود. در صورتی که که میزان تفکیک اسید ضعیف کمتر است. توجه کنید که مفهوم آرنیوس بر یون‌های آب استوار است. بر اساس تعریف آرنیوس می‌توان نقش اکسیدهای اسیدی را نیز تفسیر کرد.

اکسیدهای اسیدی

اکسیدهای بسیاری از غیرفلزات با آب واکنش داده و اسید تولید می‌کنند، در نتیجه این مواد را اکسیدهای اسیدی یا ایندرید اسید می‌نامند. مفهوم آرنیوس، به علت تاکید آن بر آب و واکنش‌های محلول‌های آبی، با محدودیت رو‌به‌روست.

قدرت اسیدی و ساختار مولکولی: به منظور بررسی رابطه بین ساختار مولکولی و قدرت اسیدی، اسیدها را به دو نوع تقسیم می‌کنیم: هیدریدهای کووالانسی و اکسی ‌اسیدها.

هیدریدها
برخی از ترکیبات کووالانسی دوتایی هیدروژن‌دار مانند (HCl , H2) اسیدی هستند. دو عامل بر قدرت اسیدی هیدریدیک عنصر موثر است: الکترونگاتیوی عنصر و اندازه اتمی عنصر. قدرت اسیدی هیدریدهای عناصر یک تناوب، از چپ به راست و همسو با الکترونگاتیوی عناصر، افزایش می‌یابد. یک عنصر الکترونگاتیو، الکترون‌های بیشتری از هیدروژن می‌گیرد و خروج آن به صورت یک پروتون را سرعت می‌بخشد.
قدرت اسیدی هیدریدهای عناصر یک گروه، با افزایش اندازه اتم مرکزی افزایش می‌یابد.

در تناوب دوم: در گروه VI به این صورت است:

NH3>H2O>HF

H2Te > H2Se > H2S > H2O

اکسی ‌اسیدها
در این ترکیبات، هیدروژن اسیدی به یک اتم O متصل است و تغییر در اندازه این اتم بسیار ناچیز است. بنابراین عامل کلیدی در قدرت اسیدی این اکسی‌اسیدها، به الکترونگاتیوی اتم Z مربوط می‌شود: H-O-Z

اگر Z یک اتم غیرفلز با الکترونگاتیوی بالا باشد، سهمی در کاهش چگالی الکترونی پیرامون اتم O (علی‌ رغم الکترونگاتیوی شدید اکسیژن) را دارد. این پدیده باعث می‌شود که اتم اکسیژن، با کشیدن چگالی الکترونی پیوند H-O از اتم H، تفکیک آن را سرعت ببخشد و ترکیب را اسیدی بکند. هیپوکلرواسید، HOCl، اسیدی از این نوع است. هر چه الکترونگاتیوی Z بیشتر باشد، الکترون‌های پیوند H-O به میزان بیشتری از اتم H دور می‌شوند و حذف پروتون آسان‌تر است:

HOCl > HOBr > HOI

در اکسی ‌اسیدهایی که اتم های اکسیژن بیشتری به Z متصل باشند، قدرت اسیدی با افزایش n ، زیاد می‌شود.

مهم‌ترین اسیدهای قوی: مولکول‌های این اسیدها و در محلول‌های آبی رقیق کاملا یونیزه است. اسیدهای قوی متعارف عبارتند از: اسید کلریدریک، یدیدریک، نیتریک، سولفوریک، پرکلریک است.

مهم‌ترین اسیدهای ضعیف: یونیزاسیون این اسیدها در آب کامل نمی‌باشد و هرگز به 100% نمی‌رسد. مثال متعارف آنها، اسید استیک، اسید کربنیک، اسیدفلوریدریک، اسید نیترو و تا حدودی اسید فسفریک است.

برخی از کاربردهای اسیدها

اسید سولفوریک: یکی از اسیدهای معدنی قوی با فرمول H2SO4، مایعی روغنی‌شکل و بی‌رنگ است. یک متاع سودمند صنعتی است که از آن در حد وسیعی در پالایش نفت و در کارخانجات تولیدکننده کودها، رنگ‌ها، رنگدانه‌ها، رنگینه‌ها و مواد منفجره استفاده می‌شود.

اسید استیک: یک اسید آلی به‌صورت مایعی تند و بی رنگ با فرمول CH3COOH، که اساس ترشی سرکه نیز می‌باشد. قسمت اعظم اسیداستیک تولیدی دنیا، مصرف واکنش با الکل‌ها به منظور تولید استرهایی می‌گردد که از آنها به‌عنوان بهترین حلال‌ها در رنگ و جلا استفاده می‌شود. همچنین در کارخانجات داروسازی، عمل آوردن لاستیک طبیعی و تهیه چرم مصنوعی و به عنوان حلال برای بسیاری از ترکیبات آلی از اسیداستیک استفاده می‌شود.

اسید نیتریک: یک اسید قوی معدنی با فرمول HNO3 می‌باشد که این اسید در کارخانجات تولید کودهای نیترات و فسفات آمونیوم، مواد منفجره نیترو، پلاستیک‌ها، رنگینه‌ها و لاک‌ها کاربر دارد.

اسید سولفونیک: این اسیدها با فرمول عمومی HSO3R که R می‌تواند متان یا بنزن و … باشد، محلول در آب، غیر فرار و جاذب الرطوبه‌اند و به عنوان عوامل امولسیون‌کننده، مواد افزودنی و روغن‌های روان‌‌کننده و به عنوان جلوگیری از خوردگی و زنگ‌زدگی استفاده می‌گردد.

اسید کلریدریک: یکی از اسیدهای معدنی قوی با فرمول HCl، که مایعی بی‌رنگ یا اندکی زردرنگ، بسیار خورنده و غیر آتشگیر است. این اسید در آب، الکل، بنزن حل می‌شود و در اسیدی کردن (فعال کردن) چاه‌های نفت، پاک کردن رسوبات دیگ‌های بخار، صنایع غذایی، تمیز کردن فلزات و… استفاده می‌شود.

فرمالدئید

گازی با بوی تند است. این ترکیب ساده‌ترین عضو گروه آلدئیدها بوده، فرمول شیمیایی آن HCHO است. فرمالدئید اولین بار توسط دانشمند روسی به نام «الکساندر باتلر» در 1859 کشف شد. این گاز به ‌آسانی از احتراق ناقص ترکیبات حاوی کربن ایجاد می‌شود. در دود حاصل از آتش‌سوزی جنگل‌ها، حجم زیادی از فرمالدئید وارد جو می‌شود. به غیر از این، دود حاصل از اگزوز اتومبیل‌ها و دود سیگار هم دارای مقادیری فرمالدئید هستند.

فرمالدئید به‌ طور طبیعی در اتمسفر از واکنش اکسیژن با متان و سایر هیدروکربن‌ها در اثر نور خورشید حاصل می‌شود. همچنین از فرآیند متابولیسم برخی از هیدروکربن‌ها هم مقدار اندکی فرمالدئید تولید می‌شود.

خواص فرمالدئید

فرمالدئید با اینکه در دمای اتاق به صورت گاز است، اما در آب به خوبی حل می‌شود. فرمالدئید معمولا به صورت محلول آبی 37 درصد به نام فرمالین عرضه می‌شود. فرمالدئید در آب، پلیمریزه شده، شامل مونومرهای کوچک HCHO متصل به هم است. معمولا فرمالین دارای درصد اندکی متانول برای محدود کردن پلیمریزاسیون است. فرمالدئید خواصی مانند سایر آلدهیدها دارد. با این تفاوت که معمولا واکنش‌‌پذیرتر از سایر آلدئیدها است. فرمالدئید یک الکتروفیل قوی است. بنابراین در واکنش‌های جانشینی الکتروفیلی آروماتیک با ترکیبات آروماتیک شرکت می‌کند.

همچنین می‌تواند با آلکن‌ها وارد واکنش افزایشی الکتروفیلی شود. در حضور کاتالیزورهای بازی یک واکنش خود (اکسایش- کاهش) واکنش کانیزارو انجام داده، متانول و نمک اسید فرمیک تولید می‌کند. فرمالدئید به‌طور برگشت‌ پذیر پلیمریزه شده و تولید تری‌مر حلقه‌ای 5 و 2 و 1 تری اکسان یا پلیمر خطی پلی‌اکسی‌متیلن می‌کند. تشکیل این پلیمرها باعث می‌شود که رفتار گاز فرمالدئید به‌طور اساسی از قانون گازهای ایده‌آل انحراف داشته باشد، بخصوص در فشار بالا یا دمای پائین، فرمالدئید به آسانی با اکسیژن جَو اکسید شده و تشکیل اسید فرمیک می‌دهد. برای جلوگیری از این واکنش، محلول فرمالدئید باید در بطری‌هایی با درب‌های مهر و موم شده نگهداری شود.

تولید فرمالدئید:

فرمالدئید در صنعت از اکسیداسیون کاتالیزوری متانول تهیه می‌شود. معمولا از نقره فلزی یا مخلوط اکسید آهن و مولیبدن به عنوان کاتالیزور استفاده می‌شود. در صورت استفاده از اکسید آهن و مولیبدن به عنوان کاتالیزور، متانول با اکسیژن در دمای 400 درجه سانتی‌گراد واکنش داده و طبق واکنش زیر فرمالدئید تولید می‌کند:

CH3OH + 1,2O2 —-> HCHO + H2O

کاتالیزور نقره معمولا در دمای حدود 650 درجه سانتی‌گراد استفاده می‌شود. در این فرایند 2 واکنش، همزمان انجام می‌شوند. واکنش اول که در بالا به آن اشاره شد و واکنش دوم هیدروژن زدایی از متانول است:

CH3OH —–> HCHO + H2

کاربرد

از فرمالدئید به علت از بین بردن بیشتر باکتری‌ها به‌عنوان محلول ضدعفونی کننده استفاده می‌شود. همچنین برای نگهداری از نمونه‌های بیولوژیکی هم مورد استفاده قرار می‌گیرد. عمده‌ترین استفاده فرمالدئید در تولید پلیمر و سایر ترکیبات شیمیایی است. رزین‌های فرمالدئید، از واکنش فرمالدئید با فنل، اوره و ملامین ایجاد می‌شوند. این مواد معمولا به‌عنوان رزین‌های چسبناک در تولید تخته‌های سه‌لایی، در ساخت اسفنج‌های قالب‌گیری شده و تولید اسفنج‌های عایق کاربرد دارند. بیشتر از نصف فرمالدئید تولید شده صرف تولید رزین‌های فرمالدئید می‌شود. فرمالدئید در تولید مواد شیمیایی دیگر مانند بسیاری از الکل‌های چند عاملی مثل پنتا تری‌اول که در رنگسازی و تولید مواد منفجره کاربرد دارد، استفاده می‌شود. از دیگر مشتقات فرمالدئید می‌توان دی‌فنیل متان را نام برد که در تهیه ترکیبات مهمی مثل پلی‌اوره‌تان که در ساخت رنگ و فوم (اسفنج) کاربرد دارد و هگزا متیلن تترا آمین که در رزین‌های فنل فرمالدئید و ساخت مواد منفجره استفاده می‌شود.

نکات ایمنی

به‌ دلیل اینکه رزین‌های فرمالدئید در ساخت بسیاری از مواد، مانند تخته سه‌لایی، اسفنج‌های افشانه‌ای و فوم استفاده می‌شوند. این مواد در طول زمان به آرامی فرمالدئید نشر می‌کنند. به این علت، فرمالدئید یکی از مهم‌ترین آلاینده‌های هوای درون خانه است. غلظت‌های بالای 0.1ppm آن در هوای خانه باعث سوزش چشم، آسیب به غشای مخاطی، سر درد و احساس سوزش در نای و مشکل شدن تنفس می‌شود. نوشیدن محلول فرمالدئید می‌تواند منجر به مرگ شود.

فرمالدئید در بدن به اسید فرمیک تبدیل شده، با نفوذ به خون، باعث بالا رفتن اسیدیته آن می‌شود. نفس‌های تند و بریده، بیهوشی، کما و امکان مرگ از علائم نوشیدن مقدار زیادی محلول فرمالدئید است. فرمالدئید در بدن می‌تواند موجب ایجاد تغییر در پروتئین‌های DNA شود. حیوانات آزمایشگاهی که در معرض دوزهای بالای فرمالدئید قرار گرفته‌اند، در طول زندگی خود به سرطان‌های پیشرفته در نای و گلو مبتلا شده‌اند. با این همه برخی مطالعات نشان می‌دهند که غلظت‌های پایین فرمالدئید که کارگران کارخانه‌های تخته سه‌لایی با آن مواجه‌اند، عامل سرطان‌زا نیست. اما فرمالدئید را در رده سرطان‌زاهای احتمالی در انسان طبقه‌بندی می‌کنند. منبع:موسسه دنیای تغذیه و سلامت

هر سوالی در رابطه با سم شناسی صنعتی Industrial Toxicology داشتید در نظرات بیان کنید تا بررسی شود.