Латунь в природе встречается в виде чего: ЛАТУНЬ • Большая российская энциклопедия

Химия — 9

Физические свойства. Mедь – пластичный металл светло-розового цвета,
достаточно мягкий. Oн относится к тяжелым (ρ=8,96 г/см³) и тугоплавким
(t_пл.=1083°C) металлам. Mедь хорошо проводит электричество.

Химические свойства. На сухом воздухе и при обычной температуре медь
не изменяется. При высоких температурах она реагирует с простыми и
сложными веществами. Из кислот медь реагирует лишь с кислотами-окислителями (азотной и концентрированной серной кислотами):

Шкатулка знаний • На влажном воздухе, в результате окисления кислородом
воздуха – на поверхности меди образуется налет зеленого цвета, состоящий из
гидроксокарбоната меди(II) (CuOH)₂CO₃:

2Cu + O₂ + H₂O + CO₂ → (CuOH)₂CO₃

гидроксокарбонат меди(II) (составная часть малахита)

Применение. Чистая медь применяется для изготовления электропроводов,
кабелей, растворимых анодов (электродов), а также в теплообменных аппаратах.
Она используется в производстве различных сплавов (латунь, бронза и др.).

Mедный купорос CuSO₄·5H₂O используют для борьбы с сельскохозяйственными вредителями.

Цинк

Деятельность

Взаимодействие цинка с кислотами и щелочами

Обеспечение: две пробирки, концентрированная соляная кислота, концентрированный раствор NaOH.
Ход работы: В одну из двух пробирок, содержащих по одной грануле цинка, налейте 2–3 мл соляной кислоты, в другую – столько же раствора NaOH и наблюдайте за
происходящим.
Обсудите результаты.

– Какие визуальные изменения происходили в каждой пробирке?

– Какое свойство цинка отражают явления, произошедшие в пробирках?

– Составьте уравнения реакций, которые были осуществлены.

Открытие. Цинк в виде сплавов с медью известен с древнейших времен.

Степень окисления цинка в соединениях +2.

В Периодической системе цинк расположен в 4-м периоде, побочной
подгруппе II группы. Электронное строение его атома: 1s²2s²2p⁶3s²3p6³d¹⁰4s² .

Нахождение в природе. Цинк в природе встречается только в виде соединений; например, сфалерит ZnS, галмей ZnCO₃ (цинковый шпат) и др.

В Азербайджане цинк встречается, в основном, на Гюмюшлинском свинцовоцинковом (Нахчыван) и Филизчайском полиметаллическом месторождениях.

«Что такое патинирование металлов? Какие виды патинирования существуют? Каким образом достигается патинирование?» — Яндекс Кью

ОТДЕЛКА МЕТАЛЛОВ

Поскольку наши услуги по изготовлению предметов интерьера из металла включают в себя подбор обработки, цвета патины, наш ассортимент поверхностной обработки декоративных металлических изделий постоянно расширяется. На основных страницах каталога наших товаров ссылка на каталог отображаются основные типы металлической отделки, доступные для этих стилей товаров. Самые популярные из них — состаренная латунь и латунь, патинированная под бронзу. Здесь вы можете увидеть немного более широкий спектр возможных вариантов патины, включая более светлые и темные оттенки наших стандартных металлических покрытий под состаренную латунь. Если вам требуется отделка металла до точного цвета или оттенка, пожалуйста, пришлите нам фотографии или образцы для сопоставления.

ПАТИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА – ИСКУССТВЕННОЕ СТАРЕНИЕ МЕТАЛЛА

Из-за характера старения металла более яркие полировки и отделки, такие как зеркальная полированная латунь, матовая сатинированная латунь и, в некоторой степени, светлая латунь антик, будут выглядеть моложе, поскольку они показывают наибольшее количество необработанного металла. Самые темные из них, такие как темная латунь антик и бронза, получившие более интенсивную металлическую отделку, выглядят более старыми. Процессы, с помощью которых мы получаем патину на наших металлах, наиболее естественным образом отражают их естественное старение, такое как если их оставить на природе или в жилищах. Мы не добавляем искусственный слой ни на одном этапе. Металлическая отделка под старину достигается за счет деликатного нанесения материалов на металлы, что ускоряет естественный процесс старения. Если у вас есть особая металлическая отделка, которую вы хотели бы сопоставить с вашими металлами, то лучший шанс, который у нас есть для достижения этого, будет, если мы действительно сможем получить образец отделки у нас, когда мы будем выполнять процесс нанесения патины.

Если у вас есть собственные объекты, требующие металлической отделки поверхности, пожалуйста, сначала отправьте фотографии, чтобы мы могли посоветовать, как лучше всего двигаться дальше. Обработка металла не похожа на покраску с нанесением однородного цветного слоя. На результат процесса влияет множество переменных факторов, таких как температура, влажность, концентрация, чистота, загрязнители, а также качество и химический состав как материалов, которые катализируют процесс патинирования, так и основных металлов, обрабатываемых сами по себе.

материалы от латунной мастерской

СООТВЕТСТВИЕ НОВЫХ МЕТАЛЛОВ СТАРЫМ

Так что, если вы хотите, чтобы новые латунные изделия соответствовали старым латунным петлям, пришлите нам петли или, если вы хотите, чтобы бронзовые рамы соответствовали старой бронзе, ручки; пришлите нам ручку.

Если нет возможности прислать нам подходящие предметы, то лучшим вариантом будут фотографии. Просто убедитесь, что вы довольны тем, что качество фотографии хорошо соответствует желаемой вами отделке. Иногда может помочь краткое описание блеска и текстуры поверхности.

Остерегайтесь терминов, которые некоторые производители оборудования и розничные продавцы используют для описания отделки своей продукции. Бронза одного человека может быть старинной медью другого человека. Некоторые виды латунной отделки антик, особенно изделия массового производства, могут выглядеть менее реалистично, чем другие. Некоторые из них даже являются лакокрасочными покрытиями, на которые нанесено распыление.

Термин «бронза», будь то обычная бронза или старинная бронза, вероятно, используется чаще всего и часто вводит в заблуждение описаний и может означать что угодно, от твердой бронзы до старинной латуни и темно-коричневой краски. Если у вас есть купленный вами предмет, который описан как «бронзовый», который, по вашему мнению, должен соответствовать нашим образцам, убедитесь, что мы видим его образец или хотя бы его изображение.

Вся наша металлическая отделка — это настоящая металлическая отделка, которая выглядит реалистично и позволяет металлу говорить самому за себя. Мы не наносим на поверхность металла каких-либо дополнительных слоев, которые могли бы скрыть истинную природу и красоту основного металла, если это не требуется специально.

ПОЛИРОВАННАЯ ЛАТУНЬ И ЛАТУНЬ АНТИК

Латунь — это основной металл для большинства наших отделок, в том числе для покрытий. Это удивительно универсальный металл, обладающий присущей ему красотой, отчасти благодаря нашему естественному влечению к золоту и к солнцу. Полированная латунь может иметь высококачественный зеркальный вид, и поэтому, зеркала часто изготавливались из полированной латуни. Полированная латунь была особенно популярна в викторианскую и эдвардианскую эпохи и поэтому стала стандартным металлом и отделкой для домашней мебели, фурнитуры, дверной и оконной мебели и зарождающейся автомобильной промышленности. Полированная латунь, очевидно, требует полировки, которая может быть трудоемкой, особенно на деталях, но латунь, которая подвергается регулярной полировке, бесконечно более привлекательна, чем та, которая страдает пародией на лакировку.

Латунь антик- это то, во что превратится полированная латунь, если ее не полировать. Полированная поверхность естественным образом окисляется, со временем становится тусклее и постепенно темнеет. Чтобы старая латунь выглядела естественной и ухоженной, а не заброшенной, она должна быть не полностью ровной, а такой, где наиболее открытые участки светлее, а наиболее углубленные — темнее. Это наша вторая по популярности отделка после полированной латуни. Она может быть создана в бесконечном разнообразии оттенков: от очень светлого, блестяще- сатинированной или зеркально отполированной поверхности, до очень темной патинированной латуни, которая по цвету почти полностью матово-черная. Мы можем управлять этой отделкой, чтобы она выглядела так, как если бы элементы, которые были закончены, были возрастом один год, пять лет, десять лет, 50 лет, 500 лет или любого промежуточного возраста.

МЕДНАЯ ПАТИНА

Медная патина достигается почти так же, как латунная патина. Это неудивительно, поскольку латунь — это медный сплав, и, как правило, медь в латуни вступает в реакцию, вызывая патину латуни. Наиболее известные примеры медной патины можно увидеть на медных горшках, водопроводных трубах, фурнитура и на крышах старых зданий. Медная патина естественным образом появляется на полированной меди через несколько месяцев, но через год или около того она может стать незаметной. В помещении медь образует патину медленнее, чем снаружи. Так же как латунь стареет, медная патина будет медленно изменять цвет поверхности металла от ярко-розового через оранжевый до оттенков коричневого и, в конечном итоге, черного, когда он очень старый. Одна из наиболее привлекательных форм медной патины — это зеленовато-коричневый, который обычно представляет собой форму карбоната меди, если только он не находится на побережье, и в этом случае это может быть хлорид меди. Этот вид медной патины чаще всего встречается на крышах и куполах старых построек в виде ярко-зеленого или бирюзового цвета.

Медь аник — это отделка, которую мы можем создать, побуждая медь образовывать патину, которая делает поверхность тусклой и темной. Мы можем контролировать процесс, чтобы добиться нужного оттенка античной меди. Обычно это широкий спектр коричневых и бронзовых оттенков, а также яркие контрастные оттенки зелени.

РЕАЛИСТИЧНАЯ ОТДЕЛКА МЕТАЛЛА

Наша уникально реалистичная отделка, которую мы разрабатываем много лет, достигается не за счет добавления посторонних добавок в материалы, а за счет понимания истинной химической природы основных металлов и процессов, которые естественным образом происходят, когда металлы подвергаются воздействию времени и разнообразия окружающей среды. Понимая это, мы бережно относимся к новым металлам, применяя комплексные уровни подготовки поверхности, химической обработки и отделки, чтобы естественным образом ускорить процесс старения, чтобы мы могли за считанные минуты достичь того, что в противном случае заняло бы десятилетия. Как только будет достигнута правильная отделка, мы фиксируем цвет патины при необходимости используя только полностью прозрачные нано, полимерные покрытия, лаки или воски, чтобы обеспечить дополнительную защиту и уровень дополнительной стойкости отделки.

ОТДЕЛКА МЕТАЛЛА АНТИК

Везде, где это возможно, при создании предметов дизайна, которые должны выглядеть антикварными, как если бы они были сделаны давным-давно, или чтобы соответствовать тем, которые были, мы стараемся использовать материалы и процессы, которые использовались в течение периода, которому мы стремимся подражать. И зачастую, через смену поколений остаются неизменными используемые инструменты и технологии.

Представленная здесь отделка от яркой, отполированной до зеркального блеска латуни до темной состаренной бронзы, представляет более широкий спектр цветов и эффектов, которые мы можем создать на наших изделиях, никоим образом не означает собой предел наших возможностей. Возможен любой оттенок между этими цветами, поэтому не бойтесь запрашивать цвет или металлическую отделку, которая находится «где-то между» средней латуни антик и темной латунью антик. Мы всегда готовы попытаться создать именно тот цвет, который подходит вам и вашему проекту.

ПАТИНИРОВАННАЯ ЛАТУНЬ И ПАТИНИРОВАННАЯ МЕДЬ

Металлы, которые подверглись процессу патинирования естественным или искусственным путем, в результате чего их поверхность впоследствии приобретает состаренный вид, называются патинированными металлами. Патинированная латунь очень часто встречается на входных дверях, там, где нелакированная латунь осталась неполированной. Патинированная медь используется в сантехнике и строительных материалах. Патинированная медь сейчас становится все более популярной в качестве облицовочного материала как для внутреннего, так и для внешнего использования. Патинированная латунь и патинированная медь украшают наши дома и славятся своими антибактериальными качествами.

НЕМНОГО ОБ ОТДЕЛКЕ ЛАТУНЬЮ

Следует отметить, что не все латуни одинаковы. Одно изделие из латуни могло быть создано с помощью процесса литья, в то время как другое было выдавлено, а другое прокатано. Вполне вероятно, что все эти латуни будут иметь немного другой химический состав и, следовательно, стареть и по-разному реагировать на воздействие окружающей среды и химические вещества. Это не означает, что мы не будем пытаться сопоставить их, но это означает, что для достижения, например, средне-бронзового цвета на одном продукте могут потребоваться несколько иные процессы, чем для получения аналогичного цвета на другом продукте. В своей работе мы сталкиваемся с огромным разнообразием латуни, произведенной в разных странах с различным химическим составом.

Факты о кадмии | Dartmouth Toxic Metals

Что такое кадмий?

В чистом виде кадмий представляет собой серебристо-белый ковкий металл с голубоватым оттенком. Он естественным образом встречается в земной коре и является относительно редким металлом, занимая 67-е место по распространенности среди 90 встречающихся в природе элементов на Земле. Кадмий не имеет запаха и вкуса, и для обнаружения его присутствия чаще всего требуется химический анализ. Поскольку он легко реагирует с другими элементами, кадмий редко встречается в чистом или элементарном виде, а скорее связан с другими элементами в различных соединениях, в том числе чрезвычайно токсичных. Две формы соединений кадмия, сульфаты кадмия и хлориды кадмия, так легко растворяются в воде, что люди редко находят их в природе в твердом виде.

Friedrich Stromeyer

Кадмий в основном содержится в цинкосодержащих рудах, но также может быть обнаружен в свинцовых и медных рудах. Первичной минеральной формой металла является гринокит или сульфид кадмия. Другие минеральные формы, такие как отавит или карбонат кадмия, существуют, но довольно редки. Фридрих Штромейер

Чистый металлический кадмий был впервые идентифицирован немецким химиком Фридрихом Штромейером (1776-1835) в 1817 году. Стромейер нагревал образцы карбоната цинка в своей лаборатории и заметил, что они обесцвечиваются при высоких температурах. Зная, что чистый карбонат цинка не обесцвечивается, Стромейер пришел к выводу, что реакция должна быть вызвана какой-то примесью. Он создал экспериментальную процедуру для определения примеси и смог выделить серебристо-голубой металл.

Где находится кадмий?

Кадмий чрезвычайно редко встречается в земной коре: менее одной пятой грамма металла — около одной пятой металла на канцелярской кнопке — приходится на каждую тонну материала земной коры. Кадмий может распространяться по воздуху ветром в результате естественных процессов, таких как эрозия, или в результате сжигания кадмийсодержащих руд при вулканических выбросах. Взвешенные в воздухе частицы кадмия оседают на землю и водоемы в виде пыли. Хотя поверхностные воды могут содержать некоторое количество растворенного кадмия, концентрации, как правило, низкие, поскольку металл легко поглощается морскими обитателями, особенно моллюсками. Из-за поглощения кадмия водными организмами Агентство по охране окружающей среды США (EPA) выпустило рекомендации по рыболовству, связанные с кадмием, в прибрежных водах вокруг Нью-Йорка, Коннектикута и Нью-Джерси.

Люди играют важную роль в создании концентрированных источников кадмия и его выбросе в окружающую среду в результате такой деятельности, как добыча, выплавка и очистка металлических руд, особенно цинка, свинца и меди. Кадмий также выбрасывается в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива, сжигания отходов и производства стали. Почва и вода вблизи промышленных зон или свалок могут содержать более высокие концентрации кадмия. В общей сложности от 4000 до 13000 тонн кадмия ежегодно выбрасывается в окружающую среду в результате деятельности человека.

Большая часть коммерческого кадмия получается как побочный продукт переработки цинковой руды, хотя кадмий также может быть извлечен из переработанных материалов, таких как никель-кадмиевые батареи и металлический лом. Соединенные Штаты являются основным производителем кадмия в мире, производя около 1100 тонн металла в год.

Каково использование кадмия?

До середины 1900-х годов кадмий использовался главным образом в качестве дубильного вещества для кожи или в качестве пигмента в красках, но даже в этих целях он не нашел широкого применения. Сегодня кадмий используется в основном в перезаряжаемых батареях, обычно в сочетании с оксидами никеля или серебра (термин «Ni-Cad» или «Ni-Cd» относится к батареям, содержащим никель и кадмий). Солнечные перезаряжаемые никель-кадмиевые батареи использовались в миссиях по исследованию космоса, включая зонд Magellan, который исследовал планету Венера.

На использование кадмия в батареях приходится примерно три четверти потребления кадмия в Соединенных Штатах. Поскольку это одноразовый потребительский товар, никель-кадмиевые батареи также составляют более половины производимых кадмиевых отходов. Большинство потребительских товаров содержат герметичные никель-кадмиевые батареи, в отличие от вентилируемых никель-кадмиевых батарей, используемых в самолетах, автобусах и тепловозах, которые выделяют значительное количество кадмия в окружающую среду.

Поскольку он не реагирует со щелочными (основными) химическими веществами и медленно реагирует с горячей соляной кислотой, кадмирование обеспечивает превосходную защиту от высококоррозионных химикатов, таких как кислоты и основания. Кадмий часто используется для гальванического покрытия стали, меди, железа и латуни в тех случаях, когда эти металлы будут подвергаться воздействию погодных условий или коррозионно-активных материалов.

Кадмий играет решающую роль в нескольких передовых технологиях, таких как солнечные батареи, благодаря приложениям, использующим преимущества его уникальных физических свойств.

Кадмий относится к элементам, известным как переходные металлы. Некоторые переходные металлы могут действовать как электрические проводники и изоляторы в зависимости от незначительных изменений в их химической структуре. Кремний и германий являются хорошими примерами таких переходных металлов. Эти элементы также могут поглощать определенные длины волн электромагнитного излучения, превращая солнечные лучи в пригодную для использования электрическую энергию. Поскольку кадмий является переходным металлом с химической структурой, подобной кремнию и германию, он обладает некоторыми из тех же полупроводниковых свойств. Испаряя соединение кадмия, известное как теллурид кадмия, на стекло или пластик, инженеры могут создать полупроводниковый слой толщиной всего в несколько атомов. Полученный продукт служит ультратонким, высокоэффективным солнечным элементом. Такие тонкопленочные солнечные элементы могут стать экономичным и эффективным решением для удовлетворения энергетических потребностей будущего.

Кадмий также используется во многих других продуктах. Иногда его используют для химической стабилизации некоторых пластиков, а также для производства специальных припоев, которые плавятся при относительно низких температурах. В красках сульфид кадмия придает желтый оттенок, а селенид кадмия дает цвета от желтого до красного. Стержни управления и экраны ядерных реакторов могут содержать кадмий из-за его способности поглощать испускаемые частицы. Кадмий также используется для изготовления люминофорных соединений, которые светятся при бомбардировке электронами, технология, которая создает изображение в телевизионной трубке.

Нужен ли кадмий для здоровья?

Хотя следовые количества многих металлов необходимы для здоровья живых существ, нет никаких научных данных, подтверждающих роль кадмия в питании.

Является ли кадмий вредным для человека или экосистем?

Человек может пострадать от однократного сильного воздействия кадмия и от длительного воздействия концентраций, превышающих обычные. До середины 1900-х годов кадмий практически не использовался в промышленности. Люди редко подвергались воздействию концентрированных доз кадмия, и этот металл не считался опасным для здоровья. Но по мере того, как были найдены новые способы использования кадмия и по мере того, как во всем мире расширялись промышленные процессы, в которых производится этот металл, стали проявляться токсические эффекты кадмия.

Одни из первых случаев отравления кадмием были зарегистрированы в Бельгии в 1858 г. у рабочих, которые вдыхали кадмиевую пыль в результате полировки серебра карбонатом кадмия. Такое воздействие может вызвать серьезную респираторную недостаточность, эмфизему и даже смерть.

Шахта Камиока, Япония

Осведомленность общественности о токсичном воздействии кадмия возросла после вспышки после Второй мировой войны болезни «Итай-Итай» («Ой-Ой») в Японии, которая была вызвана выбросом кадмия в сточных водах шахты Камиока. Фермеры в регионе использовали стоки для орошения рисовых лепешек и других культур. Кадмий быстро концентрировался в посевах, и вскоре местные женщины начали испытывать боли в костях и суставах, которые со временем стали настолько мучительными, что они оказались прикованы к постели. Позже выяснилось, что кадмий нарушал метаболизм кальция, что приводило к снижению содержания кальция, а также плотности и прочности их костей. Простые движения в некоторых случаях приводили к перелому ослабленных костей. Удаление кадмия из промышленных сточных вод остановило случаи этого чрезвычайно болезненного типа хронического отравления кадмием, и с тех пор в Японии не было зарегистрировано ни одного нового случая. (Итай-итаи возникали в основном у женщин в постклимактерическом периоде, у которых было несколько детей, и, вероятно, также были связаны с дефицитом витамина D, гормональным статусом и другими факторами.)

Токсичность кадмия частично объясняется его способностью накапливаться в живых организмах. Кадмий редко встречается в природе, и, следовательно, растения и животные не выработали эффективных способов метаболизма больших количеств этого металла. Небольшие количества металла связываются белком металлотионеином и удаляются из организма, но, поскольку организмы не могут эффективно изолировать и удалять большие количества, длительное воздействие высоких уровней может привести к накоплению в тканях организма. В этих условиях кадмий может оставаться в организме годами. Большая часть металла накапливается в костях, печени и почках, где может нарушать работу этих органов.

Кадмий также может биоаккумулироваться в экосистеме. Культуры, обработанные кадмийсодержащими удобрениями или товарным илом, могут накапливать концентрации кадмия выше нормы и передавать их по пищевой цепи высшим организмам, таким как домашний скот и люди, как в случае с шахтой Камиока в Японии.

Некоторые организмы усваивают кадмий лучше, чем другие. Было показано, что среди растений основные продукты питания, такие как пшеница, рис и картофель, накапливают большее количество кадмия. В целом самые высокие уровни кадмия в пище можно ожидать в печени и почках животных, а также в моллюсках, таких как устрицы и моллюски.

Как люди подвергаются воздействию кадмия?

По данным Агентства по регистрации токсичных веществ и заболеваний, более 90 процентов воздействия кадмия на человека приходится на продукты питания. В среднем люди ежедневно потребляют около 30 мкг кадмия при нормальном питании, усваивая от 1 до 3 мкг. В настоящее время нет доказательств того, что эти следовые количества представляют опасность для здоровых взрослых.

Курильщики сигарет, однако, обычно подвергаются значительно более высокому воздействию. Кадмий, вдыхаемый через сигаретный дым, легче усваивается организмом, чем кадмий, содержащийся в пище или воде. От 40 до 60 процентов кадмия, вдыхаемого с дымом, всасывается в кровоток, в отличие от 5-10 процентов, всасываемых через пищу. Каждая сигарета содержит примерно от 1 до 2 микрограммов кадмия, и курильщики ежедневно поглощают дополнительно от 1 до 3 микрограммов кадмия в свои системы с каждой выкуренной пачкой. Исследования показали, что выкуривание более 20 сигарет в день может увеличить уровень кадмия в организме в десять раз.

Те, кто работает или живет рядом с предприятиями, производящими или использующими кадмий, такими как производство аккумуляторов, очистка руды, пайка металлов или сварка, также могут подвергаться воздействию, выпивая его с загрязненной водой или вдыхая его из воздуха, хотя существуют рабочие места и экологические нормы для защиты людей от этих воздействий.

Как кадмий вредит живым существам?

Известно, что кадмий накапливается в почках, и некоторые ученые считают, что повреждение почечной ткани может привести к заболеванию почек, высокому кровяному давлению и сердечным заболеваниям. Повреждение почек, связанное с кальцием, приводит к дефициту кальция в остальной части тела, особенно в скелете. Как ясно показал синдром «Итай-Итай», в крайних случаях кадмий может вызывать боль в костях и суставах, приводящую к крайним деформациям и ломкости костей. У некоторых людей с высоким кровяным давлением было обнаружено аномально высокое количество кадмия в моче, а у животных, получавших кадмий с пищей или водой, развивались заболевания почек и печени, высокое кровяное давление, бедная железом кровь и повреждение нервов или головного мозга. К счастью, с 19 века не было зарегистрировано ни одного случая заболевания Итай-Итай.60-е годы.

Чрезмерное воздействие кадмия может ослабить иммунную систему организма, а также считается, что это связано с раком легких. Некоторые исследования предполагают, что он вызывает увеличение простаты. Некоторые ученые подозревают, что кадмий может быть репродуктивным токсином. Некоторые исследования показали, что у животных, подвергшихся воздействию высоких уровней кадмия, была более высокая частота преждевременных родов, низкой массы тела при рождении, мертворождений и самопроизвольных абортов. Исследования на животных также показывают, что воздействие кадмия связано с поведенческими проблемами и трудностями в обучении.

Люди, в рационе которых недостаточно цинка, меди, железа, кальция и витамина D, могут подвергаться более высокому риску осложнений со здоровьем, вызванных кадмием. Эти элементы, которые выглядят и ведут себя химически подобно кадмию, могут быть заменены кадмием в случае нехватки основных элементов. Белки организма, которые захватывают и метаболизируют основные металлы, также могут поглощать частицы кадмия из-за его сходного химического поведения.

Каковы симптомы отравления кадмием?

Симптомы, связанные с воздействием кадмия, в значительной степени зависят от того, как происходит контакт с кадмием – через пищу или питье, при дыхании или контакте с кожей – и в течение какого периода времени происходит воздействие. Кратковременное воздействие кадмия в воздухе может вызвать раздражение бронхов и легких, а рабочие, которые по незнанию производили сварку кадмиевых сплавов, даже умирали от этих осложнений. Кадмий в воздухе представляет серьезную опасность, поскольку его трудно обнаружить до тех пор, пока не произойдет значительное повреждение легких.

Воздействие сильно загрязненной пищи или воды может вызвать сильное раздражение пищеварительного тракта, включая рвоту, диарею и даже смерть. Другие симптомы кратковременного воздействия включают мышечные спазмы, нарушения чувствительности, поражение печени, судороги, шок и почечную недостаточность.

Существуют ли способы снижения риска воздействия кадмия?

Люди, работающие в таких отраслях, как металлообработка, гальваника, производство аккумуляторов и рудоперерабатывающие заводы, должны соблюдать все меры безопасности на рабочем месте, а также должны избегать попадания кадмиевой пыли в свои дома — на обувь, другую одежду или инструменты, для пример.

Семьи могут уменьшить воздействие, храня продукты, которые могут содержать кадмий, такие как удобрения и никель-кадмиевые батареи, в недоступном для детей месте и используя эти продукты в соответствии с инструкциями производителя.

Существует ли тест на воздействие кадмия?

Существует несколько тестов, которые показывают, подвергался ли кто-либо воздействию кадмия или был ли ему причинен вред. Образцы мочи или крови могут быть проверены, чтобы определить текущее и прошлое воздействие, и даже могут быть полезны для определения того, произошло ли повреждение почек. Волосы и ногти на руках или ногах также являются отличными биомаркерами — биологическими индикаторами — воздействия кадмия и могут выявить воздействие металла в прошлом.

Каковы государственные стандарты и рекомендации по кадмию?

Для защиты здоровья населения федеральное правительство разрабатывает рекомендации или руководящие принципы, а также постановления, соблюдение которых может обеспечиваться законом. Обычно они выражаются как «непревышаемые» уровни в воздухе, воде, почве или продуктах питания. Федеральные агентства, которые разрабатывают правила для токсичных веществ, включают Агентство по охране окружающей среды США (EPA), Управление по охране труда и здоровья (OSHA) и Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA). Федеральные организации, которые разрабатывают руководства или рекомендации по токсичным веществам, включают Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний (ATSDR) и Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).

В соответствии с правилами EPA содержание кадмия в питьевой воде не может превышать 5 частей на миллиард частей воды (5 частей на миллиард). Агентство по охране окружающей среды также ограничивает количество кадмия, которое можно выбрасывать в озера, реки, свалки и пахотные земли, и не разрешает использовать кадмий в пестицидах. FDA ограничивает количество кадмия в пищевых красителях до 15 частей на миллион (ppm). Предел OSHA для количества кадмия в воздухе рабочего места составляет 5 микрограммов на кубический метр.

Эти уровни основаны на концентрациях, воздействующих на животных, и корректируются для защиты людей. Положения и рекомендации обновляются по мере поступления новой информации. Уровни, которые нельзя превышать, могут различаться в разных федеральных организациях, поскольку они предполагают разную продолжительность воздействия (8-часовой рабочий день или 24-часовой рабочий день), или основаны на разных исследованиях на животных или других факторах.

Коррозия закладных материалов

Коррозия арматурной стали и других закладных металлов является основной причиной разрушения бетона. При коррозии стали образующаяся ржавчина занимает больший объем, чем сама сталь. Это расширение создает растягивающие напряжения в бетоне, что в конечном итоге может привести к растрескиванию, расслаиванию и отслаиванию.

Сталь подвергается коррозии, потому что это не природный материал. Скорее, железная руда плавится и очищается для производства стали. Производственные этапы, которые превращают железную руду в сталь, добавляют металлу энергии.

Сталь, как и большинство металлов, кроме золота и платины, термодинамически нестабильна в нормальных атмосферных условиях, высвобождает энергию и возвращается в свое естественное состояние — оксид железа или ржавчину. Этот процесс называется коррозией.

Для возникновения коррозии должны присутствовать следующие элементы:

• Должно быть не менее двух металлов (или два места на одном металле) с разными уровнями энергии
• электролит
• металлическое соединение

В железобетоне арматурный стержень может иметь множество отдельных областей с разными энергетическими уровнями. Бетон действует как электролит, а металлическое соединение обеспечивается проволочными стяжками, опорами стульев или самой арматурой.

Коррозия представляет собой электрохимический процесс, связанный с потоком зарядов (электронов и ионов). На активных участках стержня, называемых анодами, атомы железа теряют электроны и перемещаются в окружающий бетон в виде ионов двухвалентного железа. Этот процесс называется реакцией полуэлементного окисления или анодной реакцией и представляется как:

  2Fe → 2Fe ²⁺ + 4e ^—

Электроны остаются в стержне и направляются к участкам, называемым катодами, где они соединяются с водой и кислородом в бетоне. Реакция на катоде называется реакцией восстановления. Распространенная реакция восстановления:

2H ₂ O + O ₂ + 4E ^— → 4OH ^—

^—

9000 40126. к этим катодным участкам, где они объединяются, образуя гидроксиды железа или ржавчину:

2Fe ²⁺ + 4OH ^— → 2Fe(OH)  

Этот первоначальный осажденный гидроксид имеет тенденцию в дальнейшем реагировать с кислородом с образованием высших оксидов. Увеличение объема по мере дальнейшего взаимодействия продуктов реакции с растворенным кислородом приводит к внутреннему напряжению в бетоне, которого может быть достаточно, чтобы вызвать растрескивание и отслоение бетонного покрытия.

Коррозию залитых в бетон металлов можно значительно уменьшить, укладывая бетон без трещин с низкой проницаемостью и достаточным бетонным покрытием. Бетон с низкой проницаемостью может быть получен за счет уменьшения соотношения воды и вяжущих материалов в бетоне и использования пуццоланов и шлака. Пуццоланы и шлак также повышают удельное сопротивление бетона, тем самым снижая скорость коррозии даже после ее начала. АКИ 318-11, 9Требования строительных норм и правил 0165 к конструкционному бетону содержит минимальные требования к бетонному покрытию, которые помогут защитить встроенные металлы от коррозионно-активных материалов. Дополнительные меры по снижению коррозии стальной арматуры в бетоне включают применение антикоррозионных добавок, покрытие арматуры (например, эпоксидной смолой), нанесение герметиков и мембран на поверхность бетона. Герметики и мембраны, если они используются, необходимо периодически наносить повторно.

Бетон и пассивный слой

Хотя сталь имеет естественную склонность к коррозии, щелочная среда бетона (pH от 12 до 13) обеспечивает защиту стали от коррозии. При высоком pH на стали образуется тонкий оксидный слой, препятствующий растворению атомов металла. Эта пассивная пленка на самом деле не останавливает коррозию; снижает скорость коррозии до незначительного уровня. Для стали в бетоне скорость пассивной коррозии обычно составляет 0,1 мкм в год. Без пассивной пленки скорость коррозии стали бы как минимум в 1000 раз выше (ACI222 2001).

Благодаря присущей бетону защите, арматурная сталь не подвергается коррозии в большинстве бетонных элементов и конструкций. Однако при разрушении пассивного слоя может возникнуть коррозия. Разрушение пассивного слоя происходит при снижении щелочности бетона или при повышении концентрации хлоридов в бетоне до определенного уровня.

Роль ионов хлора

Воздействие ионов хлора на железобетон является основной причиной преждевременной коррозии стальной арматуры. Проникновение ионов хлора, присутствующих в солях против обледенения и морской воде, в железобетон может вызвать коррозию стали, если кислород и влага также доступны для поддержания реакции. Растворенные в воде хлориды могут проникать сквозь прочный бетон или достигать стали через трещины. Хлорсодержащие примеси также могут вызывать коррозию.

Никакой другой загрязнитель не упоминается в литературе так широко, как причина коррозии металлов в бетоне, чем ионы хлорида. Механизм, с помощью которого хлориды вызывают коррозию, не совсем понятен, но наиболее популярная теория состоит в том, что ионы хлорида проникают через защитную оксидную пленку легче, чем другие ионы, делая сталь уязвимой для коррозии.

Риск коррозии возрастает по мере увеличения содержания хлоридов в бетоне. Когда содержание хлоридов на поверхности стали превышает определенный предел, называемый пороговым значением, возникает коррозия, если также доступны вода и кислород. Исследования Федерального управления автомобильных дорог (FHWA) показали, что пороговое значение в 0,20 процента общего (кислоторастворимого) хлорида от веса цемента может вызвать коррозию арматурной стали в мостовых настилах (Clear 19).76). Однако только водорастворимые хлориды способствуют коррозии; некоторые растворимые в кислоте хлориды могут быть связаны внутри агрегатов и, следовательно, не могут способствовать коррозии. Работа в FHWA (Clear 1973) показала, что коэффициент преобразования кислоторастворимых хлоридов в водорастворимые может варьироваться от 0,35 до 0,90, в зависимости от компонентов и истории бетона. Произвольно было выбрано значение 0,75, в результате чего предел водорастворимых хлоридов составил 0,15 процента от веса цемента.

Хотя хлориды напрямую ответственны за инициирование коррозии, они, по-видимому, играют лишь косвенную роль в скорости коррозии после ее инициирования. Основными факторами, контролирующими скорость, являются наличие кислорода, удельное электрическое сопротивление и относительная влажность бетона, а также pH и температура.

Карбонизация

Карбонизация происходит, когда углекислый газ из воздуха проникает в бетон и реагирует с гидроксидами, такими как гидроксид кальция, с образованием карбонатов. В реакции с гидроксидом кальция образуется карбонат кальция:

  Ca(OH) ₂ + CO ₂ → CaCO ₃ + H ₂ O

Эта реакция снижает pH пористого раствора до уровня 8,5, при котором пассивная пленка на стали не стабильно.

Карбонизация обычно является медленным процессом. Было подсчитано, что в высококачественном бетоне карбонизация будет происходить со скоростью до 0,04 дюйма в год. Количество карбонизации значительно увеличивается в бетоне с высоким водоцементным отношением, низким содержанием цемента, коротким периодом отверждения, низкой прочностью и высокопроницаемой или пористой массой.

Карбонизация сильно зависит от относительной влажности бетона. Самые высокие показатели карбонизации возникают, когда относительная влажность поддерживается в пределах от 50 до 75 процентов. Ниже 25 процентов относительной влажности степень карбонизации считается незначительной. При относительной влажности выше 75 процентов влага в порах ограничивает проникновение CO2. Коррозия, вызванная карбонизацией, часто возникает на участках фасадов зданий, которые подвергаются воздействию осадков, затенены от солнечного света и имеют низкое бетонное покрытие поверх арматурной стали.

Карбонизация бетона также снижает количество ионов хлора, необходимых для ускорения коррозии. В новом бетоне с pH от 12 до 13 требуется от 7000 до 8000 частей на миллион хлоридов, чтобы начать коррозию закладной стали. Однако если рН снизить до диапазона от 10 до 11, пороговое значение хлоридов для коррозии будет значительно ниже — на уровне 100 частей на миллион или ниже. Однако, как и ионы хлора, карбонизация разрушает пассивную пленку арматуры, но не влияет на скорость коррозии.

Пример карбонизации фасада здания.

Коррозия разнородных металлов

Когда два разных металла, таких как алюминий и сталь, соприкасаются внутри бетона, может возникнуть коррозия, поскольку каждый металл имеет уникальный электрохимический потенциал. Знакомый тип коррозии разнородных металлов происходит в обычной батарейке для фонарика. Цинковый корпус и угольный стержень представляют собой два металла, а влажная паста действует как электролит. Когда углерод и цинк соединены проводом, течет ток. В железобетоне коррозия разнородных металлов может возникать на балконах, где встроенные алюминиевые перила соприкасаются с арматурной сталью.