Какое свойство ртути лежит в основе устройства медицинского термометра
Отвечает Никита Шлапаков, преподаватель химии в онлайн-школе «Фоксфорд»
В Средние века люди интересовались всем — от философии до теологии, от астрономии до медицины. Стремясь познать окружающий мир, пытались измерить и температуру всего вокруг. Правда, подобрать термометрическую жидкость оказалось не так-то просто. Она должна отвечать нескольким критериям, одним из которых является линейная зависимость объема жидкости, то есть длины столбика с ней, температурой.
Первые медицинские модели термометров, предложенные еще Галилеем, изготавливались на основе воды, но у той зависимость сильно искажается в области около 4 °С из-за особенностей химической структуры. Этот эффект вносил погрешности в коэффициент линейной зависимости и при температурах намного выше, чем 4 °С. Кроме того, водяные термометры работали медленно, по полчаса.
Спиртосодержащие жидкости оказались более удачными. Сейчас уже сложно установить, кто именно был автором этой идеи. Сохранились только отдельные свидетельства об экспериментах Галилея и его учеников.
Примерно тогда же, в XVI–XVII веках, начало активно развиваться алхимическое учение, которое строилось на ртутно-серной теории. Так, несмотря на то, что спиртосодержащие термометры используются и сейчас, внимание людей переключилось на ртуть — благодаря удивительному свойству: ее объем при нагревании или охлаждении меняется равномерно, то есть в первом случае ртуть расширяется и поднимается по трубочке термометра вверх, а во втором — опускается.
Переход на ртуть позволил уменьшить время измерения температуры с получаса до нескольких минут. К тому же ртуть имеет широкий диапазон доступных для измерения значений — от –37 °С до +356 °С, что тоже служило в ее пользу.
Изобретателем первого работающего ртутного термометра стал голландский ученый Даниэль Фаренгейт. В 1714 году он собрал первый прибор на основе ртути, который обладал высокой точностью измерений, а в 1724 году создал свою шкалу температур, которая до сих пор используется в США. Первый медицинский термометр на основе ртути создал английский врач Клиффорд Оллбат в 1866 году. Этот термометр позволял снимать показания температуры менее чем за 5 минут, тогда как водным и водно-спиртовым требовалось для этого более 20.
Музей термометров © legion-media
Говорить о том, что ртуть опасна, не совсем верно. Она, как и любое вещество, может находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии. Металлическая ртуть при нормальных условиях — это жидкость, которая не опасна. Но ртуть, как и любая жидкость, испаряется даже при комнатной температуре, и именно газообразная ртуть и представляет опасность. Испаряясь и попадая в легкие, она там и остается, отравляя организм: пары ртути слишком тяжелы по сравнению с воздухом, и их не получится выдохнуть. И хоть для нанесения вреда организму эти пары необходимо вдыхать на протяжении нескольких месяцев, убрать разбитый термометр лучше как можно скорее.
Первым делом необходимо открыть в помещении окна. Большие шарики ртути собрать с помощью маленькой кисточки на лист бумаги, по примеру совка, а мелкие убрать одноразовым шприцем или пипеткой. Выбрасывать в мусорное ведро их нельзя. Шарики ртути, так же как и части термометра, необходимо поместить в стеклянную банку с холодной водой, закрыть ее и поставить в прохладное место. Вода нужна, чтобы ртуть не испарялась.
Можно также посыпать место происшествия порошком серы, который продается в хозяйственных магазинах и магазинах для животных, или цинка, после чего подмести пол и промыть его с раствором марганцовки. Если же ни серы, ни цинка или марганцовки дома не оказалось, — приготовить горячий мыльно-содовый раствор, смешав 30 г соды и 40 г тертого мыла на один литр воды, и промыть пол им. Оставшиеся пары улетучатся во время проветривания помещения. Одежду, ковер и другие вещи, которые контактировали с ртутью, придется выбросить.
Затем нужно позвонить на телефон доверия регионального управления МЧС России или в местное управление по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям, которые обязаны забрать банку с шариками ртути и отправить на утилизацию.
Подобное серьезное отношение к вероятности получить вред вызвало запрет на ртутные термометры в странах ЕС. Вместо них там используются жидкостные, сделанные на основе подкрашенного спирта или галинстана — сплава олова, индия и галлия, или электрические термометры. В 2020 году планируется запретить градусники с ртутью и другие приборы, в которых содержится это вещество, и в России. А пока, как вариант, можно пользоваться термометром с защитным полимерным покрытием, которое не даст стеклу разбиться.
Источник
Многие до сих пор не доверяют электронным градусникам и отдают предпочтение ртутным. Но ведь при определенных условиях они могут быть опасны для людей.
О последствиях разбитого термометра, воздействии ртути на организм и о том, как правильно избавиться от металла, рассказал доцент химического факультета ВГУ Юрий Ковыгин.
Об отравлениях и разбитом градуснике
«АиФ-Воронеж», Дарья Вербицкая: Можно ли отравиться ртутью от одного разбитого градусника?
Юрий Ковыгин: В градуснике порядка двух граммов ртути. Этого хватит, чтобы при правильном использовании отравить около 20 человек. Но сама по себе ртуть не так страшна, как её малюют.
Ртуть – это металл, который реагирует не со всеми веществами. Если вы съедите градусник, то, скорее всего, проблемы будут не от ртути: больше неудобств доставит стекло. В желудке содержится соляная кислота, с которой ртуть не реагирует. Из-за ртути, возможно, будет сильное местное раздражение, боли в животе, которые потом пройдут.
Жидкий металл сам по себе мало опасен: ему не попасть глубоко в ткани. Плохо, если вы вдыхаете пары ртути: они поражают лёгкие. Чрезвычайно опасны соединения ртути, особенно растворимые и летучие. Ртуть активно взаимодействует с серой в составе белков и связывает многие ферменты организма, чем нарушает клеточный обмен. Попадая в организм, она ломает многие биохимические процессы.
Хроническое отравление, помимо прочего, приводит к нарушениям центральной нервной системы. Любимый кэрролловский герой – Безумный Шляпник – типичный пример: шляпники поражались соединениями ртути при изготовлении фетра.
– Забытый в квартире шарик ртути может навредить человеку?
– Температура кипения у ртути – 357 градусов, и при комнатной температуре она испаряется очень слабо.
Если вы живете в квартире, в которой просто лежит шарик ртути под шкафом, то она, конечно, постепенно будет попадать в организм. Но и выводится из организма ртуть гораздо лучше, чем, например, свинец.
В нашем организме есть некоторое количество ртути. При увеличении нормы ртуть выводится почками. Токсическая доза ртути для человека – полмиллиграмма. С объёмом ртути меньше этой дозы организм справится без серьёзных проблем. Но если в организм будет попадать большее количество этого вещества, то тело не будет успевать от него избавляться и острое отравление перерастёт в хроническое.
При комнатной температуре из большой капли ртуть испаряется медленно. Но если вы разобьёте градусник и начнете его подметать или пылесосить, то один шарик вы разделите на множество. Тогда опасность возрастёт многократно. Во-первых, испарение пойдёт активнее. А во-вторых, через некоторое время на её поверхность попадут бактерии, способные переводить этот металл в летучие соединения, такие как метилртуть. Такое соединение легче и в большем количестве попадает в организм. Оно может вызвать болезнь Минаматы (синдром, вызываемый отравлением органическими соединениями ртути– ред.). Органические соединения ртути испаряются, впитываются через кожу, попадают и в лёгкие и во все органы тела.
– Что делать, если разбился градусник?
– Если разбился градусник, ртуть собирается очень легко. Медной пластинкой или кисточкой из разлохмаченного медного провода прикасаетесь к шарикам, и они сразу в неё «втягиваются». Ртуть очень хорошо образует амальгамы (сплавы ртути с другими металлами при комнатной температуре – ред.), в частности с медью. Ещё советуют скотчем, но я не пробовал. Потом уже можно проветрить комнату. А собранные шарики ртути лучше отдать специализированным службам.
Если очень страшно, то после сбора видимых шариков, можно химически связать оставшуюся на полу ртуть марганцовкой. Но нужно иметь в виду, что раствор нужен концентрированный: образно говоря, на стакан воды – стакан марганцовки. Скорее всего, этот раствор испортит любое покрытие. На местах, куда он попадёт, останутся чёрные пятна.
Вообще, всем должны заниматься специалисты. Поэтому лучше всего вызвать команду демеркуризации из СЭС.
Переходим на электронные градусники
– Нужно ли помещать шарики ртути в воду?
– Да, до передачи собранной ртути специализированным службам, есть смысл хранить её под слоем воды. Так она будет меньше испаряться. Хотя, просто герметично заткнутый пузырёк для хранения ничуть не хуже.
– Почему нельзя выбрасывать ртуть в канализацию?
– Потому что она попадёт в водоём, где на дне содержится ещё больше бактерий, чем в вашей квартире. Бактерии, как уже сказано, переводят её в органические производные. Ртуть попадает в природные воды, в подземные, в рыбу и другие организмы.
– А если градусник разбить в постели – это опаснее?
– У ртути очень большое поверхностное натяжение – она не растекается, а сразу собирается в шарики, которые стремятся слиться друг с другом. Поэтому ртуть не впитывается в ткани. Собрать её так же легко, как и с гладкого покрытия. Но, если вы пропустили ртуть через мешок пылесоса, тогда она раздробится на микроскопические шарики, которые могут спрятаться в волокнах.
– Можно ли стирать вещи, которые соприкасались с ртутью?
– В воде ртуть проще раздробить. Если в вещах осталась ртуть, то при стирке она раздробится и прилипнет к барабану стиральной машинки изнутри, после чего превратится в амальгаму и останется там навсегда. Но, как уже говорилось, в ткани ртуть не впитывается, в машинку её можно засунуть разве что специально.
– Правда ли, что много ртути присутствует в рыбе и морепродуктах?
– Морские организмы накапливают этот металл, потому что естественное содержание ртути в воде довольно велико. Если превышен некоторый порог, если в рыбу попадает столько ртути, что она не может от неё избавиться, то ртуть накапливается во всех её частях.
Но все морепродукты сейчас тестируются на ртуть и другие тяжёлые металлы, особенно после истории с Японией. Если содержание опасных соединений велико, в продажу такая рыба не попадёт. Ну, разве что на «стихийный» рынок.
– На ваш взгляд, каким лучше пользоваться термометром: электронным или ртутным?
– Хорошие электронные термометры, конечно, точнее, безопаснее, менее уязвимы. Но те, которые мы покупаем в аптеке, нередко бывают плохого качества, поэтому на них столько жалоб.
В ртутном градуснике выходить из строя нечему. Разве что, столбик ртути может разорваться, если «стряхнуть» термометр неудачно. Однако, именно разбить термометр мы все боимся с детства.
И есть смысл избавить себя и от ртути в доме, и от лишнего стресса. В конце концов, на дворе 21-й век! Поэтому переход на более технологичные электронные термометры неизбежен.
Источник
В федеральных и региональных СМИ все чаще стали появляться сообщения о нехватке термометров в аптеках. Как выяснилось, временный дефицит электронных термометров был связан с повышенным спросом, а вот ртутные градусники просто доживают свой срок и пандемия здесь не при чем.
Предыстория
В июле «Фармацевтический вестник» опубликовал подробную аналитику о наличии термометров для домашнего использования, из которого следовало, что спрос на эти товары многократно вырос в условиях пандемии, но аптечные сети получают их по остаточному принципу. В частности, директор по развитию RNC Pharma Николай Беспалов сообщал, что дефицит термометров связан со спецификой их дистрибуции — ею занимаются не только фармдистрибьюторы и аптечные сети, но и огромное количество неспециализированных торговых точек, в том числе интернет-магазинов, которые предлагают клиентам более выгодные условия. Некоторые торговые площадки предлагают более привлекательные цены, чем аптеки. Эксперты отметили также, что суммарный импорт термометров в Россию по сравнению с предыдущим годом вырос в 2,2 раза. Однако речь идет только о цифровых и инфракрасных градусниках.
По данным сайта крупнейшего фармдистрибьютера «Катрен» apteka.ru, в настоящий момент в аптеках Москвы, Санкт-Петербурга и регионов представлен большой выбор цифровых и инфракрасных термометров со средней стоимостью 150-200 рублей. Аналогичную картину можно увидеть в интернет-аптеке zdravcity.ru компании «Протек», еще одного крупного игрока российского фармацевтического рынка. А вот ртутные градусники очевидно в дефиците: zdravcity.ru предлагает только три термометра, на сайте apteka.ru их нет ни в одном регионе. Градусник родом из советского детства еще можно найти в некоторых сетях (например, «Аптека Озерки» в Санкт-Петербурге).
Куда подевались ртутные градусники?
Еще в 2013 году ВОЗ и организация «Здравоохранение без вреда» объявили об инициативе «Обеспечим к 2020 году безртутное здравоохранение», приуроченной к подписанию Минаматской конвенции о ртути. ВОЗ призвала государства-участники к постепенному свертыванию производства и использования ртутных термометров для измерения температуры и ртутьсодержащих приборов для измерения кровяного давления. Инициатива подразумевает не только постепенное прекращение производства, импорта и экспорта ртутных термометров, но и внедрение более безопасных альтернативных вариантов приборов для измерения температуры тела.
«Ртуть и ее разные соединения вызывают обеспокоенность на уровне глобального здравоохранения и оказывают серьезное воздействие на здоровье, приводя к поражениям мозга и нервной системы, особенно в раннем возрасте. В число других последствий входят поражения почек и пищеварительной системы», – говорится в заявлении ВОЗ.
«С 2020 года Россия полностью отказывается от применения ртутных градусников. В период пандемии вырос спрос на измерительные приборы температуры тела. И, конечно, – спрос на ртутные градусники, но Россия уже больше не производит. Сейчас распродаются остатки. Поэтому сегодня ртутный термометр, который представляет опасность при повреждении колбы с ртутью, для людей перестает быть доступным и уходит в историю», – рассказал MedPortal врач клинической фармакологии ГБУЗ МО «Чеховская областная больница», кандидат медицинских наук Андрей Кондрахин. По словам эксперта, та же судьба уже постигла ртутные тонометры для измерения артериального давления.
«В этом году все производители должны были приостановить выпуск ртутьсодержащих медицинских приборов. Просто плановое выполнение инициативы ВОЗ, в которой Россия также состоит, с пандемией это никак не связано», – сообщил MedPortal медицинский блогер и врач Алексей Водовозов.
Как обойтись без ртутных градусников?
Медицинский ртутный градусник относится к максимальным термометрам — это значит, что он показывает максимальное значение температуры, достигнутое в ходе измерения, и при уменьшении температуры столбик ртути не уходит вниз. Именно поэтому прежде чем поместить градусник в область подмышки его требуется хорошенько встряхнуть. По словам Андрея Кондрахина, сейчас в максимальных термометрах вместо ртути используют безопасный жидкий металл галистан (сплав галлия, индия и олова). При комнатной температуре он находится в жидком виде, но в отличие от ртути галистан замерзает при температуре -19 С 0, поэтому его необходимо хранить только при комнатной температуре. Кроме того, его стоимость заметно выше: стоимость такого термометра в аптечных сетях варьируется от 260 до 650 рублей.
Алексей Водовозов уточнил, что максимальные термометры наиболее точно показывают температуру тела, однако слухи о том, что цифровые градусники «врут», сильно преувеличены.
«Я проводил дома эксперимент: у меня три цифровых градусника и один галинстановый, при измерении температуры разброс был где-то 0,1 градуса. Это не принципиальная разница. А вот инфракрасными термометрами действительно сложнее пользоваться: если его неправильно откалибровать, разница может быть в один градус», – сообщил эксперт MedPotal.
По словам Водовозова, цифровой градусник может некорректно измерить температуру тела в двух случаях: либо он произведен «где-нибудь на Малой Арнаутской у подпольного китайского производителя», либо же пользователь неправильно им пользуется. Чтобы избежать первого варианта, достаточно купить градусник у надежного дистрибьютора, а не на «Алиэкспресс». Во втором случае необходимо внимательно прочитать инструкцию.
«При использовании цифрового термометра люди нередко допускают одну и ту же ошибку: смотрят на показания сразу после звукового сигнала, который на самом деле свидетельствует о том, что температура растет с определенной скоростью. После того, как градусник «запищал», его надо подержать под мышкой еще минимум одну минуту», – сообщил Алексей Водовозов.
Источник
Как известно, до начала XVII века не существовало универсального способа определения количества выделяемого тепла. В аристотелевской теории материи тепло и холод являлись лишь важными основополагающими качествами. Подобно сухому и влажному тепло и холод были свойствами «первичной материи» для создания элементов земли, воды, воздуха и огня. Количественно степень тепла измерялась весьма грубо и приблизительно. Конечно, дотронувшись до предмета, можно было определить, что он холодный, тёплый или горячий, но этих размытых значений для развития науки было маловато.
Как мерить будем?
Измерение тепла стало вызовом для круга венецианских учёных и практиков рубежа XVI и XVII веков. Основываясь на научном труде «Пневматика» Герона Александрийского (I век н. э.), впервые опубликованном на Западе лишь в 1575 году, несколько авторитетных исследователей начали экспериментировать с идеей расширения воздуха по мере увеличения его нагрева. Первым решением стало появление воздушного термоскопа, создание которого, видимо, стоит рассматривать как совместное изобретение кружка учёных, в который входили Галилео Галилей, Санторио Санторио, Джованни Франческо Сагредо и другие великие естествоиспытатели того времени.
К слову, идея измерения температуры владела тогда многими умами, и похожие инструменты разрабатывались и в других частях Европы. Для того чтобы термоскоп превратился в термометр, к нему необходимо было добавить числовую шкалу. С этим сразу же возникли проблемы, и устраивающий всех стандарт температуры долго оставался темой для дискуссий. Дело в том, что каждый учёный предлагал свои собственные деления шкалы, зачастую основанные на различных контрольных точках.
Веское слово ботаника
Лишь в начале XVIII века учёным удалось договориться о нескольких точках отсчёта (таких, например, как нормальная температура тела, температура кипения воды, температура смеси льда, хлорида аммония и воды и т. д.), что в итоге привело к появлению ряда температурных шкал. Самые известные и продержавшиеся до настоящего времени были разработаны Габриелем Фаренгейтом (1686–1736) и Андерсом Цельсием (1701–1744).
Свой спиртовой термометр немецкий физик и изобретатель Фаренгейт придумал в 1709 году, а ртутный – в 1714‑м. В 1724 году он ввёл стандартную температурную шкалу, которая была использована для точной записи изменения температуры. Сегодня с довольно неудобной шкалой Фаренгейта не могут расстаться лишь США.
Шведский математик и астроном Цельсий создал свою шкалу в 1742 году. Его термометр был откалиброван со значением 100° для точки замерзания воды и 0° для точки её кипения. В 1745 году, через год после смерти Цельсия, шкала для удобства была перевёрнута «с ног на голову» шведским ботаником Карлом Линнеем и в таком виде используется по настоящее время, став стандартной научной температурной шкалой. В течение многих лет термометр со стоградусной шкалой Цельсия называли просто шведским термометром.
Все мы немного медики
Следует заметить, что изначально некоторые доктора возражали против широкого введения термометра в медицину, воспринимая его как угрозу своему опыту и практике. Если простой инструмент, изготовленный из стекла и ртути, мог указывать, здоров пациент или болен, жив он или уже мёртв, возникал риск потерять не только свой авторитет, но и средства к существованию. Тем не менее вместо запретов врачи постепенно смогли перестроить иерархию медицинского труда таким образом, что в неё вошли даже пациенты и их родственники наряду с медсёстрами и врачами при сохранении главенствующего положения врача. Общепринятая шкала температур впервые позволила большой группе людей вносить свой вклад в создание единой картины болезни, в сбор информации, на основании которой врач мог выстраивать своё мнение о течении заболевания и принимать решение о необходимом лечении. Сегодня помимо температуры мы самостоятельно можем отслеживать своё давление, потребление калорий, уровень сахара в крови и т. д.
Ставка на простоту и миниатюрность
Термометры оставались громоздкими и не слишком удобными в применении очень долгое время. До середины XIX века их длина составляла около 30 см, а снятие показаний занимало целых 20 минут. Сделать термометр портативным удалось английскому врачу сэру Клиффорду Аллбату в 1867 году. Уменьшенную версию прибора длиной всего 15 см любой врач мог запросто носить в кармане, а время измерения температуры сократилось при этом до пяти минут.
Пожалуй, самый необычный для своего времени термометр придумал в конце XIX века потомственный немецкий часовщик Мориц Иммиш. В 1881 году проживавший к тому времени в Лондоне мастер получил патент на удивительно маленький, диаметром около 3 см термометр, напоминавший круглые карманные часы. Прибор регистрировал температуру при сжимании его в ладони и работал на принципе переменных свойств расширяющейся жидкости в трубке Бурдона. Этот металлический инструмент был более прочным, чем современные стеклянные термометры, наполненные ртутью. Скорость температурного расширения и циферблатный индикатор позволяли получить очень точные показания. Небольшой размер устройства сделал его весьма популярным в Европе и Америке. За своё изобретение Иммиш получил несколько наград на международных выставках.
Консерваторам в утешение
Наиболее точными измерителями температуры человеческого тела на протяжении последних веков остаются ртутные термометры. Но дни их уже сочтены. Согласно подписанной Россией Минаматской конвенции, все содержащие ртуть приборы, включая градусники и тонометры, признаны чрезвычайно опасными и попадающими под запрет. В нашей стране он начнёт действовать начиная с 2020 года.
Для тех, кто привык к ртутному градуснику, но опасается токсичности паров ртути в случае его повреждения, можно посоветовать присмотреться к совершенно безопасному термометру, заполненному вместо ртути синеватым галлиевым сплавом – галинстаном. Визуально этот градусник отличается от привычного лишь маркировкой корпуса экологичным зелёным цветом. Такой термометр выдаёт точные показания, но ощутимо дороже своего ртутного собрата, а ещё его довольно утомительно стряхивать. Из-за особых характеристик сплава хранить этот прибор следует при температурах выше минус 15°. Иначе его может разорвать.
Безопасность в обмен на точность
В качестве альтернативы привычному всем ртутному градуснику рынок активно захватывают разнообразные цифровые приспособления, считывающие показания посредством встроенной в них электроники.
Они измеряют температуру с помощью чувствительного датчика и показывают результат на цифровом дисплее. Одними из самых ходовых стали модели для измерения температуры внутри слухового прохода. При всей их простоте и надёжности существуют тем не менее факторы, которые делают показания такого термометра в некоторых случаях спорными, например при неправильном размещении во внешнем слуховом проходе и блокировании канала ушной серой. Факторы, вызывающие ошибку, как правило, дают показания ниже истинного значения, поэтому повышение температуры может не обнаруживаться.
Среди цифровых градусников существуют модели для измерения температуры под мышкой или во рту. Некоторые из них снабжены звуковой сигнализацией, которая оповещает о том, что процедура измерения температуры окончена, и электронной памятью для отслеживания динамики изменения температуры. Погрешность измерения цифровых термометров обычно не превышает пары десятых градуса, но даже слегка севшая батарейка может иногда выдать неожиданный и пугающий результат.
Самые современные из представленных на рынке термометров, конечно же, бесконтактные инфракрасные, способные обрабатывать инфракрасное излучение, идущее от любых нагретых предметов. Они безопасны, универсальны, удобны в применении (особенно при необходимости массового и быстрого измерения температуры у большого числа людей), достаточно точны при регулярной проверке и калибровке, но при этом весьма дороги. Пожалуй, единственное, что может сбить их показания с толку, – это плачущий навзрыд ребёнок. Решение этой проблемы пока остаётся им не по зубам.
Источник