Λίστα βαρέων μετάλλων: τύποι και χαρακτηριστικά

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Από τα 104 χημικά στοιχεία που είναι γνωστά στην ανθρωπότητα σήμερα, τα 82 είναι μέταλλα. Κατέχουν εξέχουσα θέση στη ζωή των ανθρώπων στον βιομηχανικό, βιολογικό και περιβαλλοντικό τομέα. Η σύγχρονη επιστήμη χωρίζει τα μέταλλα σε βαριά, ελαφριά και ευγενή. Σε αυτό το άρθρο, θα δούμε τη λίστα με τα βαρέα μέταλλα και τα χαρακτηριστικά τους.

Προσδιορισμός βαρέων μετάλλων

Αρχικά, συνηθιζόταν να ονομάζονται βαρέα μέταλλα εκείνοι οι εκπρόσωποι που έχουν ατομική μάζα πάνω από 50. Ωστόσο, η χρήση του ονομαζόμενου όρου σήμερα εμφανίζεται πιο συχνά όχι από χημική άποψη, αλλά ανάλογα με την επίδρασή τους στο μόλυνση του περιβάλλοντος. Έτσι, ο κατάλογος των βαρέων μετάλλων περιλαμβάνει εκείνα τα μέταλλα και τα μεταλλοειδή (ημιμέταλλα) που μολύνουν τα στοιχεία της ανθρώπινης βιόσφαιρας (έδαφος, νερό). Ας τους ρίξουμε μια ματιά.

Πόσα είδη περιλαμβάνει η λίστα των βαρέων μετάλλων;

Σήμερα, δεν υπάρχει συναίνεση για τον αριθμό των στοιχείων στην ονομαζόμενη λίστα, καθώς δεν υπάρχουν γενικά κριτήρια που να σχετίζονται με τα μέταλλαβαρύς. Ωστόσο, ένας κατάλογος βαρέων μετάλλων μπορεί να σχηματιστεί ανάλογα με τις διάφορες ιδιότητες των μετάλλων και τις ιδιότητες τους. Αυτά περιλαμβάνουν:

• Ατομικό βάρος. Με βάση αυτό το κριτήριο, περισσότερα από 40 στοιχεία με ατομική μάζα μεγαλύτερη από 50 amu (g/mol) ανήκουν στα ονομαζόμενα.
• Πυκνότητα. Με βάση αυτό το κριτήριο, εκείνα τα μέταλλα θεωρούνται βαριά, στα οποία η πυκνότητα είναι ίση ή μεγαλύτερη από την πυκνότητα του σιδήρου.
• Η βιολογική τοξικότητα συνδυάζει βαρέα μέταλλα που επηρεάζουν δυσμενώς τη ζωή των ανθρώπων και των ζωντανών οργανισμών. Υπάρχουν περίπου 20 αντικείμενα στη λίστα τους.

Επίδραση στο ανθρώπινο σώμα

Οι περισσότερες από αυτές τις ουσίες έχουν αρνητικό αντίκτυπο σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς. Λόγω της σημαντικής ατομικής μάζας, μεταφέρονται ελάχιστα και συσσωρεύονται στους ανθρώπινους ιστούς, προκαλώντας διάφορες ασθένειες. Έτσι, για το ανθρώπινο σώμα, το κάδμιο, ο υδράργυρος και ο μόλυβδος αναγνωρίζονται ως τα πιο επικίνδυνα και τα βαρύτερα μέταλλα.

Η λίστα των τοξικών στοιχείων ομαδοποιείται ανάλογα με το βαθμό επικινδυνότητας σύμφωνα με τους λεγόμενους κανόνες Mertz, σύμφωνα με τους οποίους τα πιο τοξικά μέταλλα έχουν το μικρότερο εύρος έκθεσης:

1. Κάδμιο, υδράργυρος, θάλλιο, μόλυβδος, αρσενικό (μια ομάδα από τα πιο επικίνδυνα μεταλλικά δηλητήρια, η υπέρβαση των επιτρεπτών ορίων των οποίων μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές ψυχοφυσιολογικές διαταραχές ακόμα και σε θάνατο).
2. Κοβάλτιο, χρώμιο, μολυβδαίνιο, νικέλιο, αντιμόνιο, σκάνδιο, ψευδάργυρος.
3. Βάριο, μαγγάνιο, στρόντιο, βανάδιο, βολφράμιο

Αυτό, ωστόσο, δεν σημαίνει ότι κανένα από τα στοιχεία που ομαδοποιήθηκαν παραπάνω δεν είναιΟι κανόνες του Mertz, δεν πρέπει να υπάρχουν στο ανθρώπινο σώμα. Αντίθετα, ο κατάλογος των βαρέων μετάλλων περιλαμβάνει αυτά και περισσότερα από 20 στοιχεία, μια μικρή συγκέντρωση των οποίων όχι μόνο δεν είναι επικίνδυνη για την ανθρώπινη ζωή, αλλά είναι επίσης απαραίτητη για τις μεταβολικές διεργασίες, ιδίως σίδηρο, χαλκό, κοβάλτιο, μολυβδαίνιο, ακόμη και ψευδάργυρο..

Περιβαλλοντική ρύπανση με βαρέα μέταλλα

Τα στοιχεία της βιόσφαιρας που μολύνονται από βαρέα μέταλλα είναι το έδαφος και το νερό. Τις περισσότερες φορές, οι ένοχοι για αυτό είναι μεταλλουργικές επιχειρήσεις που επεξεργάζονται ελαφρά και βαρέα μη σιδηρούχα μέταλλα. Ο κατάλογος των ρυπογόνων παραγόντων προστίθεται επίσης από αποτεφρωτήρες απορριμμάτων, καυσαέρια αυτοκινήτων, εργοστάσια λεβήτων, χημική βιομηχανία, εταιρείες εκτύπωσης, ακόμη και εργοστάσια παραγωγής ενέργειας.

Οι πιο κοινές τοξίνες είναι: μόλυβδος (παραγωγή αυτοκινήτων), υδράργυρος (παράδειγμα διανομής: θερμόμετρα και συσκευές φωτισμού φθορισμού σπασμένα στην καθημερινή ζωή), κάδμιο (που σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της καύσης σκουπιδιών). Επιπλέον, τα περισσότερα εργοστάσια στην παραγωγή χρησιμοποιούν ένα ή άλλο στοιχείο που μπορεί να περιγραφεί ως βαρύ. Το μέταλλο της ομάδας, ο κατάλογος του οποίου δόθηκε παραπάνω, με τη μορφή αποβλήτων εισέρχεται συχνότερα σε υδάτινα σώματα και στη συνέχεια φτάνει στους ανθρώπους κατά μήκος της τροφικής αλυσίδας.

Εκτός από τεχνικούς παράγοντες ρύπανσης της φύσης με βαρέα μέταλλα, υπάρχουν και φυσικοί παράγοντες - πρόκειται για ηφαιστειακές εκρήξεις, στη λάβα των οποίων βρέθηκε αυξημένη περιεκτικότητα σε κάδμιο.

Χαρακτηριστικά της κατανομής των πιο τοξικών μετάλλων στη φύση

Ο υδράργυρος στη φύση εντοπίζεται κυρίως στο υδάτινο και ατμοσφαιρικό περιβάλλον. Ο υδράργυρος εισέρχεται στα νερά των ωκεανών του κόσμου από βιομηχανικές εκκενώσεις, ενώ υπάρχουν επίσης ατμοί υδραργύρου που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της καύσης άνθρακα. Οι τοξικές ενώσεις συσσωρεύονται στους ζωντανούς οργανισμούς, ιδιαίτερα στα θαλασσινά.

Το μόλυβδο έχει μεγάλη περιοχή διανομής. Συσσωρεύεται στα βουνά, και στο έδαφος, και στο νερό, και σε ζωντανούς οργανισμούς, ακόμη και στον αέρα, με τη μορφή καυσαερίων από τα αυτοκίνητα. Φυσικά, ο μόλυβδος εισέρχεται στο περιβάλλον ως αποτέλεσμα της ανθρωπολογικής δράσης με τη μορφή βιομηχανικών απορριμμάτων και μη ανακυκλωμένων απορριμμάτων (μπαταρίες και μπαταρίες).

Και η πηγή της περιβαλλοντικής ρύπανσης με κάδμιο είναι τα λύματα των βιομηχανικών επιχειρήσεων, καθώς και φυσικοί παράγοντες: η διάβρωση των μεταλλευμάτων χαλκού, η έκπλυση του εδάφους, καθώς και τα αποτελέσματα της ηφαιστειακής δραστηριότητας.

Εφαρμογές Heavy Metal

Παρά την τοξικότητα, η σύγχρονη βιομηχανία δημιουργεί μια τεράστια ποικιλία χρήσιμων προϊόντων με την επεξεργασία βαρέων μη σιδηρούχων μετάλλων, ο κατάλογος των οποίων περιλαμβάνει κράματα χαλκού, ψευδαργύρου, μολύβδου, κασσίτερου, νικελίου, τιτανίου, ζιρκονίου, μολυβδαινίου κ.λπ.

Ο χαλκός είναι ένα εξαιρετικά όλκιμο υλικό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή διαφόρων συρμάτων, σωλήνων, σκευών κουζίνας, κοσμημάτων, στέγης και πολλά άλλα. Επιπλέον, χρησιμοποιείται ευρέως στη μηχανολογία και τη ναυπηγική.

Ο ψευδάργυρος έχει υψηλές αντιδιαβρωτικές ιδιότητες, επομένως η χρήση κραμάτων ψευδαργύρου για την επίστρωση μεταλλικών προϊόντων (το λεγόμενο γαλβανισμό) είναι συνηθισμένη. Εφαρμογές προϊόντων ψευδαργύρου: κατασκευές, μηχανολογία, εκτύπωση (τυπογραφικές πλάκες), πυραυλική επιστήμη, χημική βιομηχανία (παραγωγή βερνικιών και χρωμάτων) ακόμη και ιατρική (αντισηπτικά κ.λπ.).

Ο μόλυβδος λιώνει εύκολα, επομένως χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη σε πολλές βιομηχανίες: χρώματα και βερνίκια, χημικά, αυτοκίνητα (συμπεριλαμβάνονται στις μπαταρίες), ηλεκτρονικά, ιατρικά (παραγωγή προστατευτικών ποδιών για ασθενείς κατά τις εξετάσεις ακτίνων Χ).