Какие тяжелые металлы содержатся
Из всех 104 известных человечеству на сегодня химических элементов 82 составляют металлы. Они занимают видное место в жизни людей в промышленной, биологической и экологической сфере. Современная наука подразделяет металлы на тяжёлые, лёгкие и благородные. В этой статье мы рассмотрим список тяжёлых металлов и их особенности.
Определение тяжёлых металлов
Изначально тяжёлыми металлами принято было называть тех их представителей, которые имеют атомную массу выше 50. Однако употребление названного термина на сегодняшний день происходит чаще не с химической точки зрения, а в зависимости от их воздействия на загрязнение окружающей среды. Таким образом, список тяжёлых металлов включает те металлы и металлоиды (полуметаллы), которые загрязняют элементы человеческой биосферы (почву, воду). Давайте рассмотрим их.
Сколько элементов включает список тяжёлых металлов?
На сегодня не существует единого мнения относительно количества элементов в названном перечне, поскольку нет общих критериев, относящих металлы к тяжёлым. Тем не менее, список тяжёлых металлов может быть сформирован в зависимости от различных свойств металлов и их признаков. К ним относят:
- Атомный вес. Исходя из этого критерия, к названным принадлежат более 40 элементов с атомной массой, превышающей 50 а.е.м (г/моль).
- Плотность. Исходя из этого критерия, тяжёлыми считаются те металлы, у которых плотность равна или превосходит плотность железа.
- Биологическая токсичность объединяет тяжёлые металлы, негативно влияющие на жизнедеятельность человека и живых организмов. В их списке порядка 20 элементов.
Влияние на организм человека
Большинство названных веществ оказывают негативное воздействие на все живые организмы. Ввиду значительной атомной массы, они плохо транспортируются и накапливаются в тканях человека, вызывая различные заболевания. Так, для человеческого организма кадмий, ртуть и свинец признаны как самые опасные и самые тяжёлые металлы.
Список токсичных элементов группируется по степени опасности по так называемым правилам Мертца, согласно которым наиболее токсичные металлы имеют наименьший диапазон экспозиции:
- Кадмий, ртуть, таллий, свинец, мышьяк (группа самых опасных металлических ядов, превышение допустимых норм которых способно привести к серьёзным психо-физиологическим нарушениям и даже к летальному исходу).
- Кобальт, хром, молибден, никель, сурьма, скандий, цинк.
- Барий, марганец, стронций, ванадий, вольфрам
Это однако не означает, что ни один из элементов, сгруппированных выше, по правилам Мертца, не должен присутствовать в человеческом организме. Напротив, список тяжёлых металлов насчитывает в нем эти и ещё более 20 элементов, небольшая концентрация которых не только не опасна для жизнедеятельности человека, но и необходима в метаболических процессах, особенно железо, медь, кобальт, молибден и даже цинк.
Загрязнение окружающей среды тяжёлыми металлами
Элементами биосферы, подвергающимся загрязнению тяжёлыми металлами, являются почва и вода. Чаще всего виновниками этого выступают металлургические предприятия, перерабатывающие лёгкие и тяжёлые цветные металлы. Список загрязняющих агентов также пополняют предприятия по сжиганию мусора, автомобильные выхлопы, котельные, химико-производственные, типографические компании и даже электростанции.
Чаще всего токсинами являются: свинец (автомобильное производство), ртуть (пример распространения: разбитые в быту градусники и люминесцентные осветительные приборы), кадмий (образуется в результате сжигания мусора). Кроме этого, большинство заводов в производстве используют тот или иной элемент, который может быть охарактеризован как тяжёлый. Металл группы, список которой был приведен выше, в виде отходов поступает чаще всего в водоёмы и далее по трофической цепи доходит до человека.
Кроме техногенных факторов загрязнения природы тяжёлыми металлами, существуют также природные – это извержения вулканов, в лаве которых обнаружено повышенное содержание кадмия.
Особенности распространения в природе самых токсичных металлов
Ртуть в природе более всего локализуется в водной и воздушной среде. В воды мирового океана ртуть поступает из промышленных сливов, также встречаются пары ртути, образующиеся вследствие горения угля. Токсичные соединения аккумулируются в живых организмах, особенно в морепродуктах.
Свинец имеет широкую область распространения. Он накапливается и в горах, и в почве, и в воде, и в живых организмах, и даже в воздухе, в виде выхлопных газов от автомобилей. Конечно, свинец поступает в окружающую среду и в результате антропологического действия в виде отходов от промышленной отрасли и неутилизированных отходов (аккумуляторы и батарейки).
А источником загрязнения окружающей среды кадмием являются сточные воды промышленных предприятий, а также природные факторы: выветривание медных руд, вымывание почв, а также результаты вулканической активности.
Область применения тяжёлых металлов
Несмотря на токсичность, современная промышленность создаёт огромное множество полезных продуктов, перерабатывая тяжёлые цветные металлы, список которых включает сплавы меди, цинка, свинца, олова, никеля, титана, циркония, молибдена и др.
Медь – высокопластичный материал, из которого получаются разнообразные провода, трубы, кухонная утварь, украшения, кровельное покрытие и многое другое. Кроме того, она широко используется в машиностроении и кораблестроительстве.
Цинк обладает высокими антикоррозийными свойствами, поэтому распространено использование цинковых сплавов для покрытия металлических изделий (т. н. оцинковка). Области применения продуктов из цинка: строительство, машиностроение, полиграфия (изготовление печатных форм), ракетостроение, химическая промышленность (производство лаков и красок) и даже медицина (антисептические средства и др.).
Свинец легко плавится, поэтому используется в качестве сырья во многих отраслях: лакокрасочной, химической, автомобильной (входит в состав аккумуляторов), радиоэлектронной, медицинской (изготовление защитных фартуков для пациентов во время прохождения рентген-исследований).
Источник
К тяжелым металлам относится около 40 химических элементов, однако наибольшую опасность для организма представляют ртуть, свинец, мышьяк, кадмий и их соединения. Попасть в организм они могут самыми разными путями – через воздух, воду, продукты питания. Организм способен выводить эти токсичные продукты, одна его возможности в этом ограничены. Помочь в этом могут некоторые продукты питания и лекарственные растения.
В настоящее время известно около 40 химических элементов, которые относятся к тяжелым металлам. При этом далеко не все из них являются токсичными. Некоторые химические элементы из этой группы необходимы для нормальной жизнедеятельности организма, поэтому их относят к категории макро- и микроэлементов. И лишь при значительном превышении их концентрации в окружающей среде и продуктах питания они несут потенциальную опасность. Однако некоторые из них – ртуть, свинец, мышьяк, кадмий – даже в небольших концентрациях чрезвычайно опасны и могут нанести непоправимый вред здоровью человека.
Чем опасны
Их опасность заключается в способности поражать клеточные мембраны и изменять их проницаемость. Они также способны нарушать структуру нуклеиновых кислот и тем самым изменять качественные и функциональные характеристик белков. Все это приводит к спонтанным мутациям и нарушению обменных процессов в организме. В результате нарушается работа практически всех органов и систем организма, у детей замедляется рост и формирование организма, у взрослых нарушается репродуктивная функция. Эти соединения также являются потенциально опасными в плане канцерогенеза.
Как попадают в организм
Источником тяжелых металлов могут быть загрязненный воздух, вода и продукты питания. Особенно часто подвержены отравлению ими люди, живущие в мегаполисах и крупных промышленных центрах, где их концентрация особенно высока. Ну а в продукты питания они могут попасть где угодно – и в вашем родном городе и где-то в Тихом океане, где была выловлена рыба, обитающая в загрязненной воде.
Кстати, именно рыба и морепродукты чаще всего являются источником тяжелых металлов из-за загрязнения Мирового океана. Они также могут присутствовать в воде и продуктах, которые выращиваются в неблагополучных с экологической точки зрения территориях – мясе животных и птицы, молочных продуктах, зерновых и крупах, овощах, фруктах, ягодах. Далее по пищевой цепочке они передаются в организм животных и человека.
Из почвы и грунтовых вод соли тяжелых металлов чрез корневую систему поступают в любые растения. Однако рекордсменами по их накоплению являются грибы. Грибница, обладающая разветвленной корневой системой, как губка впитывает в себя все, что находится поблизости, в том числе и тяжелые металлы. Именно поэтому даже съедобные грибы, растущие недалеко от дорог и промзон, переходят в категорию ядовитых.
Самые опасные
Опасность могут представлять практически все тяжелые металлы при значительном превышении их концентрации в крови и тканях. Однако наибольшую опасность несут ртуть, свинец, кадмий и мышьяк.
| Где содержится | Патологическое действие | Особенности | |
| Ртуть | Хищные виды морских рыб (акула, тунец, меч-рыба), мясо животных (особенно в почках и печени), орехи, какао-бобы. | У детей нарушает развитие ЦНС, у взрослых приводит к различным психическим и неврологическим нарушениям – головной боли, повышенной утомляемости, раздражительности, тремору. | Ртуть – токсин кумулятивного действия, то есть он способен к накоплению (кумуляции) в организме. Именно поэтому его содержание особенно велико в мясе взрослых и старых особей рыб и животных. |
| Свинец | Хищная морская рыба и морепродукты (моллюски, ракообразные), а также мясо животных. Попасть в организм может из консервов, вернее, из жестяной консервной банки и другой тары, крышка на которой запаивается с помощью свинцового припоя. | Повышенное содержание свинца нарушает интеллектуальное развитие у детей, а у взрослых может стать причиной развития сердечно-сосудистых и неврологических заболеваний. Характерные признаки отравления свинцом – головная боль, головокружение, ухудшение внимания и памяти, нарушения сна, повышенная потливость. | Одним из наиболее распространенных источников свинца в северных широтах являются грибы. Они впитывают в себя тетраэтилсвинец из выхлопных газов автотранспорта. Если вы насобирали грибов в 100-150 метрах от автотрассы, то можете быть уверенными в том, что вместе с ними получите изрядную дозу свинца. |
| Кадмий | Повышенные концентрации кадмия чаще всего встречаются в органах выделения животных и рыб (печень, почки), какао-бобах, зерновых, овощах и фруктах, молочных продуктах. | Хроническое отравление кадмием приводит к анемии, поражению костной и центральной нервной системы, дисфункции половых органов и нарушению репродуктивной функции. | В природе кадмий содержится в основном в минералах цинке. В организме он может замещать цинк в некоторых биохимических процессах. Поэтому при накоплении в кадмия нарушается, прежде всего, фосфорно-кальциевый обмен, что приводит к поражению костной ткани и нарушению целостности костей. |
| Мышьяк | Содержится в воздухе и грунтовых водах рядом с промышленными и горно-рудными предприятиями, угольными шахтами. Его повышенные концентрации также отмечаются в таких продуктах питания, как неочищенный (коричневый) рис, курином мясе, овощах и фруктах (особенно в яблочном соке), а также в белковых порошках и коктейлях. | Длительное отравление мышьяком приводит к дефектам развития у плода, развитию рака, лейкоза, заболеваниям дыхательной и мочеполовой системы. | Мышьяк накапливается в организме избирательно, в основном в коже и ее придатках – волосах, ногтях. Поэтому одним из первых признаков хронического отравления мышьяком является поражение кожи в виде изменения пигментации и повышенного ороговения – гиперкератоза. |
Как вывести из организма
Организм может выводить тяжелые металлы через печень и почки, однако справиться с большими их количествами ему не под силу. Так, к примеру, в течение суток из организма выводится лишь 0,1% полученной дозы кадмия. Однако помочь в этом могут некоторые продукты питания и растительные препараты, способствующие их выведению и защищающие клетки организма от их токсического и канцерогенного действия.
Овощи и фрукты. В них содержится большое количество пектина, сорбирующего на своей поверхности соли тяжелых металлов. Особенно богаты им свекла, капуста, яблоки, арбузы, цитрусовые. «Собирать» тяжелые металлы также способен крахмал, который в больших количествах содержится в картофеле.
Ягоды. В них также содержится достаточно большое количество пектина, а также флавоноиды – природные антиоксиданты. Таким образом, ягоды не только выводят тяжелые металлы и их соединения, но и защищают клетки от их токсического воздействия. Особенно полезны в этом плане ягоды малины, калины, брусники, черники, ежевики.
Листовая зелень. Листовой салат, щавель, шпинат содержат большое количество клетчатки, флавоноиды и другие природные антиоксиданты. Они способны выводить из организма не только тяжелые металлы, но и радиоактивные изотопы.
Лигнаносодержащие растения. Лигнаны – фенольные соединения природного происхождения, обладающие антиоксидантной и противоопухолевой активностью, оказывающие гепатопротекторное и нейростимулирующее действие. Они также способны выводить из организма соли тяжелых металлов и радионуклиды. Наиболее богаты лигнанами лопух, лимонник, элеутерококк, льняное и кунжутное семя. Достаточно большое их количество также присутствует в злаковых культурах (пшеница, рожь, овес), фасоли, сое, семенах тыквы.
Лекарственные растения. Выводить из организма тяжелые металлы и их соединения способны ромашка, календула, облепиха, шиповник. Их можно принимать как в виде чаев и настоев, так и в виде готовых лекарственных форм – настоек, капсул, таблеток. Масло облепихи и шиповника применяется не только при хронических, но и острых отравлениях тяжелыми металлами. Отдельно стоит отметить такое лекарственное растение, как кориандр (кинза), обладающее чрезвычайно высокой способностью к их выведению, из-за чего препараты на его основе используются в терапевтических программах по детоксикации организма при отравлении тяжелыми металлами.
* * *
Для выведения из организма тяжелых металлов желательно использовать свежие овощи, фрукты и ягоды. Однако употреблять в пищу достаточное их количество возможность есть не всегда. Многие из них появляются в магазинах в определенное время года, да и не все они есть в северных широтах (а если и есть, то стоят довольно дорого). В таких случаях целесообразно принимать готовые лекарственные препараты, изготовленные на их основе. На виртуальных полках нашей интернет-аптеки вы найдете самые разнообразные лекарства из Европы, изготовленные на основе растительных компонентов. Это препараты из Германии, Швейцарии, Израиляи других европейских стран. Они изготовлены с соблюдением чрезвычайно жестких требований, предъявляемых в Европе к производству фармацевтической продукции, поэтому вы можете быть уверенными в их эффективности и безопасности.
Источник
Мы все любим металлы. Машины, велосипеды, кухонная техника, банки для напитков и множество других вещей — все они состоят из металла. Металл — краеугольный камень нашей жизни. Но иногда он бывает очень тяжелым.
Когда мы говорим о тяжести того или иного метала, то обычно имеем в виде его плотность, то есть соотношение массы к занимаемому объёму.
Еще одним способом измерения «веса» металлов является их относительная атомная масса. Самыми тяжелыми металлами по относительной атомной массе являются плутоний и уран.
Если вы хотите узнать, какой металл самый тяжелый, если рассматривать его плотность, то мы рады вам помочь. Вот топ-10 самых тяжелых металлов на Земле с указанием их плотности на кубический см.
- 10. Тантал — 16,67 г/см³
- 9. Уран — 19,05 г/см³
- 8. Вольфрам — 19,29 г/см³
- 7. Золото — 19,29 г/см³
- 6. Плутоний — 19,80 г/см³
- 5. Нептуний — 20,47 г/см³
- 4. Рений — 21,01 г/см³
- 3. Платина — 21,40 г/см³
- 2. Осмий — 22,61 г/см³
- 1. Иридий — 22,65 г/см³ – самый тяжелый металл
10. Тантал — 16,67 г/см³
Десятую строчку в рейтинге занимает синевато-серый, очень твердый металл со сверхвысокой температурой плавления. Несмотря на свою твердость он пластичен, как золото.
Тантал является важным компонентом во многих современных технологиях. В частности, он используется для производства конденсаторов, которые применяются в компьютерной технике и мобильных телефонах.
9. Уран — 19,05 г/см³
Это самый тяжелый элемент на Земле, если учитывать его атомную массу — 238,0289 г/моль. В чистом виде уран представляет собой серебристо-коричневый тяжелый металл, который почти вдвое плотнее свинца.
Как и плутоний, уран служит необходимым компонентом для создания ядерного оружия.
8. Вольфрам — 19,29 г/см³
Считается одним из самых плотных элементов в мире. В дополнение к своим исключительным свойствам (высокая теплопроводность и электропроводность, очень высокая стойкость к воздействию кислот и истиранию) вольфрам также отличается тремя уникальными свойствами:
- После углерода он имеет самую высокую температуру плавления — плюс 3422 ° C. А его температура кипения — плюс 5555 ° C, эта температура примерно сопоставима с температурой поверхности Солнца.
- Сопровождает оловянные руды, однако препятствует выплавке олова, переводя его в пену шлаков. За это и получил свое название, которое в переводе с немецкого означает «волчьи сливки».
- Вольфрам имеет самый низкий коэффициент линейного расширения при нагревании из всех металлов.
7. Золото — 19,29 г/см³
С давних времен люди покупают, продают и даже убивают за этот драгоценный металл. Да что люди, целые страны занимаются скупкой золота. Лидером государств с самыми крупными запасами золота на данный момент является Америка. И вряд ли наступит пора, когда в золоте не будет нужды.
Говорят, что деньги не растут на деревьях, но золото — растет! Небольшое количество золота можно найти в листьях эвкалипта, если тот находится на золотоносной почве.
6. Плутоний — 19,80 г/см³
Шестой самый тяжелый металл в мире — один из самых нужных компонентов для ядерных держав мира. А еще он — настоящий хамелеон в мире элементов. Плутоний демонстрирует красочное состояние окисления в водных растворах, при этом их цвет варьируется от светло-фиолетового и шоколадного до светло-оранжевого и зеленого. Цвет зависит от степени окисления плутония и солей кислот.
5. Нептуний — 20,47 г/см³
Этот металл с серебристым блеском, названный в честь планеты Нептун, был открыт химиком Эдвином Макмилланом и геохимиком Филиппом Абельсоном в 1940 году. Он используется для получения шестого номера в нашем списке, плутония.
4. Рений — 21,01 г/см³
Слово «Рений» происходит от латинского Rhenus, что означает «Рейн». Нетрудно догадаться, что этот металл был обнаружен в Германии. Честь его открытия принадлежит немецким химикам Иде и Вальтеру Ноддакам. Это последний из открытых элементов, у которого есть стабильный изотоп.
Из-за очень высокой температуры плавления рений (в виде сплавов с молибденом, вольфрамом и другими металлами) применяется для создания компонентов ракетной техники и авиации.
3. Платина — 21,40 г/см³
Один из самых драгоценных металлов в этом списке (кроме Осмия и Калифорния-252) используется в самых разных областях — от ювелирного дела до химической промышленности и космической техники. В России лидером по добыче платинового металла является ГМК «Норильский никель». В год в стране добывается около 25 тонн платины.
2. Осмий — 22,61 г/см³
Хрупкий и при этом крайне твердый металл редко используется в чистом виде. В основном его смешивают с другими плотными металлами, такими как платина, для создания очень сложного и дорогого хирургического оборудования.
Название «осмий» происходит от древнегреческого слова «запах». При растворении щелочного сплава осмиридия в жидкости появляется резкое амбре, похожее на запах хлора или подгнившей редьки.
И осмий и иридий (первое место рейтинга) весят примерно в два раза больше свинца (11,34 г/см³).
1. Иридий — 22,65 г/см³ – самый тяжелый металл
Этот металл с полным правом может претендовать на звание элемента с наибольшей плотностью. Однако споры о том, какой же металл тяжелее — иридий или осмий, все-таки ведутся. А все дело в том, что любая примесь может снизить плотность этих металлов, а их получение в чистом виде — очень тяжелая задача.
Теоретическая расчетная плотность иридия составляет 22,65 г/см³. Он почти втрое тяжелее, чем железо (7,8 г/см³). И почти вдвое тяжелее, чем самый тяжелый жидкий металл — ртуть (13,6 г/см³).
Как и осмий, иридий был открыт английским химиком Смитсоном Теннантом в начале 19 века. Любопытно, что Теннант нашел иридий вовсе не целенаправленно, а случайно. Он был обнаружен в примеси, оставшейся после растворения платины.
Иридий в основном используется в качестве отвердителя платиновых сплавов для оборудования, которое должно выдерживать высокие температуры. Он перерабатывается из платиновой руды и является побочным продуктом при добыче никеля.
Название «иридий» переводится с древнегреческого как «радуга». Это объясняется наличием в металле солей разнообразной окраски.
Самый тяжелый металл в периодической таблице Менделеева очень редко встречается в земных веществах. Поэтому его высокая концентрация в образцах породы — маркер их метеоритного происхождения. За год во всем мире добывают около 10 тысяч килограмм иридия. Крупнейший его поставщик — Южная Африка.
Источник