اثرات مخرب فلزات سنگین

همه چیز در مورد فلزات سنگین و اثرات مخرب آنها
1400/06/04 پنج شنبه - 11:05
فلزات سنگین

فلزات سنگین به عناصر شیمیایی فلزی گفته می شود که دارای چگالی نسبتاً بالایی هستند و در غلظت های کم سمی می باشد. از بین فلزات سنگین می توان به جیوه ، کادمیوم ، آرسنیک ، کروم ، تالیوم و سرب اشاره کرد.

فلزات سنگین اجزای طبیعی پوسته زمین هستند و نمی توان آنها را تخریب یا نابود کرد. آنها تا حدودی از طریق غذا ، آب آشامیدنی و هوا وارد بدن ما می شوند. به عنوان عناصر کمیاب ، برخی از فلزات سنگین (به عنوان مثال مس ، سلنیوم ، روی) برای حفظ متابولیسم بدن انسان ضروری هستند. با این حال ، در غلظت های بالاتر می توانند منجر به مسمومیت شوند.

مسمومیت با فلزات سنگین می تواند به عنوان مثال ناشی از آلودگی آب آشامیدنی ، غلظت بالا در هوای محیط یا مصرف از طریق زنجیره غذایی ایجاد شود. در ادامه مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک توضیحات بیشتری در این رابطه ارائه می گردد لطفا همراه ما باشید.

ریشه و کاربرد اصطلاح فلزات سنگین

فلزات سنگین طبیعی مانند طلا ، مس و آهن در گذشته با توجه به قابلیت انعطاف پذیری آنها مورد توجه قرار گرفته اند و از آنها برای ساخت زیور آلات ، ابزار و سلاح های فلزی می شده است. تمام فلزات کشف شده از آن زمان تا سال ۱۸۰۹ دارای تراکم نسبتاً بالایی بودند. سنگینی آنها به عنوان یک معیار متمایز در نظر گرفته می شد.

از سال ۱۸۰۹ به بعد ، فلزات سبک مانند سدیم ، پتاسیم و استرانسیم کشف شدند. تراکم کمتر آنها باعث شد از آنها به عنوان متالوئید یا شبه فلز یاد شود. ولی بعدها آنها جزء فلزات قرار گرفتند و اصطلاح متالوئید برای اشاره به عناصر غیر فلزی و عناصری که توصیف آنها به عنوان فلز یا غیر فلز دشوار بود ، مورد استفاده قرار گرفت.

استفاده اولیه از اصطلاح “فلز سنگین” از سال ۱۸۱۷ آغاز شد ، زمانی که شیمی دان آلمانی لئوپولد گلمین عناصر را به غیر فلزات ، فلزات سبک و فلزات سنگین تقسیم کرد. بر اساس این دسته بندی چگالی فلزات سبک ۰.۸۶۰- ۵.۰ گرم در سانتی متر مکعب و فلزات سنگین ۵.۳۰۸–۲۲.۰۰۰ بود. این اصطلاح بعداً برای عناصر دارای وزن اتمی بالا یا عدد اتمی بالا مورد استفاده قرار گرفت. این تعریف در زمینه های مختلف نیز متفاوت است به عنوان مثال در شیمی هسته ای و نجوم فلزات و شبه فلزات مختلفی سنگین در نظر گرفته می شوند.

فلزات سنگین

خطر فلزات سنگین برای سلامتی چیست؟

مقدار زیاد این عناصر خطرناک است زیرا تمایل به تجمع زیستی دارند. تجمع زیستی به معنای افزایش غلظت یک ماده شیمیایی در یک ارگانیسم بیولوژیک در طول زمان در مقایسه با غلظت آن ماده شیمیایی در محیط است. در واقع هر زمان که ترکیبات سریعتر از تجزیه (متابولیسم) یا دفع جذب و ذخیره شوند در بدن موجودات زنده جمع می شوند.

فلزات سنگین می توانند از طریق زباله های صنعتی و مصرفی ، یا حتی در اثر باران اسیدی و تجزیه خاک و آزادسازی فلزات سنگین به جویبارها ، دریاچه ها ، رودخانه ها و آب های زیرزمینی و منابع آب وارد شوند.

نقش بیولوژیکی فلزات سنگین

تعداد کمی از این فلزات سنگین که بیشتر در دوره تناوب ۴ قرار دارند برای برخی فرآیندهای بیولوژیکی مورد نیاز هستند که شامل آهن و مس (انتقال اکسیژن و الکترون) ، کبالت (سنتزهای پیچیده و متابولیسم سلول) ، روی (هیدروکسیلاسیون) ، وانادیوم و منگنز (تنظیم یا عملکرد آنزیم) ، کروم (استفاده از گلوکز) ، نیکل (رشد سلول) ، آرسنیک (رشد متابولیکی در برخی از حیوانات و احتمالاً در انسان) و سلنیوم (عملکرد آنتی اکسیدانی و تولید هورمون) هستند.

در دوره ۵ و ۶ فلزات سنگین ضروری کمتری وجود دارد و این عناصر کمیاب از نظر تغذیه ضروری هستند. در در دوره ۵ ، مولیبدن برای کاتالیز واکنش های اکسیداسیون مورد نیاز است. کادمیوم توسط برخی دیاتوم های دریایی به همین منظور استفاده می شود و ممکن است قلع برای رشد در چند گونه مورد نیاز باشد. در دوره ۶ ، برخی از آرکئاها و باکتری ها برای فرآیندهای متابولیک به تنگستن نیاز دارند.

کمبود هر یک از فلزات سنگین ضروری دوره های ۴-۶ ممکن است حساسیت به مسمومیت با فلزات سنگین را افزایش دهد. بدن یک انسان ۷۰ كیلوگرمی به طور متوسط حاوی حدود ۰.۰۱٪ فلز سنگین است.

چند فلز سنگین غیر ضروری نیز مشاهده شده است که اثرات بیولوژیکی دارند. گالیم ، ژرمانیم (فلزی) ، ایندیوم و بیشتر لانتانیدها می توانند متابولیسم را تحریک کنند و تیتانیوم باعث رشد گیاهان می شود اگرچه همیشه فلز سنگین در نظر گرفته نمی شود.

ویژگی های خاص فلزات سنگین

فلزات سنگین و نسبتا سنگین واکنش پذیری کمتری نسبت به فلزات سبک دارند و دارای سولفیدها و هیدروکسیدهای محلول بسیار کمتری هستند. در حالی که تشخیص فلز سنگین مانند تنگستن از فلز سبک تر مانند سدیم نسبتاً آسان است ، اما چند فلز سنگین مانند روی ، جیوه و سرب مشخصاتی شبیه فلزات سبک تر دارند و فلزات سبک تر مانند بریلیم ، اسکاندیم و تیتانیوم برخی از ویژگی های فلزات سنگین را نشان می دهند.

فلزات سنگین در پوسته زمین نسبتاً کمیاب هستند اما در بسیاری از ابعاد زندگی مدرن وجود دارند. از آنها به عنوان مثال در چوب های گلف ، اتومبیل ها ، ضد عفونی کننده ها ، اجاق های خود تمیز شونده ، پلاستیک ها ، صفحات خورشیدی ، تلفن های همراه و شتاب دهنده های ذرات استفاده می شود.

لیست فلزات سنگین بر اساس چگالی

چگالی بیش از ۵ گرم در سانتی متر مکعب بعضاً به عنوان یک فاکتور رایج در تشخیص فلز سنگین ذکر شده است. فلزات مطابق با معیارهای قابل استفاده – به عنوان مثال آرسنیک و آنتیموان – بعضاً به عنوان فلزات سنگین به حساب می آیند ، سلنیوم (تراکم ۴.۸ گرم در سانتی متر مکعب) و کبالت نیز در این لیست وجود دارد. سرب ، مس ، جیوه ، روی ، کادمیم ، کروم ، آهن ، آلومینیوم ، برلیوم و منگنز فلزات سنگین موجود در این لیست هستند.

فلزات سنگین

کاربردهای فلزات سنگین

فلزات سنگین تقریباً در همه جنبه های زندگی مدرن وجود دارند. آهن ممکن است متداول ترین آنها باشد زیرا ۹۰٪ کل فلزات تصفیه شده را تشکیل می دهد. پلاتین با توجه به اینکه گفته می شود در ۲۰٪ کل کالاهای مصرفی یافت می شود از همه پرکاربردتر است.

برخی از کاربردهای معمول فلزات سنگین به مشخصات کلی فلزات مانند هدایت الکتریکی و بازتابندگی یا ویژگی های عمومی فلزات سنگین مانند چگالی ، مقاومت و دوام بستگی دارد. سایر کاربردها به ویژگی های خاص هر عنصر بستگی دارد ، مانند نقش بیولوژیکی آنها به عنوان مواد مغذی یا سموم یا برخی دیگر از خصوصیات اتمی خاص.

نمونه هایی از این ویژگی های اتمی عبارتند از: اوربیتال های d- یا f- تا حدی پر شده (در بسیاری از فلزات سنگین لانتانید و اکتینید) که تشکیل ترکیبات رنگی را امکان پذیر می سازد ، اکثر یون های فلزات سنگین مانند پلاتین ، سریم یا بیسموت در حالت های مختلف اکسیداسیون قرار دارند بنابراین بیشتر به عنوان کاتالیزور عمل می کنند. بطور کلی شش کاربرد برای این ترکیبات در نظر گرفته می شود که در ادامه ذکر شده است.

تاثیرات زیست محیطی و خطرات فلزات سنگین برای سلامتی

jahaneshimi


X
X
×