Anorganické látky d - prvky
Ing. Zuzana Honzajková, Ph.D.
Titan
Ti (lat. Titanium) šedý až stříbřitě bílý, lehký
výskyt
V malém množství je obsažen ve většině minerálů ilmenit – (FeTiO3) a rutil (TiO2)
využití vysoce odolný i vůči chemickému působení
družice, vesmírné sondy, letecký průmysl
Tak odolný, že je absolutné biokompatibilní, kovová forma Ti není metabolizováná – implantáty, chirurgické nástroje, piercing
TiO2 je zcela inertní
TiCl4 má leptavé účinky
(reakcí s H2O uvolňuje HCl)
Titan – implantát, 3D tisk
Platina
Pt (lat. Platinum ) velmi těžký a chemicky
mimořádně odolný drahý kov
Výskyt
V přírodě zejména jako ryzí
využití Termočlánky – na bázi slitiny Pt a Rh Farmaceutický průmysl - cytostatika Toxicita Kovová nezávadná
Sloučeniny – alergie - nejčastěji se objevují vyrážky, méně záněty spojivek, světloplachost, záněty nosohltanu, kašel, rýma, dechové obtíže
Zlato
Au (lat. Aurum ) měkký drahý kov
Výskyt
V přírodě zejména jako ryzí využití šperky, platidlo, elektronika (nízký odpor)
Toxicita Kovové neškodné
Sloučeniny - silný leptavý účinek jeho rozpustných sloučenin. předávkování - poškození krvetvorby, jater a kožní projevy
Molybden
Mo (lat. Molybdaenum ) kovový prvek
Výskyt v rudách jen v nízkých koncentracích, molybdenit MoS2 využití
Speciální slitiny oceli – tvrdost, mechanická a korozivní odolnost (pístní kroužky, vrtné hlavice, hlavně děl, chemické reaktory) Katalyzátor v petrochemickém průmyslu – odstranění sirných sloučenin
Toxicita
je esenciální stopový prvek (např. ve flavoproteinových enzymech). Otravy jsou velmi vzácné, popisován vznik chudokrevnosti a hepato- a nefrotoxický účinek, inhalace prachu vede k dráždění dýchacích cest, při masivní exposici hrozí vznik plicního edému
Železo
Fe (lat. Ferrum), měkký, světle šedý až bílý kov s malou odolností proti korozi
Výskyt
významně zastoupený na Zemi i ve vesmíru
zemské jádro je složeno především ze železa (až 35 %)
v přírodě se železo ve formě sloučenin v mnoha rudách, hematit (krevel) Fe2O3, limonit (hnědel) Fe2O3 H2O, ilmenit FeTiO3, magnetit (magnetovec) Fe3O4, siderit (ocelek) FeCO3 nebo pyrit FeS2.
Železo biologický význam
• v živých organismech součást hemoglobinu, myoglobinu, cytochromů
lidský organismus obsahuje 4-5 g Fe, z toho více než polovina v hemoglobinu), denní příjem 20 mg
při léčení anémie z nedostatku železa se resorbuje jen redukovaná forma, proto přídavek kyseliny askorbové (redukční účinky)
Toxicita
železo je málo toxické, sloučeniny hlavně dráždivé a leptavé místní účinky
FeCl3 - místně leptá sliznice a kůži
FeSO4 . 7H2O - dráždí žaludeční sliznici, je hepatotoxický
Fe(CO)5 - pentakarbonyl železa, asi 100 toxičtější než ostatní sloučeniny
Stříbro -Ag (lat. Argentum), ušlechtilý kov bílé barvy
Výskyt
v přírodě převážně jako Ag+, vzácně i jako ryzí kov
téměř vždy je stříbro příměsí v ryzím přírodním zlatě, z minerálů stříbra je
nejvýznamnější akantit
zdroj pro průmyslové získávání stříbra - rudy olova, mědi, niklu nebo zinku.
Využití
nejlepší elektrická a tepelná vodivost ze všech známých kovů
součást různých slitin pro použití v elektronickém průmyslu, výrobě CD i DVD
nosičů a šperkařství, fotografický průmysl
Toxicita
Stříbro
obecně působí baktericidně a desinfekčně, koloidní stříbro ničí houby a plísně, zabíjí parazity, minimálně toxické pro vyšší organizmy, použití pro jednorázovou desinfekci malých zdrojů pitné vody (Sagen)
roztoky Ag+
- při potřísnění tmavé skvrny na kůži, při požití pálení trávicím ústrojí, průjem, až poškození jater a ledvin -
chronicky ukládání v organismu – argyrie
Dusičnan stříbrný - AgNO3 především leptavý účinek při požití leptá zažívací trakt, smrtelná dávka 10 g
Zinek Zn (lat. Zincum) měkký lehce tavitelný kov
výskyt
v zemské kůře průměrný obsah činí kolem 100 mg/kg.
• hlavním minerálem a rudou pro průmyslovou výrobu zinku je sfalerit (ZnS),
využití
součást různých slitin, barviv, antikorozní povlaky 30-45 % produkce Zn, plech, slitiny (s mědí – mosaz)
Zinek Toxicita
Nezbytný pro vývoj organizmu (dospělý člověk má 2g Zn v enzymech ), potřebný k aktivitě cca 200 enzymů a syntéze DNA
při výrazném nedostatku postiženy zejména tkáně s rychlým obratem buněk (sliznice trávicího ústrojí, kůže, tvorba spermií)
Nedostatek - malý vrůst a opožďuje pubertu
Nedostatek v těhotenství - vvv a spontánními potraty
nekumuluje se v organismu v toxických dávkách, díky omezené resorpci v tenkém střevě
akutní otrava: bolest v epigastriu, průjem, nevolnost, zvracení
chronicky: indukce sekundární karence mědi, snižuje vstřebávání fosfátů, způsobuje anémii a poruchy funkce trávicího traktu.
Horečka slévačů - nadýcháním dýmů ZnO -
Způsobují i oxidy jiných kovů: Cd, Co, Cu, Fe, Hg, Ni, Pb, Sn...
Mangan
Mn (lat. Manganum) – světle šedý paramagnetický tvrdý kov
výskyt
vyskytuje se ve třech stabilních modifikacích (a-mangan, bmangan, g-mangan),které se mění v závislosti na teplotě
ve sloučeninách se vyskytuje v mocenstvích Mn1+ - Mn7+
s rudami železa, hlavním minerálem burel MnO2, na dně oceánů konkrece s obsahem 15 – 30 % Mn
využití
až 95 % při výrobě oceli (ferromangan, silikomangan, zrcadlovina, dural),
manganový bronz, sklářský (zvyšuje jasnost skla) a keramický (glazury)
KMnO4– silné oxidační činidlo, v pyrotechnice
Mangan Toxicita
přítomnost malých množství nutná – součást několika enzymů
nedostatek vede k problémům v cévním systému, metabolismu cholesterolu a zvýšenému ukládání na cévní stěny – kardiovaskulární choroby, poruchy metabolismu cukrů – až onemocnění cukrovkou
nadbytek chronicky - působí negativně na nervovou soustavu – projevy podobné Parkinsonově chorobě až choroba samotná
akutně - vliv na krvetvorbu a účinky nefro- a hepatotoxické
KMnO4 - místně poškozuje tkáně, při požití je příčinou úmrtí
selhání ledvin, smrtelná dávka pro dospělého člověka je cca 5 g.
Kobalt
Co (lat. Cobaltum, něm. kobold důlní skřítek „kazící stříbro“ ) - namodralý, feromagnetický tvrdý kov
výskyt
ve sloučeninách v mocenství Co2+ a Co3+, v zemské kůře činí průměrný obsah kobaltu kolem 25 mg/kg
využití
30 % v metalurgii pro zlepšování vlastností slitin – tvrdost, pevnost, odolnost
30 % při barvení skla a keramiky
Kobalt Toxicita
biologický význam - - je součástí vitaminu B12
Akutně – otravy vzácné,
Chronicky :
koncentracích snižuje funkci štítné žlázy (sekrece tyroxinu zvětšení štítné žlázy až kretenismus)
poškození ledvin, jater, astma, alergie
kardiotoxický - sloučeniny Co se používaly pro stabilizaci pivní pěny - pozorován nárůst KMP u pivařů
Měď Cu (lat. Cuprum) - tvrdý, ušlechtilý kovový prvek načervenalé barvy
Výskyt ve sloučeninách v mocenství Cu1+ a Cu2+ chalkosin (Cu2S sulfid měďný) nebo chalkopyrit (CuFeS2 sulfid měďnatoželeznatý),kuprit (Cu2O oxid měďný)
Využití ryzí – vodič elektrického proudu, ve slitinách (bronz Cu/Sn, mosaz Cu/Zn)
Toxicita
Měď
biogenní prvek - obsahuje ho více než 10 enzymů (př. cytochromoxidáza, hemokuprein pro krvetvorbu) nedostatek: anémie, neurologické poruchy, poruchy plodnosti, u dětí fyzická a psychická retardace (Menkesova choroba) doporučená dávka 1mg/ den, zvýšené dávky do 100mg neškodí nadbytek : 250mg – 2g – vážné zdravotní problémy – inhibice enzymů nad 2g – smrtená dávka Wilsonova choroba - tělo nedokáže měď správně zpracovat a ta se pak ukládá ve tkáních – poškození jater, CNS - demence Síran měďnatý - CuSO4 . 5 H2O slouží v lékařství jako emetikum (0,3g p. o.), letální dávka pro člověka je 10 - 15 g Chlorid měďný – CuCl je obsažen v agrochemikáliích Kuprikol nebo Vitigran, je toxičtější než CuSO4
Otvavy CuSO4 v ČR muž 47 r. náhodně požil modrou skalici, předtím alkohol, za 2 dny po požití přeložen z okr. nemocnice na hemodialyz. odd. V klin. obraze dominovala těžká hepatální a renální insuficience, krvavé průjmy, extr. dehydratace. Rehydratace, podávány hepatoprotektiva. V dalším průběhu renální selhání s anurií, vzestupem urey, kreatininu. Zakrátko jaterní selhání, smrt v cirkulačním selhání třetí den pobytu na ARO. - 2 letý chlapec požil asi 10 g CUSO4 (v roztoku 30 ml), ihned zvracel. Během 16 h po požití byl letargický, febrilní, anurický, s tachykardií 150/min, na ekg četné komorové ES a bigeminus. Během dalších 18 h se rozvinula hemolýza. Byla prováděna peritoneální dialýza a výměnná transfuse. Dítě se uzdravilo a bylo propuštěno za 28 dní. -
holčička 2 r. požila lžičku modré skalice, za 1 h po výplachu žaludku porucha vědomí, opak. gener. křeče. V moči Cu 0,4 umol/10 h, podán penicillamin, 3. den propuštěna.
ANTIDOTUM – chelatační činidla - CHELINTOX (CaNa2EDTA - kalciová EDTA), penicilamin
Vanad
V (lat. Vanadium) kovový prvek
Výskyt značný obsah v zemské kůře
- 19. nejrozšířenější prvek nejčastěji v rudách ve formě sloučenin s kyslíkem, získává se jako vedlejší produkt při zpracování rud.
Využití Slitiny – vysoce kvalitní ocel, katalyzátor – výroba H2SO4 Toxicita nefrotoxický , hepatotoxický, působí na GIT, CNS a cévy. Průmyslové otravy jsou poměrně časté – Čína, především inhalace prachu V2O5 - účinky dráždivé - slzení, pálení očí, záněty plic až smrt. Při požití křeče, obrny, nevolnost, bezvědomí. Smrtelná dávka 60 – 120 mg vanadu
Nikl
Ni (lat. Niccolum) je bílý, feromagnetický, kujný a tažný kov,
výskyt
ve sloučeninách v mocenství Ni2+, v zemské kůře jeho průměrný obsah 100 mg/kg.
ryzí nikl vzácně, obvykle jako oxid ve směsi s železem (laterit a
garnierit) nebo jako sulfid nikelnato-železitý - pentlandit.
nikl je také poměrně hojně zastoupeným prvkem v meteoritech
využití
součást různých slitin a k povrchové ochraně jiných kovů před korozí
Nikl Toxicita
silně zvyšuje riziko vzniku rakoviny a je dnes řazen i mezi teratogeny – toto riziko je pouze při chronických vysokých dávkách pracovníci metalurgických provozů, kteří nedodržují základní pravidla bezpečnosti práce
kožní alergie na nikl „niklový svrab“, projevuje se u 6 - 10 % obyvatelstva - zarudnutí kůže a později až vznik kožních ekzémů, i při placení mincemi s obsahem niklu.
prokázané karcinogeny skupiny 1 - NiO, Ni2O3, NiO2, NiS, Ni2S3 Tetrakarbonyl niklu - Ni(CO)4 – mimořádně toxický - íInhalace par vede okamžitě k nevolnosti, zvracení, bolestem hlavy a horečce. Po 24 hod. latenci dýchací obtíže, vykašlávání krve, otok plic a mozku, degenerace jater a ledvin.
Osmium
Os (lat. Osmium) - drahý kov modro-šedé barvy
s iridiem je prvkem s největší známou hustotou Výskyt vácný, v rudách doprovází platinové kovy
využití ve slitinách s platinovými kovy, katalyzátory
Toxicita ve
svých sloučeninách významně toxické (kat. T+)
Oxid osmičelý OsO4 , chlorid osmičitý OsCl4 jsou vysoce toxické se silnými dráždícími účinky.
páry
oxidu osmičelého dráždí oči a dýchací cesty již v nepatrných koncentracích - plicní edém, černé skvrny (vyredukované Os) se mění v puchýře hluboké, těžko se hojící vředy, působení na rohovku oslepnutí Toxické účinky už od konc. 0,1 ppm pro dobu expozíce 1,5 hodiny, 0,0001 ppm pro 6 hod
Chrom
Cr (lat. Chromium) - světle bílý, lesklý, velmi tvrdý a zároveň křehký kov
výskyt
V železitých rudách především v mocenství Cr3+ a Cr6+
Využití tvrdý elementární kov, mimořádně nízká reaktivita a vysoká chemická odolnost
v metalurgii jako při výrobě legovaných ocelí a dalších slitin,
barvení skla a kožedělném průmyslu při činění kůží
Ruda Chromit FeCr2O4
Toxicita
Chrom
Cr při styku s kůží - alergická dermatitida – ústup od chromování kovů
Toxicita dvou oxidačních stavů Cr3+ a Cr6+ je rozdílná Cr3+ esenciální stopový prvek. Zvyšuje účinnost inzulínu a pomáhá tak udržovat metabolizmus glukózy, cholesterolu a tuků. Cr6+ vysoce toxický, CrO3 prokázaný karcinogen pro člověka (kategorie 1 dle IARC), letální dávka 1-2 g, mutagenní, pravděpodobnost vzniku karcinomu plic a nosu (při chronické inhalaci perforace nosní přepážky) Významným protijedem je kyselina askorbová (vitamin C) – - redukuje Cr6+ na netoxické sloučeniny Cr3+
dichromany Cr2O72- - (v seznamu jedů katgorie T+)
smrtelná dávka požitím K2Cr2O7 - 2 g
Kadmium
Cd (lat. Cadmium), bílý, měkký, lehce tavitelný,toxický kov
výskyt
příměs rud Zn, a někdy i Pb, z nichž se také společně získává
ve sloučeninách se vyskytuje téměř pouze v mocenství Cd2+
využití
NiCd akumulátory, stabilizátory plastů, součást různých slitin a k povrchové ochraně jiných kovů před korozí
jeho praktické využití omezováno na nejnutnější minimum
Toxicita
Kadmium
kumulativní jed - koncentruje se především v ledvinách a v menší míře i v játrech (v ledvinách setrvá až desítky let) ledviny silného kuřáka obsahují minimálně 10 více kadmia než u nekuřáka
osteoporóza a anemie, zvyšuje riziko srdečních a cévních onemocnění, karcinogenní
činnost pohlavních žláz - u samců změny varlat, u březích samic změny placenty
akutně - bolesti břicha, průjmy a zvracení (LD50 pro člověka 0,3-8,9 g)
CdCl2 – vysoce toxický (T+), karcinogenní, mutagenní, teratogenní
Rtuť
Hg (lat. Hydrargyrum)
řec. hydrargyros tekuté stříbro)
těžký toxický kov
výskyt
ve sloučeninách v mocenství Hg1+ a Hg2+
v zemské kůře 0,1 – 0,3 mg/kg.
hlavním minerálem a zdrojem pro výrobu je však sulfid rtuťnatý, HgS - rumělka
využití
jako součást slitin – amalgámů, náplň různých přístrojů (teploměry, tlakoměry, zářivkové trubice), velké množství při výrobě chloru, dříve ve vakcínách
Jak se rtuť dostává do životního prostředí
přirozené globální zdroje emisí rtuti do atmosféry 5200 t za rok
antropogenní 2300 t za rok
Atmosférické emise rtuti v tunách pro Českou republiku (zdroj dat: http://www.emep.int a ročenky životního prostředí ČR, autor T. Navrátil).
Bioakumulace rtuti zájem o toxikologické prozkoumání rtuti vyvstal po tragických událostech 60. léta rybářské vesnice v Japonsku – přes 1000 úmrtí 70. léta – mořené obilí v Iráku – 40 000 hospitalizovaných, 460 úmrtí
Amalgám
40–50 % rtuti,
dále Ag, Cu, Zn, Sn
Norsko, Švedsko, Dansko
od r. 2008 zakázáno. podléhá korozi – uvolňuje Hg do organismu – plomba musí být řádně vyleštěna – minimalizace koroze U pacientů s amalg. výplněmi – vyšší koncentrace Hg v krvi a močí
EU ročně se spotřebuje 55 až 95 tun rtuti na zubni výplně, z toho asi 3,6 tuny v ČR.
Toxicita
Rtuť
shromažďuje v tukových tkáních, játrech Neurotoxicita – nervové buňky jsou z velké části tvořeny lipidovou složkou V anglickém jazyce se do dnešních dob uchovalo přísloví „bláznivý jako kloboučník“ („mad as a hatter“). Velice dobře se váže na síru – poškozuje aminokyseliny a bílkoviny – kumuluje se ve vlasech a nehtech – obsahují velké množství sirných aminokyselin
Chronické otravy nespecifické - od studených končetin,vypadávání vlasů, šedý lem kolem zubních krčků až vypadávání zubů, přes zažívací poruchy, různé neurologické a psychické potíže až po závažné stavy jako např. chudokrevnost, revmatické choroby či onemocnění ledvin
Akutně - bolesti břicha, krvavé průjmy a zvracení.
Otravy rtutí běžné i dnešní době 2010 – znečištěný koberec Země třetího světa – amalgámový způsob těžby zlata
