Anorganické látky d - prvky
Ing. Zuzana Honzajková, Ph.D.
Fluor F (lat. Fluorum ) – nekovový prvek, žlutozelený plyn těžší než vzduch
Výskyt pouze ve sloučeninách vždy v oxidačním čísle -1 Nejvýznamnější minerály fluoru jsou kazivec CaF2 a fluoroapatit Ca5(PO4)3F
Využití jako surovina v chemickém průmyslu většího praktického uplatnění než čistý fluor dosahují jeho sloučeniny
Fluor Toxicita fluor - dráždí kůži - popáleniny se velmi pomalu hojí, dráždí nosní a oční sliznici fluorovodík HF - páchnoucí bezbarvý plyn, vodný roztok kyselina fluorovodíková - leptají sklo a proto v plastových lahvích silně leptají, hluboká pálivá bolest i mimo místo kontaktu, bílé skvrny na kůži - odebírají vodu - dehydratace, ionty fluoru odebírají vápník z tkání na CaF2 - akutně - plicní edém - chronicky - degenerativní změny na játrech a ledvinách, snížení objemu kostní dřeně mohutněním kostí, neurotoxicita
Fluor Biologický význam pro zdravý vývoj zubů a kostí, chrání před zubním kazem doporučená dávka 2mg/den nadbytek skodlivý po 2. sv. válce - fluorování vody –zajištění zdravých zubů novým generacím dnes max limit v pitné vodě 1,5mg/l způsobuje fluorozu kostí a zubu (bílé, žluté, černé skvrny na zubech) fluoridový anion je protoplasmatický jed, zasahující do funkce enzymů, neurotoxický ,spolupůsobení s hliníkem – fluorohlinitanové komplexy - usnadňují průnik Al přes hematoencefalickou bariéru . snížení IQ u dětí vlivem zvýšeného příjmu fluoru
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)
Měď Toxicita 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 chhoroba - tělo nedokáže měď správně zpracovat a ta se pak ukládá ve tkáních – poškození jater, CNS - demence
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
Stříbro Toxicita 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 - chronicky ukládání v organismu – argyrie
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 obsaženy 2g Zn v enzymech ) při výrazném nedostatku postiženy zejména tkáně s rychlým obratem buněk (sliznice trávicího ústrojí, kůže, tvorba spermií). 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...
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
Kadmium Toxicita 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, prokazatelně 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)
Rtuť Hg (lat. Hydrargyrum) řec. hydrargyros tekuté stříbro) těžký toxický kov
výskyt ve sloučeninách v mocenství Hg1+ a Hg2+ v zemské kůře je rtuť velmi vzácná 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
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
Chrom Cr (lat. Chromium) - světle bílý, lesklý, velmi tvrdý a zároveň křehký kov
výskyt nejtvrdší elementární kov, mimořádně nízká reaktivita a vysoká chemická odolnost především v mocenství Cr3+ a Cr6+
využití v metalurgii jako při výrobě legovaných ocelí a dalších slitin, barvení skla a kožedělném průmyslu při činění kůží
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- - (Na+, K+, NH4+ - v seznamu jedů) stejné účinky jako Cr6+ , smrtelná dávka požitím K2Cr2O7 - 2 g
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 schopnosti, používán k desinfekci potravin v rizikových oblastech, 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 působí negativně na nervovou soustavu – projevy podobné Parkinsonově chorobě až choroba samotná
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 (zdravý 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
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 biologický význam - stopové množství kobaltu je důležité pro řadu živých organismů včetně člověka - je součástí vitaminu B12 využití 30 % v metalurgii pro zlepšování vlastností slitin – tvrdost, pevnost, odolnost 30 % při barvení skla a keramiky
Kobalt Toxicita ve větších koncentracích snižuje funkci štítné žlázy (sekrece tyroxinu) kardiotoxický - v Kanadě se používaly sloučeniny pro stabilizaci pivní pěny - pozorován nárůst onemocnění srdce u pivařů Co2+ - nádory u zvířat chronicky: poškození ledvin, jater, astma, alergie elementární práškový sám prudce toxický, kožní záněty a zažívací potíže
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. toxický pro vodní organismy
prokázané karcinogeny pro člověka NiO, Ni2O3, NiO2
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, žádná forma Ti není metabolizováná – implantáty, chirurgické nástroje, piercing
