Eszkola

Metale ciężkie – charakterystyka

Metale ciężkie to grupa pierwiastków wyróżniających się na tle pozostałych dużą gęstością, dużą masą atomową, dużą liczbą atomową lub właściwościami toksycznymi. Jest to kategoria sztucznie stworzona i w zależności od cechy, jaka jest brana pod uwagę przy podziale, zaliczane są do niej różne pierwiastki. Niektóre kryteria włączają do metali ciężkich pierwiastki o gęstości wyższej od 4,5 g/cm3 lub nawet wyższej niż 7 g/cm3. Podobna sytuacja dotyczy masy atomowej – dla jednych metalami ciężkimi są atomy cięższe niż 23 u, dla innych niż 200 u. 

Metale ciężkie są mniej reaktywne od metali lekkich i tworzą nierozpuszczalne w wodzie wodorotlenki i siarczki, których sole dają w wodzie kolorowe roztwory.

Biorąc pod uwagę kryterium toksyczności, do metali ciężkich zaliczane są:

– metale – rtęć, ołów, kadm, chrom, nikiel, miedź, cynk, bizmut
– półmetale – arsen, tellur
– niemetale – selen

Toksyczność metali ciężkich wynika z ich zdolności do akumulacji w tkankach np. szpiku kostnym, kościach, nerkach i prowadzą do upośledzenia ich funkcji. Potrafią zahamować produkcję enzymów, uszkadzają układ nerwowy, doprowadzają do zaburzeń snu, anemii, zmian nowotworowych.

Ludzie są najbardziej narażeni na toksyczne działanie chromu, arsenu, kadmu, rtęci i ołowiu, ponieważ są to metale powszechnie wykorzystywane w przemyśle (ilość ołowiu w środowisku wzrosła od 2 do 3 razy w porównaniu do okresu preindustrialnego). Pierwiastki te mają silne powinowactwo do atomów siarki np. występujących w cząsteczkach białek. Wiązanie metal-siarka zaburza funkcjonowanie protein np. enzymów odpowiedzialnych za kontrolę procesów metabolicznych. Chrom i arsen są rozpoznane jako czynniki kancerogenne, natomiast rtęć i ołów porażają centralny układ nerwowy.

Mniej rozpowszechnione metale ciężkie również mogą mieć zgubny wpływ na organizm człowieka: miedź, cynk, selen czy srebro mogą wywołać zaburzenia endokrynologiczne, kobalt i nikiel to substancje rakotwórcze a mangan podobnie jak rtęć i ołów uszkadza układ nerwowy.

Niektóre z pierwiastków zaliczanych do metali ciężkich pomimo toksycznych właściwości w dużych stężeniach pełnią ważną rolę w prawidłowym funkcjonowaniu organizmów żywych i są zaliczane do mikroelementów. Są to m.in. cynk, miedź, chrom, nikiel i żelazo. Często pełnią rolę grupy prostetycznej, bez której białko byłoby nieczynne biologicznie.