Prvky - systematicky d-prvky

Transkript

1 Prvky - systematicky d-prvky Toxikologie Ing. Lucie Kochánková, Ph.D.

2 Zdrojem ilustračních obrázků jednotlivých prvků přednášek 06 a 07 je 2

3 Měď Cu (lat. Cuprum, lat. aes cyprium kyperský kov, na Kypru byly velké m. doly) - ušlechtilý kovový prvek načervenalé barvy vlastnosti: na vzduchu je měď stálá, pokryje se tenkou vrstvičkou nazelenalého zásaditého uhličitanu měďnatého CuCO 3. Cu(OH) 2 - měděnka výskyt: ve sloučeninách v mocenství Cu 1+ a Cu 2+ chalkosin (Cu 2 S sulfid měďný) nebo chalkopyrit (CuFeS 2 sulfid měďnatoželeznatý), kuprit (Cu 2 O oxid měďný), zelený malachit (CuCO 3. Cu(OH) 2 ) a jemu chemicky podobný modrý azurit (2CuCO 3. Cu(OH) 2 ). využití: ryzí vodič elektrického proudu, ve slitinách (bronz Cu/Sn, mosaz Cu/Zn) 3

4 Měď - toxicita biogenní prvek v metabolismu sacharidů, ovlivňují vytváření kostní hmoty, fungování nervového systému. 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) nadbytek: i při poruše metabolismu Wilsonova choroba hromadění v játrech, v mozku selhání jater, psychické změny, hemolýza hlavně rozpustné soli - akutně nausea, nevolnost - lokálně dráždivě až leptavě, apatie, křeče, koma až smrt, horečka, kumuluje se v játrech a svalovině >> uvolňování ve stresu CuSO 4. 5 H 2 O (modrá skalice) - v ovocnářství a vinařství fungicid, při vyšším obsahu v krvi se projevuje žloutenka (hepatotoxický) a poškození ledvin (nefrotoxický), při pitvě trávicí soustava zvířat modrozelená, CuO inhalačně vyvolává horečku slévačů 4

5 Stříbro Ag (lat. Argentum, sanskrt argentos jasný ) - ušlechtilý kov bílé barvy vlastnosti: nejlepší elektrická a tepelná vodivost ze všech známých kovů na suchém čistém vzduchu je stříbro neomezeně stálé, stačí však i velmi nízké množství sulfanu (sirovodíku) H 2 S, aby stříbro začalo černat 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 a jeho vysokoteplotní modifikace (nad 179 C) argentit Ag 2 S. zdroj pro průmyslové získávání stříbra - rudy olova, mědi, niklu nebo zinku. využití: součást různých slitin pro použití v elektronickém průmyslu, výrobě CD i DVD nosičů a šperkařství, fotografický průmysl 5

6 Stříbro - toxicita obecně působí baktericidně a desinfekčně, koloidní stříbro ničí houby a plísně, zabíjí parazity, pomáhá regeneraci buněk, minimálně toxické pro vyšší organizmy, použití pro jednorázovou desinfekci malých zdrojů pitné vody (Sagen) ve vyšších dávkách a koncentracích je působení stříbra na organizmus negativní: při styku pokožky roztoky Ag + dochází ke vzniku tmavých skvrn - komplexních sloučenin stříbra a bílkovin v pokožce, chronicky ukládání a projev jako modročerné zabarvení sliznic, spojivek, kůže = argyrie, způsobí anémii, srážejí bílkoviny, požitím pálení v trávicím ústrojí, průjem AgNO 3 antiseptické a leptavé účinky, k odstraňování bradavic, lapis infernalis - pekelný kamínek, 10 g je smrtelná dávka, toxický je zde dusičnanový aniont 6

7 Zinek Zn (lat. Zincum, něm. zinc - pochybného původu), 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), smithsonit (dříve kalamín, ZnCO 3 ) využití: součást různých slitin, barviv, užití jako antikorozní povlaky % produkce Zn, plech, slitiny (s mědí mosaz) biologický význam přítomnost v potravě je nezbytná pro správný vývoj organizmu (dospělý člověk má obsaženy 2 g Zn v enzymech), enzymatické systémy (více než 60 enzymů, např. při metabolismu nukleových kyselin pro transkripci DNA do mrna či alkoholu - alkoholdehydrogenáza), nejvýznamnější je patrně inzulínový při výrazném nedostatku postiženy zejména tkáně s rychlým obratem buněk (sliznice trávicího ústrojí, kůže, tvorba spermií). 7

8 Zinek - toxicita horečka slévačů - nadýcháním horkých dýmů ZnO - horečnaté stavy i u Cd, Co, Cu, Fe, Hg, Ni, Pb, Sn... rozpustné zinečnaté soli akutně způsobí koliku, zvracení, anorexii, chronicky anémii (naruší metabolismus železa), inhibují respirační systémy v mitochondriích (metabolismus Cu) nekumuluje se v organismu v toxických dávkách, díky omezené resorpci v tenkém střevě ZnSO 4. 7H 2 O (heptahydrát síranu zinečnatého) při požití působí emeticky, kůži a sliznice leptá, smrtná dávka 3-5 g 8

9 Kadmium Cd (lat. Cadmium, řec. kadmeia - země) - bílý, měkký, lehce tavitelný, toxický kov vlastnosti: typický kovový prvek bílé barvy, v silných minerálních kyselinách je dobře rozpustné za vývoje plynného vodíku výskyt: příměs rud Zn, a někdy i Pb, z nichž se také společně získává ve sloučeninách se vyskytuje téměř pouze v mocenství Cd 2+ využití: NiCd akumulátory, stabilizátory plastů, součást různých slitin a k povrchové ochraně jiných kovů před korozí, jeho praktické využití omezováno na nejnutnější minimum 9

10 Kadmium - toxicita vliv jednoznačně negativní, chemicky velmi podobné zinku => může snadno vstupovat do různých enzymatických reakcí místo Zn, Fe, Cu, vliv na metabolismus Ca kumulativní jed - koncentruje se především v ledvinách a v menší míře i v játrech (v ledvinách setrvá až desítky let) osteoporóza a anemie, zvyšuje se i riziko srdečních a cévních onemocnění, prokazatelně karcinogenní pro zvířata činnost pohlavních žláz - u samců změny varlat, u březích samic změny placenty, při akutně vysoké dávce kadmia se dostavují bolesti břicha, průjmy a zvracení (LD50 pro člověka 0,3-8,9 g).! kuřáci! - v náhodně vybraném vzorku populace obsahují ledviny silného kuřáka minimálně 10 více kadmia než u nekuřáka 10

11 Rtuť Hg (lat. Hydrargyrum, řec. hydrargyros tekuté stříbro), těžký toxický kovový prvek, kapalný stříbřitě bílé barvy, vede elektrický proud výskyt: ve sloučeninách v mocenství Hg 1+ a Hg 2+ v zemské kůře je rtuť velmi vzácná 0,1 0,3 mg/kg. v přírodě se rtuť vyskytuje poměrně vzácně i jako elementární prvek. hlavním minerálem a zdrojem pro výrobu je sulfid rtuťnatý, HgS česky rumělka neboli cinabarit využití: použití jako součást slitin amalgámů, náplň různých přístrojů 11

12 Rtuť - toxicita kumulativní jed, koncentruje se v ledvinách a v menší míře i v játrech a slezině chronické otravy bývají často 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 při jednorázové vysoké dávce rtuti se dostavují bolesti břicha, krvavé průjmy a zvracení. kalomel Hg 2 Cl 2 vzhledem k nízké rozpustnosti se jen velmi obtížně může dostat z trávicího traktu do krevního řečiště, byl využíván medicínsky jako projímadlo. chlorid rtuťnatý HgCl 2 (sublimát), ve vodě velmi dobře rozpustný a současně mimořádně toxický - byl dříve používán jako součást jedů na hlodavce a k moření obilí fulminát rtuťnatý - třaskavá rtuť, rozklad při teplotě nad 50 C, do rozbušek 12

13 Chrom Cr (lat. Chromium) - světle bílý, lesklý, velmi tvrdý a zároveň křehký kov vlastnosti nejtvrdší elementární kov, mimořádně nízká reaktivita a vysoká chemická odolnost výskyt především v mocenství Cr 3+ a Cr 6+, sloučeniny Cr 2+ jsou silnými redukčními činidly oxid chromitý Cr 2 O 3 se používá jako barevný pigment pod označením chromová zeleň, soli trojmocného chromu ve sklářském průmyslu k barvení skla a kožedělném průmyslu při činění kůží. chroman barnatý BaCrO 4 (žlutý ultramarín) a chroman olovnatý PbCrO 4 (chromová žluť). využití: v metalurgii jako při výrobě legovaných ocelí a dalších slitin, tenká vrstva proti korozí a zvyšuje jejich tvrdost 13

14 Chrom - toxicita Cr 6+ nejtoxičtější, CrO 3 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), tvorba vředů <= při biochemické redukci Cr 6+ na Cr 3+ za spoluúčasti cytochromu P-450 => významné antidotum vitamin C (kyselina askorbová) inhalací astmatické potíže, při požití zpočátku leptá, následuje šok a smrt, těžká akutní závrať, zvracení, mrazení, bolesti žaludku poškozuje pokožku, vznikají léze známé jako chromové vředy nebolestivé, často pronikají hluboko Cr běžnou reakcí na kontakt je alergická dermatitida ústup od chromování kovů dichromany Cr 2 O (Na +, K +, NH v seznamu jedů) stejné účinky jako soli Cr 6+, leptají sliznice, nebezpečné pro oči, smrtelná dávka požitím K 2 Cr 2 O 7-2 g 14

15 Mangan Mn (lat. Manganum) světle šedý paramagnetický tvrdý kov vlastnosti: vyskytuje se ve třech stabilních modifikacích (a-mangan, b-mangan, g- mangan), které se mění v závislosti na teplotě ve sloučeninách se vyskytuje v mocenstvích Mn 1+ - Mn 7+ nízká odolnost vůči korozi, jemně rozetřený prášek manganu je samozápalný výskyt: s rudami železa, hlavním minerálem burel MnO 2, na dně oceánů konkrece s obsahem % Mn využití: až 95 % při výrobě oceli (ferromangan, silikomangan, zrcadlovina, dural), manganový bronz, sklářský (zvyšuje jasnost skla) a keramický (glazury) průmysl KMnO 4 silné oxidační schopnosti, používán k desinfekci potravin v rizikových oblastech, v pyrotechnice, zdroj kyslíku při kontrolovaném hoření 15

16 Mangan - toxicita přítomnost malých množství nutná součást několika enzymů podílejících se na tvorbě základní hmoty pojiva (kolagenu či mukopolysacharidů) 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 16

17 Železo Fe (lat. Ferrum), měkký, světle šedý až bílý kov s malou odolností proti korozi, významně zastoupený na Zemi i ve vesmíru výskyt: zemské jádro je složeno především ze železa a niklu a celkový podíl železa na složení naší planety je ještě podstatně vyšší (podle některých údajů až 35 %). v přírodě se železo ve formě sloučenin v mnoha rudách, hematit (krevel) Fe 2 O 3, limonit (hnědel) Fe 2 O 3 H 2 O, ilmenit FeTiO 3, magnetit (magnetovec) Fe 3 O 4, siderit (ocelek) FeCO 3 nebo pyrit FeS 2. elementární kovové železo je buď pozemské, nebo meteoritické 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 17

18 Železo - toxicita železo je málo toxické, sloučeniny hlavně dráždivé a leptavé místní účinky při léčení anémie z nedostatku železa se resorbuje jen redukovaná forma, proto přídavek kyseliny askorbové (redukční účinky) Fe 2 O 3 a Fe 3 O 4 - soli železnaté a železité toxické až ve vyšších dávkách, smrtelná dávka pro dvouleté dítě pozorována 2-10 g degenerace srdce, při inhalaci horečka slévačů, chronicky může vzniknout rakovina plic, jinak zaprášení nazývané sideróza FeCl 3 - místně leptá sliznice a kůži FeSO 4. 7H 2 O - dráždí žaludeční sliznici, je hepatotoxický Fe(CO) 5 - pentakarbonyl železa, asi 100 toxičtější než ostatní sloučeniny Fe, nebezpečný při inhalaci, dobře proniká kůží, způsobí edém plic 18

19 Kobalt Co (lat. Cobaltum, něm. kobold důlní skřítek kazící stříbro ) - namodralý, feromagnetický tvrdý kov výskyt ve sloučeninách v mocenství Co 2+ a Co 3+ 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 jednoho z důležitých členů vitaminů skupiny B - vitaminu B12 využití: 30 % v metalurgii pro zlepšování vlastností slitin tvrdost, pevnost, odolnost; 30 % při barvení skla a keramiky 19

20 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 Co 2+ - nádory u zvířat chronicky: poškození ledvin, jater, astma, alergie inhalace prachu sloučenin kobaltu vede k bronchitidám elementární práškový sám prudce toxický, kožní záněty a zažívací potíže, inhalace má následek pneumokoniozu 20

21 Nikl Ni (lat. Niccolum) je bílý, feromagnetický, kujný a tažný kov, s vysokou elektrickou vodivostí, výskyt ve sloučeninách v mocenství Ni 2+ 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 21

22 Nikl - toxicita silně zvyšuje riziko vzniku rakoviny a je dnes řazen i mezi mutageny v běžném životě kožní alergie na nikl niklový svrab, projevuje se u 6-10 % obyvatelstva a doprovází ji nejprve zarudnutí kůže a později až vznik kožních ekzémů, i při placení mincemi s obsahem niklu. toxický pro vodní organismy [Ni(CO) 4 ] - (jed v seznamu), akutně kašel, závratě, bolesti hlavy, cyanóza, horečky, zvracení, smrt v důsledku pneumonie (zánětu plic), krvácení do mozku, akutního edému plic, po překonání otravy se často rozvine chronické respirační selhávání Ni karcinogenní pro zvířata i lidi (plíce, nos),! prokázané karcinogeny pro člověka NiO, Ni 2 O 3, NiO 2! 22