Anorganické látky. d - prvky. Ing. Zuzana Honzajková, Ph.D.

Transkript

1 Anorganické látky d - prvky Ing. Zuzana Honzajková, Ph.D.

2

3 výskyt Titan Ti (lat. Titanium) šedý až stříbřitě bílý, lehký V malém množství je obsažen ve většině minerálů ilmenit (FeTiO 3 ) a rutil (TiO 2 ) 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 TiO 2 je zcela inertní TiCl 4 má leptavé účinky (reakcí s H 2 O uvolňuje HCl)

4 Titan implantát, 3D tisk

5 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

6 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

7 Výskyt Molybden Mo (lat. Molybdaenum ) kovový prvek v rudách jen v nízkých koncentracích, molybdenit MoS 2 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

8 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) Fe 2 O 3, limonit (hnědel) Fe 2 O 3 H2O, ilmenit FeTiO 3, magnetit (magnetovec) Fe 3 O 4, siderit (ocelek) FeCO 3 nebo pyrit FeS 2.

9 biologický význam Železo 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 FeCl 3 - místně leptá sliznice a kůži FeSO 4. 7H2O - dráždí žaludeční sliznici, je hepatotoxický Fe(CO) 5 - pentakarbonyl železa, asi 100 toxičtější než ostatní sloučeniny

10 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

11 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 - AgNO 3 především leptavý účinek při požití leptá zažívací trakt, smrtelná dávka 10 g

12 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 % produkce Zn, plech, slitiny (s mědí mosaz)

13 Toxicita Zinek 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...

14 Mangan Mn (lat. Manganum) světle šedý paramagnetický tvrdý kov výskyt 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+ 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) KMnO 4 silné oxidační činidlo, v pyrotechnice

15 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 KMnO 4 - místně poškozuje tkáně, při požití je příčinou úmrtí selhání ledvin, smrtelná dávka pro dospělého člověka je cca 5 g.

16 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 využití 30 % v metalurgii pro zlepšování vlastností slitin tvrdost, pevnost, odolnost 30 % při barvení skla a keramiky

17 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

18 Měď Cu (lat. Cuprum) - tvrdý, ušlechtilý kovový prvek načervenalé barvy 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) Využití ryzí vodič elektrického proudu, ve slitinách (bronz Cu/Sn, mosaz Cu/Zn)

19 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 choroba - tělo nedokáže měď správně zpracovat a ta se pak ukládá ve tkáních poškození jater, CNS - demence Síran měďnatý - CuSO 4. 5 H 2 O slouží v lékařství jako emetikum (0,3g p. o.), letální dávka pro člověka je g Chlorid měďný CuCl je obsažen v agrochemikáliích Kuprikol nebo Vitigran, je toxičtější než CuSO 4

20 Otvavy CuSO 4 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 (CaNa 2 EDTA - kalciová EDTA), penicilamin

21 Vanad V (lat. Vanadium) kovový prvek Výskyt značný obsah v zemské kůře 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 H 2 SO 4 Toxicita nefrotoxický, hepatotoxický, působí na GIT, CNS a cévy. Průmyslové otravy jsou poměrně časté Čína, především inhalace prachu V 2 O 5 - účinky dráždivé - slzení, pálení očí, záněty plic až smrt. Při požití křeče, obrny, nevolnost, bezvědomí. Smrtelná dávka mg vanadu

22 výskyt Nikl Ni (lat. Niccolum) je bílý, feromagnetický, kujný a tažný kov, 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. využití nikl je také poměrně hojně zastoupeným prvkem v meteoritech součást různých slitin a k povrchové ochraně jiných kovů před korozí

23 Toxicita Nikl 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, Ni 2 O 3, NiO 2, NiS, Ni 2 S 3 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.

24 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 OsO 4, chlorid osmičitý OsCl 4 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

25 Chrom Cr (lat. Chromium) - světle bílý, lesklý, velmi tvrdý a zároveň křehký kov výskyt V železitých rudách především v mocenství Cr 3+ a Cr 6+ 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 FeCr 2 O 4

26 Toxicita Chrom Cr při styku s kůží - alergická dermatitida ústup od chromování kovů Toxicita dvou oxidačních stavů Cr 3+ a Cr 6+ je rozdílná Cr 3+ esenciální stopový prvek. Zvyšuje účinnost inzulínu a pomáhá tak udržovat metabolizmus glukózy, cholesterolu a tuků. Cr 6+ vysoce toxický, 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) Významným protijedem je kyselina askorbová (vitamin C) - redukuje Cr 6+ na netoxické sloučeniny Cr 3+ dichromany Cr 2 O (v seznamu jedů katgorie T+) smrtelná dávka požitím K 2 Cr 2 O 7-2 g

27 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

28 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) CdCl 2 vysoce toxický (T+), karcinogenní, mutagenní, teratogenní

29 Hg (lat. Hydrargyrum) Rtuť řec. hydrargyros tekuté stříbro) těžký toxický kov výskyt ve sloučeninách v mocenství Hg 1+ a Hg 2+ 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

30 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: a ročenky životního prostředí ČR, autor T. Navrátil).

31 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 hospitalizovaných, 460 úmrtí

32 Amalgám % rtuti, dále Ag, Cu, Zn, Sn Norsko, Švedsko, Dansko od r 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.

33 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