רשימת מתכות כבדות: סוגים ותכונות

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

מכל 104 היסודות הכימיים המוכרים לאנושות כיום, 82 הם מתכות. הם תופסים מקום נכבד בחייהם של אנשים בתחום התעשייתי, הביולוגי והסביבתי. המדע המודרני מחלק מתכות לכבדות, קלות ואציליות. במאמר זה, נסתכל על רשימת המתכות הכבדות ותכונותיהן.

קביעת מתכות כבדות

בתחילה, נהוג היה לקרוא למתכות כבדות אותם נציגים בעלי מסה אטומית מעל 50. עם זאת, השימוש במונח הנקוב כיום מתרחש לעתים קרובות יותר לא מנקודת מבט כימית, אלא בהתאם להשפעתם על זיהום סביבתי. לפיכך, רשימת המתכות הכבדות כוללת את אותן מתכות ומטאלואידים (מתכות למחצה) המזהמות את היסודות של הביוספרה האנושית (אדמה, מים). בואו נסתכל עליהם.

כמה פריטים כוללת רשימת המתכות הכבדות?

היום, אין הסכמה לגבי מספר היסודות ברשימה הנ ל, מכיוון שאין קריטריונים כלליים הקשורים למתכותכָּבֵד. עם זאת, ניתן ליצור רשימה של מתכות כבדות בהתאם לתכונות השונות של המתכות ותכונותיהן. אלה כוללים:

• משקל אטומי. בהתבסס על קריטריון זה, יותר מ-40 יסודות בעלי מסה אטומית גדולה מ-50 אמו (g/mol) שייכים לאלו המוזכרים.
• צפיפות. בהתבסס על קריטריון זה, מתכות אלו נחשבות לכבדות, שבהן הצפיפות שווה או עולה על צפיפות הברזל.
• רעילות ביולוגית משלבת מתכות כבדות המשפיעות לרעה על החיים של בני אדם ואורגניזמים חיים. יש בערך 20 פריטים ברשימה שלהם.

השפעה על גוף האדם

לרוב החומרים הללו יש השפעה שלילית על כל האורגניזמים החיים. בשל המסה האטומית המשמעותית, הם מועברים בצורה גרועה ומצטברים ברקמות אנושיות, וגורמים למחלות שונות. לכן, עבור גוף האדם, קדמיום, כספית ועופרת מוכרים כמתכות המסוכנות ביותר והכבדות ביותר.

רשימת היסודות הרעילים מקובצת לפי מידת הסכנה לפי מה שנקרא כללי Mertz, לפיהם למתכות הרעילות ביותר יש את טווח החשיפה הקטן ביותר:

1. קדמיום, כספית, תליום, עופרת, ארסן (קבוצה של רעלי המתכות המסוכנים ביותר, שחורגים מהגבולות המותרים שלהם עלולה להוביל להפרעות פסיכו-פיזיולוגיות חמורות ואף למוות).
2. קובלט, כרום, מוליבדן, ניקל, אנטימון, סקנדיום, אבץ.
3. בריום, מנגן, סטרונציום, ונדיום, טונגסטן

עם זאת אין זה אומר שאף אחד מהרכיבים המקובצים לעיל לאהכללים של מרץ, לא צריכים להיות נוכחים בגוף האדם. להיפך, רשימת המתכות הכבדות כוללת את אלה ולמעלה מ-20 יסודות, שריכוז קטן מהם לא רק שאינו מסוכן לחיי אדם, אלא גם נחוץ בתהליכים מטבוליים, בעיקר ברזל, נחושת, קובלט, מוליבדן ואפילו אבץ..

זיהום סביבתי עם מתכות כבדות

יסודות הביוספרה המזוהמים במתכות כבדות הם אדמה ומים. לרוב, האשמים לכך הם מפעלים מתכות המעבדים מתכות קלות וכבדות לא ברזליות. לרשימת הגורמים המזהמים מתווספים גם משרפות פסולת, אגזוז מכוניות, מפעלי דוודים, ייצור כימיקלים, חברות דפוס ואפילו תחנות כוח.

הרעלים הנפוצים ביותר הם: עופרת (ייצור רכב), כספית (דוגמה להפצה: מדי חום ומכשירי תאורה פלורסנטים שבורים בחיי היומיום), קדמיום (הנוצר כתוצאה משריפת אשפה). בנוסף, רוב המפעלים בייצור משתמשים באלמנט כזה או אחר שניתן לתאר ככבד. המתכת של הקבוצה, שהרשימה שלה ניתנה לעיל, בצורת פסולת חודרת לרוב לגופי מים ואז מגיעה לבני אדם לאורך השרשרת הטרופית.

בנוסף לגורמים טכנוגניים של זיהום טבע במתכות כבדות, ישנם גם גורמים טבעיים - אלו הן התפרצויות געשיות, אשר בלבה נמצאה תכולה מוגברת של קדמיום.

תכונות התפוצה של המתכות הרעילות ביותר בטבע

כספית בטבע ממוקמת יותר מכל בסביבת המים והאוויר. כספית חודרת למימי האוקיינוסים בעולם מהזרמות תעשייתיות, ויש גם אדי כספית הנוצרים כתוצאה משריפת פחם. תרכובות רעילות מצטברות באורגניזמים חיים, במיוחד בפירות ים.

לליד יש אזור הפצה רחב. הוא מצטבר בהרים, ובאדמה, ובמים, ובאורגניזמים חיים, ואפילו באוויר, בצורה של גזי פליטה ממכוניות. כמובן שעופרת חודרת לסביבה כתוצאה מפעולה אנתרופולוגית בצורת פסולת תעשייתית ופסולת לא ממוחזרת (סוללות וסוללות).

ומקור הזיהום הסביבתי עם קדמיום הוא שפכים של מפעלים תעשייתיים, כמו גם גורמים טבעיים: בליה של עפרות נחושת, שטיפת קרקע, כמו גם תוצאות של פעילות געשית.

יישומי מתכת כבדה

למרות הרעילות, התעשייה המודרנית יוצרת מגוון עצום של מוצרים שימושיים על ידי עיבוד מתכות לא ברזליות כבדות, שהרשימה שלהן כוללת סגסוגות של נחושת, אבץ, עופרת, בדיל, ניקל, טיטניום, זירקוניום, מוליבדן וכו'.

נחושת הוא חומר רקיע ביותר שניתן להשתמש בו לייצור מגוון של חוטים, צינורות, כלי מטבח, תכשיטים, קירוי ועוד. בנוסף, הוא נמצא בשימוש נרחב בהנדסת מכונות ובניית ספינות.

לאבץ תכונות אנטי קורוזיה גבוהות, לכן השימוש בסגסוגות אבץ לציפוי מוצרי מתכת (מה שנקרא גלוון) נפוץ. יישומים של מוצרי אבץ: בנייה, הנדסת מכונות, דפוס (לוחות הדפסה), מדע טילים, תעשייה כימית (ייצור לכה וצבע) ואפילו רפואה (חומרי חיטוי וכו').

עופרת נמסה בקלות, לכן היא משמשת כחומר גלם בתעשיות רבות: צבע ולכה, כימיקלים, רכב (כלול בסוללות), אלקטרוניקה, רפואי (ייצור סינרי מגן למטופלים במהלך בדיקות רנטגן).