מתכות כבדות במדע

במדע, מתכת כבדה היא א אלמנט מתכתי שהוא רעיל ויש לו צפיפות גבוהה, כוח משיכה ספציפי או משקל אטומי. עם זאת, המונח פירושו משהו מעט שונה בשימוש נפוץ, והוא מתייחס לכל מתכת המסוגלת לגרום לבעיות בריאותיות או נזק סביבתי.

דוגמאות למתכות כבדות כוללים עופרת, כספית וקדמיום. פחות שכיח, כל מתכת בעלת השפעה בריאותית שלילית או השפעה על הסביבה עשויה להיקרא מתכת כבדה, כגון קובלט, כרום, ליתיום ואפילו ברזל.

על פי האיחוד הבינלאומי לכימיה טהורה ויישומית או IUPAC, המונח "מתכת כבדה" עשוי להיות "מונח חסר משמעות"מכיוון שאין הגדרה סטנדרטית למתכת כבדה. יש מתכות קלות או מטאלואידים רעילים, בעוד שחלק מתכות בצפיפות גבוהה אינן. לדוגמה, קדמיום בדרך כלל נחשב למתכת כבדה, עם מספר אטומי של 48 וכוח הכבידה הספציפי של 8.65, בעוד זהב בדרך כלל אינו רעיל, על אף שיש לו מספר אטומי של 79 וכוח הכבידה הספציפי של 18.88. עבור מתכת נתונה, הרעילות משתנה מאוד בהתאם לאלוטרופ או מצב חמצון של המתכת. כרום משושה הוא קטלני; כרום טריפלנטי הוא משמעותי מבחינה תזונתית בקרב אורגניזמים רבים, כולל בבני אדם.

מתכות מסוימות, כגון נחושת, קובלט, כרום, ברזל, אבץ, מנגן, מגנזיום, סלניום ומוליבניום, עשויות להיות צפופות ו / או רעילות, אך עדיין נדרשות מיקרו-תזונה לאדם או לאורגניזמים אחרים. יתכן ויהיה צורך במתכות הכבדות החיוניות כדי לתמוך באנזימים מרכזיים, לפעול כקופקטורים או לפעול בתגובות להפחתת חמצון. אף שהוא נחוץ לבריאות ולתזונה, חשיפה עודפת לאלמנטים עלולה לגרום לנזק ותאי תא. באופן ספציפי, עודפי יוני מתכת יכולים לקיים אינטראקציה עם DNA, חלבונים ורכיבים סלולריים, לשנות את מחזור התאים, להוביל לסרטן החומרים או לגרום למוות של תאים.

עד כמה מסוכן מתכת תלוי בכמה גורמים, כולל המינון ואמצעי החשיפה. מתכות משפיעות על מינים באופן שונה. בקרב מין בודד, גיל, מין ונטייה גנטית כולם ממלאים תפקיד ברעלנות. עם זאת, מתכות כבדות מסוימות מעוררות דאגה קשה מכיוון שהן עלולות לפגוע במערכות איברים מרובות, אפילו ברמות חשיפה נמוכות. מתכות אלה כוללות:

• ארסן
• קדמיום
• כרום
• עופרת
• כספית

בנוסף להיותם רעילים, מתכות יסודיות אלה ידועות או ככל הנראה מסרטנות. מתכות אלה נפוצות בסביבה, ומתרחשות באוויר, מזון ומים. הם מופיעים באופן טבעי במים ובאדמה. בנוסף, הם משתחררים לסביבה מתהליכים תעשייתיים.

מקור:

"רעילות ומתכות כבדות וסביבה", P.B. Tchounwou, C.G. ידג'ו, A.J. Patlolla, D.J. סאטון, טוקסיקולוגיה מולקולרית, קלינית וסביבתית כרך 101 של הסדרה Experientia Supplementum עמ '133-164.

"מתכות כבדות" מונח חסר משמעות? (דוח טכני של IUPAC) ג'ון ה. דאפוס, יישומים טהורים Chem., 2002, כרך א '. 74, מס '5, עמ'. 793-807