المعادن الثقيلة في العلوم

في العلم ، المعدن الثقيل هو عنصر معدني وهو سام ولديه كثافة عالية, جاذبية معينة أو الوزن الذري. ومع ذلك ، فإن المصطلح يعني شيئًا مختلفًا قليلاً في الاستخدام الشائع ، في إشارة إلى أي معدن قادر على التسبب في مشاكل صحية أو أضرار بيئية.

أمثلة على المعادن الثقيلة تشمل الرصاص والزئبق والكادميوم. أقل شيوعًا ، يمكن تسمية أي معدن له تأثير صحي سلبي محتمل أو تأثير بيئي على معدن ثقيل ، مثل الكوبالت والكروم والليثيوم وحتى الحديد.

وفقًا للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية أو IUPAC ، قد يكون مصطلح "المعادن الثقيلة"مصطلح لا معنى له"لأنه لا يوجد تعريف موحد للمعادن الثقيلة. بعض المعادن الخفيفة أو الفلزات سامة ، في حين أن بعض المعادن عالية الكثافة ليست كذلك. على سبيل المثال ، يعتبر الكادميوم بشكل عام معدنًا ثقيلًا ، مع عدد ذري ​​من 48 وجاذبية محددة 8.65 ، في حين أن الذهب غير سام عادة ، على الرغم من أنه يحتوي على عدد ذري ​​من 79 وجاذبية محددة 18.88. بالنسبة لمعدن معين ، تختلف السمية بشكل كبير اعتمادًا على الوتروب أو حالة الأكسدة من المعدن. الكروم سداسي التكافؤ

قد تكون بعض المعادن ، مثل النحاس والكوبالت والكروم والحديد والزنك والمنغنيز والمغنيسيوم والسيلينيوم والموليبنيوم ، كثيفة و / أو سامة ، ولكنها تتطلب مغذيات دقيقة للبشر أو الكائنات الحية الأخرى. قد تكون هناك حاجة للمعادن الثقيلة الأساسية لدعم الإنزيمات الرئيسية ، وتعمل كعوامل مساعدة ، أو تعمل في تفاعلات تقليل الأكسدة. في حين أنه ضروري للصحة والتغذية ، فإن التعرض المفرط للعناصر يمكن أن يسبب تلف الخلية والمرض. على وجه التحديد ، يمكن أن تتفاعل أيونات المعادن الزائدة مع الحمض النووي والبروتينات والمكونات الخلوية ، مما يغير دورة الخلية ، مما يؤدي إلى الإصابة بالسرطان ، أو يسبب موت الخلايا.

يعتمد مدى خطورة المعدن بالضبط على عدة عوامل ، بما في ذلك جرعة ووسائل التعرض. المعادن تؤثر على الأنواع بشكل مختلف. داخل نوع واحد ، يلعب كل من العمر والجنس والاستعداد الجيني دورًا في السمية. ومع ذلك ، فإن بعض المعادن الثقيلة تثير القلق الشديد لأنها يمكن أن تتلف أنظمة أجهزة متعددة ، حتى عند مستويات التعرض المنخفضة. تشمل هذه المعادن:

• الزرنيخ
• الكادميوم
• الكروم
• قيادة
• الزئبق

بالإضافة إلى كونها عناصر سامة ، فإن هذه العناصر المعدنية معروفة أيضًا أو محتملة التسرطن. هذه المعادن شائعة في البيئة ، تحدث في الهواء والغذاء والماء. تحدث بشكل طبيعي في الماء والتربة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إطلاقها في البيئة من العمليات الصناعية.

مصدر:

"سمية المعادن الثقيلة والبيئة" ، ص. Tchounwou ، C.G. Yedjou ، A.J. باتلولا ، دي جي ساتون ، علم السموم الجزيئي والسريري والبيئي المجلد 101 من سلسلة Experientia Supplementum pp 133-164.

"المعادن الثقيلة" مصطلح لا معنى له؟ (تقرير IUPAC الفني) جون هـ. دافوس ، تطبيق نقي. كيم ، 2002 ، المجلد. 74 ، رقم 5 ، ص. 793-807