Металл и человек реферат
Обновлено: 02.07.2024
Практически вся жизнь человека связана с металлами. Металлы находятся в составе многих окружающих нас предметов, техники, транспорта. А металлы в свободном состоянии могут образовывать соли и даже входить в состав человеческого организма. Да что там могут — они необходимы человеческому организму для нормального функционирования и развития.
Роль металлов в развитии человечества огромна. Прочность, пластичность, непроницаемость, твердость, ковкость — все эти характеристики сделали металлы ключевым материалом для создания орудий труда, оружия, техники. В истории имели место бронзовый и железный век, Серебряный век и т. д., потом началась эпоха электричества, а уже сейчас — эра электроники. Самые близкие перспективы для современного общества — полная автоматизация производства, распространение дронов (роботов), покорение космоса и т. д. И всё это будет происходить при непосредственном участии металлов. Но начнем с начала — с людей.
Металлы в людях
Каждый день мы сталкиваемся с металлами. Например, нажимая выключатель в комнате, мы запускаем процесс, когда электроны начинают свой путь по металлическим проводникам к металлическим деталям лампочки. И в комнате появляется свет! Гуляя по улице, мы видим множество металлических конструкций: мосты, рельсы, дома и т. д. Вокруг перемещаются автомобили и велосипеды, которые также состоят во многом из металлов. Металлы везде!
И даже в нас самих? Да, находясь в свободном состоянии, металлы могут включаться в состав солей, которые, в свою очередь, входят в состав человеческих клеток. Например, ионы калия регулируют белковый и углеводный обмен, а также необходимы для всех мышц, особенно сердечной! Соли магния оказывают антисептическое и сосудорасширяющее действие, соли кальция нужны для нормального роста скелета, а натрий помогает сохранять кислотный баланс в организме.
Таким образом, можно понять, что возможности металлов практически безграничны. Поговорим о конкретных представителях этих веществ и их значении для людей.
Золото
Золото — драгоценный металл, красивый и дорогой. Золото легко обрабатывается, не поддается коррозии. Конечно, в первую очередь это металл, важный для ювелирной индустрии. Но не только. К примеру, эксперты подсчитали, что в одном iPhone содержится 30 мг золота, которое используется при изготовлении плат.
Всё добытое золото сегодня находится в различных государственных и международных финансовых организациях, ювелирных изделиях, продукции электронной промышленности и стоматологии, а также в инвестиционных накоплениях (как известно, золото можно покупать и хранить в слитках).
Если золото смешать с другими металлами, оно не потеряет своих свойств и не впустит их в свою структуру, поэтому золото используют чистым. При этом золото легко выделить из любого вещества, так как оно не переходит из одного состояния в другое. Даже находясь в составе воздуха, золото останется золотом.
Говорят, что золото обладает магической силой и дает ее человеку. При этом поклоняться золоту нельзя, иначе у человека может начаться депрессия и даже болезнь, но если человек не одержим этим металлом, то оно помогает духовному росту. Так гласят легенды.
Серебро
Серебро также является редким металлом, но оно не вызывает в людях помешательства и в целом воспринимается более спокойно и в истории, и в наши дни.
Ценность серебра заключается в том, что оно может очищать — воду, воздух. Так, например, часто используются ионизаторы воздуха с серебряными частичками.
В то же время серебро быстро окисляется, когда взаимодействует с кислородом. Поэтому украшения из него делают реже, чем из золота, и они дешевле. Зато оно активно участвует в создании зеркал, елочных игрушек и т. д.
Говорят, что серебро обладает лечебными свойствами как раз в силу своей способности очищать. Народная медицина гласит: если настоять воду в течение суток на серебре и пить ее, можно очистить организм от шлаков.
Железо
С железом всё понятно: в быту и в жизни без него никуда, нужно железо и организму. При недостатке железа в организме возникает железодефицитная анемия. Препараты с содержанием железа использовали еще в древних Китае, Египте, Греции.
При этом опасен и переизбыток железа. Так, если в питьевой воде повышенное содержание железа, это, напротив, может привести к заболеваниям печени, крови и вызывать аллергические реакции.
Медь
Медь обладает редким свойством, которого нет у других металлов. Она не реагирует на электромагнитные бури, которые вызывают скачки давления. Это свойство легло в основу создания лечебных медных браслетов, которые часто носят люди с гипертонией.
Конечно же, много меди и в различных деталях окружающей нас техники. К примеру, в холодильниках, электродвигателях, газовых плитах содержится примерно по 1 кг меди.
Медь также входит в состав катализаторов окислительных процессов в человеческом организме. Известно более 50 белков и ферментов с содержанием меди. При этом медь и железо в живых организмах тесно связаны. Медь ускоряет окислительные реакции клеток, способствует образованию гемоглобина, накоплению железа впрок.
Чтобы получить достаточное организму количество меди, человеку нужно правильно питаться. К примеру, медь содержится в морепродуктах, в печени палтуса и трески, в гречневой и овсяной каше, в ржаном и пшеничном хлебе и т. д.
Алюминий
Металлы и окружающая среда
Загрязнение металлами особенно возросло с всеобщей индустриализацией и глобализацией.
Из токсинов, попадающих в организм человека, 70% поступает из пищи, 20% — из воздуха, 10% — из воды. Токсины в виде металлов, не нужных организму в своем основном состоянии, как правило, попадают из воздуха в виде мельчайших частичек, образующихся при сгорании угля, нефти, торфа и другого горючего, а также в результате выбросов отдельных производств.
Кроме того, одним из основных источников токсичных загрязнений также является автотранспорт. Автомобили выбрасывают в атмосферу соли свинца, серу, углерод. От отравления свинцом у человека может даже начаться депрессия.
Таким образом, металлы в жизни людей сегодня могут играть различные роли: от важных составляющих конструкций и жизненно необходимой человеку техники до незаметных частиц в рассеянном состоянии, от микроэлементов человеческого организма до токсичных веществ, вызывающих аллергию и болезни. И если в промышленности управление металлами лежит на плечах металлургов, то в природе и живых организмах движение металлов регулируется законами биологии. Возможно, когда речь пойдет об освоении космоса и других планет с другими формами жизни, работа с металлами приобретет какие-то иные, новые образы и смыслы.
МЕТАЛЛЫ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Целью данной работы является изучить роль металлов как биогенов и как загрязнителей природной среды, их положительное и отрицательное воздействие на биологические системы и на организм человека.
1) Расширить представления о специфических свойствах металлов, их двойственной роли в природе, последствиях воздействия металлов или их соединении на биологические системы.
2) Раскрыть причины и основные источники загрязнения окружающей среды металлами.
3) Изучить влияние гипо- и гиперконцентрации металла на состояние здоровья человека.
Предметом исследования является:
2) Медицинские карты людей, проживающих в этом районе
Актуальность рассматриваемой темы заключается в том, что металлы вызывают глобальные экологические проблемы. А экология в свою очередь влияет на здоровье человека.
1. Нахождение металлов и их соединений в природе
Менделеевская таблица химических элементов, составляющие все живое и неживое во Вселенной, на три четверти состоит из металлов. Десятки из них широко применяются в технике и быту. Остальные с каждым годом все глубже внедряются в практику.
Большинство металлов в природе встречаются в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические соединения. Так, содержание некоторых металлов в земной коре следующее:
Большое количество натрия и магния содержится в морской воде: до 1,05%. В малых количествах они присутствуют в растениях, живых организмах (играя при этом важную роль).
В природе металлы встречаются в различном виде:
— в самородном состоянии: серебро, золото, платина, медь, иногда ртуть (золото, серебро и платина относятся к драгоценным металлам).
— в виде оксидов: магнетит Fe3O4, гематит Fe2О3 и др.
сульфидов: галенит PbS, киноварь НgS
хлоридов: сильвин КСl, галит NaCl, сильвинит КСl*NаСl, карналлит КСl*МgСl2*6Н2О
карбонатов: мел, мрамор СаСО3, магнезит МgСО3. [2,c 624]
Многие металлы часто сопутствуют основным природным минералам: скандий входит в состав оловянных, вольфрамовых руд, кадмий — в качестве примеси в цинковые руды, ниобий и тантал — в оловянные. Железным рудам всегда сопутствуют марганец, никель, кобальт, молибден, титан, германий, ванадий. Бронза, как известно, сохраняется в земле, точнее - в ее культурном слое, тысячелетия. Железо, напротив, довольно быстро возвращается в первозданное состояние - ржавление превращает его снова в соединения железа с кислородом.
Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия.
Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Исключением можно назвать около 16 элементов: это благородные металлы (золото, серебро и др.), и некоторые другие (например, ртуть, медь), которые присутствуют без примесей. [3]
2. Металлы в организме человека
В организме человека находятся 81 химический элемент из 92 встречающихся в природе. Организм человека – это сложная система, похожая на химическую лабораторию. Трудно себе представить, но ежедневно наше самочувствие, настроение и даже аппетит могут зависеть от минеральных веществ. Без них бесполезным оказываются витамины, невозможны синтез и распад белков, жиров и углеводов.
Рис. 1. Металлы в организме человека. [7]
2.1. Биологическая роль некоторых металлов в организме человека.
Золото. В средневековье алхимики считали золото совершенством, а остальные металлы – ошибкой в акте творения и, как известно, прикладывали большие усилия для ликвидации этой ошибки. Идею введения золота в медицинскую практику приписывают Парацельсу, который провозгласил, что целью химии должно быть не превращение металлов в золото, а приготовление лекарств. Лекарственные препараты из золота и его соединений пытались применять при многих заболеваниях. Им лечили волчанку, туберкулез. У людей, чувствительных к золоту, оно может вызвать нарушение состава крови, реакцию со стороны почек, печени, влиять на настроение, рост зубов, волос.
Алюминий. Алюминиевую посуду называют посудой бедняков, так как этот металл способствует развитию старческого атеросклероза. При приготовлении пищи в такой посуде алюминий частично переходит в организм, где и накапливается.
Цинк. Оптимальная интенсивность поступления цинка в организм 15 мг/сут, суточная потребность составляет 50 мг. Дефицит цинка может развиваться при недостаточном поступлении этого элемента в организм (1 мг/сут и менее), а порог токсичности составляет 600 мг/сут. В организм человека 99 % цинка попадает с пищей. Особенно много цинка содержится в говядине, печёнке, устрицах (400 мг в 100 г продукта), пшеничных зародышах. Цинк поступает в растение в виде иона Zn 2+ . Для лучшего усвоения цинка организмом необходимы витамины А и В6. Усвоению цинка препятствуют медь, марганец, железо и кальций. В организме взрослого человека содержится 3 г цинка на 70 кг. Цинк можно обнаружить во всех органах и тканях.
Ежедневно около 11 мг цинка выводится из организма, 5 % из этого количества выводится с мочой.
Таблица. 1. Содержание Zn в органах и тканях.
Содержание цинка, мг в 1кг
В медицине цинкосодержащий препарат сульфат цинка используется при дефиците цинка, для лечения болезней кожи, волос, ногтей, цирроза печени и при заживлении ран. Препарат несовместим с карбонатами, сульфитами – осаждение нерастворимых солей цинка; с восстановленным магнием выпадает осадок цинка.
Медь. Среднее содержание меди в человеческом организме 150 мг на 70кг. В организм медь поступает в основном с пищей. Много меди содержится в морских продуктах, бобовых, капусте, картофеле, крапиве. Содержание меди в 100 г огурцов составляет 8,4 мг. В желудочно-кишечном тракте адсорбируется до 95 % поступившей в организм меди. В крови медь связывается с сывороточным альбумином (12-17%), аминокислотами (10-15%), транспортным белком (12-14%). Оптимальная интенсивность поступления меди в организм составляет 2-3 мг/сут. Суточная потребность организма в меди – 2 мг.
При ожогах кожи фосфором её обильно смачивают 5 %-ным раствором сульфата меди (II).
Марганец. Соединения марганца в основном поступают в организм с пищей. Много марганца содержится в ржаном хлебе, пшеничных и рисовых отрубях, сое, горохе, свёкле (содержание марганца в 100 г свёклы составляет 0,65 мг). Марганец поступает в растение в виде ионов Mn 2+ . В теле человека содержится 2,2·10 20 атомов марганца. Среднесуточная потребность человека в марганце составляет 5-9 мг. Биоусвояемость марганца невысока, всего 3-5 %. Оптимальная интенсивность поступления марганца в организм 5-9 мг/сут; уровень, приводящий к дефициту, и порог токсичности оцениваются в 1 и 40 мг/сут соответственно.
В медицинской практике для промывания ран применяют раствор перманганата калия.
Калийсодержащий препарат перманганат калия несовместим в жидких лекарственных формах с восстановителями – происходит взаимное разложение; с бромидами, иодидами, хлоридами – выделяются галогены; с солями двухвалентного железа – образуется трёхвалентное железо; с соляной кислотой и её солями образует свободный хлор, с аммиаком – нитраты.
Железо. В организме содержится 3г железа, из них 2 г в крови. Железо входит в состав гемоглобина. Недостаточное содержание железа приводит к головной боли, быстрой утомляемости. Академик Ферсман говорил, что железо – не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы. Оно основа культуры и промышленности. Оно орудие войны и мирного труда, и во всей таблице Менделеева невозможно найти другой такой элемент, который был бы так связан с прошлыми, настоящими и будущими судьбами человечества. [1,c 99-105]
2.2. Влияние гипо- и гиперконцентрации металла на состояние здоровья человека
Нарастающее производство металлов имеет далеко идущие последствия.
Во-первых, на отдельных участках биосферы создаются такие значительные концентрации металлов, которые не могли возникнуть в результате природных геохимических процессов.
Во-вторых, в результате производственной деятельности объединяются такие металлы, геохимия которых существенно различается и которые в природе стремятся к разделению.
В-третьих, человек захватывает и концентрирует металлы в совершенно иных соотношениях, чем они находятся в земной коре. В результате непропорциональной по отношению к кларкам добычи на поверхности суши нарушаются соотношения между металлами.
Человечество затрачивает колоссальные усилия и энергию на то, чтобы выделить и сконцентрировать металлы, но при этом вступает в противоречие с направленностью геохимических процессов и законной химии. Однако в процессе хозяйственного использования металла восстанавливается равновесие, нарушенное человеком.
Помимо этого, огромное количество железа истирается, распыляется во время работы различных машин. Люди борются с этим, возвращая часть испорченного металла на переплавку, но при этом также происходят невосстанавливаемые потери.
В результате сжигания больших масс каменного угля микропримеси металлов поступают с дымом в атмосферу и разносятся по всей поверхности земного шара. Если рассеяние металлов, производящиеся горно-металлургической промышленностью, протекает с умеренной скоростью, то распыление металлов через атмосферу посредством сотен тысяч дымовых труб происходит очень быстро. Каждый год сотни тысяч тонн металлов рассеиваются в атмосфере. При сжигании угля распространённые металлы в значительно меньшем количестве, чем они добываются из недр.
Токсическими свойствами обладают практически все тяжелые металлы, когда их содержание превышает верхний порог концентрации. Ниже представлена таблица, в которой отражены биологическая роль металлов и их токсическое действие. [4]
Табл. 2. Влияние гипо- и гиперконцентрации металла на состояние здоровья человека [4]
Металл
Биологическая роль
Токсическое действие избытка металла
Дефицит приводит к психическому расстройству.
Избыток вызывает общую заторможенность, нарушение дыхания и сердечного ритма, слабость, сонливость, потерю аппетита, жажду, а также дерматит лица и рук.
Поддерживает у человека нормальную возбудимость мышечных клеток, поддерживает кислотно-щелочной баланс в организме, принимает участие в регуляции сердечной деятельности, удерживает воду в организме.
Избыток приводит к нарушению водного баланса, сгущению крови, нарушению функции почек, сердечно-сосудистой системы, а также к общему нарушению обмена веществ.
Регулирует белковый и углеводный обмен, влияют на процессы фотосинтеза и рост растений. Необходим для нормального функционирования всех мышц, особенно сердечной, способствует выделению избыточного натрия, избавляя организм от лишней воды и устраняя отеки.
При избытке происходит усиление двигательной активности, нарушение сердечного ритма, нарушение углеводного, жирового и белкового обмена.
Проявляет антисептическое и сосудорасширяющее действие, понижает артериальное давление и содержание холестерина в крови, играет большую роль в профилактике рака. Благотворно влияет на органы пищеварения.
Повышенное содержание приводит к нарушению минерального обмена. Нарушение баланса обмена магния вызывает повышенную смертность от сердечно-сосудистых заболеваний и болезней желудочно-кишечного тракта.
Необходим для процессов кроветворения, обмена веществ, для уменьшения проницаемости сосудов, нормального роста скелета, благотворно влияет на состояние нервной системы, оказывает противовоспалительное действие.
При избытке кальция возникает цистит. Если кальций попадает в организм в виде цементной пыли, то страдают органы дыхания, у детей снижается возбудимость нервной системы и обонятельного анализатора.
Влияет на процесс образования костей.
При избытке стронция поражаются костная ткань, печень, кровь; наблюдается повышенная ломкость костей, выпадение волос.
Содержится в легких, печени, костях, головном мозге; действует на пищеварительную и нервную систему.
Избыток приводит к нарушению минерального обмена
При высоких концентрациях является мутагеном и онкогеном.
3. Состояние природной среды региона. Наличие тяжелых металлов в природе.
3.1. Исследование проб почвы и воды на наличие тяжелых металлов
Отбираем пробы на следующих территориях:
1) На берегу озера Кабан,
2) на парковой зоне возле Татарской государственной филармонии на пересечении улиц Павлюхина и Эсперанто г. Казани,
3) Вода из озера Кабан.
1 этап: Отбор пробы почвы и подготовка образцов к химическому анализу.
Для проведения химического анализа отбираем почву на глубине 10 см. Затем почву высушиваем, измельчаем в ступке, затем просеиваем через сито.
2 этап: Приготовление вытяжки.
Сухую, измельченную почву заливаем 1 М раствором азотной кислоты (10г почвы на 50 мл кислоты) и оставляем на сутки, потом смесь фильтруем и упариваем до необходимого объёма.
3 этап: Определение содержания железа (ионов Fe 3+ ), меди (ионов Cu 2+ ), никеля (ионов Ni 2+ ), свинца (ионов Pb 2+ ) в почвенной вытяжке.
1) Определение железа (Fe 3+ )
В две пробирки вливаем по 3 мл вытяжки. В первую пробирку приливаем несколько капель раствора желтой кровяной соли K4[Fe(CN)6] , во вторую несколько капель красной кровяной соли.
Наблюдаем: в первой пробирке темно-синий осадок берлинской лазури, во второй зелёное окрашивание.
Вывод: В почве имеются соединения железа.
2) Определение меди (Cu 2+ )
В две пробирки наливаем по 5 мл фильтрата. В первую пробирку добавляем раствор аммиака. Во вторую раствор желтой кровяной соли.
Наблюдения: В первой пробирке раствор окрашивается в интенсивно-синий цвет, во второй красно-бурый осадок.
Выводы: В фильтрате есть ионы меди.
3) Определение никеля (Ni 2+ )
В две пробирки, содержащие по 3 мл фильтрата, приливаем:
1 - раствор щелочи с бромной водой;
2 - реактив Чугаева (диметилглиоксима)
Наблюдения: изменений нет.
Выводы: В почве нет соединений никеля.
4) Определения свинца (Pb 2+ )
Берем две пробы по 5 мл. В одну добавляем 3%ный раствор иодида калия KI, а во вторую – 10 %-ный раствор хромата калия (K2CrO4)
Наблюдения: Выпадает осадок желтого цвета.
Выводы: В пробе почвы из территории берега озера Кабан и парковой зоны на парковой зоне возле Татарской государственной филармонии на пересечении улиц Павлюхина и Эсперанто г.Казани соединения свинца не обнаружено.
Среди самых актуальных категорий в системе ценностей общества лидирующую позицию в настоящее время занимает вопрос сохранения и укрепления здоровья человека. Организм человека – это сложная биохимическая система, которая не может функционировать самостоятельно, без взаимосвязи с окружающей средой. От того, какая будет окружающая среда, что будет из неё попадать в организм с воздухом, водой, пищей, во многом будет зависеть здоровье человека.
Совсем недавно научная мысль была взволнована проблемой нехватки металлов не только в окружающей среде, но и в организме человека, ибо без металлов нет жизни, так как металлы входят в состав главнейших физиологических регуляторов и без них не возможен обмен веществ.
Сегодня человечество, выкачивая металлы из земных недр, всё больше окружая себя механизмами, металлическими изделиями, создавая огромные индустриальные центры, тем самым выдвигает новую, не менее важную проблему. Металлы – уже не недостаток, а явный избыток и к тому же опасный загрязнитель окружающей среды. Многие из них, особенно тяжёлые металлы, способны накапливаться в организме, вызывая различные заболевания.
В связи с этим мы считаем актуальной проблему содержания металлов в организме, поэтому целью нашей работы является изучение двойственной роли металлов.
1. Изучить содержание металлов в организме человека.
2. Раскрыть биологическую роль металлов.
3. Рассмотреть влияние недостатка и избытка металлов на здоровье человека.
4. Перечислить источники поступления металлов в организм человека.
Объект: металлы как химические элементы.
Предмет: биологическая роль металлов.
Вид проекта: информационный.
Методы исследования: анализ, обобщение, систематизация.
Содержание металлов в организме человека
В любом живом организме, в том числе и в организме человека, непрерывно протекает множество химических ре акций. Можно сказать, что каждая живая клетка представляет собой микроскопическую химическую лабораторию.
Совокупность всех химических изменений и всех ви дов превращений веществ и энергии в организме называ ется обменом веществ, или метаболизмом. Обмен веществ обеспечивает развитие, жизнедеятельность и самовоспро изведение организмов, их связь с окружающей средой и адаптацию к изменениям внешних условий.
В обмене веществ участвуют и неорганические, и орга нические вещества. Химические элементы, которые об разуют эти вещества, называются биогенными элемента ми.
Часто говорят, что в организме человека содержится вся таблица химических элементов Д.И. Менделеева. И это не далеко от истины: в организме человека обнаружено более 80 химических элементов.
Классификация элементов по биологической роли осуществляется следующим образом.
Первая группа - так называемые элементы-органогены (элементы жизни) , которые образуют важ нейшие вещества организма – воду, белки, углеводы, жиры, витамины, гормоны и др. К органогенам относят ся 6 химических элементов: углерод С, кислород О, водо род Н, азот N , фосфор Р, сера S . Их общая массовая доля в организме человека составляет примерно 97,3%.
Все элементы-органогены являются неметаллами.
Вторая группа – элементы, роль и значение которых для жизнедеятельности организма известны (кроме элементов, входящих в первую группу). Эта группа постоянно расширяется по мере развития науки.
Массовая доля (в %)
Масса (в г/70 кг)
Третья группа – элементы, роль которых ещё не ясна, и токсичные элементы ( Cd , Hg , Tl , Pb и другие).
В зависимости от массовой доли в организме все био генные элементы делятся на:
а) макроэлементы (массовая доля в организме больше 10 -2 %, или больше 7 г);
б) микроэлементы (массовая доля в организме меньше 10 -2 %, или меньше 7 г).
Химические элементы концентрируются в организме человека неравномерно. Большинство микроэлементов накапливаются в печени, костной и мышечной тканях. Это депо (запасники) микроэлементов. Сейчас, анализируя химический состав некоторых частей человеческого организма (крови, желудочного сока, волос и т. д.), учёные делают вывод не только о физиологическом, но и о психическом состоянии организма. Известно, что при стрессе содержание цинка в крови возрастает. Повышение содержания Ni и Mn в крови происходит незадолго до инфаркта.
Методом масс-спектроскопии было определено содержание микроэлементов в волосах. У агрессивных людей (как взрослых, так и подростков) в волосах обнаруживается повышенное содержание Pb , Fe , Cd , Ca , Cu и пониженное Zn , Li , Co .
Химический состав организмов есть отражение химического состава окружающей их естественной среды и количественное содержание тех или иных химических элементов в живом веществе зависит от величины относительных атомных масс, радиусов атомов.
Химическое загрязнение природной среды отрицательно сказывается на жизнедеятельности биологических систем и здоровье человека, поэтому важно знать ряд закономерностей, позволяющих предположить реакцию организмов на изменение качественного состава внешней среды, возможные негативные процессы, влекущие за собой болезни и даже гибель особи. Эти закономерности касаются распространения элементов в природе, концентрации их в живых организмах, доли участия в обмене веществ (метаболизме), проявления токсичности и конкурентных отношений.
С возрастанием атомного номера (или относительной атомной массы) снижается содержание элементов в природе, а, следовательно, и в живом организме и уменьшается доля их участия в обмене веществ, но возрастает токсичность элементов (в соединениях, а для некоторых элементов и в виде простых веществ, например для ртути: пары её ядовиты).
Элемент этой же группы – барий даже в небольших количествах опасен для организма. Водорастворимые соли бария – хлорид, нитрат, сульфид - очень ядовиты. При остром отравлении ими поражаются нервная система, сосуды, а при хроническом – костная ткань, костный мозг, печень. Барий вытесняет из костей кальций и фосфор, что приводит к нарушению кальциевого обмена и тяжёлому поражению костной ткани, известному под названием уровской болезни (размягчение костей).
Элементы-аналоги в природной среде вступают в конкуренцию и могут взаимозаменяться в живых организмах, оказывая тем самым влияние на структуру биомолекул, их биохимическую активность, на биохимические процессы.
Примерами конкурентных пар, возникающих при загрязнении природной среды, могут служить: Ca – Ba , Zn – Hg , Fe – Ni ( Co ), S – Se , Ni – Cd , Zn – Cd , Al – Ca , Al – Fe , Mg – Mn , K – Li , K – Tl , Ca – Sr , Ni – Cu .
Таллий – биологический конкурент калия, заменяет его в клеточных мембранах, поражает центральную и периферическую нервную систему, желудочно-кишечный тракт и почки.
Кальций при его недостатке в почве заменяется в организме человека на стронций. Ионы стронция настолько близки по характеристикам к ионам кальция, что включаются в обмен веществ вместе с ними, но, обладая большей скоростью обмена и значительно отличаясь по размеру, они постепенно нарушают нормальную кальцификацию скелета. Особенно опасна замена кальция на стронций-90, в огромных количествах накапливающегося в местах ядерных взрывов (при испытании ядерного оружия) или при авариях на АЭС. Этот радионуклид разрушает костный мозг.
Такая взаимозаменяемость наблюдается всегда при недостатке в почве одних элементов и повышенном содержании (при загрязнении среды) других. Этот процесс объясняется, прежде всего, аналогичным строением атомов элементов, сходными химическими свойствами и близкими величинами радиусов ионов.
Биологическая роль металлов
Рассмотрим биологическую роль основных металлов жизни.
Биологическая роль натрия
В организме натрий находится в виде ионов и является основным внеклеточным ионом. Натрий поддерживает постоянство осмотического давления крови, необходимое для нормальной жизнедеятельности клеток тканей. Участвует в регулировании водного обмена. Активизирует пищеварительные ферменты, регулирует работу нервной и мышечной тканей.
Биологическая роль калия
В организме человека калий находится в виде ионов, которые являются внутриклеточными ионами – 98% от общего количества калия находится внутри клеток, 2% – во внеклеточной жидкости .
Калий регулирует кислотно-щелочное равновесие крови. Участвует в передаче нервных импульсов. Активизирует работу ряда ферментов. Обладает защитными свойствами против нежелательного действия натрия и нормализует давление крови. Оказывает противосклеротическое действие.
Биологическая роль магния
Участвует в формировании скелета; в работе нервных клеток, усиливает процессы торможения в коре головного мозга; успокаивающе действует на нервную систему. Является катализатором ферментативных процессов. Влияет на обмен углеводов и энергетический обмен. Оказывает антисептическое и сосудорасширяющее действия, понижает артериальное давление и содержание холестерина в крови. Благотворно действует на органы пищеварения: стимулирует выделение желчи; способствует сокращению желчного пузыря; усиливает активность желудка и кишечника; предупреждает рак; восстанавливает седые волосы.
Биологическая роль цинка
Регулирует рост человека, стимулирует деление клеток. Предохраняет печень и желчь от воздействия вредных веществ. Предупреждает диабет (т.к. образует соединения с гормоном инсулином, регулирующим углеводный обмен). Обеспечивает нормальное функционирование органов чувств человека.
Биологическая роль меди
Является составной частью 11 ферментов, необходима для образования гемоглобина, т.к. она активизирует железо, в противном случае оно не может участвовать в образовании гемоглобина. Стимулирует кроветворную функцию костного мозга. Необходима для правильного обмена витаминов групп А, В, С, Е, Р; обладает инсулиноподобным действием и влияет на энергообмен. Необходима для процессов роста и развития, её значительная часть захватывается из материнского организма плодом в период внутриуторобного развития.
Биологическая роль железа
Железосодержащие белки выполняют различные жизненно важные функции: гемоглобин транспортирует кислород от лёгких к тканям всех органов; миоглобин запасает его в мышцах в связанном виде; цитохромы обеспечивают тканевое дыхание. Железо участвует в построении клеточного ядра.
Биологическая роль кальция
Является строительным материалом для образования костей и зубов. Важен для регуляции процессов роста и деятельности клеток всех видов тканей. Влияет на обмен веществ. Необходим для нормальной деятельности мышечной и нервной систем. Обеспечивает нормальную свёртываемость крови. Оказывает протии
вовоспалительное действие. Обеспечивает устойчивость организма к внешним неблагоприятным факторам: резкой смене погоды и инфекциям.
Влияние недостатка и избытка металлов на здоровье человека
Как недостаток, так и избыток металлов в организме отрицательно сказывается на состоянии здоровья человека.
В организме взрослого человека содержится около 100 г натрия. Для восполнения естественной убыли натрия из организма человек ежедневно должен потреблять с пищей 6-8 г NaCl .
Недостаток натрия может наступить при длительной рвоте или поносе, что повлечёт за собой уменьшение объёма крови и низкое артериальное давление. Усвоение натрия снижается при сильном потоотделении (в условиях жаркого климата), а также при больших физических нагрузках.
При из менении содержания ионов натрия в организме происхо дят нарушения функций нервной, сердечнососудистой систем, гладких и скелетных мышц.
Избыток ионов на трия в клетках коры головного мозга вызывает угнетение деятельности ЦНС, т. е. депрессию. Избыток ионов натрия в организме человека чаще всего обусловлен чрезмерным потреблением поваренной соли. Это приводит к нарушению водного обмена, возникают отёки ног и лица, страдает сердце и почки, может развиться гипертония.
При недостатке калия наблюдается мышечная слабость, вялость кишечника, нарушение сердечной деятельности, плохая передача нервных импульсов. Может наступить внезапная смерть при увеличении нагрузок. Снижают усвоение калия мочегонные средства (диуретики).
При избытке калия в организме угнетены основные функции сердца: уменьшение возбудимости сердечной мышцы, урежение ритма сердечных сокращений, ослабление силы сокращений сердца. В больших концентрациях ионы калия вызывают остановку сердца.
От недостатка магния наблюдается ничем необъяснимое чувство внутреннего беспокойства, стресс, нарушение сердечного ритма, мышечное подёргивание, судороги мышц (ночные судороги икроножных мышц), покалывание в кончиках пальцев. Возможны головокружение, шум в голове и ушах, постоянное чувство усталости.
Повышенное содержание ионов магния приводит к нарушению минерального обмена, падению содержания кальция и неорганического фосфора в сыворотке крови и увеличению в ней концентрации ионов магния. С нарушением обмена магния связывают повышенную смертность от сердечно-сосудистых заболеваний и болезней желудочно-кишечного тракта.
Недостаток цинка характеризуется медленным заживлением ран, выпадением волос, ухудшением памяти, снижением внимания, остроты зрения, вкуса, обоняния, бесплодием у мужчин. При дефиците цинка организм легче подвергается таким заболеваниям, как сахарный диабет и язвенная болезнь. Дефицит цинка в последнем периоде беременности матери может способствовать неврологическим аномалиям ребенка.
При тиреотоксикозе увеличивается количество цинка в тканях щитовидной железы. При передозировке цинка наблюдаются приступы слабости, опасность отравления. Цинк – конкурент ряда металлов, например, кальция. В этом случае падает содержание кальция в крови, костях, нарушается усвоение фосфора, в результате развивается остеопороз (ломкость костей). В высоких концентрациях цинк – мутаген и онкоген.
Избыток меди в различных тканях приводит к тяжёлым и часто необратимым заболеваниям. Накопление меди в печени и мозге приводит к болезни Вильсона (гепатоцеребральная дистрофия).
При недостатке железа возникает заболевание железодефицитная анемия, или малокровие. Признаки заболевания: зеленовато-бледный цвет лица, слабость, головокружение, обмороки, плохой аппетит.
Соединения железа ( II ) более токсичны, чем соединения железа ( III ). Вдыхание пыли, содержащей соединения железа, приводит к заболеванию лёгких, сердечно-сосудистой дистонии, к снижению секреции желудка, изменению состава крови, возникновению стоматита, гастрита. Отложение железа в тканях в виде нерастворимого соединения гемосидерина приводит к заболеванию гемосидероз.
Поступление в организм в очень больших дозах сопровождается увеличением содержания кальция в крови, усилением кальцификации и ослаблением регенерации тканей. При этом увеличивается выведение кальция с мочой, что вызывает цистит. Если кальций попадает в организм в виде цементной пыли, то страдают органы дыхания, у детей снижается возбудимость центральной нервной системы и обонятельного анализатора.
Источники поступления металлов в организм человека
Таблица 2 - Источники поступления металлов в организм человека
Название металла
Источники металлов
Поваренная соль, петрушка, перловка, рис, пшено, овсянка, картофель, сельдерей, морковь, свёкла, цикорий, горох, фасоль стручковая, морская капуста, раки, крабы, свинина, говядина, яйцо куриное, молоко коровье, креветки, камбала, говяжий мозг
Чай, соя, какао, отруби пшеничные, бобовые культуры, орехи, сухофрукты, семена, зелень чеснока и черемши, листовые овощи, злаки, грибы, бурый рис, бананы, капуста брюссельская, гранат, ревень, тыквенное и кунжутное масло, морская капуста, манго, виноградный и яблочный сок, цельное молоко, сыр, морская рыба
Пшеничные отруби, тыквенные семечки, кунжутное семя, миндаль, кедровые орехи, арахис, грецкие орехи, шпинат, фасоль, финики сушёные, семена подсолнечника
Говядина, баранина, индейка, свинина, креветки, окунь, килька, минтай, щука, молоко сгущенное, сыр голландский, пармезан, чеддер, творог, яйцо куриное, молоко коровье, козье, горох, крупа овсяная, рис, пшено, соя, фасоль, макароны, мука пшеничная, абрикос, имбирь, банан, базилик, чеснок, петрушка, тыква
Печень, арахис, фундук, креветки, горох, чечевица, фасоль, гречневая крупа, овсяная крупа, рис, пшеничные изделия, грецкие орехи, фисташки, осьминоги
Печень свиная, бобы, грибы, пивные дрожи, какао, тыквенные семечки, говядина, зелень, пшеничные зародыши, чечевица, семена подсолнечника, шпинат, топинамбур, ржаной хлеб, морская рыба, сало
Сметана, сыр, йогурт, консервированный лосось и сардины, фасоль, чечевица, миндаль, сывороточный протеин, шпинат, капуста, петрушка, укроп, ревень, мука, кукурузная мука, амарант, апельсиновый сок, коровье молоко, инжир,
Как недостаток, так и избыток металлов в организме отрицательно сказывается на состоянии здоровья человека.
Проанализировав состав продуктов, выяснили, что металлы содержатся как в растительной, так и в животной пище. Для поддержания здоровья человека, нужно употреблять разнообразную пищу, богатую как макро-, так и микроэлементами.
Список использованных источников
4. Егоров, А.С. Химия внутри нас: Введение в бионеорганическую и биоорганическую химию [Текст] / А.С. Егоров, Н. М. Иванченко, К. П. Шацкая. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2004. – 192 с.
6. Металлы в природе, их биологическая роль [Электронный ресурс]. – Режим доступа: zodorov . ru › metalli - v … ih - biologicheskaya - role . html (дата обращения: 12.01.2020).
8. Пустовалова, Л. М. Основы биохимии для медицинских колледжей [Текст] / Л. М. Пустовалова. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2003. – 448 с.
Отрасли хозяйства, в которых широко применяется металл. Виды металлопроката: цветной, черный и нержавеющий. Строительство как важнейшая сфера использования металла. Роль и место металла и металлических конструкций в современном социальном коллективе.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | доклад |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.02.2012 |
| Размер файла | 13,1 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Роль металлов в современной жизни человека
Современную жизнь невозможно представить без металла. Он используется в промышленности, в машиностроении, других отраслях хозяйства, а также в быту. Это и автомобили, и самолеты, и оборудование для кафе, и строительные материалы.
Металлопрокат делится на цветной, черный и нержавеющий. Цветной металлопрокат используется в большей степени для изготовления электро-технического оборудования, подъемно-кранового оборудования, в химической промышленности. Черный прокат получил широкое распространение в строительстве при возведении многоэтажных конструкций, в машиностроении, как и нержавеющий металлопрокат, который, кроме всего прочего, используется при изготовлении кровли и производстве водопроводных труб.
На протяжении многих веков металл является верным спутником человечества в его развитии, начиная с изготовления самых примитивных орудий труда. Уровень развития современного производства дает возможность повысить качество изделий из металлопроката и расширить сферу его применения. Металлопрокат используется в различных отраслях промышленности, таких как строительство, производство всевозможных машин и агрегатов, самолетостроение, электротехническая промышленность и т. д.
Решение многих задач разных областей деятельности человека возможно благодаря неотъемлемому их элементу, которым является металл. Главная сфера использования металла - это строительство, где при помощи созданных из такого материала конструкций проводятся довольно-таки сложные работы. Сейчас функционирует много специализированных предприятий, предоставляющих производство разнообразных конструкций из металла. На текущий момент основным преимуществом заводов этого профиля считается наилучшее соотношение стоимости и качества конструкций из металла. Необходимо сказать, что основным вопросом при производстве металлических конструкций является вопрос качества, от него напрямую зависит надежность строящихся домов. Быстровозводимые металлоконструкции имеют массу преимуществ: они могут быть изготовлены в рекордно короткие сроки, довольно недороги, легко собираются, при правильном применении служат не менее 45 лет. Алюминиевый лист, оцинкованный профнастил и множество других изделий изготавливаются на заводах, и ассортимент продукции весьма широкий. При любых строительных действиях сегодня фактически невозможно обойтись без металлоизделий, будь то ремонт квартиры или строительство дома.
Человек быстро привыкает к хорошему, поэтому не замечает насколько сильно некоторые материалы вошли в нашу жизнь. Например, металлоконструкции и различные металлические изделия, металл окружает нас повсюду и трудно представить без него жизнь человечества. Особенно часто металл используется в машиностроении, автомобилестроении и строительстве, наряду с другими строительными материалами. Металл это очень прочный и крепкий материал, он способен выдерживать огромные механические нагрузки. В Транспорте металл обеспечивает комфорт и безопасность. Производство металлоконструкций в современном мире великолепно налажено. Металл используется практически во всех сферах человеческой жизни, он обеспечивает на безопасность, ведь именно из него сегодня изготавливаются двери, ключи, замки и ограды, которые защищают нас и наше имущество. Из металла изготавливают различные строительные материалы, например профлист или металлочерепица стоимость работ с такими материалами приемлемая. Металл сегодня не заменимый материал, он прочный, надежный, легкий, безопасный, изделия из металла еще и привлекательны с эстетической точки зрения, только металл терпит незначительную деформацию структуры при физическом воздействии на него. В последнее время особенную популярность приобрело изготовление металлоконструкций. Металлоконструкции стали востребованным строительным материалом, наряду с такими материалами, как кирпич цена которого немного ниже. Современные металлоконструкции позволяют в кротчайшие сроки возводить различные здания и сооружения, которые по своей надежности ни в чем не уступают монолитно бетонным зданиям. Такая отрасль промышленности, как сельское хозяйство вообще не может обойтись без применения металлических изделий.
металл человек строительство
В современном социальном коллективе металл и его разные виды играют если самую важную, то совсем объективно полезную роль. Нынче металл есть во всех видах нашего взаимодействия с природой. Даже в походах на природу мы используем посуду из металла для приготовления блюд. Люди научились делать металл истинно разным - текучим, жестким, твердым. В одном металле обычно находиться очень много различных характеристик. К металлам относят определенные вещества с одинаковыми характеристиками. Отличительными признаками металлических элементов является способность отлично проводить электрическое напряжение, высокая теплопроводность. Дополнительные свойства металлических элементов обычно уже разноплановые у отдельного вида.
Подобные документы
Наиболее значимые для человека свойства металлов. Место металла в культурном развитии человечества. Использование различных свойств металла современным человеком. Значение металлопроката в отраслях промышленности. Круг отрезной для резки металла.
презентация [8,7 M], добавлен 22.01.2014
Понятие металла, электронное строение и физико-химические свойства цветных и черных металлов. Характеристика железных, тугоплавких и урановых металлов. Описание редкоземельных, щелочных, легких, благородных и легкоплавких металлов, их использование.
реферат [25,4 K], добавлен 25.10.2014
Металл для прокатного производства. Подготовка металла к прокатке. Зачистка слитков, полуфабрикатов. Нагрев металла перед прокаткой. Прокатка металла. Схемы косой, продольной и поперечной прокатки. Контроль технологических операций охлаждения металла.
реферат [60,6 K], добавлен 04.02.2009
Особенности сгибания заготовок из тонколистового металла в тисках и при помощи оправок, поочередность всех операций, характеристика инструментов. Анализ типичных дефектов при гибке металла. Этапы гибки прямоугольной скобы и металла круглого сечения.
презентация [399,9 K], добавлен 16.04.2012
Физическая сущность пластической деформации. Общая характеристика факторов, влияющих на пластичность металла. Особенности процесса нагрева металла, определение основных параметров. Специфика использования и отличительные черты нагревательных устройств.
лекция [21,6 K], добавлен 21.04.2011
Параметры процесса кристаллизации, их влияние на величину зерна кристаллизующегося металла. Влияние явления наклепа на эксплуатационные свойства металла. Диаграмма состояния железо-цементит. Закалка металла, состав, свойства и применение бороволокнитов.
контрольная работа [79,3 K], добавлен 12.12.2011
Крупные изобретения конца XVIII в. в металлургии. Экономичность процесса производства прессованием профилей сложной формы и сечений. Упругая, пластическая и холодная деформация металла. Классификация методов обработки металлов давлением. Роль силы трения.
Познакомить с влиянием металлов на здоровье человека!
| Вложение | Размер |
|---|---|
| vliyanie_metallov_na_zdorove_cheloveka.docx | 33.48 КБ |
Предварительный просмотр:
ВЛИЯНИЕ МЕТАЛЛОВ НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
Богат и интересен мир металлов. В нем встречаются старые друзья человека: медь, железо, свинец, ртуть, золото, серебро, олово, - эта дружба насчитывает уже тысячи лет. И такие металлы, знакомство с которыми состоялось лишь в последние десятилетия.
А чем же привлекли к себе внимание тяжелые металлы?
К тяжелым металлам (ТМ) относится относительно большая группа химических элементов с плотностью выше 5 г/см3 и относительной атомной массой более 40. Эту группу составляют медь, цинк, марганец, железо, никель и другие металлы, в небольших количествах необходимые как животным, так и растениям. Среди тяжелых металлов, не относящихся к необходимым питательным элементам, наиболее распространены Cd и Pb.
Существует более 50 элементов, которые могут быть отнесены к тяжелым металлам, 17 из них считаются очень токсичными, но довольно широко распространенными. Токсичная концентрация зависит от металла, его биологической роли и вида организма, который подвергается его воздействию.
Токсичность тяжелых металлов связана с их физико-химическими свойствами. Металлы, находящиеся в побочных подгруппах периодической системы, в организме человека содержатся в малых количествах, и при переходе от легких металлов к тяжелым токсичность их возрастает. Анализируя химический состав человеческого организма, ученые пришли к выводу, что тяжелые металлы оказывают влияние не только на физиологическое, но и на психическое состояние человека. Например, известно, что при стрессе в крови возрастает содержание цинка, а вероятность инфаркта можно определить по повышенному содержанию никеля и марганца. Методом масс-спектроскопии было обнаружено, что у агрессивных людей в волосах обнаруживается повышенное содержание свинца, железа, кадмия, меди и пониженное - цинка, кобальта. Металлы даже в очень малых количествах жизненно важны для организма человека, и падение концентрации ниже допустимого уровня ведет к тяжелым расстройствам. Это объясняется тем, что многие металлы выполняют главным образом функции катализаторов.
Актуальность темы исследования состоит в том, что молодежь более подвержена токсическому воздействию тяжелых металлов — ослабляется рост и развитие, нарушается деятельность нервной системы, возможно также развитие аутоиммунитета, при котором иммунная система разрушает свои собственные клетки.
Цель исследования: изучение специфических свойств тяжелых металлов, их биологической роли, степени токсичности и воздействия на здоровье человека, а также развитие умений и навыков безопасного обращения с ними.
1.Проанализировать собранный теоретический материал о тяжелых металлах, с которыми чаще всего связано отравление людей( свинец, ртуть, кадмий, медь), их свойствах, применении, путях поступления в организм человека, последствиях их воздействия.
2.Провести эксперимент, показывающий влияние ионов тяжелых металлов на биологические системы.
3.Выявить практическим путём наличие тяжёлых металлов:
а) в спайке консервной банки,
б)в почве вдоль автомагистрали
в)в снегу возле бензозаправки
г)в почве на приусадебных участках домовладений, расположенных вдоль автомагистрали
д) Проанализировать проявления заболеваний, у жителей хутора, проживающих вблизи автомагистрали.
4. Выработать перечень полезных советов, которые помогут снизить воздействие тяжелых металлов на организм человека?
1.Сбор и анализ информации по теме с использованием различных литературных источников.
2. Эксперимент, наблюдение, сравнение, анализ.
2.Теоретическая часть проекта
Характеристика тяжелых металлов.
Положение в периодической системе Д.И.Менделеева: ртуть (порядковый номер 80) находится в 6-м периоде, II группе, побочной подгруппе.
Ртуть находили в Испании на дне колодцев, при раскопках египетских гробниц. Она была известна в древности в Китае и Индии. Ртуть упоминается в трудах древних учёных, которые использовали её в качестве лекарства. С помощью ртути изготавливали зеркала. Амальгаму металла золота и серебра наносили на металлический лист и сильно нагревали. При этом ртуть испарялась, а тончайший слой золота или серебра оставался на листе. Но этот способ был очень опасным из-за отравлений парами ртути.
При золочении куполов Храма Спасителя в Москве использовали метод лазерного напыления золота на металлические листы, из которых состоит купол.
Наиболее крупное месторождение ртути находится в Альмадене (Испания). Разработка этого месторождения началась еще в период Римской империи. Ежегодно римляне добывали 4,5 т ртути.
Токсическое действие ртути
В организме человека ионы ртути энергично соединяются с определенными группами белков и прочно удерживаются в образовавшихся комплексах. Белки, содержащие эти группы, находятся в почках, поэтому ртуть, попадая в организм, сосредотачивается преимущественно в почках и нарушает их нормальную деятельность. При вдыхании паров ртути она концентрируется в мозге.
При отравлении ртутью появляются следующие симптомы: расстройство речи, ухудшение слуха, потеря памяти, усталость, нарушение координации движений.
Источники загрязнения: сжигание топлива, металлургические процессы, потери ртути на предприятиях по производству хлора и каустической соды, сжигание мусора, коксование угля.
Положение в периодической системе Д.И.Менделеева: свинец (порядковый номер 82) находится в 6-м периоде, IV группе, главной подгруппе.
Pв - СВИНЕЦ. Это синевато-серый, мягкий, тяжелый металл. Вместе с золотом, серебром, медью, оловом, железом и ртутью свинец входит в число 7 металлов, известных людям с незапамятных времен. Содержание свинца в земной коре 1, 6 10 % по массе. Самородный свинец встречается редко. Он входит в состав около 80 минералов. Чаще всего встречается в виде сульфида свинца.
Плавится свинец при температуре 327, 4 С., а кипит при 1725 С, –11, 34 г/см . Изделия из свинца обычно тусклые, так как на воздухе он быстро покрывается тонким слоем оксида Pb 2 О. Разбавленные соляная и серная кислоты на свинец почти не действуют, но он растворяется в концентрированных серной и соляной кислотах. В соединениях свинец обычно проявляет степень окисления +2, +4.Более устойчивы и характерны соединения со степенью окисления +2.В воде свинец окисляется, растворенным в ней кислородом до Рв 2 О.
Рим спасли гуси - это известно всем. Бдительные птицы своевременно заметили приближение неприятельских войск и резким гортанным звуком сигнализировали об опасности. Но впоследствии Римской империи суждено было пасть.
Свинец редко встречается в самородном виде, но из руд выплавляется легко. Впервые свинец стал известен египтянам одновременно с железом и серебром. За 2 тыс. лет до н.э. свинец умели выплавлять в Индии и Китае. В России производство свинца известно с давних пор. Но до XVIII в. производство его носило кустарный характер.
Токсическое действие свинца
Все растворимые соединения этого элемента ядовиты. Вода, которая питала Древний Рим, была богата углекислым газом. Реагируя со свинцом, он образует хорошо растворимый в воде гидрокарбонат свинца. Поступая даже в малых порциях в организм, свинец задерживается в нем и постепенно замещает кальций, который входит в состав костей. Это приводит к хроническим заболеваниям. Испанский художник Ф.Гойя часто использовал в живописи свинцовые белила для получения любимых серых тонов. И он тяжело болел. Его изнуряли припадки, галлюцинации, он был разбит параличом.
При отравлении свинцом появляются следующие симптомы: поражение десен, заболевание почек, сосудов и центральной нервной системы, головные боли, головокружение, повышение внутричерепного давления, а также блокируется синтез гемоглобина.
Источники загрязнения: промышленные и бытовые сточные воды, выбросы автотранспорта (главным образом этилированный бензин – тетраэтилсвинец), производство фотоматериалов, спичек, красок, аккумуляторов.
Положение в периодической системе Д.И.Менделеева: медь (порядковый номер 29) находится в 4-м периоде, 1-ой группе, побочной подгруппе.
Cu – МЕДЬ. Это красноватый до желто -красного металл, относительно мягкий, тугоплавкий и пластичный. Медь обладает очень высокой электро- и теплопроводностью. Она легко прокатывается в листы и вытягивается в проволоку. На воздухе поверхностный слой окисляется до оксида меди (II). Металл растворяется в кислотах, обладающих окислительными свойствами, в частности в азотной и концентрированных серной и соляной в присутствии кислорода. Содержание меди в земной коре 0, 0047 %. Иногда встречается и самородная медь.
По мнению французского учёного М.Бертло, человечество познакомилось с медью не менее 5 тыс. лет назад. По мнению других исследователей – раньше. Медь, а затем её сплав – бронза – обозначили целую эпоху в истории развития человечества – медный и бронзовые века. Бронза вытеснила каменные и медные орудия труда.
Бронза, как и медь, оказалась прекрасным материалом для чеканки и скульптуры. В V в. до н.э. люди научились отливать бронзовые статуи. При сплавлении меди с цинковой пылью получается другой замечательный металл – латунь.
В 3-м тысячелетии до н.э. в Египте было сооружено одно из семи чудес света - пирамида Хеопса. Эта величественная гробница фараона сложена из 2 миллионов 300 тысяч каменных глыб весом по 2,5 т, и каждая из них была добыта и обработана медным инструментом.
Токсическое действие меди.
Медь относят к группе высокотоксичных металлов. Ионы меди способны блокировать ферменты и нарушать их каталитическую функцию. Медь в организме играет важную роль в поддержании нормального состава крови, т.к. активизирует железо печени для образования гемоглобина.
При отравлении медью появляются следующие симптомы: соли меди вызывают расстройство центральной нервной системы, печени и почек, поражение зубов и слизистой рта, вызывают гастриты, язвенную болезнь желудка, снижение иммунобиологической реактивности, разрушают эритроциты. При малых концентрациях возможны анемия и заболевания костной ткани. Избыток меди может вызвать желтуху.
Источники загрязнения: промышленные выбросы, отходы, стоки предприятий цветной металлургии, выхлопные газы автотранспорта, медьсодержащие удобрения и пестициды, сжигание топлива.
Положение в периодической системе Д.И.Менделеева: кадмий (порядковый номер 48) находится в 5-м периоде, II группе, побочной подгруппе.
Cd- КАДМИЙ. Это серебристо-белый мягкий тяжелый металл, тускнеющий на воздухе из-за образования защитной пленки. Плотность кадмия 8, 65 г\см., температура кипения 767 С, температура плавления 320,9 С. Если палочку из чистого кадмия приложить к уху и изгибать, то слышится характерный треск, вызываемый трением кристаллов металла друг о друга. При нагревании выше 80 С кадмий становится настолько хрупким, что его можно истолочь в порошок. Металлический кадмий устойчив на воздухе и лишь слегка тускнеет. Однако при нагревании окисление становится интенсивнее и возможно возгорание металла. Порошкообразный кадмий легко загорается на воздухе ярким красным пламенем, образуя оксид. При обычной температуре вода практически не действует на компактный металл. Однако порошкообразный кадмий медленно взаимодействует с водой с выделением водорода. Разбавленная соляная и серная кислоты при нагревании постепенно реагируют с кадмием с выделением водорода. Разбавленная азотная кислота легко взаимодействует с выделением аммиака. Он устойчив к действию щелочей. Кадмий является рассеянным элементом и практически не образует месторождений собственных минералов, и присутствует в рудах других металлов в количестве сотых и тысячных долей процента.
Историческая справка
В 1817 г. Ф.Штромейер, профессор кафедры химии медицинского факультета Геттингенского университета и генеральный инспектор аптек в Ганновере, обнаружил, что при прокаливании карбоната цинка, продаваемого в аптеках, помимо оксида цинка еще образуется желтое вещество. Ему удалось отделить это вещество от оксида цинка и восстановить его до металлического состояния. В результате реакции получился голубовато-серый металл. Это был кадмий. Но поскольку Штромейер располагал всего 3 г этогометалла, у него не было возможности провести более или менее тщательное исследование свойстве нового элемента. Название металлу дано от греческого названия цинковой руды - kadmeia.
Токсическое действие кадмия.
При отравлении кадмием появляются следующие симптомы: воспаление суставов, пониженный аппетит, камни в почках, сильные боли в пояснице и в мышцах ног, а также тормозится рост костей, появляется опасность частых переломов, например переломы ребер при кашле. Действуя на кожу, кадмий вызывает дерматиты. Кадмий - канцероген, вызывает рак легких, прямой кишки. Почки, печень, поджелудочная и щитовидная железы - органы, в которых кадмий может оставаться годами.
Источники загрязнения: сточные воды горнометаллургических комбинатов, производств красителей, кадмий-никелевых аккумуляторов.
3. Методика исследования
При взаимодействии ионов тяжелых металлов с иодидом калия образуются осадки разной окраски:
Pb + 2 + 2 I - = PbI 2 (желтый)
Cu +2 + 2 I - = CuI 2 (бурый)
Hg +2 + 2 I - = HgI 2 (оранжево - красный)
При действии гидроксид ионов на ионы тяжелых металлов образуются осадки оснований разной окраски:
Cu +2 + 2 OH - = Cu(OH) 2 (голубой)
Zn +2 + 2OH - = Zn(OH) 2 (белый)
Mn +2 + OH - = Mn(OH) 2 (белый, на воздухе до бурого)
4.Экспериментальная часть работы
Опыт 1 . Исследование влияния ионов тяжелых металлов на биологические системы.
Цель: убедиться в разрушительном действии солей тяжелых металлов на белки.
В семь пробирок налили по 2 мл раствора белка.
Пробирка №1 – контрольный образец.
В пробирку №2 добавили 1мл ацетата свинца.
В пробирку №3 добавили 1 мл хлорида железа (III).
В пробирку №4 добавили 1 мл хлорида меди (II).
В пробирку №5добавили 1 мл хлорида меди (II) и1мл ацетата свинца.
В пробирку № 6 добавили 1 мл хлорида натрия.
Опыт 2 .Изменение в структуре куриного белка при приливании медного купороса разной концентрации.
Цель: выяснить влияние концентрации ионов тяжёлых металлов на биологические системы.
В пробирку № 7 добавили 1мл 5% раствора медного купороса.
В пробирку № 8 добавили 1 мл 20% раствора медного купороса.
Цель: доказать наличие свинца в спайке консервной банки и необходимость осторожного потребления консервов из открытой банки из-за возможного накопления в ней ядовитого свинца и его соединений.
Поверхность спайки (т.е. шва) консервной банки обезжирили комочком ваты, смоченным эфиром. Затем другой комочек ваты, смоченный раствором уксусной кислоты, на несколько минут положили на очищенное место.
На обработанную эфиром и уксусной кислотой поверхность спайки консервной банки положили комок ваты, смоченный раствором йодида калия.
Опыт 4. Обнаружение ионов тяжёлых металлов в фильтрате почвы.
Цель: выявить в почве наличие ионов тяжелых металлов.
В пробирку №1налили 2 мл фильтрата почвы, взятой около автозаправочной станции.
В пробирку №2 налили 2 мл фильтрата почвы, взятой около автомагистрали.
В пробирку № 3 налили 2 мл фильтрата почвы, взятой на приусадебном участке домовладения, расположенного рядом с автомагистралью.
В пробирку №4 налили 2 мл фильтрата почвы, взятой на школьном дворе.
Во все пробирки добавили иодид калия.
5. Результаты исследования
Опыт 1 . Исследование влияния ионов тяжелых металлов на биологические системы.
Читайте также: