Metais pesados ​​- Heavy metals

Cristais de ósmio , um metal pesado quase duas vezes mais denso que o chumbo

Os metais pesados são geralmente definidos como metais com densidades , pesos atômicos ou números atômicos relativamente altos . Os critérios usados, e se metalóides estão incluídos, variam dependendo do autor e do contexto. Na metalurgia , por exemplo, um metal pesado pode ser definido com base na densidade, enquanto na física o critério de distinção pode ser o número atômico, enquanto um químico provavelmente estaria mais preocupado com o comportamento químico . Definições mais específicas foram publicadas, mas nenhuma delas foi amplamente aceita. As definições levantadas neste artigo abrangem até 96 dos 118 elementos químicos conhecidos ; apenas mercúrio , chumbo e bismuto atendem a todos eles. Apesar da falta de concordância, o termo (plural ou singular) é amplamente utilizado na ciência. Uma densidade de mais de 5 g / cm 3 é algumas vezes citada como um critério comumente usado e é usado no corpo deste artigo.

Os primeiros metais conhecidos - metais comuns como ferro , cobre e estanho , e metais preciosos como prata , ouro e platina - são metais pesados. De 1809 em diante, metais leves , como magnésio , alumínio e titânio , foram descobertos, bem como metais pesados ​​menos conhecidos, incluindo gálio , tálio e háfnio .

Alguns metais pesados ​​são nutrientes essenciais (normalmente ferro, cobalto e zinco ) ou relativamente inofensivos (como rutênio , prata e índio ), mas podem ser tóxicos em grandes quantidades ou em certas formas. Outros metais pesados, como cádmio , mercúrio e chumbo, são altamente venenosos. Fontes potenciais de envenenamento por metais pesados ​​incluem mineração , rejeitos , resíduos industriais , escoamento agrícola , exposição ocupacional , tintas e madeira tratada .

As caracterizações físicas e químicas de metais pesados ​​precisam ser tratadas com cautela, pois os metais envolvidos nem sempre são definidos de forma consistente. Além de serem relativamente densos, os metais pesados ​​tendem a ser menos reativos do que os metais mais leves e têm muito menos sulfetos e hidróxidos solúveis . Embora seja relativamente fácil distinguir um metal pesado como o tungstênio de um metal mais leve como o sódio , alguns metais pesados, como zinco, mercúrio e chumbo, têm algumas das características dos metais mais leves e, metais mais leves, como berílio , escândio e titânio têm algumas das características dos metais mais pesados.

Os metais pesados ​​são relativamente escassos na crosta terrestre, mas estão presentes em muitos aspectos da vida moderna. Eles são usados, por exemplo, em tacos de golfe , carros , anti - sépticos , fornos autolimpantes , plásticos , painéis solares , telefones celulares e aceleradores de partículas .

Definições

Mapa térmico de metais pesados ​​na tabela periódica
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1  H Ele
2  Li Ser B C N O F Ne
3  N / D Mg Al Si P S Cl Ar
4  K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge Como Se Br Kr
5  Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag CD No Sn Sb Te eu Xe
6  Cs BA 1 asterisco Lu Hf Ta C Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po No Rn
7  Fr Ra 1 asterisco Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
 
1 asterisco La Ce Pr WL PM Sm Eu D'us Tb Dy Ho Er Tm Yb
1 asterisco Ac º Pa você Np Pu Sou Cm Bk Cf Es Fm Md Não
 
Número de critérios atendidos:
Número de elementos:
  
10
3
  
9
5
  
8
14
  
6-7
56
  
4-5
14
  
1-3
4
  
0
3
  
não metais
19
Esta tabela mostra o número de critérios de metais pesados ​​atendidos por cada metal, dos dez critérios listados nesta seção, ou seja, dois com base na densidade , três no peso atômico , dois no número atômico e três no comportamento químico. Isso ilustra a falta de acordo em torno do conceito, com a possível exceção de mercúrio , chumbo e bismuto .

Seis elementos próximos ao final dos períodos (linhas) 4 a 7 às vezes considerados metalóides são tratados aqui como metais: eles são germânio (Ge), arsênio (As), selênio (Se), antimônio (Sb), telúrio (Te) e astatine (At). Oganesson (Og) é tratado como um não metal.

Os metais delimitados por uma linha tracejada têm (ou, para At e Fm – Ts, prevê-se que tenham) densidades de mais de 5 g / cm 3 .

Não existe uma definição baseada em critérios amplamente aceita para um metal pesado. Diferentes significados podem ser atribuídos ao termo, dependendo do contexto. Na metalurgia , por exemplo, um metal pesado pode ser definido com base na densidade , enquanto na física o critério de distinção pode ser o número atômico , e um químico ou biólogo provavelmente estaria mais preocupado com o comportamento químico.

Os critérios de densidade variam de acima de 3,5 g / cm 3 a acima de 7 g / cm 3 . As definições de peso atômico podem variar de maior do que sódio (peso atômico 22,98); maior que 40 (excluindo metais dos blocos s e f , portanto começando com escândio ); ou mais de 200, ou seja, a partir do mercúrio . O número atômico de metais pesados ​​é geralmente maior que 20 ( cálcio ); às vezes isso é limitado a 92 ( urânio ). Definições baseadas no número atômico têm sido criticadas por incluir metais com baixas densidades. Por exemplo, rubídio no grupo (coluna) 1 da tabela periódica tem um número atômico de 37, mas uma densidade de apenas 1,532 g / cm 3 , que está abaixo do valor limite usado por outros autores. O mesmo problema pode ocorrer com as definições baseadas no peso atômico.

A Farmacopeia dos Estados Unidos inclui um teste para metais pesados ​​que envolve a precipitação de impurezas metálicas como seus sulfetos coloridos . "Em 1997, Stephen Hawkes, um professor de química que escreveu no contexto de cinquenta anos de experiência com o termo, disse que se aplicava a" metais com sulfuretos e hidróxidos insolúveis , cujos sais produzem soluções coloridas em água e cujos complexos são geralmente coloridos ". Com base nos metais que vira serem chamados de metais pesados, ele sugeriu que seria útil defini-los como (em geral) todos os metais nas colunas da tabela periódica 3 a 16 que estão na linha 4 ou superior, em outras palavras, os metais de transição e pós-transição . Os lantanídeos satisfazem a descrição de três partes de Hawkes; o status dos actinídeos não está completamente estabelecido.

Em bioquímica , os metais pesados ​​às vezes são definidos - com base no comportamento do ácido de Lewis (aceitador de par eletrônico) de seus íons em solução aquosa - como metais de classe B e limítrofes. Nesse esquema, os íons de metal classe A preferem doadores de oxigênio ; os íons classe B preferem doadores de nitrogênio ou enxofre ; e íons limítrofes ou ambivalentes apresentam características de classe A ou B, dependendo das circunstâncias. Metais da classe A, que tendem a ter baixa eletronegatividade e formar ligações com grande caráter iônico , são os alcalinos e alcalino-terrosos , o alumínio , os metais do grupo 3 e os lantanídeos e actinídeos. Os metais da classe B, que tendem a ter maior eletronegatividade e formar ligações com considerável caráter covalente , são principalmente os metais mais pesados ​​de transição e pós-transição. Metais limítrofes compreendem amplamente os metais mais leves de transição e pós-transição (mais arsênio e antimônio ). A distinção entre os metais da classe A e as outras duas categorias é nítida. Uma proposta frequentemente citada de usar essas categorias de classificação em vez do nome mais evocativo metal pesado não foi amplamente adotada.

Lista de metais pesados ​​com base na densidade

Uma densidade de mais de 5 g / cm 3 é algumas vezes mencionada como um fator comum de definição de metal pesado e, na ausência de uma definição unânime, é usada para preencher esta lista e (a menos que indicado de outra forma) orientar o restante do artigo. Os metalóides que atendem aos critérios aplicáveis ​​- arsênio e antimônio, por exemplo - às vezes são contados como metais pesados, particularmente em química ambiental , como é o caso aqui. O selênio (densidade 4,8 g / cm 3 ) também está incluído na lista. Ele fica ligeiramente aquém do critério de densidade e é menos comumente reconhecido como um metalóide, mas tem uma química de base aquosa semelhante em alguns aspectos à do arsênio e antimônio. Outros metais às vezes classificados ou tratados como metais "pesados", como berílio (densidade 1,8 g / cm 3 ), alumínio (2,7 g / cm 3 ), cálcio (1,55 g / cm 3 ) e bário (3,6 g / cm 3) ) são tratados aqui como metais leves e, em geral, não são mais considerados.

Produzido principalmente por mineração comercial (informalmente classificado por significado econômico)
Estratégico (30)
Hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro Argônio
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Cromo Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo Krypton
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio Tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Índio Lata Antimônio Telúrio Iodo Xenon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio Neodímio Promécio Samário Europium Gadolínio Térbio Disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio Lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Liderar Bismuto Polônio Astatine Radon
Francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio Americium Curium Berquélio Californium Einsteinium Fermium Mendelévio Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seabórgio Bohrium Hassium Meitnerium Darmstádio Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Considerado vital para os
interesses estratégicos de várias nações
Estes 30 incluem 22 listados aqui e
8 abaixo (6 mercadorias preciosas e 2 mercadorias).
Precioso (8)
Hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro Argônio
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Cromo Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo Krypton
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio Tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Índio Lata Antimônio Telúrio Iodo Xenon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio Neodímio Promécio Samário Europium Gadolínio Térbio Disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio Lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Liderar Bismuto Polônio Astatine Radon
Francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio Americium Curium Berquélio Californium Einsteinium Fermium Mendelévio Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seabórgio Bohrium Hassium Meitnerium Darmstádio Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Raro e caro
Estratégico:
Não estratégico:
Mercadoria (9)
Hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro Argônio
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Cromo Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo Krypton
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio Tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Índio Lata Antimônio Telúrio Iodo Xenon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio Neodímio Promécio Samário Europium Gadolínio Térbio Disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio Lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Liderar Bismuto Polônio Astatine Radon
Francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio Americium Curium Berquélio Californium Einsteinium Fermium Mendelévio Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seabórgio Bohrium Hassium Meitnerium Darmstádio Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Comercializado por tonelada na LME
Estratégico:
Não estratégico:
Menor (14)
Hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro Argônio
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Cromo Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo Krypton
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio Tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Índio Lata Antimônio Telúrio Iodo Xenon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio Neodímio Promécio Samário Europium Gadolínio Térbio Disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio Lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Liderar Bismuto Polônio Astatine Radon
Francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio Americium Curium Berquélio Californium Einsteinium Fermium Mendelévio Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seabórgio Bohrium Hassium Meitnerium Darmstádio Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Nem estratégico, precioso, nem commodity
Produzido principalmente por transmutação artificial (informalmente classificado por estabilidade)
Longa vida (15)
Hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro Argônio
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Cromo Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo Krypton
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio Tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Índio Lata Antimônio Telúrio Iodo Xenon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio Neodímio Promécio Samário Europium Gadolínio Térbio Disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio Lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Liderar Bismuto Polônio Astatine Radon
Francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio Americium Curium Berquélio Californium Einsteinium Fermium Mendelévio Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seabórgio Bohrium Hassium Meitnerium Darmstádio Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Meia-vida maior que 1 dia
Efêmero (16)
Hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro Argônio
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Cromo Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo Krypton
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio Tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Índio Lata Antimônio Telúrio Iodo Xenon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio Neodímio Promécio Samário Europium Gadolínio Térbio Disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio Lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Liderar Bismuto Polônio Astatine Radon
Francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio Americium Curium Berquélio Californium Einsteinium Fermium Mendelévio Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seabórgio Bohrium Hassium Meitnerium Darmstádio Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Meia-vida menor que 1 dia
Antimônio, arsênio, germânio e telúrio são comumente reconhecidos como metaloides ; selênio menos comumente.
Prevê-se que Astatine seja um metal.
Radioativo Todos os isótopos desses 34 elementos são instáveis ​​e, portanto, radioativos. Embora isso também seja verdade para o bismuto, não é tão acentuado, pois sua meia-vida de 19 bilhões de bilhões de anos é mais de um bilhão de vezes a idade estimada de 13,8 bilhões de anos do universo .
Esses oito elementos ocorrem naturalmente, mas em quantidades muito pequenas para uma extração economicamente viável.

Origens e uso do termo

O peso de metais naturais como ouro , cobre e ferro pode ter sido notado na pré - história e, à luz de sua maleabilidade , levou às primeiras tentativas de criar ornamentos de metal, ferramentas e armas. Todos os metais descobertos desde então até 1809 tinham densidades relativamente altas; seu peso era considerado um critério singularmente distinto.

A partir de 1809, metais leves como sódio, potássio e estrôncio foram isolados. Suas baixas densidades desafiavam a sabedoria convencional e foi proposto que se referissem a eles como metalóides (que significa "assemelhar-se a metais na forma ou aparência"). Esta sugestão foi ignorada; os novos elementos passaram a ser reconhecidos como metais, e o termo metalóide foi então usado para se referir a elementos não metálicos e, mais tarde, a elementos difíceis de descrever como metais ou não metais.

Um dos primeiros usos do termo "metal pesado" data de 1817, quando o químico alemão Leopold Gmelin dividiu os elementos em não-metais, metais leves e metais pesados. Os metais leves tinham densidades de 0,860–5,0 g / cm 3 ; metais pesados ​​5.308–22.000. O termo mais tarde foi associado a elementos de alto peso atômico ou alto número atômico. Às vezes, é usado alternadamente com o termo elemento pesado . Por exemplo, ao discutir a história da química nuclear , Magee observa que os actinídeos já foram pensados ​​para representar um novo grupo de transição de elementos pesados, enquanto Seaborg e colegas de trabalho "favoreciam ... uma série de metais pesados como terras raras ..." . Em astronomia , entretanto, um elemento pesado é qualquer elemento mais pesado que o hidrogênio e o hélio .

Crítica

Em 2002, o toxicologista escocês John Duffus revisou as definições usadas nos 60 anos anteriores e concluiu que elas eram tão diversas que efetivamente tornaram o termo sem sentido. Junto com essa descoberta, o status de metais pesados ​​de alguns metais é ocasionalmente questionado com o fundamento de que eles são muito leves, ou estão envolvidos em processos biológicos, ou raramente constituem riscos ambientais. Os exemplos incluem escândio (muito claro); vanádio em zinco (processos biológicos); e ródio , índio e ósmio (muito raros).

Popularidade

Apesar de seu significado questionável, o termo heavy metal aparece regularmente na literatura científica. Um estudo de 2010 descobriu que ela era cada vez mais usada e parecia ter se tornado parte da linguagem da ciência. É considerado um termo aceitável, dada a sua conveniência e familiaridade, desde que seja acompanhado de uma definição estrita. As contrapartes dos metais pesados, os metais leves , são mencionados pela The Minerals, Metals and Materials Society como incluindo " alumínio , magnésio , berílio , titânio , lítio e outros metais reativos."

Papel biológico

Quantidade de metais pesados ​​em
um corpo humano médio de 70 kg
Elemento Miligramas
Ferro 4000 4000
 
Zinco 2500 2500
 
Liderar 120 120
 
Cobre 70 70
 
Lata 30 30
 
Vanádio 20 20
 
Cádmio 20 20
 
Níquel 15 15
 
Selênio 14 14
 
Manganês 12 12
 
De outros 200 200
 
Total 7000

Traços de alguns metais pesados, principalmente no período 4, são necessários para certos processos biológicos. São eles o ferro e o cobre ( transporte de oxigênio e elétrons ); cobalto ( sínteses complexas e metabolismo celular ); zinco ( hidroxilação ); vanádio e manganês ( regulação ou funcionamento enzimático ); cromo ( utilização de glicose ); níquel ( crescimento celular ); arsênio (crescimento metabólico em alguns animais e possivelmente em humanos) e selênio ( funcionamento antioxidante e produção de hormônios ). Os períodos 5 e 6 contêm menos metais pesados ​​essenciais, consistente com o padrão geral de que os elementos mais pesados ​​tendem a ser menos abundantes e os elementos mais escassos têm menos probabilidade de serem nutricionalmente essenciais. No período 5 , o molibdênio é necessário para a catálise das reações redox ; o cádmio é usado por algumas diatomáceas marinhas para o mesmo fim; e o estanho pode ser necessário para o crescimento em algumas espécies. No período 6 , o tungstênio é exigido por algumas arquéias e bactérias para processos metabólicos . A deficiência de qualquer um desses metais pesados ​​essenciais do período 4-6 pode aumentar a suscetibilidade ao envenenamento por metais pesados (inversamente, um excesso também pode ter efeitos biológicos adversos ). Um corpo humano médio de 70 kg tem cerca de 0,01% de metais pesados ​​(~ 7 g, equivalente ao peso de duas ervilhas secas, com ferro em 4 g, zinco em 2,5 g e chumbo em 0,12 g compreendendo os três constituintes principais), 2 % metais leves (~ 1,4 kg, o peso de uma garrafa de vinho) e quase 98% não metais (principalmente água ).

Foi observado que alguns metais pesados ​​não essenciais têm efeitos biológicos. Gálio , germânio (um metalóide), índio e a maioria dos lantanídeos podem estimular o metabolismo, e o titânio promove o crescimento das plantas (embora nem sempre seja considerado um metal pesado).

Toxicidade

Os metais pesados ​​são freqüentemente considerados altamente tóxicos ou prejudiciais ao meio ambiente. Alguns são, enquanto outros são tóxicos apenas se ingeridos em excesso ou encontrados em certas formas. A inalação de certos metais, seja como poeira fina ou mais comumente como vapores, também pode resultar em uma condição chamada febre dos vapores metálicos .

Metais pesados ​​ambientais

O cromo, o arsênio, o cádmio, o mercúrio e o chumbo têm o maior potencial de causar danos devido ao seu uso extensivo, à toxicidade de algumas de suas formas combinadas ou elementares e à sua ampla distribuição no meio ambiente. O cromo hexavalente , por exemplo, é altamente tóxico, assim como o vapor de mercúrio e muitos compostos de mercúrio. Esses cinco elementos têm uma forte afinidade com o enxofre; no corpo humano, eles geralmente se ligam, por meio de grupos tiol (–SH), a enzimas responsáveis ​​por controlar a velocidade das reações metabólicas. As ligações de enxofre-metal resultantes inibem o funcionamento adequado das enzimas envolvidas; a saúde humana se deteriora, às vezes fatalmente. O cromo (em sua forma hexavalente) e o arsênio são cancerígenos ; o cádmio causa uma doença óssea degenerativa ; e o mercúrio e o chumbo danificam o sistema nervoso central .

O chumbo é o contaminante de metal pesado mais comum. Os níveis nos ambientes aquáticos das sociedades industrializadas foram estimados em duas a três vezes os níveis pré-industriais. Como um componente do chumbo tetraetila , (CH
3
CH
2
)
4
Pb
, foi amplamente utilizado na gasolina durante os anos 1930-1970. Embora o uso de gasolina com chumbo tenha sido amplamente eliminado na América do Norte em 1996, os solos próximos a estradas construídas antes dessa época retêm altas concentrações de chumbo. Pesquisas posteriores demonstraram uma correlação estatisticamente significativa entre a taxa de uso de gasolina com chumbo e crimes violentos nos Estados Unidos; levando em consideração uma defasagem de 22 anos (para a idade média dos criminosos violentos), a curva do crime violento praticamente acompanhou a curva de exposição ao chumbo.

Outros metais pesados ​​conhecidos por sua natureza potencialmente perigosa, geralmente como poluentes ambientais tóxicos, incluem manganês (danos ao sistema nervoso central); cobalto e níquel (cancerígenos); cobre, zinco, selênio e prata ( desregulação endócrina, distúrbios congênitos ou efeitos tóxicos gerais em peixes, plantas, pássaros ou outros organismos aquáticos); estanho, como organoestanho (danos ao sistema nervoso central); antimônio (um cancerígeno suspeito); e tálio (danos ao sistema nervoso central).

Metais pesados ​​nutricionalmente essenciais

Os metais pesados ​​essenciais para a vida podem ser tóxicos se ingeridos em excesso; alguns apresentam formas notavelmente tóxicas. O pentóxido de vanádio (V 2 O 5 ) é cancerígeno em animais e, quando inalado, causa danos ao DNA . O íon permanganato roxo MnO-
4
é um veneno de fígado e rim . A ingestão de mais de 0,5 gramas de ferro pode induzir o colapso cardíaco; essas overdoses ocorrem mais comumente em crianças e podem resultar em morte em 24 horas. O carbonil de níquel (Ni (CO) 4 ), a 30 partes por milhão, pode causar insuficiência respiratória, danos cerebrais e morte. Embeber um grama ou mais de sulfato de cobre (CuSO 4 ) pode ser fatal; os sobreviventes podem ficar com danos importantes aos órgãos. Mais de cinco miligramas de selênio são altamente tóxicos; isso é aproximadamente dez vezes a ingestão máxima diária recomendada de 0,45 miligrama; o envenenamento de longo prazo pode ter efeitos paralisantes.

Outros metais pesados

Alguns outros metais pesados ​​não essenciais têm uma ou mais formas tóxicas. Insuficiência renal e fatalidades foram registradas decorrentes da ingestão de suplementos dietéticos de germânio (~ 15 a 300 g no total consumido em um período de dois meses a três anos). A exposição ao tetróxido de ósmio (OsO 4 ) pode causar danos permanentes aos olhos e pode levar à insuficiência respiratória e morte. Os sais de índio são tóxicos se mais do que alguns miligramas forem ingeridos e afetarão os rins, o fígado e o coração. A cisplatina (PtCl 2 (NH 3 ) 2 ), uma importante droga usada para matar células cancerosas , também é um veneno para os rins e os nervos. Os compostos de bismuto podem causar danos ao fígado se ingeridos em excesso; compostos insolúveis de urânio, bem como a radiação perigosa que eles emitem, podem causar danos renais permanentes.

Fontes de exposição

Os metais pesados ​​podem degradar a qualidade do ar, da água e do solo e, subsequentemente, causar problemas de saúde em plantas, animais e pessoas, quando se concentram como resultado de atividades industriais. Fontes comuns de metais pesados ​​neste contexto incluem resíduos de mineração e industriais; emissões veiculares; óleo de motor; combustíveis usados ​​por navios e máquinas pesadas; obras de construção; fertilizantes; pesticidas; tintas ; tintas e pigmentos; renovação; depósito ilegal de resíduos de construção e demolição; dumpster roll-off open-top; soldagem, brasagem e soldagem; trabalho de vidro; obras de concreto; obras rodoviárias; uso de materiais reciclados; Projetos DIY Metal; queima de papel Joss ; queima a céu aberto de resíduos na área rural; sistema de ventilação contaminado; alimentos contaminados pelo meio ambiente ou pela embalagem; armamentos; baterias de chumbo-ácido ; pátio de reciclagem de resíduos eletrônicos; e madeira tratada ; infraestrutura de abastecimento de água envelhecida ; e microplásticos flutuando nos oceanos do mundo. Exemplos recentes de contaminação por metais pesados ​​e riscos à saúde incluem a ocorrência da doença de Minamata , no Japão (1932–1968; ações judiciais em andamento desde 2016); o desastre da barragem de Bento Rodrigues no Brasil, os altos níveis de chumbo na água potável fornecida aos residentes de Flint , Michigan, no nordeste dos Estados Unidos e em 2015 incidentes de metal pesado em Hong Kong na água potável .

Formação, abundância, ocorrência e extração

 
Metais pesados ​​na crosta terrestre:
abundância e principal ocorrência ou fonte
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1  H Ele
2  Li Ser B C N O F Ne
3  N / D Mg Al Si P S Cl Ar
4  K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge Como Se Br Kr
5  Rb Sr Y Zr Nb Mo Ru Rh Pd Ag CD No Sn Sb Te  eu  Xe
6  Cs BA 1 asterisco Lu Hf Ta C Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi
7  Ra 1 asterisco
1 asterisco La Ce Pr WL Sm Eu D'us Tb Dy Ho Er Tm Yb
1 asterisco º Pa você
 
   Mais abundante (56.300 ppm por peso)
   Raro (0,01–0,99 ppm)
   Abundante (100-999 ppm)
   Muito raro (0,0001–0,0099 ppm)
   Incomum (1–99 ppm)
   Menos abundante (~0,000001 ppm)
 
Os metais pesados ​​à esquerda da linha divisória ocorrem (ou são obtidos) principalmente como litófilos ; aqueles à direita, como calcófilos, exceto ouro (um siderófilo ) e estanho (um litófilo).

Metais pesados ​​até a vizinhança do ferro (na tabela periódica) são amplamente produzidos por meio da nucleossíntese estelar . Nesse processo, elementos mais leves, do hidrogênio ao silício, passam por sucessivas reações de fusão dentro das estrelas, liberando luz e calor e formando elementos mais pesados ​​com números atômicos mais elevados.

Metais pesados ​​mais pesados ​​geralmente não são formados dessa forma, pois as reações de fusão envolvendo tais núcleos consumiriam em vez de liberar energia. Em vez disso, eles são amplamente sintetizados (a partir de elementos com um número atômico inferior) por captura de nêutrons , com os dois modos principais dessa captura repetitiva sendo o processo s e o processo r . No processo s ("s" significa "lento"), as capturas singulares são separadas por anos ou décadas, permitindo que os núcleos menos estáveis decaiam beta , enquanto no processo r ("rápido"), as capturas acontecem mais rápido do que núcleos podem decair. Portanto, o processo s segue um caminho mais ou menos claro: por exemplo, núcleos estáveis ​​de cádmio-110 são sucessivamente bombardeados por nêutrons livres dentro de uma estrela até que formem núcleos de cádmio-115 que são instáveis ​​e decaem para formar índio-115 (que é quase estável, com meia-vida30.000 vezes a idade do universo). Esses núcleos capturam nêutrons e formam o índio-116, que é instável, e decai para formar o estanho-116 e assim por diante. Em contraste, esse caminho não existe no processo-r. O processo s para no bismuto devido às meias-vidas curtas dos próximos dois elementos, polônio e astato, que se decompõem em bismuto ou chumbo. O processo-r é tão rápido que pode pular essa zona de instabilidade e continuar criando elementos mais pesados, como tório e urânio.

Os metais pesados ​​condensam-se nos planetas como resultado da evolução estelar e dos processos de destruição. As estrelas perdem muito de sua massa quando é ejetado no final de suas vidas e, às vezes, depois disso como resultado de uma fusão de estrelas de nêutrons , aumentando assim a abundância de elementos mais pesados ​​que o hélio no meio interestelar . Quando a atração gravitacional faz com que esta matéria se aglutine e entre em colapso, novas estrelas e planetas são formados .

A crosta terrestre é composta de aproximadamente 5% de metais pesados ​​por peso, com o ferro compreendendo 95% dessa quantidade. Metais leves (~ 20%) e não metais (~ 75%) constituem os outros 95% da crosta. Apesar de sua escassez geral, os metais pesados ​​podem ficar concentrados em quantidades economicamente extraíveis como resultado da construção de montanhas , erosão ou outros processos geológicos .

Os metais pesados ​​são encontrados principalmente como litófilos (amantes das rochas) ou calcófilos (amantes dos minérios). Metais pesados ​​litófilos são principalmente elementos do bloco f e os mais reativos dos elementos do bloco d . Eles têm uma forte afinidade com o oxigênio e existem principalmente como minerais de silicato de densidade relativamente baixa . Metais pesados ​​calcófilos são principalmente os elementos do bloco d menos reativos e metais e metaloides do bloco p do período 4-6 . Eles são geralmente encontrados em minerais de sulfeto (insolúveis) . Por serem mais densos que os litófilos, afundando-se mais na crosta no momento de sua solidificação, os calcófilos tendem a ser menos abundantes que os litófilos.

Em contraste, o ouro é um elemento siderófilo , ou amante do ferro. Não forma compostos prontamente com oxigênio ou enxofre. Na época da formação da Terra , e como o mais nobre (inerte) dos metais, o ouro afundou no núcleo devido à sua tendência de formar ligas metálicas de alta densidade. Conseqüentemente, é um metal relativamente raro. Alguns outros metais pesados ​​(menos) nobres - molibdênio, rênio , os metais do grupo da platina ( rutênio , ródio, paládio , ósmio, irídio e platina), germânio e estanho - podem ser contados como siderófilos, mas apenas em termos de sua ocorrência primária na Terra (núcleo, manto e crosta), ao invés da crosta. De outra forma, esses metais ocorrem na crosta, em pequenas quantidades, principalmente como calcófilos (menos em sua forma nativa ).

As concentrações de metais pesados ​​abaixo da crosta são geralmente mais altas, com a maioria sendo encontrada no núcleo de ferro-silício-níquel. A platina , por exemplo, compreende aproximadamente 1 parte por bilhão da crosta, enquanto sua concentração no núcleo é considerada quase 6.000 vezes maior. Especulações recentes sugerem que o urânio (e tório) no núcleo pode gerar uma quantidade substancial do calor que impulsiona as placas tectônicas e (em última análise) sustenta o campo magnético da Terra .

Em termos gerais, e com algumas exceções, os metais pesados ​​litófilos podem ser extraídos de seus minérios por tratamentos elétricos ou químicos , enquanto os metais pesados ​​calcófilos são obtidos por torrefação de seus minérios de sulfeto para produzir os óxidos correspondentes e, em seguida, aquecê-los para obter os metais brutos. O rádio ocorre em quantidades muito pequenas para serem mineradas economicamente e, em vez disso, é obtido a partir de combustíveis nucleares usados . Os metais calcófilos do grupo da platina (PGM) ocorrem principalmente em pequenas quantidades (misturadas) com outros minérios calcófilos. Os minérios envolvidos precisam ser fundidos , torrados e então lixiviados com ácido sulfúrico para produzir um resíduo de PGM. Isso é refinado quimicamente para obter os metais individuais em suas formas puras. Em comparação com outros metais, os PGM são caros devido à sua escassez e aos altos custos de produção.

O ouro, um siderófilo, é mais comumente recuperado pela dissolução dos minérios nos quais é encontrado em uma solução de cianeto . O ouro forma um dicyanoaurate (I), por exemplo: Au + 2 H 2 O + ½ O 2 + 4 KCN → 2 K [Au (CN) 2 ] + 2 KOH . O zinco é adicionado à mistura e, sendo mais reativo que o ouro, desloca o ouro: 2 K [Au (CN) 2 ] + Zn → K 2 [Zn (CN) 4 ] + 2 Au. O ouro precipita da solução como lama, é filtrado e derretido.

Propriedades em comparação com metais leves

Algumas propriedades físicas e químicas gerais de metais leves e pesados ​​estão resumidas na tabela. A comparação deve ser tratada com cautela, uma vez que os termos metal leve e metal pesado nem sempre são definidos de forma consistente. Além disso, as propriedades físicas de dureza e resistência à tração podem variar amplamente, dependendo da pureza, tamanho do grão e pré-tratamento.

Propriedades dos metais leves e pesados
Propriedades físicas Metais leves Metais pesados
Densidade Normalmente mais baixo Geralmente mais alto
Dureza Tendem a ser macios, facilmente cortáveis ​​ou dobrados A maioria é bem difícil
Expansividade térmica Principalmente mais alto Principalmente mais baixo
Ponto de fusão Principalmente baixo Baixo a muito alto
Resistência à tracção Principalmente mais baixo Principalmente mais alto
Propriedades quimicas Metais leves Metais pesados
Localização da tabela periódica Mais encontrados nos grupos 1 e 2 Quase todos encontrados nos grupos 3 a 16
Abundância na crosta terrestre Mais abundante Menos abundante
Ocorrência principal (ou fonte) Litófilos Lithophiles ou chalcophiles ( Au é um siderophile )
Reatividade Mais reativo Menos reativo
Sulfetos Solúvel a insolúvel Extremamente insolúvel
Hidróxidos Solúvel a insolúvel Geralmente insolúvel
Sais Principalmente formam soluções incolores em água Principalmente formam soluções coloridas em água
Complexos Principalmente incolor Principalmente colorido
Papel biológico Inclui macronutrientes ( Na , Mg , K , Ca ) Inclui micronutrientes ( V , Cr , Mn , Fe , Co , Ni , Cu , Zn , Mo )

Essas propriedades tornam relativamente fácil distinguir um metal leve como o sódio de um metal pesado como o tungstênio, mas as diferenças se tornam menos claras nos limites. Metais estruturais leves como berílio, escândio e titânio têm algumas das características dos metais pesados, como pontos de fusão mais altos; metais pesados ​​pós-transição, como zinco, cádmio e chumbo, têm algumas das características dos metais leves, como serem relativamente macios, ter pontos de fusão mais baixos e formar complexos principalmente incolores.

Usos

Os metais pesados ​​estão presentes em quase todos os aspectos da vida moderna. O ferro pode ser o mais comum, pois representa 90% de todos os metais refinados. A platina pode ser a mais onipresente, uma vez que se diz que pode ser encontrada em, ou usada para produzir, 20% de todos os bens de consumo.

Alguns usos comuns de metais pesados ​​dependem das características gerais dos metais, como condutividade elétrica e refletividade, ou das características gerais dos metais pesados, como densidade, resistência e durabilidade. Outros usos dependem das características do elemento específico, como seu papel biológico como nutrientes ou venenos ou algumas outras propriedades atômicas específicas. Exemplos de tais propriedades atômicas incluem: orbitais d- ou f- parcialmente preenchidos (em muitos dos metais pesados ​​de transição, lantanídeos e actinídeos) que permitem a formação de compostos coloridos; a capacidade da maioria dos íons de metais pesados ​​(como platina, cério ou bismuto) de existir em diferentes estados de oxidação e, portanto, agir como catalisadores; orbitais 3d ou 4f mal sobrepostos (em ferro, cobalto e níquel, ou os metais pesados ​​de lantanídeos do európio ao túlio ) que dão origem a efeitos magnéticos; e altos números atômicos e densidades de elétrons que sustentam suas aplicações na ciência nuclear. Os usos típicos de metais pesados ​​podem ser amplamente agrupados nas seis categorias a seguir.

Baseado em peso ou densidade

Olhando para baixo no topo de uma pequena forma de barco de madeira.  Quatro cordas de metal correm ao longo do meio da forma para baixo de seu longo eixo.  As cordas passam por uma pequena ponte elevada de madeira posicionada no centro da forma de forma que as cordas fiquem acima do deck do violoncelo.
Em um violoncelo (exemplo mostrado acima) ou em uma viola, a corda C às vezes incorpora tungstênio ; sua alta densidade permite uma coluna de diâmetro menor e melhora a capacidade de resposta.

Alguns usos de metais pesados, incluindo no esporte, engenharia mecânica , artilharia militar e ciência nuclear , tiram vantagem de suas densidades relativamente altas. No mergulho subaquático , o chumbo é usado como lastro ; nas corridas de cavalos com handicap, cada cavalo deve carregar um peso de chumbo especificado, com base em fatores que incluem o desempenho anterior, de modo a igualar as chances dos vários competidores. No golfe , as inserções de tungstênio, latão ou cobre em tacos e ferros de fairway abaixam o centro de gravidade do taco, facilitando o lançamento da bola no ar; e bolas de golfe com núcleos de tungstênio têm melhores características de voo. Na pesca com mosca , as linhas que afundam têm um revestimento de PVC incorporado com pó de tungstênio, para que afundem na taxa necessária. No atletismo esporte, aço bolas usadas no lançamento do martelo e arremesso de peso eventos são preenchidos com chumbo para atingir o peso mínimo exigido sob as regras internacionais. O tungstênio foi usado em bolas de lançamento de martelo pelo menos até 1980; o tamanho mínimo da bola foi aumentado em 1981 para eliminar a necessidade do que era, na época, um metal caro (o triplo do custo de outros martelos), geralmente não disponível em todos os países. Os martelos de tungstênio eram tão densos que penetravam profundamente na grama.

Quanto maior a densidade do projétil, mais eficazmente ele pode penetrar em placas de blindagem pesada ... Os , Ir , Pt e Re  ... são caros ... U oferece uma combinação atraente de alta densidade, custo razoável e alta resistência à fratura.

AM Russell e KL Lee
Relações estrutura-propriedade
em metais não ferrosos
(2005, p. 16)

Na engenharia mecânica, os metais pesados ​​são usados ​​como lastro em barcos, aviões e veículos motorizados; ou em pesos de equilíbrio sobre rodas e virabrequins , giroscópios e hélices e embreagens centrífugas , em situações que exigem peso máximo em espaço mínimo (por exemplo, em movimentos de relógio ).

No material bélico militar, o tungstênio ou urânio é usado em projéteis blindados e perfurantes , bem como em armas nucleares para aumentar a eficiência ( refletindo nêutrons e retardando momentaneamente a expansão dos materiais reagentes). Na década de 1970, descobriu-se que o tântalo era mais eficaz do que o cobre na carga modelada e as armas anti-armadura de formação explosiva devido à sua maior densidade, permitindo maior concentração de força e melhor deformabilidade. Metais pesados menos tóxicos , como cobre, estanho, tungstênio e bismuto, e provavelmente manganês (assim como o boro , um metalóide), substituíram o chumbo e o antimônio nas balas verdes usadas por alguns exércitos e em algumas munições de tiro recreacional. Surgiram dúvidas sobre a segurança (ou credenciais verdes ) do tungstênio.

Como os materiais mais densos absorvem mais emissões radioativas do que os mais leves, os metais pesados ​​são úteis para proteção contra radiação e para focalizar feixes de radiação em aceleradores lineares e aplicações de radioterapia .

Baseado em resistência ou durabilidade

Uma estátua colossal de uma figura feminina vestida com uma túnica que carrega uma tocha em sua mão esquerda levantada e um tablet em sua outra mão
A Estátua da Liberdade . Uma armadura de liga de aço inoxidável fornece resistência estrutural; uma pele de cobre confere resistência à corrosão.

A resistência ou durabilidade de metais pesados, como cromo, ferro, níquel, cobre, zinco, molibdênio, estanho, tungstênio e chumbo, bem como suas ligas, os torna úteis para a fabricação de artefatos, como ferramentas, máquinas, eletrodomésticos , utensílios, canos, trilhos de trem , edifícios e pontes, automóveis, fechaduras, móveis, navios, aviões, moedas e joias. Eles também são usados ​​como aditivos de liga para melhorar as propriedades de outros metais. Das duas dúzias de elementos que foram usados ​​na cunhagem monetizada do mundo, apenas dois, carbono e alumínio, não são metais pesados. Ouro, prata e platina são usados ​​em joalheria, assim como (por exemplo) níquel, cobre, índio e cobalto no ouro colorido . As joias de baixo custo e os brinquedos infantis podem ser feitos, em grau significativo, de metais pesados ​​como cromo, níquel, cádmio ou chumbo.

Cobre, zinco, estanho e chumbo são metais mecanicamente mais fracos, mas têm propriedades úteis de prevenção da corrosão . Embora cada um deles reaja com o ar, as patinas resultantes de vários sais de cobre, carbonato de zinco , óxido de estanho ou uma mistura de óxido de chumbo , carbonato e sulfato conferem propriedades protetoras valiosas . O cobre e o chumbo são, portanto, usados, por exemplo, como materiais para telhados ; o zinco atua como um agente anticorrosivo em aço galvanizado ; e o estanho serve a um propósito semelhante em latas de aço .

A trabalhabilidade e a resistência à corrosão do ferro e do cromo são aumentadas com a adição de gadolínio ; a resistência à fluência do níquel é melhorada com a adição de tório. O telúrio é adicionado ao cobre (cobre telúrio ) e ligas de aço para melhorar sua usinabilidade; e para torná-lo mais duro e resistente a ácidos.

Biológico e químico

Um pequeno pires incolor segurando um pó amarelo claro
O óxido de cério (IV) (amostra mostrada acima) é usado como um catalisador em fornos autolimpantes .

Os efeitos biocidas de alguns metais pesados são conhecidos desde a antiguidade. Platina, ósmio, cobre, rutênio e outros metais pesados, incluindo arsênio, são usados ​​em tratamentos anticâncer ou têm demonstrado potencial. Antimônio (anti-protozoário), bismuto ( anti-úlcera ), ouro ( anti-artrítico ) e ferro ( anti-malária ) também são importantes na medicina. Cobre, zinco, prata, ouro ou mercúrio são usados ​​em formulações anti-sépticas ; pequenas quantidades de alguns metais pesados ​​são usadas para controlar o crescimento de algas em, por exemplo, torres de resfriamento . Dependendo do uso pretendido como fertilizantes ou biocidas, os agroquímicos podem conter metais pesados ​​como cromo, cobalto, níquel, cobre, zinco, arsênio, cádmio, mercúrio ou chumbo.

Metais pesados ​​selecionados são usados ​​como catalisadores no processamento de combustível (rênio, por exemplo), borracha sintética e produção de fibra (bismuto), dispositivos de controle de emissão (paládio) e em fornos autolimpantes (onde óxido de cério (IV) nas paredes de tais fornos ajudam a oxidar resíduos de cozinha à base de carbono ). Na química do sabão, os metais pesados ​​formam sabões insolúveis que são usados ​​em graxas lubrificantes , secadores de tintas e fungicidas (além do lítio, os metais alcalinos e o íon amônio formam sabões solúveis).

Coloração e ótica

Cristais pequenos translúcidos de cor rosa, um pouco como a cor de algodão doce
Sulfato de neodímio (Nd 2 (SO 4 ) 3 ), usado para colorir artigos de vidro

As cores de vidro , esmaltes cerâmicos , tintas , pigmentos e plásticos são comumente produzidas pela inclusão de metais pesados ​​(ou seus compostos), como cromo, manganês, cobalto, cobre, zinco, selênio, zircônio , molibdênio, prata, estanho, praseodímio , neodímio , érbio , tungstênio, irídio, ouro, chumbo ou urânio. As tintas de tatuagem podem conter metais pesados, como cromo, cobalto, níquel e cobre. A alta refletividade de alguns metais pesados ​​é importante na construção de espelhos , incluindo instrumentos astronômicos de precisão . Os refletores dos faróis contam com a excelente refletividade de uma fina película de ródio.

Eletrônicos, ímãs e iluminação

Uma imagem de satélite do que parece ser faixas de ladrilhos pretos com espaçamento semirregular em uma planície, cercado por terras agrícolas e gramados
A Topaz Solar Farm , no sul da Califórnia, possui nove milhões de módulos fotovoltaicos de cádmio-telúrio cobrindo uma área de 25,6 quilômetros quadrados (9,9 milhas quadradas).

Metais pesados ​​ou seus compostos podem ser encontrados em componentes eletrônicos , eletrodos , fiação e painéis solares, onde podem ser usados ​​como condutores, semicondutores ou isolantes. O pó de molibdênio é usado em tintas para placas de circuito . Ânodos de titânio revestidos com óxido de rutênio (IV) são usados ​​para a produção industrial de cloro . Os sistemas elétricos domésticos, em sua maioria, são conectados com fios de cobre por suas boas propriedades de condução. A prata e o ouro são utilizados em dispositivos elétricos e eletrônicos, principalmente em chaves de contato , devido à sua alta condutividade elétrica e capacidade de resistir ou minimizar a formação de impurezas em suas superfícies. Os semicondutores telureto de cádmio e arsenieto de gálio são usados ​​para fazer painéis solares. O óxido de háfnio , um isolante, é usado como controlador de voltagem em microchips ; o óxido de tântalo , outro isolante, é usado em capacitores de telefones celulares . Os metais pesados ​​têm sido usados ​​em baterias há mais de 200 anos, pelo menos desde que Volta inventou sua pilha voltaica de cobre e prata em 1800. Promécio , lantânio e mercúrio são outros exemplos encontrados em, respectivamente, atômico , hidreto metálico de níquel e célula-botão baterias.

Os ímãs são feitos de metais pesados ​​como manganês, ferro, cobalto, níquel, nióbio, bismuto, praseodímio, neodímio, gadolínio e disprósio . Os ímãs de neodímio são o tipo mais forte de ímã permanente disponível comercialmente. Eles são os principais componentes de, por exemplo, travas de portas de carros, motores de arranque , bombas de combustível e vidros elétricos .

Os metais pesados ​​são usados ​​em iluminação , lasers e diodos emissores de luz (LEDs). Os monitores de tela plana incorporam uma película fina de óxido de estanho e índio condutor de eletricidade . A iluminação fluorescente depende do vapor de mercúrio para seu funcionamento. Os lasers Ruby geram feixes vermelhos profundos ao excitar átomos de cromo; os lantanídeos também são amplamente empregados em lasers. Gálio, índio e arsênico; e cobre, irídio e platina são usados ​​em LEDs (os três últimos em LEDs orgânicos ).

Nuclear

Uma grande lâmpada de vidro.  Dentro da lâmpada, em uma extremidade, há um fuso fixo.  Há um braço preso ao fuso.  No final do braço há uma pequena protuberância.  Este é o cátodo.  Na outra extremidade do bulbo está uma placa de metal larga rotativa fixada a um mecanismo de rotor que se projeta da extremidade do bulbo.
Um tubo de raios-X com um ânodo giratório, normalmente uma liga de tungstênio - rênio em um núcleo de molibdênio , apoiado em grafite

Os usos de nicho de metais pesados ​​com altos números atômicos ocorrem em imagens diagnósticas , microscopia eletrônica e ciência nuclear. No diagnóstico por imagem, metais pesados ​​como cobalto ou tungstênio constituem os materiais anódicos encontrados nos tubos de raios-X . Na microscopia eletrônica, metais pesados ​​como chumbo, ouro, paládio, platina ou urânio são usados ​​para fazer revestimentos condutores e para introduzir densidade eletrônica em espécimes biológicos por coloração , coloração negativa ou deposição a vácuo . Na ciência nuclear, núcleos de metais pesados, como cromo, ferro ou zinco, às vezes são disparados contra outros alvos de metais pesados ​​para produzir elementos superpesados ; metais pesados ​​também são empregados como alvos de fragmentação para a produção de nêutrons ou radioisótopos como astatine (usando chumbo, bismuto, tório ou urânio no último caso).

Notas

Fontes

Citações

Referências

Leitura adicional

Definição e uso

  • Ali H. & Khan E. 2017, "Quais são os metais pesados? Controvérsia de longa data sobre o uso científico do termo 'metais pesados' - proposta de uma definição abrangente", Toxicological & Environmental Chemistry, pp. 1-25, doi : 10.1080 / 02772248.2017.1413652 . Sugere definir metais pesados ​​como "metais de ocorrência natural com número atômico (Z) maior que 20 e densidade elementar maior que 5 g cm- 3 ".
  • Duffus JH 2002, " ' Metais pesados ' - um termo sem sentido?" , Pure and Applied Chemistry , vol. 74, não. 5, pp. 793–807, doi : 10.1351 / pac200274050793 . Inclui uma pesquisa dos vários significados do termo.
  • Hawkes SJ 1997, " O que é um 'metal pesado'? ", Journal of Chemical Education , vol. 74, não. 11, pág. 1374, doi : 10.1021 / ed074p1374 . A perspectiva de um químico.
  • Hübner R., Astin KB e Herbert RJH 2010, " 'Heavy metal' - hora de passar da semântica à pragmática?", Journal of Environmental Monitoring , vol. 12, pp. 1511–1514, doi : 10.1039 / C0EM00056F . Verifica que, apesar de sua falta de especificidade, o termo parece ter se tornado parte da linguagem da ciência.

Toxicidade e papel biológico

  • Baird C. & Cann M. 2012, Environmental Chemistry , 5ª ed., Capítulo 12, "Toxic heavy metal", WH Freeman and Company , New York, ISBN  1-4292-7704-1 . Discute o uso, toxicidade e distribuição de Hg, Pb, Cd, As e Cr.
  • Nieboer E. & Richardson DHS 1980, "A substituição do termo indefinido 'metais pesados' por uma classificação biologicamente e quimicamente significativa de íons metálicos", Environmental Pollution Series B, Chemical and Physical , vol. 1, não. 1, pp. 3-26, doi : 10.1016 / 0143-148X (80) 90017-8 . Artigo amplamente citado, com foco no papel biológico dos metais pesados.

Formação

Usos

  • Koehler CSW 2001, " Heavy metal medicine ", Chemistry Chronicles , American Chemical Society, acessado em 11 de julho de 2016
  • Morowitz N. 2006, "Os metais pesados", Modern Marvels , temporada 12, episódio 14, HistoryChannel.com
  • Öhrström L. 2014, " Tantalum oxide ", Chemistry World , 24 de setembro, acessado em 4 de outubro de 2016. O autor explica como o óxido de tântalo (V) baniu os telefones celulares do tamanho de tijolos. Também disponível como podcast .

links externos