stringtranslate.com

Тяжелые металлы

Кристаллы осмия , тяжелого металла, плотность которого почти в два раза превышает плотность свинца [1]

Тяжелые металлы обычно определяются как металлы с относительно высокой плотностью , атомным весом или атомным номером . Используемые критерии и наличие металлоидов различаются в зависимости от автора и контекста. [2] Например, в металлургии тяжелый металл можно определить на основе плотности, тогда как в физике критерием различения может быть атомный номер, тогда как химика, вероятно, больше интересует химическое поведение . Были опубликованы более конкретные определения, ни одно из которых не получило широкого признания. Определения, рассмотренные в этой статье, охватывают до 96 из 118 известных химических элементов ; Всем им соответствуют только ртуть , свинец и висмут . Несмотря на это отсутствие согласия, этот термин (множественное или единственное число) широко используется в науке. Плотность более 5 г/см 3 иногда называют общепринятым критерием и используется в основной части данной статьи.

Самые ранние известные металлы — обычные металлы, такие как железо , медь и олово , а также драгоценные металлы, такие как серебро , золото и платина, — являются тяжелыми металлами. Начиная с 1809 года, были открыты легкие металлы , такие как магний , алюминий и титан , а также менее известные тяжелые металлы, включая галлий , таллий и гафний .

Некоторые тяжелые металлы являются либо незаменимыми питательными веществами (обычно железо, кобальт и цинк ), либо относительно безвредными (например, рутений , серебро и индий ), но могут быть токсичными в больших количествах или определенных формах. Другие тяжелые металлы, такие как мышьяк , кадмий , ртуть и свинец, очень ядовиты. Потенциальные источники отравления тяжелыми металлами включают горнодобывающую промышленность , хвостохранилища , плавильню , промышленные отходы , сельскохозяйственные стоки , профессиональное воздействие , краски и обработанную древесину .

К физическим и химическим характеристикам тяжелых металлов следует относиться с осторожностью, поскольку соответствующие металлы не всегда четко определены. Помимо относительной плотности, тяжелые металлы имеют тенденцию быть менее реакционноспособными , чем более легкие металлы, и содержат гораздо меньше растворимых сульфидов и гидроксидов . Хотя отличить тяжелый металл, такой как вольфрам , от более легкого металла, такого как натрий , относительно легко, некоторые тяжелые металлы, такие как цинк, ртуть и свинец, имеют некоторые характеристики более легких металлов; а более легкие металлы, такие как бериллий , скандий и титан, имеют некоторые характеристики более тяжелых металлов.

Тяжелые металлы относительно немногочисленны в земной коре , но присутствуют во многих аспектах современной жизни. Они используются, например, в клюшках для гольфа , автомобилях , антисептиках , самоочищающихся духовках , пластмассах , солнечных батареях , мобильных телефонах и ускорителях частиц .

Определения

Не существует общепринятого определения тяжелого металла, основанного на критериях. В зависимости от контекста этому термину могут придаваться разные значения. Например, в металлургии тяжелый металл можно определить на основе плотности [17] , тогда как в физике критерием различения может быть атомный номер [18] , а химика или биолога, вероятно, больше интересует химическое поведение. [10]

Критерии плотности варьируются от более 3,5 г/см 3 до более 7 г/см 3 . [3] Определения атомной массы могут варьироваться от значений больше, чем у натрия (атомная масса 22,98); [3] более 40 (исключая металлы s- и f-блока , следовательно, начиная со скандия ); [4] или более 200, т.е. начиная с ртути . [5] Атомные номера тяжелых металлов обычно превышают 20 ( кальций ); [3] иногда это значение ограничивается 92 ( уран ). [6] Определения, основанные на атомном номере, подвергались критике за включение металлов с низкой плотностью. Например, рубидий в группе (столбце) 1 таблицы Менделеева имеет атомный номер 37, но плотность всего 1,532 г/см 3 , что ниже порогового значения, используемого другими авторами. [19] Та же проблема может возникнуть с определениями, основанными на атомном весе. [20]

Фармакопея США включает тест на тяжелые металлы, который включает в себя осаждение металлических примесей в виде цветных сульфидов » . сказал, что это применимо к «металлам с нерастворимыми сульфидами и гидроксидами , соли которых образуют окрашенные растворы в воде и чьи комплексы обычно окрашены». На основе металлов, которые он видел, называемых тяжелыми металлами, он предположил, что было бы полезно дать определение как (в целом) все металлы в столбцах таблицы Менделеева с 3 по 16 , которые находятся в строке 4 или выше, другими словами, переходные металлы и постпереходные металлы . [10] [n 4] Лантаниды удовлетворяют трем критериям Хоукса. -частичное описание, статус актинидов окончательно не установлен [n 5] [n 6]

В биохимии тяжелые металлы иногда определяют - на основании кислотного поведения их ионов в водном растворе в виде кислоты Льюиса (акцептора электронных пар) - как металлы класса B и пограничные металлы. [41] В этой схеме ионы металлов класса А отдают предпочтение донорам кислорода ; Ионы класса B предпочитают доноры азота или серы ; а пограничные или амбивалентные ионы демонстрируют характеристики класса A или B, в зависимости от обстоятельств. [n 7] К металлам класса А, которые, как правило, имеют низкую электроотрицательность и образуют связи с большим ионным характером , относятся щелочные и щелочноземельные земли , алюминий , металлы группы 3 , а также лантаноиды и актиниды. [n 8] Металлы класса B, которые имеют тенденцию иметь более высокую электроотрицательность и образовывать связи значительного ковалентного характера, представляют собой в основном более тяжелые переходные и постпереходные металлы. Пограничные металлы в основном состоят из более легких переходных и постпереходных металлов (плюс мышьяк и сурьма ). Различие между металлами класса А и двумя другими категориями резкое. [45] Часто цитируемое предложение [46] использовать эти классификационные категории вместо более запоминающегося [11] названия «хэви-металл» не получило широкого распространения. [47]

Список тяжелых металлов по плотности

Плотность более 5 г/см 3 иногда упоминается как общий определяющий фактор тяжелых металлов [48] и, в отсутствие единогласного определения, используется для заполнения этого списка и, если не указано иное, для определения остальных показателей. статья. Металлоиды, соответствующие применимым критериям – например, мышьяк и сурьма – иногда причисляются к тяжелым металлам, особенно в химии окружающей среды , [49] , как и в данном случае. Селен (плотность 4,8 г/см 3 ) [50] также включен в список, хотя он незначительно отстает от критерия плотности и реже считается металлоидом [16], но имеет водный химический состав, сходный в некоторых отношениях с селеном. мышьяка и сурьмы. [51] Другие металлы, которые иногда классифицируются или рассматриваются как «тяжелые» металлы, такие как бериллий [52] (плотность 1,8 г/см 3 ), [53] алюминий [52] (2,7 г/см 3 ), [54] кальций [ 55] (1,55 г/см 3 ), [56] и барий [55] (3,6 г/см 3 ) [57] рассматриваются здесь как легкие металлы и, как правило, далее не рассматриваются.

Происхождение и использование термина

Тяжесть встречающихся в природе металлов, таких как золото , медь и железо , возможно, была замечена в доисторические времена и, в свете их податливости , привела к первым попыткам изготовления металлических украшений, инструментов и оружия. [64] Все металлы, обнаруженные с тех пор до 1809 года, имели относительно высокую плотность; их тяжесть рассматривалась как исключительно отличительный критерий. [65]

Начиная с 1809 года, были выделены легкие металлы, такие как натрий, калий и стронций . Их низкая плотность бросила вызов общепринятому мнению, и было предложено называть их металлоидами (что означает «напоминающие металлы по форме или внешнему виду»). [66] Это предложение было проигнорировано; новые элементы стали называть металлами, а термин «металлоид» затем использовался для обозначения неметаллических элементов, а позже и элементов, которые трудно было описать как металлы или неметаллы. [67]

Раннее использование термина « тяжелый металл» датируется 1817 годом, когда немецкий химик Леопольд Гмелин разделил элементы на неметаллы, легкие металлы и тяжелые металлы. [68] Легкие металлы имели плотность 0,860–5,0 г/см 3 ; тяжелые металлы 5,308–22 000. [69] [n 9] Позже этот термин стал ассоциироваться с элементами с высоким атомным весом или высоким атомным номером. [19] Иногда его используют как синоним термина «тяжелый элемент» . Например, обсуждая историю ядерной химии , Маги [70] отмечает, что когда-то считалось, что актиниды представляют собой новую переходную группу тяжелых элементов, тогда как Сиборг и его коллеги «отдавали предпочтение… серии тяжелых металлов, подобных редкоземельным элементам ». ..». Однако в астрономии тяжелым элементом считается любой элемент тяжелее водорода и гелия . [71]

Критика

В 2002 году шотландский токсиколог Джон Даффус проанализировал определения, использовавшиеся за предыдущие 60 лет, и пришел к выводу, что они настолько разнообразны, что фактически делают этот термин бессмысленным. [72] Наряду с этим выводом, статус тяжелых металлов некоторых металлов иногда подвергается сомнению на том основании, что они слишком легкие, участвуют в биологических процессах или редко представляют опасность для окружающей среды. Примеры включают скандий (слишком легкий); [19] [73] ванадий в цинк (биологические процессы); [74] и родий , индий и осмий (слишком редко). [75]

Популярность

Несмотря на сомнительное значение, термин « хэви-металл» регулярно появляется в научной литературе. Исследование 2010 года показало, что он стал использоваться все чаще и, похоже, стал частью языка науки. [76] Считается, что этот термин является приемлемым, учитывая его удобство и привычность, при условии, что он сопровождается строгим определением. [41] Общество минералов, металлов и материалов называет легкие металлы аналогами тяжелых металлов , включая « алюминий , магний , бериллий , титан , литий и другие химически активные металлы». [77]

Биологическая роль

Следовые количества некоторых тяжелых металлов, в основном в периоде 4, необходимы для определенных биологических процессов. Это железо и медь ( транспорт кислорода и электронов ); кобальт ( сложный синтез и клеточный метаболизм ); цинк ( гидроксилирование ); [83] ванадий и марганец ( регуляция или функционирование ферментов ); хром ( утилизация глюкозы ); никель ( рост клеток ); мышьяк (метаболический рост у некоторых животных и, возможно, у людей) и селен ( антиоксидантное функционирование и выработка гормонов ). [84] Периоды 5 и 6 содержат меньше незаменимых тяжелых металлов, что соответствует общей закономерности, согласно которой более тяжелые элементы имеют тенденцию быть менее распространенными, а более дефицитные элементы с меньшей вероятностью будут питательно важными. [85] В период 5 молибден необходим для катализа окислительно - восстановительных реакций; кадмий используется некоторыми морскими диатомовыми водорослями с той же целью; и олово может потребоваться для роста некоторых видов. [86] В период 6 вольфрам необходим некоторым археям и бактериям для метаболических процессов . [87] Дефицит любого из этих незаменимых тяжелых металлов 4–6 периода может повысить восприимчивость к отравлению тяжелыми металлами [88] (и наоборот, избыток может также иметь неблагоприятные биологические эффекты). В среднем человеческое тело массой 70 кг содержит около 0,01% тяжелых металлов (около 7 г, что эквивалентно весу двух сушеных горошин, при этом железо - 4 г, цинк - 2,5 г и свинец - 0,12 г, включая три основных компонента) 2 % лёгких металлов (~1,4 кг, вес бутылки вина) и почти 98% неметаллов (в основном вода ). [89] [№ 15]

Было обнаружено, что некоторые несущественные тяжелые металлы оказывают биологическое действие. Галлий , германий (металлоид), индий и большинство лантаноидов могут стимулировать обмен веществ, а титан способствует росту растений [90] (хотя его не всегда считают тяжелым металлом).

Токсичность

Тяжелые металлы часто считаются высокотоксичными или вредными для окружающей среды. [91] Некоторые из них таковы, в то время как некоторые другие токсичны только в том случае, если их принимать в избытке или встречать в определенных формах. Вдыхание некоторых металлов, либо в виде мелкой пыли, либо, чаще всего, в виде паров, также может привести к состоянию, называемому лихорадкой паров металлов .

Тяжелые металлы в окружающей среде

Хром, мышьяк, кадмий, ртуть и свинец обладают наибольшим потенциалом причинения вреда из-за их широкого использования, токсичности некоторых их комбинированных или элементарных форм и их широкого распространения в окружающей среде. [92] Шестивалентный хром , например, очень токсичен, как и пары ртути и многие соединения ртути. [93] Эти пять элементов имеют сильное сродство к сере; в организме человека они обычно связываются через тиоловые группы (–SH) с ферментами , ответственными за контроль скорости метаболических реакций. Образующиеся связи сера-металл препятствуют правильному функционированию участвующих ферментов; здоровье человека ухудшается, иногда фатально. [94] Хром (в шестивалентной форме) и мышьяк являются канцерогенами ; кадмий вызывает дегенеративное заболевание костей ; а ртуть и свинец повреждают центральную нервную систему .

Свинец является наиболее распространенным загрязнителем тяжелых металлов. [95] По оценкам, уровни загрязнения водной среды промышленно развитых стран в два-три раза превышают доиндустриальные уровни. [96] В качестве компонента тетраэтилсвинца ( CH
3СН
2)
4Pb широко использовался в бензине с 1930-х по 1970-е годы. [97] Хотя использование этилированного бензина было в значительной степени прекращено в Северной Америке к 1996 году, почвы рядом с дорогами, построенными до этого времени, сохраняют высокие концентрации свинца. [98] Более поздние исследования продемонстрировали статистически значимую корреляцию между уровнем использования этилированного бензина и насильственными преступлениями в Соединенных Штатах; Принимая во внимание 22-летний временной лаг (для среднего возраста жестоких преступников), кривая насильственных преступлений практически повторяла кривую воздействия свинца. [99]

Другие тяжелые металлы, известные своей потенциально опасной природой, обычно как токсичные загрязнители окружающей среды, включают марганец (повреждение центральной нервной системы); [100] кобальт и никель (канцерогены); [101] медь, [102] цинк, [103] селен [104] и серебро [105] ( эндокринные нарушения, врожденные нарушения или общетоксические воздействия на рыб, растения, птиц или другие водные организмы); олово, как оловоорганическое вещество (поражение центральной нервной системы); [106] сурьма (предположительно канцероген); [107] и таллий (поражение центральной нервной системы). [102] [№ 16] [№ 17]

Пищевая ценность тяжелых металлов

Тяжелые металлы, необходимые для жизни, могут быть токсичными, если их принимать в избытке; некоторые имеют особенно токсичные формы. Пятиокись ванадия (V 2 O 5 ) канцерогенна для животных и при вдыхании вызывает повреждение ДНК . [102] Фиолетовый перманганат- ион MnO.–
4является ядом для печени и почек . [111] Употребление в пищу более 0,5 граммов железа может вызвать сердечный коллапс; такие передозировки чаще всего случаются у детей и могут привести к смерти в течение 24 часов. [102] Карбонил никеля (Ni(CO) 4 ) в концентрации 30 частей на миллион может вызвать дыхательную недостаточность, повреждение головного мозга и смерть. [102] Употребление грамма или более сульфата меди (CuSO 4 ) может привести к летальному исходу; у выживших могут остаться серьезные повреждения органов. [112] Более пяти миллиграммов селена высокотоксичны; это примерно в десять раз превышает рекомендуемую максимальную суточную дозу в 0,45 миллиграмма; [113] Длительное отравление может иметь паралитический эффект. [102] [№ 18]

Другие тяжелые металлы

Некоторые другие несущественные тяжелые металлы имеют одну или несколько токсичных форм. Были зарегистрированы почечная недостаточность и смертельные случаи в результате приема пищевых добавок германия (всего от 15 до 300 г, потребляемых в течение периода от двух месяцев до трех лет). [102] Воздействие тетроксида осмия (OsO 4 ) может вызвать необратимое повреждение глаз и привести к дыхательной недостаточности [115] и смерти. [116] Соли индия токсичны при попадании в организм более нескольких миллиграммов и поражают почки, печень и сердце. [117] Цисплатин (PtCl 2 (NH 3 ) 2 ), важный препарат, используемый для уничтожения раковых клеток , также является ядом для почек и нервов. [102] Соединения висмута могут вызвать повреждение печени, если принимать их в избытке; нерастворимые соединения урана, а также опасное излучение , которое они излучают, могут вызвать необратимое повреждение почек. [118]

Источники воздействия

Тяжелые металлы могут ухудшать качество воздуха, воды и почвы и впоследствии вызывать проблемы со здоровьем у растений, животных и людей, когда они концентрируются в результате промышленной деятельности. [119] [120] Обычными источниками тяжелых металлов в этом контексте являются отходы горнодобывающей, плавильной и промышленной промышленности; выбросы транспортных средств; моторное масло; [121] топливо, используемое судами и тяжелой техникой; строительные работы; удобрения; [122] пестициды; краски ; красители и пигменты; ремонт; незаконный склад отходов строительства и сноса; выдвижной мусорный контейнер с открытым верхом; сварка, пайка и пайка; стекольная обработка; [123] бетонные работы; дорожные работы; использование переработанных материалов; Металлические проекты своими руками; мусоросжигательные печи; [124] сжигание благовонной бумаги ; открытое сжигание мусора в сельской местности; загрязненная система вентиляции; продукты питания, загрязненные окружающей средой или упаковкой; вооружение; свинцово-кислотные аккумуляторы ; площадка по переработке электронного мусора ; и обработанная древесина ; [125] старение инфраструктуры водоснабжения ; [126] и микропластик , плавающий в мировом океане. [127] Недавние примеры загрязнения тяжелыми металлами и рисков для здоровья включают возникновение болезни Минамата в Японии (1932–1968 гг.; судебные иски продолжаются по состоянию на 2016 г.); [128] катастрофа на плотине Бенто-Родригес в Бразилии, [129] высокие уровни свинца в питьевой воде, подаваемой жителям Флинта , штат Мичиган, на северо-востоке США, [130] и 2015 г. Гонконгские тяжелые металлы в питьевой воде. водные происшествия .

Образование, численность, возникновение и добыча

Тяжелые металлы вплоть до железа (в периодической таблице) в основном производятся посредством звездного нуклеосинтеза . В этом процессе более легкие элементы, от водорода до кремния , подвергаются последовательным реакциям синтеза внутри звезд, выделяя свет и тепло и образуя более тяжелые элементы с более высокими атомными номерами. [134]

Более тяжелые тяжелые металлы обычно не образуются таким путем, поскольку реакции синтеза с участием таких ядер будут потреблять, а не выделять энергию. [135] Скорее, они в основном синтезируются (из элементов с меньшим атомным номером) путем захвата нейтронов , причем двумя основными режимами этого повторяющегося захвата являются s-процесс и r-процесс . В s-процессе («s» означает «медленный») отдельные захваты разделены годами или десятилетиями, что позволяет менее стабильным ядрам подвергаться бета-распаду , [136] тогда как в r-процессе («быстрый») захваты происходят быстрее, чем распадаются ядра. Поэтому s-процесс идет более или менее ясным путем: например, стабильные ядра кадмия-110 последовательно бомбардируются свободными нейтронами внутри звезды, пока не образуются ядра кадмия-115, которые нестабильны и распадаются с образованием индия-115 (который почти стабилен, с периодом полураспадав 30 000 раз старше Вселенной). Эти ядра захватывают нейтроны и образуют индий-116, который нестабилен и распадается с образованием олова-116 и так далее. [134] [137] [n 20] Напротив, в r-процессе такого пути нет. S-процесс останавливается на висмуте из-за короткого периода полураспада следующих двух элементов, полония и астата, которые распадаются на висмут или свинец. R-процесс настолько быстр, что может пропустить эту зону нестабильности и продолжить создание более тяжелых элементов, таких как торий и уран. [139]

Тяжелые металлы конденсируются на планетах в результате звездной эволюции и процессов разрушения. Звезды теряют большую часть своей массы, когда она выбрасывается в конце своей жизни, а иногда и позже в результате слияния нейтронных звезд [140] [n 21] , тем самым увеличивая содержание элементов тяжелее гелия в межзвездной среде . Когда гравитационное притяжение заставляет эту материю сливаться и коллапсировать, образуются новые звезды и планеты . [142]

Земная кора состоит примерно из 5% тяжелых металлов по весу, причем железо составляет 95% от этого количества. Остальные 95% земной коры составляют легкие металлы (~20%) и неметаллы (~75%). [131] Несмотря на общую нехватку тяжелых металлов, они могут концентрироваться в экономически извлекаемых количествах в результате горообразования , эрозии или других геологических процессов . [143]

Тяжелые металлы встречаются преимущественно в виде литофилов (любящих камни) или халькофилов (любящих руду). Литофильные тяжелые металлы представляют собой в основном элементы f-блока и более реакционноспособные элементы d-блока . Они имеют сильное сродство к кислороду и в основном существуют в виде силикатных минералов относительно низкой плотности . [144] Халькофильными тяжелыми металлами являются в основном менее реакционноспособные элементы d-блока, а также металлы p-блока периода 4–6 и металлоиды. Обычно они встречаются в (нерастворимых) сульфидных минералах . Будучи более плотными, чем литофилы, и, следовательно, погружаясь ниже в кору во время ее затвердевания, халькофилы, как правило, менее распространены, чем литофилы. [145]

Напротив, золото является сидерофилом или железолюбивым элементом. Он с трудом образует соединения с кислородом или серой. [146] Во время формирования Земли золото , как самый благородный (инертный) из металлов, погрузилось в ядро ​​из-за его склонности образовывать металлические сплавы высокой плотности. Следовательно, это относительно редкий металл. [147] Некоторые другие (менее) благородные тяжелые металлы — молибден, рений , металлы платиновой группы ( рутений , родий, палладий , осмий, иридий и платина), германий и олово — можно отнести к сидерофилам, но только с точки зрения их первичное возникновение на Земле (ядро, мантия и кора), а не в коре. В остальном эти металлы встречаются в земной коре в небольших количествах, главным образом в виде халькофилов (в меньшей степени в их самородной форме ). [148] [№ 22]

Концентрации тяжелых металлов под земной корой, как правило, выше, причем большая их часть находится в основном в железо-кремниево-никелевом ядре. Платина , например, составляет примерно 1 часть на миллиард земной коры, тогда как ее концентрация в ядре считается почти в 6000 раз выше. [149] [150] Недавние предположения предполагают, что уран (и торий) в ядре может генерировать значительное количество тепла, которое приводит в движение тектонику плит и (в конечном итоге) поддерживает магнитное поле Земли . [151] [№ 23]

В широком смысле, за некоторыми исключениями, литофильные тяжелые металлы можно извлечь из руд с помощью электрической или химической обработки , тогда как халькофильные тяжелые металлы получают путем обжига сульфидных руд с получением соответствующих оксидов, а затем их нагревания для получения необработанных металлов. [153] [n 24] Радий встречается в количествах, слишком малых, чтобы его можно было экономически эффективно добывать, и вместо этого его получают из отработанного ядерного топлива . [156] Халькофильные металлы платиновой группы (МПГ) в основном встречаются в небольших (смешанных) количествах с другими халькофильными рудами. Используемые руды необходимо плавить , обжигать, а затем выщелачивать серной кислотой для получения остатка МПГ. Его подвергают химической очистке для получения отдельных металлов в их чистых формах. [157] По сравнению с другими металлами, МПГ дороги из-за их редкости [158] и высоких производственных затрат. [159]

Золото, сидерофил, чаще всего извлекается путем растворения руд, в которых оно обнаружено, в растворе цианида . [160] Золото образует дицианоаурат(I), например: 2 Au + H 2 O +½ O 2 + 4 KCN → 2 K[Au(CN) 2 ] + 2 KOH . В смесь добавляется цинк, который, будучи более реакционноспособным , чем золото, вытесняет золото: 2 K[Au(CN) 2 ] + Zn → K 2 [Zn(CN) 4 ] + 2 Au. Золото выпадает из раствора в виде осадка, его отфильтровывают и плавят. [161]

Свойства по сравнению с легкими металлами

Некоторые общие физические и химические свойства легких и тяжелых металлов сведены в таблицу. К сравнению следует относиться с осторожностью, поскольку термины «легкий металл» и «тяжелый металл» не всегда четко определены. Более того, физические свойства твердости и прочности на разрыв могут широко варьироваться в зависимости от чистоты, размера зерна и предварительной обработки. [162]

Эти свойства позволяют относительно легко отличить легкий металл, такой как натрий, от тяжелого металла, такого как вольфрам, но на границах различия становятся менее очевидными. Легкие конструкционные металлы, такие как бериллий, скандий и титан, обладают некоторыми характеристиками тяжелых металлов, например более высокими температурами плавления; [n 27] постпереходные тяжелые металлы, такие как цинк, кадмий и свинец, обладают некоторыми характеристиками легких металлов, например, они относительно мягкие, имеют более низкие температуры плавления, [n 28] и образуют в основном бесцветные комплексы. [21] [23] [24]

Использование

Тяжелые металлы присутствуют практически во всех аспектах современной жизни. Железо, возможно, является наиболее распространенным, поскольку на его долю приходится 90% всех рафинированных металлов. Платина может быть наиболее распространена, поскольку, как говорят, она содержится или используется для производства 20% всех потребительских товаров. [186]

Некоторые распространенные виды использования тяжелых металлов зависят от общих характеристик металлов, таких как электропроводность и отражательная способность , или от общих характеристик тяжелых металлов, таких как плотность, прочность и долговечность. Другие виды использования зависят от характеристик конкретного элемента, таких как его биологическая роль в качестве питательных веществ или ядов или некоторых других конкретных атомных свойств. Примеры таких атомных свойств включают: частично заполненные d- или f-орбитали (во многих переходных, лантаноидных и актинидных тяжелых металлах), которые позволяют образовывать окрашенные соединения; [187] способность большинства ионов тяжелых металлов (таких как платина, [188] церий [189] или висмут [190] ) существовать в различных степенях окисления и, следовательно, действовать как катализаторы; [191] плохо перекрывающиеся 3d или 4f-орбитали (в железе, кобальте и никеле или тяжелых металлах-лантаноидах от европия до тулия ), вызывающие магнитные эффекты; [192] и высокие атомные номера и плотности электронов , которые лежат в основе их применения в ядерной науке. [193] Типичные области применения тяжелых металлов можно разделить на следующие шесть категорий. [194] [№ 29]

На основе веса или плотности

Глядя вниз на вершину небольшой деревянной лодки, похожей на лодку. Четыре металлические струны проходят посередине фигуры вдоль ее длинной оси. Струны проходят через небольшой приподнятый деревянный мостик, расположенный в центре формы так, что струны располагаются над декой виолончели.
В виолончели (пример показан выше) или альте струна C иногда включает вольфрам ; его высокая плотность позволяет использовать струну меньшего диаметра и улучшает отзывчивость. [195]

Некоторые виды использования тяжелых металлов, в том числе в спорте, машиностроении , военной технике и ядерной науке , основаны на их относительно высокой плотности. При подводном плавании в качестве балласта используется свинец ; [196] В скачках с гандикапом каждая лошадь должна нести определенный вес свинца, основанный на факторах, включая прошлые результаты, чтобы уравнять шансы различных участников. [197] В гольфе вольфрамовые, латунные или медные вставки в клюшках и айронах на фервее понижают центр тяжести клюшки, облегчая поднятие мяча в воздух; [198] и мячи для гольфа с вольфрамовым сердечником, как утверждается, имеют лучшие летные характеристики. [199] При ловле нахлыстом тонущие лески имеют ПВХ -покрытие с вольфрамовым порошком, поэтому они тонут с необходимой скоростью. [200] В легкой атлетике стальные шары, используемые в метании молота и толкании ядра, наполняются свинцом для достижения минимального веса, требуемого международными правилами. [201] Вольфрам использовался в шарах для метания молотков по крайней мере до 1980 года; Минимальный размер шара был увеличен в 1981 году, чтобы устранить необходимость в дорогостоящем в то время металле (в три раза превышающем стоимость других молотков), который обычно не был доступен во всех странах. [202] Вольфрамовые молотки были настолько плотными, что проникали слишком глубоко в газон. [203]

Чем выше плотность снаряда, тем эффективнее он может пробить тяжелую броню... Os , Ir , Pt и Re  ... дороги... U предлагает привлекательную комбинацию высокой плотности, разумной стоимости и высокой вязкости разрушения.

А.М. Рассел и К.Л. Ли.
Соотношения структура-свойство
в цветных металлах (2005, стр. 16).

В машиностроении тяжелые металлы используются в качестве балласта в лодках, [204] самолетах, [205] и автомобилях; [206] или в балансирах на колесах и коленчатых валах , [207] гироскопах и гребных винтах , [208] и центробежных муфтах , [209] в ситуациях, требующих максимального веса в минимальном пространстве (например, в часовых механизмах ). [205]

В военной технике вольфрам или уран используются в броне [210] и бронебойных снарядах [211] , а также в ядерном оружии для повышения эффективности (за счет отражения нейтронов и мгновенной задержки расширения реагирующих материалов). [212] В 1970-х годах было обнаружено, что тантал более эффективен, чем медь, в кумулятивном и взрывном противотанковом оружии из-за его более высокой плотности, обеспечивающей большую концентрацию силы и лучшую деформируемость. [213] Менее токсичные тяжелые металлы , такие как медь, олово, вольфрам и висмут, и, возможно, марганец (а также бор , металлоид), заменили свинец и сурьму в зеленых пулях , используемых в некоторых армиях и в некоторых развлекательных целях. стреляющие боеприпасы. [214] Высказывались сомнения относительно безопасности (или экологичности ) вольфрама. [215]

Поскольку более плотные материалы поглощают больше радиоактивных излучений, чем более легкие, тяжелые металлы полезны для радиационной защиты и фокусировки пучков излучения в линейных ускорителях и в лучевой терапии . [216]

Основанные на прочности или долговечности

Колоссальная статуя женской фигуры в мантии, держащей факел в поднятой левой руке и табличку в другой.
Статуя Свободы . Арматура из сплава нержавеющей стали [217] обеспечивает прочность конструкции; медная оболочка обеспечивает устойчивость к коррозии . [№ 30]

Прочность и долговечность тяжелых металлов, таких как хром, железо, никель, медь, цинк, молибден, олово, вольфрам и свинец, а также их сплавов, делает их полезными для изготовления таких артефактов, как инструменты, машины и т. д. [219 ] ] бытовая техника , [220] посуда, [221] трубы, [220] железнодорожные пути , [222] здания , [223] и мосты, [224] автомобили, [220] замки, [225] мебель, [226] корабли, [ 204] самолеты, [227] чеканка монет [228] и ювелирные изделия. [229] Они также используются в качестве легирующих добавок для улучшения свойств других металлов. [n 31] Из двух дюжин элементов, которые использовались в мировой монетизированной чеканке, только два, углерод и алюминий, не являются тяжелыми металлами. [231] [n 32] Золото, серебро и платина используются в ювелирных изделиях [n 33] , как, например, никель, медь, индий и кобальт в цветном золоте . [234] Недорогие ювелирные изделия и детские игрушки в значительной степени могут быть изготовлены из тяжелых металлов, таких как хром, никель, кадмий или свинец. [235]

Медь, цинк, олово и свинец являются механически более слабыми металлами, но обладают полезными свойствами предотвращения коррозии . Хотя каждый из них вступает в реакцию с воздухом, образующиеся патины различных солей меди, [236] карбоната цинка , оксида олова или смеси оксида , карбоната и сульфата свинца придают ценные защитные свойства . [237] Поэтому медь и свинец используются, например, в качестве кровельных материалов ; [238] [n 34] цинк действует как антикоррозионный агент в оцинкованной стали ; [239] и олово служит той же цели при изготовлении стальных банок . [240]

Технологичность и коррозионная стойкость железа и хрома повышаются добавлением гадолиния ; сопротивление ползучести никеля улучшается добавлением тория. Теллур добавляют в медь ( теллур-медь ) и стальные сплавы для улучшения их обрабатываемости; и свинец, чтобы сделать его более твердым и кислотостойким. [241]

Биологические и химические

Небольшое бесцветное блюдце с бледно-желтым порошком.
Оксид церия(IV) используется в качестве катализатора в самоочищающихся духовках . [242]

Биоцидное действие некоторых тяжелых металлов известно с древности. [243] Платина, осмий, медь, рутений и другие тяжелые металлы, включая мышьяк, используются в противораковых методах лечения или уже продемонстрировали свой потенциал. [244] Сурьма (противопротозойное), висмут ( противоязвенное ), золото ( противоартритное ) и железо ( противомалярийное ) также важны в медицине. [245] Медь, цинк, серебро, золото или ртуть используются в антисептических составах; [246] Небольшие количества некоторых тяжелых металлов используются для контроля роста водорослей, например, в градирнях . [247] В зависимости от предполагаемого использования в качестве удобрений или биоцидов агрохимикаты могут содержать тяжелые металлы, такие как хром, кобальт, никель, медь, цинк, мышьяк, кадмий, ртуть или свинец. [248]

Отдельные тяжелые металлы используются в качестве катализаторов при переработке топлива (например, рений), производстве синтетического каучука и волокна (висмут), устройствах контроля выбросов (палладий) и в самоочищающихся печах (где оксид церия (IV) в стенках такие печи способствуют окислению углеродистых остатков приготовления пищи). [249] В мылохимии тяжелые металлы образуют нерастворимые мыла, которые используются в смазках , сиккативах для красок и фунгицидах (кроме лития, щелочные металлы и ион аммония образуют растворимые мыла). [250]

Окраска и оптика

Маленькие полупрозрачные кристаллы розового цвета, немного напоминающие цвет сахарной ваты.
Сульфат неодима (Nd 2 (SO 4 ) 3 ), используемый для окраски стеклянной посуды [251]

Цвета стекла , керамической глазури , красок , пигментов и пластмасс обычно производятся путем включения тяжелых металлов (или их соединений), таких как хром, марганец, кобальт, медь, цинк, селен, цирконий, молибден , серебро, олово, празеодим , неодим , эрбий , вольфрам, иридий, золото, свинец или уран. [252] Чернила для татуировки могут содержать тяжелые металлы, такие как хром, кобальт, никель и медь. [253] Высокая отражательная способность некоторых тяжелых металлов важна при изготовлении зеркал , в том числе прецизионных астрономических инструментов . В отражателях фар используется превосходная отражательная способность тонкой пленки родия. [254]

Электроника, магниты и освещение

Спутниковый снимок того, что выглядит как полурегулярно расположенные полосы черной плитки, расположенные на равнине, в окружении сельскохозяйственных угодий и лугов.
Солнечная ферма Топаз на юге Калифорнии включает девять миллионов кадмиево-теллуровых фотоэлектрических модулей, занимающих площадь 25,6 квадратных километров (9,9 квадратных миль).

Тяжелые металлы или их соединения можно найти в электронных компонентах , электродах , проводах и солнечных панелях , где они могут использоваться в качестве проводников, полупроводников или изоляторов. Порошок молибдена используется в чернилах для печатных плат . [255] Титановые аноды с покрытием из оксида рутения (IV) используются для промышленного производства хлора . [256] Домашние электрические системы, по большей части, подключаются медным проводом из-за его хороших проводящих свойств. [257] Серебро и золото используются в электрических и электронных устройствах, особенно в контактных переключателях , из-за их высокой электропроводности и способности противостоять или минимизировать образование примесей на их поверхностях. [258] Полупроводники теллурид кадмия и арсенид галлия используются для изготовления солнечных панелей. Оксид гафния , изолятор, используется в качестве регулятора напряжения в микрочипах ; оксид тантала , еще один изолятор, используется в конденсаторах мобильных телефонов . [ 259] Тяжелые металлы использовались в батареях уже более 200 лет, по крайней мере, с тех пор, как Вольта изобрел свою медную и серебряную гальваническую батарею в 1800 году . металлогидридные и таблеточные батарейки. [261]

Магниты изготовлены из тяжелых металлов, таких как марганец, железо, кобальт, никель, ниобий, висмут, празеодим, неодим, гадолиний и диспрозий . Неодимовые магниты — самый сильный тип постоянных магнитов , доступных на рынке. Они являются ключевыми компонентами, например, автомобильных дверных замков, стартеров , топливных насосов и электрических стеклоподъемников . [262]

Тяжелые металлы используются в освещении , лазерах и светодиодах (СИД). Плоские дисплеи содержат тонкую пленку электропроводящего оксида индия и олова . Люминесцентное освещение работает на основе паров ртути. Рубиновые лазеры генерируют темно-красные лучи, возбуждая атомы хрома; лантаноиды также широко используются в лазерах. Галлий, индий и мышьяк; [263] , а медь, иридий и платина используются в светодиодах (последние три — в органических светодиодах ). [264]

Ядерный

Большая стеклянная колба. Внутри колбы на одном конце находится неподвижный шпиндель. К шпинделю прикреплен рычаг. На конце руки небольшой выступ. Это катод. На другом конце колбы находится вращающаяся широкая металлическая пластина, прикрепленная к роторному механизму, который выступает из конца колбы.
Рентгеновская трубка с вращающимся анодом, обычно из вольфрам - рениевого сплава на молибденовом сердечнике, покрытом графитом [265] [n 35]

Нишевые применения тяжелых металлов с высокими атомными номерами встречаются в диагностической визуализации , электронной микроскопии и ядерной науке. При диагностической визуализации тяжелые металлы, такие как кобальт или вольфрам, входят в состав анодных материалов, содержащихся в рентгеновских трубках . [268] В электронной микроскопии тяжелые металлы, такие как свинец, золото, палладий, платина или уран, используются для изготовления проводящих покрытий и для введения электронной плотности в биологические образцы путем окрашивания , негативного окрашивания или вакуумного осаждения . [269] В ядерной науке ядра тяжелых металлов, таких как хром, железо или цинк, иногда подвергаются воздействию других тяжелых металлов для получения сверхтяжелых элементов ; [270] тяжелые металлы также используются в качестве мишеней расщепления для производства нейтронов [271] или радиоизотопов , таких как астат (в последнем случае с использованием свинца, висмута, тория или урана). [272]

Примечания

  1. ^ Используемыми критериями были плотность: [3] (1) выше 3,5 г/см 3 ; (2) выше 7 г/см 3 ; атомный вес: (3) > 22,98; [3] (4) > 40 (исключая металлы s- и f-блока ); [4] (5) > 200; [5] атомный номер: (6) > 20; (7) 21–92; [6] химическое поведение: (8) Фармакопея США; [7] [8] [9] (9) Определение Хокса на основе периодической таблицы (исключая лантаноиды и актиниды ); [10] и (10) Биохимические классификации Нибура и Ричардсона. [11] Плотности элементов в основном взяты из Эмсли. [12] Прогнозируемые плотности использовались для At , Fr и Fm – Ts . [13] Ориентировочные плотности были получены для Fm , Md , No и Lr на основе их атомных весов, расчетных металлических радиусов , [14] и предсказанных плотноупакованных кристаллических структур. [15] Атомные массы взяты из Эмсли, [12] на внутренней стороне задней обложки.
  2. ↑ Металлоиды, однако, были исключены из определения Хокса, основанного на таблице Менделеева, поскольку он отметил, что «нет необходимости решать, следует ли включать полуметаллы [т. е. металлоиды] в число тяжелых металлов». [10]
  3. ^ Этот тест не является специфичным для каких-либо конкретных металлов, но считается, что он способен как минимум обнаруживать Mo , Cu , Ag , Cd , Hg , Sn , Pb , As , Sb и Bi . [8] В любом случае, когда в тесте в качестве реагента используется сероводород, он не может обнаружить Th , Ti , Zr , Nb , Ta или Cr . [9]
  4. ^ Переходные и постпереходные металлы, которые обычно не образуют окрашенных комплексов, - это Sc и Y в группе 3 ; [21] Ag в группе 11 ; [22] Zn и Cd в группе 12; [21] [23] и металлы групп 13 – 16 . [24]
  5. ^ Сульфиды и гидроксиды лантаноидов (Ln) нерастворимы; [25] последние могут быть получены из водных растворов солей Ln в виде окрашенных студенистых осадков; [26] и комплексы Ln имеют практически тот же цвет, что и их акваионы (большинство из которых окрашены). [27] Сульфиды актинида (An) могут быть или не быть нерастворимыми, в зависимости от автора. Моносульфид двухвалентного урана не подвергается воздействию кипящей воды. [28] Ионы трехвалентного актинида ведут себя аналогично трехвалентным ионам лантаноидов, следовательно, рассматриваемые сульфиды могут быть нерастворимыми, но это прямо не указано. [29] Трехвалентные сульфиды An разлагаются [30], но Edelstein et al. говорят, что они растворимы [31] , тогда как Хейнс говорит, что сульфид тория (IV) нерастворим. [32] В начале истории ядерного деления было отмечено, что осаждение сероводородом было «удивительно» эффективным способом выделения и обнаружения трансурановых элементов в растворе. [33] В том же духе Дешлаг пишет, что элементы после урана должны были иметь нерастворимые сульфиды по аналогии с переходными металлами третьего ряда. Но далее он отмечает, что элементы после актиния обладают свойствами, отличными от свойств переходных металлов, и утверждает, что они не образуют нерастворимых сульфидов. [34] Однако гидроксиды An нерастворимы [31] и могут быть осаждены из водных растворов их солей. [35] Наконец, многие комплексы An имеют «глубокие и яркие» цвета. [36]
  6. ^ Более тяжелые элементы, которые обычно или реже называют металлоидами , — Ge ; Ас , Сб ; Се , Те , По ; At — удовлетворяет некоторым из трёх частей определения Хоукса. Все они содержат нерастворимые сульфиды [35] [37] , но, по-видимому, только Ge, Te и Po имеют эффективно нерастворимые гидроксиды. [38] Все бары At могут быть получены в виде окрашенных (сульфидных) осадков из водных растворов их солей; [35] астат также осаждается из раствора сероводородом, но, поскольку видимые количества Ат никогда не синтезировались, цвет осадка неизвестен. [37] [39] Как элементы p-блока , их комплексы обычно бесцветны. [40]
  7. ^ Терминология классов A и B аналогична терминологии «жесткая кислота» и «мягкое основание», которая иногда используется для обозначения поведения ионов металлов в неорганических системах. [42]
  8. ^ Бе и Ал — исключения из этой общей тенденции. Они имеют несколько более высокие значения электроотрицательности. [43] Будучи относительно небольшими, их ионы +2 или +3 имеют высокую плотность заряда, тем самым поляризуя близлежащие электронные облака. Конечным результатом является то, что соединения Be и Al имеют значительный ковалентный характер. [44]
  9. ^ Если бы Гмелин работал с имперской системой мер и весов, он, возможно, выбрал бы 300 фунтов/фут 3 в качестве границы легкого/тяжелого металла, и в этом случае селен (плотность 300,27 фунтов/фут 3 ) достиг бы этой оценки, тогда как 5 г/см 3 = 312,14 фунта/фут 3 .
  10. ^ Свинец, кумулятивный яд , имеет относительно высокую распространенность из-за его широкого исторического использования и антропогенных выбросов в окружающую среду. [79]
  11. ^ Хейнс показывает количество олова <17 мг [80]
  12. ^ Айенгар записывает цифру 5 мг для никеля; [81] Хейнс показывает количество 10 мг [80]
  13. ^ Селен — неметалл.
  14. ^ Включает 45 тяжелых металлов, встречающихся в количествах менее 10 мг каждый, в том числе As (7 мг), Mo (5), Co (1,5) и Cr (1,4) [82]
  15. ^ Из элементов, обычно называемых металлоидами, B и Si считались неметаллами; Ge, As, Sb и Te как тяжелые металлы.
  16. ^ Ni, Cu, Zn, Se, Ag и Sb включены в Список токсичных загрязнителей правительства США ; [108] Mn, Co и Sn внесены в Национальный реестр загрязнителей, составленный правительством Австралии. [109]
  17. ^ Вольфрам может быть еще одним токсичным тяжелым металлом. [110]
  18. ^ Селен — самый токсичный из тяжелых металлов, необходимых млекопитающим. [114]
  19. ^ Микроэлементы, содержание которых намного меньше одной части на триллион Ra и Pa ​​(а именно Tc , Pm , Po , At , Ac , Np и Pu ), не показаны. Изобилие приходится на Лиде [131] и Эмсли; [132] типы явлений взяты из McQueen. [133]
  20. ^ В некоторых случаях, например, при наличии гамма-лучей высокой энергии или в среде с очень высокой температурой, богатой водородом , в рассматриваемых ядрах может наблюдаться потеря нейтронов или прирост протонов, что приводит к образованию (сравнительно редких) изотопов с дефицитом нейтронов . [138]
  21. ^ Выброс вещества при столкновении двух нейтронных звезд объясняется взаимодействием их приливных сил , возможным разрушением земной коры и ударным нагревом (что и происходит, если нажать на педаль газа в автомобиле при холодном двигателе). [141]
  22. ^ Железо, кобальт, никель, германий и олово также являются сидерофилами с точки зрения Земли в целом. [133]
  23. ^ Считается, что тепло, выходящее из внутреннего твердого ядра, вызывает движение во внешнем ядре, которое изготовлено из жидких сплавов железа. Движение этой жидкости генерирует электрические токи, которые порождают магнитное поле. [152]
  24. ^ Тяжелые металлы, которые встречаются в природе в количествах, слишком малых для того, чтобы их можно было экономически добывать (Tc, Pm, Po, At, Ac, Np и Pu), вместо этого производятся путем искусственной трансмутации . [154] Последний метод также используется для производства тяжелых металлов из америция. [155]
  25. ^ Сульфиды металлов 1 и 2 групп и алюминия гидролизуются водой; Сульфиды [170] скандия, [171] иттрия [172] и титана [173] нерастворимы.
  26. ^ Например, гидроксиды калия , рубидия и цезия имеют растворимость, превышающую 100 грамм на 100 грамм воды [175], тогда как гидроксиды алюминия (0,0001) [176] и скандия (<0,000 000 15 грамм) [177] считаются как нерастворимое.
  27. ^ Бериллий имеет «высокую» температуру плавления - 1560 К; Плавление скандия и титана при 1814 и 1941 К. [182]
  28. ^ Цинк — мягкий металл с твердостью по шкале Мооса 2,5; [183] ​​кадмий и свинец имеют более низкие показатели твердости — 2,0 и 1,5. [184] Цинк имеет «низкую» температуру плавления 693 К; кадмий и свинец плавятся при 595 и 601 К. [185]
  29. ^ К схеме сортировки было применено некоторое насилие и абстракция к деталям, чтобы сохранить количество категорий на управляемом уровне.
  30. ^ Кожа в значительной степени позеленела из-за образования защитной патины , состоящей из антлерита Cu 3 (OH) 4 SO 4 , атакамита Cu 4 (OH) 6 Cl 2 , брохантита Cu 4 (OH) 6 SO 4 , оксида меди Cu 2 O и тенорит CuO. [218]
  31. ^ Для лантаноидов это их единственное структурное применение, поскольку в остальном они слишком реакционноспособны, относительно дороги и в лучшем случае умеренно сильны. [230]
  32. ^ Велтер [232] классифицирует металлы чеканки как драгоценные металлы (например, серебро, золото, платина); тяжелые металлы очень высокой прочности (никель); тяжелые металлы малой прочности (медь, железо, цинк, олово, свинец); и легкие металлы (алюминий).
  33. ^ Эмсли [233] оценивает глобальные потери в шесть тонн золота в год из-за медленного изнашивания 18-каратных обручальных колец.
  34. ^ Листовой свинец, подверженный суровым условиям промышленного и прибрежного климата, прослужит веками [196]
  35. ^ Электроны, падающие на вольфрамовый анод, генерируют рентгеновские лучи; [266] рений придает вольфраму лучшую устойчивость к тепловому удару; [267] молибден и графит действуют как радиаторы. Молибден также имеет плотность почти вдвое меньшую, чем вольфрама, что позволяет уменьшить вес анода. [265]

Источники

Цитаты

  1. ^ Эмсли 2011, стр. 288, 374.
  2. ^ Пурре, Оливье; Боллинджер, Жан-Клод; Херстхаус, Эндрю (2021). «Хэви-метал: неправильно использованный термин?» (PDF) . Акта Геохимика . 40 (3): 466–471. Бибкод : 2021AcGch..40..466P. дои : 10.1007/s11631-021-00468-0. S2CID  232342843.
  3. ^ abcde Duffus 2002, с. 798
  4. ^ аб Рэнд, Уэллс и Маккарти 1995, стр. 23
  5. ^ аб Болдуин и Маршалл 1999, стр. 267
  6. ^ аб Лайман 2003, с. 452
  7. ^ ab Фармакопея США 1985, с. 1189
  8. ^ аб Рагурам, Сома Раджу и Шрирамулу 2010, стр. 15
  9. ^ ab Thorne & Roberts 1943, с. 534
  10. ^ abcd Хоукс 1997
  11. ^ ab Nieboer & Richardson 1980, стр. 4
  12. ^ аб Эмсли 2011
  13. ^ Хоффман, Ли и Першина 2011, стр. 1691, 1723; Бончев и Каменская 1981, с. 1182
  14. ^ Сильва 2010, стр. 1628, 1635, 1639, 1644.
  15. ^ Фурнье 1976, с. 243
  16. ^ abc Вернон 2013, с. 1703 г.
  17. ^ Моррис 1992, с. 1001
  18. ^ Горбачев, Замятнин и Лбов 1980, с. 5
  19. ^ abc Даффус 2002, с. 797
  20. ^ Залоги 2010, с. 1415
  21. ^ abc Лонго 1974, с. 683
  22. ^ Томасик и Ратаевич 1985, с. 433
  23. ^ аб Херрон 2000, стр. 511
  24. ^ аб Натанс 1963, с. 265
  25. ^ Топп 1965, с. 106: Швейцер и Пестерфилд, 2010, с. 284
  26. ^ Кинг 1995, с. 297; Меллор 1924, с. 628
  27. ^ Коттон 2006, с. 66
  28. ^ Олбатт и Делл 1963, стр. 1796 г.
  29. ^ Виберг 2001, стр. 1722–1723.
  30. ^ Виберг 2001, с. 1724 г.
  31. ^ аб Эдельштейн и др. 2010, с. 1796 г.
  32. ^ Хейнс 2015, стр. 4–95.
  33. ^ Уарт 1983, с. 94
  34. ^ Дешлаг 2011, с. 226
  35. ^ abc Wulfsberg 2000, стр. 209–211.
  36. ^ Арланд, Лильензин и Ридберг 1973, с. 478
  37. ^ аб Коренман 1959, с. 1368
  38. ^ Ян, Джолли и О'Киф 1977, с. 2980; Виберг 2001, стр. 592; Колтхофф и Элвинг 1964, с. 529
  39. ^ Закрытие 2015 г., с. 78
  40. ^ Приход 1977, с. 89
  41. ^ ab Rainbow 1991, с. 416
  42. ^ Нибур и Ричардсон 1980, стр. 6–7.
  43. ^ Ли 1996, стр. 332, 364.
  44. ^ Клагстон и Флемминг 2000, стр. 294, 334, 336.
  45. ^ Нибоер и Ричардсон 1980, с. 7
  46. ^ Нибоер и Ричардсон, 1980 г.
  47. ^ Хюбнер, Эстин и Герберт 2010, стр. 1511–1512.
  48. ^ Яруп 2003, с. 168; Расич-Милутинович и Йованович 2013, с. 6; Виджаявардена, Мегарадж и Найду, 2016, стр. 176
  49. ^ Даффус 2002, стр. 794–795, 800.
  50. ^ Эмсли 2011, с. 480
  51. ^ USEPA 1988, стр. 1; Уден 2005, стр. 347–348; ДеЗуан 1997, с. 93; Дев 2008 г., стр. 2–3.
  52. ^ Аб Икехата и др. 2015, с. 143
  53. ^ Эмсли 2011, с. 71
  54. ^ Эмсли 2011, с. 30
  55. ^ аб Подсики 2008, с. 1
  56. ^ Эмсли 2011, с. 106
  57. ^ Эмсли 2011, с. 62
  58. ^ Чахмурадян, Смит и Киники, 2015, стр. 456–457.
  59. ^ Коттон 1997, с. IX; Райан 2012, с. 369
  60. ^ Германн, Хоффманн и Эшкрофт 2013, стр. 11604–1.
  61. ^ Эмсли 2011, с. 75
  62. ^ Гриббон ​​2016, с. Икс
  63. ^ Эмсли 2011, стр. 428–429, 414; Виберг 2001, с. 527; Эмсли 2011, стр. 437, 21–22, 346–347, 408–409.
  64. ^ Раймонд 1984, стр. 8–9.
  65. ↑ Чемберс 1743: «То, что отличает металлы от всех других тел… это их тяжесть…»
  66. ^ Оксфордский словарь английского языка, 1989; Горд и Хедрик 2003, с. 753
  67. ^ Голдсмит 1982, с. 526
  68. ^ Хабаши 2009, с. 31
  69. ^ Гмелин 1849, с. 2
  70. ^ Маги 1969, с. 14
  71. ^ Ридпат 2012, с. 208
  72. ^ Даффус 2002, с. 794
  73. ^ Липер 1978, с. ix
  74. ^ Хаускрофт 2008, с. 802
  75. ^ Шоу, Саху и Мишра 1999, стр. 89; Мартин и Котри 1982, стр. 2–3.
  76. ^ Хюбнер, Эстин и Герберт 2010, с. 1513
  77. ^ ab Общество минералов, металлов и материалов, 2016 г.
  78. ^ Эмсли 2011, стр. 35, проходной
  79. ^ Эмсли 2011, стр. 280, 286; Baird & Cann 2012, стр. 549, 551.
  80. ^ ab Haynes 2015, стр. 7–48.
  81. ^ Айенгар 1998, с. 553
  82. ^ Эмсли 2011, стр. 47, 331, 138, 133, пасс.
  83. ^ Нибоер и Ричардсон 1978, с. 2
  84. ^ Эмсли 2011, стр. 604, 31, 133, 358, 47, 475.
  85. ^ Валкович 1990, стр. 214, 218.
  86. ^ Эмсли 2011, стр. 331, 89, 552.
  87. ^ Эмсли 2011, с. 571
  88. ^ Венугопал и Лаки 1978, с. 307
  89. ^ Эмсли 2011, стр. 24, проходное
  90. ^ Эмсли 2011, стр. 192, 197, 240, 120, 166, 188, 224, 269, 299, 423, 464, 549, 614, 559.
  91. ^ Даффус 2002, стр. 794, 799.
  92. ^ Бэрд и Канн 2012, стр. 519
  93. ^ Козин и Хансен 2013, с. 80
  94. ^ Baird & Cann 2012, стр. 519–520, 567; Русиняк и др. 2010, с. 387
  95. ^ Ди Майо 2001, с. 208
  96. ^ Перри и Вандеркляйн 1996, стр. 208
  97. ^ Любовь 1998, с. 208
  98. ^ Хендриксон 2016, с. 42
  99. ^ Рейес 2007, стр. 1, 20, 35–36.
  100. ^ Эмсли 2011, с. 311
  101. ^ Виберг 2001, стр. 1474, 1501.
  102. ^ abcdefgh Токар и др. 2013
  103. ^ Эйслер 1993, стр. 3, пасс.
  104. ^ Лемли 1997, с. 259; Олендорф 2003, с. 490
  105. ^ Государственный совет по ресурсам контроля воды, 1987, стр. 63
  106. ^ Скотт 1989, стр. 107–108.
  107. ^ Международная ассоциация сурьмы, 2016 г.
  108. ^ Правительство США, 2014 г.
  109. ^ Правительство Австралии, 2016 г.
  110. ^ Агентство по охране окружающей среды США, 2014 г.
  111. ^ Онг, Тан и Чунг 1997, стр. 44
  112. ^ Эмсли 2011, с. 146
  113. ^ Эмсли 2011, с. 476
  114. ^ Селинджер 1978, с. 369
  115. ^ Коул и Стюарт 2000, стр. 315
  116. ^ Клегг 2014
  117. ^ Эмсли 2011, с. 240
  118. ^ Эмсли 2011, с. 595
  119. ^ Намла, Джаджити; Мангсе, Джордж; Колеосо, Питер О.; Огбага, Чуквума К.; Нвагбара, Онинье Ф. (2022). «Оценка концентрации тяжелых металлов на муниципальной свалке под открытым небом: пример свалки Госа, Абуджа». Инновации и междисциплинарные решения для малообеспеченных территорий . Конспекты лекций Института компьютерных наук, социальной информатики и телекоммуникационной техники. Том. 449. стр. 165–174. дои : 10.1007/978-3-031-23116-2_13. ISBN 978-3-031-23115-5.
  120. ^ Станкович и Станкович, 2013, стр. 154–159.
  121. ^ https://blog.nationalgeographic.org/2015/08/03/heavy-metals-in-motor-oil-have-heavy-consequences/ Тяжелые металлы в моторном масле имеют тяжелые последствия.
  122. ^ «Страх на полях - Как опасные отходы становятся удобрениями - Распространение тяжелых металлов на сельскохозяйственных угодьях совершенно законно, но мало исследований было проведено, чтобы выяснить, безопасно ли это» .
  123. ^ https://hazwastehelp.org/ArtHazards/glassworking.aspx Опасности искусства
  124. ^ Ван, П.; Ху, Ю.; Ченг, Х. (2019). «Зольная пыль при сжигании твердых бытовых отходов (ТБО) как важный источник загрязнения тяжелыми металлами в Китае». Загрязнение окружающей среды . 252 (Часть А): 461–475. doi :10.1016/j.envpol.2019.04.082. PMID  31158674. S2CID  145832923.
  125. ^ Брэдл 2005, стр. 15, 17–20.
  126. ^ Харви, Хэндли и Тейлор 2015, с. 12276
  127. ^ Хауэлл и др. 2012 г.; Коул и др. 2011, стр. 2589–2590.
  128. ^ Амасава и др. 2016, стр. 95–101.
  129. ^ Массарани 2015
  130. ^ Торрис 2016
  131. ^ abc Lide 2004, стр. 14–17.
  132. ^ Эмсли 2011, стр. 29, проходное
  133. ^ abc McQueen 2009, с. 74
  134. ^ ab Cox 1997, стр. 73–89.
  135. ^ Кокс 1997, стр. 32, 63, 85.
  136. ^ Подосек 2011, с. 482
  137. ^ Падманабхан 2001, с. 234
  138. ^ Редер 2010, стр. 32, 33.
  139. ^ Хофманн 2002, стр. 23–24.
  140. ^ Хадхази 2016
  141. ^ Чоптуйк, Ленер и Претория 2015, стр. 383
  142. ^ Кокс 1997, стр. 83, 91, 102–103.
  143. ^ Берри и Мейсон 1959, стр. 210–211; Рэнкин 2011, с. 69
  144. ^ Хартманн 2005, с. 197
  145. ^ Юсиф 2007, стр. 11–12.
  146. ^ Берри и Мейсон 1959, с. 214
  147. ^ Юсиф 2007, с. 11
  148. ^ Виберг 2001, с. 1511
  149. ^ Эмсли 2011, с. 403
  150. ^ Литасов и Шацкий 2016, с. 27
  151. ^ Сандерс 2003; Пройсс 2011 г.
  152. ^ Природные ресурсы Канады, 2015 г.
  153. ^ Маккей, Маккей и Хендерсон, 2002, стр. 203–204.
  154. ^ Эмсли 2011, стр. 525–528, 428–429, 414, 57–58, 22, 346–347, 408–409; Келлер, Вольф и Шани 2012, с. 98
  155. ^ Эмсли 2011, стр. 32 и далее.
  156. ^ Эмсли 2011, с. 437
  157. ^ Чен и Хуан 2006, с. 208; Крандвелл и др. 2011, стр. 411–413; Реннер и др. 2012, с. 332; Сеймур и О'Фаррелли, 2012 г., стр. 10–12.
  158. ^ Крандвелл и др. 2011, с. 409
  159. ^ Международная ассоциация металлов платиновой группы, стр. 3–4.
  160. ^ Маклемор 2008, с. 44
  161. ^ Виберг 2001, с. 1277
  162. ^ Рассел и Ли 2005, с. 437
  163. ^ Маккарди 1992, с. 186
  164. ^ фон Церледер 1949, с. 68
  165. ^ Чавла и Чавла 2013, с. 55
  166. ^ фон Гляйх 2006, с. 3
  167. ^ Биддл и Буш 1949, с. 180
  168. ^ Мэгилл 1992, с. 1380
  169. ^ аб Гиддинг 1973, стр. 335–336.
  170. ^ Виберг 2001, с. 520
  171. ^ ab Schweitzer & Pesterfield 2010, с. 230
  172. ^ Макинтайр 1994, стр. 334
  173. ^ Бут 1957, с. 85; Хейнс, 2015, стр. 4–96.
  174. ^ Швейцер и Пестерфилд 2010, с. 230. Однако авторы отмечают, что «Сульфиды... Ga(III) и Cr(III) имеют тенденцию растворяться и/или разлагаться в воде».
  175. ^ Сиджвик 1950, с. 96
  176. ^ Ондрейчка, Кортус и Гинтер 1971, с. 294
  177. ^ Гшнейднер 1975, с. 195
  178. ^ Хасан 1996, с. 251
  179. ^ Брэди и Холум 1995, с. 825
  180. ^ Коттон 2006, с. 66; Арланд, Лильензин и Ридберг 1973, с. 478
  181. ^ Нибоер и Ричардсон 1980, с. 10
  182. ^ Рассел и Ли 2005, стр. 158, 434, 180.
  183. ^ Швейцер 2003, с. 603
  184. ^ Самсонов 1968, с. 432
  185. ^ Рассел и Ли 2005, стр. 338–339, 338, 411.
  186. ^ Эмсли 2011, стр. 260, 401.
  187. ^ Джонс 2001, с. 3
  188. ^ Береа, Родригес-Ибело и Наварро 2016, стр. 203
  189. ^ Алвес, Берутти и Санчес 2012, стр. 94
  190. ^ Ядав, Энтони и Субба Редди 2012, с. 231
  191. ^ Мастерс 1981, с. 5
  192. ^ Вульфсберг 1987, стр. 200–201.
  193. ^ Брайсон и Хаммонд 2005, стр. 120 (высокая плотность электронов); Frommer & Stabulas-Savage 2014, стр. 69–70 (высокий атомный номер)
  194. ^ Лэндис, Софилд и Ю 2011, с. 269
  195. ^ Прието 2011, с. 10; Пикеринг 1991, стр. 5–6, 17.
  196. ^ ab Эмсли 2011, с. 286
  197. ^ Бергер и Брюнинг 1979, стр. 173
  198. ^ Джексон и Саммит 2006, стр. 10, 13.
  199. ^ Шедд 2002, с. 80,5; Кантра 2001, с. 10
  200. ^ Сполек 2007, с. 239
  201. ^ Белый 2010, с. 139
  202. ^ Дапена и Тевес 1982, с. 78
  203. ^ Беркетт 2010, с. 80
  204. ^ Аб Мур и Рамамурти 1984, стр. 102
  205. ^ ab Национальный консультативный совет по материалам 1973, стр. 58
  206. ^ Ливси 2012, с. 57
  207. ^ ВанГелдер 2014, стр. 354, 801.
  208. ^ Национальный консультативный совет по материалам, 1971, стр. 35–37.
  209. ^ Фрик 2000, с. 342
  210. ^ Рокхофф 2012, с. 314
  211. ^ Рассел и Ли 2005, стр. 16, 96.
  212. ^ Морштейн 2005, с. 129
  213. ^ Рассел и Ли 2005, стр. 218–219.
  214. ^ Лах и др. 2015 г.; Ди Майо 2016, с. 154
  215. ^ Прешель 2005; Гуандалини и др. 2011, с. 488
  216. ^ Скуллос и др. 2001, с. 315; Ариэль, Барта и Брэндон 1973, с. 126
  217. ^ Вингерсон 1986, с. 35
  218. ^ Матий и Бабоян 1986, с. 299; Ливингстон 1991, стр. 1401, 1407.
  219. ^ Кейси 1993, с. 156
  220. ^ abc Брэдл 2005, с. 25
  221. ^ Кумар, Шривастава и Шривастава 1994, стр. 259
  222. ^ Нзержановский и Гавронский 2012, с. 42
  223. ^ Пачеко-Торгал, Джалали и Фучич 2012, стр. 283–294, 297–333.
  224. ^ Веннер и др. 2004, с. 124
  225. ^ Технические публикации 1958, с. 235: «Вот прочный нож из твердого металла... для резки... навесных замков, стальных решеток и других тяжелых металлов».
  226. ^ Ная и Волески 2009, с. 41
  227. ^ Военно-морское ведомство, 2009 г., стр. 3.3–13.
  228. ^ Ребхандл и др. 2007, с. 1729 г.
  229. ^ Гринберг и Паттерсон 2008, с. 239
  230. ^ Рассел и Ли 2005, стр. 437, 441.
  231. ^ Роу и Роу 1992
  232. ^ Велтер 1976, с. 4
  233. ^ Эмсли 2011, с. 208
  234. ^ Эмсли 2011, с. 206
  235. ^ Гюней и Загури, 2012, с. 1238; Куи и др. 2015, с. 77
  236. ^ Брефол и МакКрайт 2001, с. 15
  237. ^ Рассел и Ли 2005, стр. 337, 404, 411.
  238. ^ Эмсли 2011, стр. 141, 286.
  239. ^ Эмсли 2011, с. 625
  240. ^ Эмсли 2011, стр. 555, 557.
  241. ^ Эмсли 2011, с. 531
  242. ^ Эмсли 2011, с. 123
  243. ^ Вебер и Рутула 2001, с. 415
  244. ^ Данн 2009; Бонетти и др. 2009, стр. 1, 84, 201.
  245. ^ Десоиз 2004, с. 1529
  246. ^ Атлас 1986, с. 359; Лима и др. 2013, с. 1
  247. ^ Волеский 1990, с. 174
  248. ^ Накбанпоте, Месунгноен и Прасад 2016, стр. 180
  249. ^ Эмсли 2011, стр. 447, 74, 384, 123.
  250. ^ Эллиот 1946, с. 11; Варт 1956, с. 571
  251. ^ МакКолм 1994, с. 215
  252. ^ Эмсли 2011, стр. 135, 313, 141, 495, 626, 479, 630, 334, 495, 556, 424, 339, 169, 571, 252, 205, 286, 599.
  253. ^ Эвертс 2016
  254. ^ Эмсли 2011, с. 450
  255. ^ Эмсли 2011, с. 334
  256. ^ Эмсли 2011, с. 459
  257. ^ Мозель 2004, стр. 409–410.
  258. ^ Рассел и Ли 2005, с. 323
  259. ^ Эмсли 2011, с. 212
  260. ^ Треткофф 2006
  261. ^ Эмсли 2011, стр. 428, 276, 326–327.
  262. ^ Эмсли 2011, стр. 73, 141, 141, 141, 355, 73, 424, 340, 189, 189.
  263. ^ Эмсли 2011, стр. 192, 242, 194.
  264. ^ Баранофф 2015, с. 80; Вонг и др. 2015, с. 6535
  265. ^ ab Ball, Moore & Turner 2008, стр. 177
  266. ^ Болл, Мур и Тернер 2008, стр. 248–249, 255.
  267. ^ Рассел и Ли 2005, с. 238
  268. ^ Тиса 2001, с. 73
  269. ^ Чендлер и Роберсон, 2009, стр. 47, 367–369, 373; Исмаил, Хулбе и Мацуура 2015, с. 302
  270. ^ EBBing & Gammon 2017, стр. 695
  271. ^ Пан и Дай 2015, с. 69
  272. ^ Браун 1987, с. 48

Рекомендации

дальнейшее чтение

Определение и использование

Токсичность и биологическая роль

Формирование

Использование

Внешние ссылки