PIERWIASTKI GRUPY lll

Pierwiastki grupy llla należą do głównych

składników skorupy ziemskiej takich jak

glin, oraz do śladowych jak bor, gal i ind.

Wykazują zróżnicowane właściwości

geochemiczne i biochemiczne.

Do grupy lllb należy: skand oraz grupy

pierwiastków takich jak lantanowce i

aktynowce.

BOR

Informacje ogólne:

•

Bor rozmieszczony jest w skorupie

ziemskiej nierównomiernie

• Wysokie koncentracje występują w

biolitach

• Trójwartościowy anion boru tworzy

borany oraz wchodzi w skład krzemianów

•Podczas wietrzenia ulega rozpuszczeniu

• W środowisku kwaśnym dominuje

B(OH)

4-

w obojętnym i alkalicznym H

2

BO

3-

oraz

B

4

O

72-

Gleby:

•Bor należy do pierwiastków łatwo
migrujących w glebach
•Stężenie w roztworach glebowych jest na
ogół duże
•Rozpuszczalny w wodzie jest łatwo
dostępny dla roślin i ta forma służy w
rolnictwie do celów diagnostycznych
•Rozmieszczenie boru nie wykazuje
powiązania z rodzajem gleby
•Nieprawidłowe odprowadzanie ścieków
przemysłowych i komunalnych może być
przyczyna lokalnego skażenia gleb tym
pierwiastkiem. Zawartość boru w glebach w
takiej sytuacji wzrasta nawet 100-krotnie.

Wody:

•

Powszechny składnik wód powierzchniowych

•Jego stężenie w wodzie morskiej jest wyższe niż w
zbiornikach śródlądowych
•Najczęściej w wodzie tworzy związki B(OH)

3

i B(OH)

4-

Atmosfera

:

•

Stężenie boru w powietrzu ulega dużym

wahaniom wynika to z naturalnej lotności tego
pierwiastka (wybuchy wulkaniczne, ulatnianie się z
wody morskiej) jak i z zanieczyszczeń
przemysłowych

•Główne źródło boru związane jest ze spalaniem
węgli.

Rośliny:

•Bor jest niezbędnym składnikiem roślin do
prawidłowego rozwoju i wzrostu
•Funkcje boru:

Udział w metabolizmie węglowodanów
Regulacja przepływu cukrów przez błony komórkowe
Regulacja rozwoju tkanek
Wpływ na strukturę ścian komórkowych

•Działa ochronnie jako antyoksydant
•Warzywa i owoce zawierają dość zbliżone ilości
boru, najwięcej fasola i kapusta
•Zarówno niedobór jak i nadmiar powoduje
zaburzenia procesów metabolicznych
•Objawy toksyczności są zbliżone do symptomów
niedoboru

Organizmy zwierzęce i człowiek:

•Wpływ na metabolizm wapnia, fosforu i fluoru
•Korzystnie wpływa na aktywność komórek mózgowych
•Źródło boru: rośliny motylkowe, warzywa i orzechy

Zastosowanie i zanieczyszczenie:

•Wydobywa się go z solanek

•Stosowany do:

 Utwardzania stali

 Pochłaniania neutronów w technice

reaktorowej

 Produkcji środków do prania

 Preparatów farmaceutycznych oraz

kosmetycznych

GLIN

Informacje ogólne

•

Jeden z głównych składników

budujących skorupę ziemską

•Zajmuje trzecie miejsce po

tlenie i krzemie

•Wykazuje powinowactwo do

połączeń z tlenem

•Najczęściej występuje jako Al

3+

Gleby:

•Glin jest podstawowym składnikiem
większości minerałów
•W roztworze glebowym występują różne
rodzaje glinu co jest uzależnione od odczynu

pH 4-5 Al(OH)

2+

, Al.(OH)

2+

pH 5,5-7 AL

3+

pH 7-8 Al(OH)

4-

Wody:

•Tworzy formy uwodnione jak i wielopierścieniowe
związki

•W roztworach wodnych glin jest szczególnie
szkodliwy dla roślin

•Szkodliwe działanie na ryby wiąże się z
procesem wytrącania tego metalu na skrzelach

Organizmy zwierzęce i człowiek:

•W organizmach zwierzęcych występuje w
ilościach śladowych
•Źródło glinu stanowią warzywa i owoce oraz
produkty przetworzone np. mleko w proszku
•Nadmiar glinu w diecie stanowi zagrożenie
dla zdrowia człowieka i zwierząt

Zastosowanie i zanieczyszczenie:

•Znajduje szerokie zastosowanie jako składnik
lekkich stopów używanych do przewodów
elektrycznych i aparatury chemicznej

•W produkcji blach i folii

•Pewne ilości glinu uwalniane są przez
przemysł metalurgiczny oraz przy spalaniu
węgla

Gal

Informacje ogólne:

• Występuje w skałach

•Otrzymywany jest najczęściej

przy eksploatacji sfalerytu lub

innych siarczkowych złóż metali

•Zastosowanie w przemyśle jest

niewielkie

•Używany w przemyśle

elektronicznym jako podstawowy

półprzewodnik

•Oraz do produkcji urządzeń

pomiarowych do wysokich

temperatur

Wody:

• Silnie rozproszony w wodach powierzchownych

Roślin
y:

•Występuje we wszystkich tkankach
roślinnych

Organizmy zwierzęce i
człowiek:

•Występuje w tkankach zwierzęcych i jest
go więcej w organizmach morskich niż w
ssakach lądowych

•Biologiczna funkcja galu nie jest
określona

IND

Informacje ogólne:

• Metal silnie rozproszony w

skorupie ziemskiej

•Największe zawartości przypadają

na kwaśne skały magmowe

•Ind w największej ilości występuje

w powierzchniowych poziomach

gleb organicznych

•Słabo przyswajalny z pożywieniem

przez organizmy zwierzęce

TAL

Informacje ogólne:

•

Najwyższe zawartości talu

przypadają na pośrednie i kwaśne

skały magmowe oraz na skały ilaste

•Towarzyszy on siarczkowym

złożom innych metali

•Występuje na trzech stopniach

utlenienia

•Jest łatwo pobierany przez rośliny

• Głównym źródłem talu

emitowanego do atmosfery są pyły

cemen

towni

Organizmy zwierzęce i człowiek:

•Występuje we wszystkich tkankach
zwierzęcych
•Poznano jedynie szkodliwe działanie
tego metalu
•Jest równie toksyczny przy
pobieraniu droga pokarmową jak i
podczas wdychania
•Charakterystyczne objawy zatruć to
łysienie lub wypadanie sierści,
zaburzenia trawienne, czarna
pigmentacja korzeni włosa, zmiany
psychiczne oraz uszkodzenia układu
naczyniowo-sercowego

SKAND

Gleby:

•Najwięcej znajduje się w czarnoziemach i
glebach brunatnych
•Gleby w otoczeniu zakładów przemysłowych
zużywające surowce energetyczne zawierają
większe ilości tego pierwiastka

Organizmy zwierzęce i człowiek:

•Skand jest bardzo rozproszony w tkankach
organizmów zwierzęcych

•Wykazuje tendencje do nagromadzenia się w
tkankach kostnych

ITR

Informacje ogólne:

•

Itr jest dość ściśle powiązany

geochemicznie z lantanowcami

•Łatwo tworzy związki tlenowe i

podlega wiązaniom z

krzemionkami i fosforanami

•Najwięcej itru znajduje się w

glebach gliniastych

•Najwięcej itru koncentrują porosty

i mszaki, ale duże ilości

stwierdzono też w popiołach

krzewów i drzew

LANTANOWCE

• Stanowią grupę 15 pierwiastków od

lantanu do lutetu

• Posiadają podobne cech chemiczne i

geochemiczne

• Inna nazwa to pierwiastki ziem

rzadkich

Gleby:

•Biorąc pod uwagę całą grupę
można wyznaczyć pewne
prawidłowości

Podwyższona ilość lantanowców w
torfach w porównaniu z
sąsiadującymi glebami mineralnymi
Wpływ skały macierzystej na
poziom lantanowców w glebach
Wzbogacenie gleb w lantanowce do
skał podłoża

Rośliny:

•Występowanie lantanowców w roślinach
ściśle odzwierciedla ich zawartość w
glebach, a proporcje ilościowe są podobne w
roślinach i glebach
•Lantanowce są łatwo pobierane przez
rośliny
•Niektóre rośliny wykazują właściwości
akumulowania tych pierwiastków

Organizmy zwierzęce i
człowiek:

•W postaci tlenków są słabo przyswajalne
przez organizmy zwierzęce z pokarmu

•Szkodliwe mogą być wdychane przez dłuższy
okres pyły przemysłowe wzbogacone w
pierwiastki ziem rzadkich co prowadzi do
nagromadzenia w płucach głównie ceru i
neodymu

AKTYNOWCE

•

Grupa liczy 14 metali

•Tylko dwa pierwiastki mają bardzo długi

okres połowicznego rozpadu i występują w

znaczących ilościach w środowiskach

ziemskich

•Pluton może stanowić zagrożenie dla

środowiska biologicznego i jest używany

jako paliwo w reaktorach atomowych

•Uran wykorzystywany jest w energetyce

jądrowej jako paliwo oraz w przemyśle

zbrojeniowym jako głowice jądrowe

•Tor jest paliwem w reaktorach atomowych

Organizmy zwierzęce i człowiek:

•Aktynowce są pobierane z pożywieniem i szybko
wchłaniane z przewodu pokarmowego
•Pyły wzbogacone w te pierwiastki mogą stanowić
zagrożenie dla zdrowia
•Uran najczęściej dostaje się do organizmów drogą
oddechową oraz wskutek kontaktu ze skórą
•Powoduje uszkodzenie nerek, upośledzając funkcje
wydzielnicze tego organu
•Ogranicza przepuszczalność naczyń kapilarnych,
powoduje wzrost ciśnienia oraz zwiększa lepkość
krwi
•Pluton jest pierwiastkiem radioaktywnym i zarazem
jest uważany za bardzo toksyczny dla człowieka

RADON

Informacje ogólne:

• Szlachetny gaz radioaktywny

•Powstaje w procesach szeregów

uranowych z radu

•Nagromadzenie się radonu w

budynkach w których znajdują się

ludzie, uważane jest za jeden z

istotnych czynników rakotwórczych

PIERWIASTKI GRUPY IV

• Właściwości pierwiastków z grupy

IV są bardzo zróżnicowane

• Często są czterowartościowe i

wykazują charakter amfoteryczny

• Grupa IVa obejmuje: C, Si, Ge, Sn,

Pb

• Grupa IVb obejmuje: Ti, Zr, Hf

KRZEM

Gleby:

•Występuje w postaci krzemionki- SiO

2

•Rozpuszczalność krzemu wzrasta wraz z
wartością pH gleby

Organizmy zwierzęce i człowiek:

•Spełnia podstawową rolę w procesach powstawania
życia tzn. syntezy białek

•Największe zawartości krzemu przypadają na kości,
ścięgna, skórę i płuca

•Potrzebny do mineralizacji kości i utwardzania
tkanek łącznych

•Nie jest pierwiastkiem toksycznym, wyjątek
stanowią krzemiany wstęgowe o włóknistej budowie
np. azbest
Drobne igiełki azbestu po dostaniu się do organizmu
działają podrażniająco na tkanki i uważane są za
jeden z mechanicznych czynników rakotwórczych

GERMAN

Informacje ogólne:

•

Otrzymywany jest głównie z pyłów hut

cynku i miedzi oraz z popiołu niektórych

węgli

• Stosuje się go do produkcji stopów

metali w przemyśle elektronicznym do

produkcji półprzewodników i wyrobu

szkieł specjalnych

• German jest mało szkodliwy dla

człowieka, ale wdychanie pyłów

zawierających halogenki germanu działa

toksycznie, podlega koncentracji w

nerkach, wątrobie, śledzionie i kościach

CYNA

Informacje ogólne:

•Przejawia właściwości chalkofilne i oksyfilne

•Najczęściej tworzy minerał kasyteryt SnO

2,

odporny na wietrzenie

•Występuje we wszystkich roślinach lądowych

•Nadmiar cyny jest szkodliwy dla wszystkich

roślin, szczególnie dla grzybów

•Podlega metylacji zarówno biotycznej jak i

abiotycznej tworząc związki o różnym stopniu

mobilności i toksyczności

• Podlega ona bioakumulacji w fito- i

zooplanktonie

• Cyna pochodząca z farb do malowania

okrętów i łodzi nagromadza się w osadach

dennych

Informacje ogólne cd.:

• Żywność pochodząca z puszek niepowlekanych

może zawierać ponad 100 ppm cyny, a

przetrzymywanie otwartych puszek zwiększa

jeszcze stężenie tego metalu

• Żywność z puszek powlekanych wewnątrz

zawiera na ogół <25 ppm tego metalu

• Cyna znajduje zastosowanie w przemyśle

metalurgicznym i farbiarsko-emalierskim oraz w

produkcji tworzyw sztucznych i środków ochrony

roślin

• Największe zużycie przypada na produkcję blach

cynkowanych oraz stopów lutowniczych

OŁÓW

Informacje ogólne:

•

Stanowi duże zagrożenie dla zdrowia

człowieka

• Łatwe wydobycie i obróbka były

przyczyną bardzo wczesnego

wykorzystywania go do różnych wyrobów

• Ołów uznano za trujący składnik

pożywienia

• Wyróżnia się ołów „pierwotny” oraz

„wtórny”

•Często służy jako wskaźnik do prospekcji

geochemicznej

• Słabo migruje w profilu glebowym

Gleby:

• Największe zagrożenie dla ekosystemów
stanowi zanieczyszczenie ołowiem lekkich
gleb kwaśnych.
Jednak wieloletnie działanie ołowiu
powoduje także degradacje ciężkich gleb
odpornych

Wody:

•

Naturalna zawartość ołowiu w wodach jest

niska

•W wodzie podlega intensywnej
bioakumulacji

•Fauna morska, a zwłaszcza skorupiaki i
małże są dobrym wskaźnikiem skażeń
ołowiem

Rośliny:

•Obserwowany szkodliwy wpływ ołowiu
wywołuje głównie zaburzenia fotosyntezy,
podziału komórek oraz gospodarki wodnej
•Objawy toksyczności polegają na
ciemnozielonym zabarwieniu i więdnięciu
liści oraz skróceniu korzeni
•Ołów z opadów atmosferycznych stanowi
ważne źródło zanieczyszczenia roślin
•Wapniowanie gleb, intensywne nawożenie
fosforowe z dodatkiem siarki oraz
zwiększenie ilości próchnicy może
ograniczać pobieranie ołowiu przez rośliny

Organizmy zwierzęce i człowiek:

•

W organizmach morskich dochodzi do

większego nagromadzenia niż w ssakach
lądowych, u których koncentruje się na ogół w
kościach
•Do organizmu człowieka ołów dostaje się przez
układ oddechowy i przewód pokarmowy
•Stwierdzono ścisłą zależność poziomu ołowiu we
krwi dzieci od jego zawartości w glebie
•Narządy najbardziej narażone na zatrucie:
wątroba, nerki, szpik, mózg
•Ołów wprowadzany do organizmu przechodzi
prawie w całości do krwi i łączy się z białkami
osocza
•Część jego podlega odkładaniu w kościach i
tkankach miękkich

TYTAN

Informacje ogólne:

• Podrzędny składnik skorupy ziemskiej

• Tworzy szereg jonów kompleksowych

• Używany w przemyśle farbiarskim i

papierniczym

• Występowanie tytanu w powietrzu pochodzi w

dużym stopniu z naturalnego zapylenia

• Korzystnie wpływa na fotosyntezę

• Występuje we wszystkich tkankach organizmów

zwierzęcych

•

Nie stanowi dużego zagrożenia

toksykologicznego

CYRKON

Informacje ogólne:

• Największe ilości cyrkonu

występują w pośrednich skałach

magmowych

•Cyrkon jest słabo dostępny dla

roślin, a pobrany przez korzenie

jest na ogół w nich zatrzymywany

• Występuje w większości

organów zwierzęcych, a

największe stężenia przypadają

na tkankę tłuszczową

HAFN

Informacje ogólne:

•

Hafn jest pierwiastkiem rzadkim o

właściwościach zbliżonych do cyrkonu

• Wprowadzony do gleb ze ściekami

komunalnymi jest pobierany przez

rośliny a następnie przez zwierzęta

•W organizmach zwierzęcych podlega

akumulacji w wątrobie, nerkach i

kościach

• Stosuje się go w metalurgii do

produkcji stopów twardych i

odpornych na wysokie temperatury

oraz w przemyśle ceramicznym

Przygotowała:

Karolina Żak

Dziękuję za uwagę!