Salsa de definició

2007/06/01 Kortabitarte Egiguren, Irati - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Kimika

(Foto: D'arxiu)

Pesat significa alta densitat en el seu ús habitual. Metall significa element pur o aliatge d'elements metàl·lics. La denominació de metall pesant s'ha utilitzat durant anys, però suscita dubtes entre els experts. És necessari definir o classificar metalls? És a dir, els elements que entren en aquest sac tenen cert caràcter col·lectiu?

Els gasos nobles, per exemple, són elements del grup 18 de la taula periòdica. Tots ells són àtoms estables i químicament poc reactius. Això els confereix un cert caràcter col·lectiu. Els metalls són elements capaços de conduir electricitat i amb lluentor metàl·lica. També poden formar cations i contenen òxids bàsics. Totes aquestes característiques són iguals. No obstant això, tal vegada aquesta definició no aclareixi molt. De fet, segons aquesta definició, la majoria dels elements de la Taula periòdica poden ser metalls. Per això, els metalls es distribueixen en grups més petits en funció de les seves característiques pròpies i del seu ús. Dins d'aquesta distinció es troben els metalls pesants, nom que s'ha vingut utilitzant durant anys entre els químics i que es continua utilitzant en l'actualitat, malgrat les incerteses que planteja. La Unió Internacional per a la Química Pura i Aplicada (IUPAC) encara no ha donat la seva definició (és un organisme normatiu de referència en l'àmbit de la Química que estableix, entre altres, normes per a la designació de compostos químics). És més, ha publicat diversos informes sobre el debat sobre la definició de metalls pesants.

Sense criteri

Segons un informe del IUPAC, durant anys s'han tingut en compte diferents criteris per a la definició de metalls pesants. S'han utilitzat com a criteris la densitat, la massa atòmica, el nombre atòmic i la toxicitat, entre altres. Així, en la bibliografia es recullen diverses definicions. No obstant això, com la denominació s'ha utilitzat durant anys sense cap criteri concret, existeixen contradiccions entre unes definicions i unes altres. La denominació de metalls pesants també s'ha utilitzat per als semi-metalls, com l'arsènic en alguns casos. No hi ha res clar.

Curiosament, la denominació de metall pesant s'utilitzava fins a 1936 per a designar armes grans o grans talents o capacitats. Quant als elements químics, una de les referències més antigues al terme apareix en la tercera edició del llibre Inorganic Chemistry, publicat aquest mateix any a Londres. No obstant això, aquesta definició no ha estat utilitzada en publicacions posteriors. La definició donada per Bjerrum prenia com a criteri la densitat dels elements. En concret, el metall pesant tocava elements de densitat superior a 7 g/cm 3. Amb els anys aquesta definició s'ha anat modificant modificant el límit de densitat.

Encara que la classificació per densitat estava relacionada amb la reactivitat, alguns experts van trobar que la densitat no tenia una importància cabdal en la reactivitat dels metalls. Per això, les definicions s'han adaptat a partir de la massa o pes atòmic. Això ha aproximat d'alguna manera la definició a la taula periòdica. És a dir, la font d'informació més coneguda sobre la classificació dels elements químics. No obstant això, no cregueu que aquest criteri en funció de la massa tampoc és gens clar.

H. Bennet i R. J. Segons els editors Lewis, per exemple, es poden considerar com a metalls pesants aquells elements que tenen una massa atòmica major que el sodi (Na), és a dir, major de 23, per la qual cosa els que es troben a partir del magnesi (Mg). G. M. Per part seva, Rand i el seu equip afirmen que els metalls pesants són elements amb una massa atòmica superior a 40, és a dir, a partir de l'escandi (Sc).

Els científics no veuen una via clara per a definir els metalls pesants.

D'arxiu

Altres definicions es basen en el nombre atòmic. Entre ells, almenys uns pocs experts o definicions coincideixen: els metalls pesants són aquells que tenen un nombre atòmic superior a 20, és a dir, els que van des del sodi (Na). No obstant això, existeix un petit problema: en aquest grup s'inclouen el magnesi (Mg) i el potassi (K), sent la densitat de tots dos molt baixa. És a dir, no s'ajusta en absolut a la definició de densitat com a criteri. Ni tan sols a partir d'un dels límits més baixos de densitat.

La toxicitat és un altre criteri àmpliament utilitzat en la classificació de metalls pesants. Sense una altra base, per la seva toxicitat per al medi ambient, alguns elements com el plom (Pb), el cadmi (Cd) i el mercuri (Hg) es consideren metalls pesants, i els seus compostos.

No obstant això, la toxicitat dels metalls pesants en general no està relacionada amb les seves característiques intrínseques sinó amb la seva concentració. És més, sovint, la toxicitat depèn del compost que el formen. Per exemple, les característiques de l'estany i de l'òxid de tribultilestaño són molt diferents. La toxicitat del primer és molt baixa, mentre que la segona és bastant tòxica. Alguna cosa semblança ocorre amb el crom. El crom no és tòxic en acer inoxidable, mentre que l'ió cromat el relaciona amb el càncer de pulmó. Aquest és, per tant, el motiu pel qual es descarta el concepte de metalls pesants. De fet, no té molt sentit introduir metalls i els seus compostos en el mateix sac de la toxicitat.

Terme obsolet

El magnesi no es troba lliure en la naturalesa, sinó que forma diversos compostos. El sodi (a la dreta) és un metall tou i lleuger.

(Foto: MEC)

Onze definicions, molts dubtes i gens clar. És a dir, sense un clar caràcter col·lectiu per als metalls pesants. De fet, malgrat les característiques comunes dels metalls, cadascun té les seves característiques físic-químiques. No sols això, cadascun d'ells pot formar diversos compostos, cadascun dels quals té les seves pròpies característiques. Per tant, no té molt sentit la inclusió de metalls en un mateix grup i els seus compostos.

Per això, segons el comitè d'experts del IUPAC, seria convenient prescindir del concepte de metalls pesants, ja que manca de base científica. A més, en l'actualitat, com s'ha esmentat anteriorment, el concepte de metalls pesants s'associa sovint amb un grup d'elements o compostos que poden tenir relació amb la contaminació i la toxicitat. No obstant això, aquest grup d'experts no fa cap relació directa entre la densitat i la resta de característiques físiques químiques (massa atòmica, nombre atòmic, etc.) i la toxicitat.

La toxicitat dels metalls pesants, en general, no està relacionada amb les seves característiques intrínseques sinó amb la seva concentració.

MEC

Per tant, des d'un punt de vista acadèmic, es pot dir clarament que el concepte de metalls pesants està obsolet i hauria de ser descartat. No obstant això, serà difícil estendre aquest punt de vista de l'acadèmia a la societat, i fins i tot aconseguint-lo, encara hi hauria un problema amb la denominació de metall. De fet, en l'actualitat s'utilitza el terme metall per a referir-se tant als metalls com als seus compostos. Això significa que els metalls i els seus compostos són tractats com si anessin de les mateixes característiques físic-químiques, biològiques i toxicològiques, i això no és així.

El contrari ocorre en el cas del carboni. És a dir, no s'utilitza la denominació de carboni per a representar tots els compostos del carboni. De fet, si això fos així, el carboni seria considerat com un ésser humà cancerigen, ja que alguns dels seus compostos són cancerígens. Per tant, els metalls, igual que els compostos carbonosos, haurien de ser analitzats per separat.

Sense esmentar la paraula Astun

Per a mesurar la toxicitat dels metalls i els seus compostos és necessari comprendre la seva utilitat per als éssers vius. Aquesta biodisponibilitat depèn de paràmetres biològics i metalls, els seus ions i els seus compostos. Tot això, al seu torn, depèn de l'estructura atòmica dels metalls, que es descriu en la Taula periòdica.

En la interacció entre metalls i éssers vius predominen les característiques dels ions de metalls com a àcids de Lewis. Els àcids de Lewis són captadors d'electrons, per la qual cosa són capaços de formar complexos amb diversos ligandos (ions o molècules que formen complexos). La classificació dels àcids de Lewis dels ions metàl·lics depèn de la seva afinitat amb aquests ligantes.

Si ens fixem en la Taula periòdica, veurem que la separació entre els metalls de la classe A i els límits és bastant evident. La separació entre els metalls de classe B i els que estan en el límit és menys clara. Es diu que els metalls tipus A contenen àcids de Lewis durs i metalls tipus B àcids de Lewis tous.

En definitiva, la classificació dels metalls en funció d'aquesta acidesa ens proporciona informació sobre la capacitat d'aquests metalls per a formar complexos. Normalment, els ions dels metalls tipus A i tipus B completen els complexos amb ligantes de característiques similars als seus, durs i tous. Així mateix, permet predir quins ions o complexos metàl·lics són tòxics.

Basant-se en les característiques dels àcids de Lewis, els químics Nieboer i Richadson, per exemple, van descobrir que els metalls tipus B i alguns dels límits poden produir alteracions nocives en l'estructura tèxtil a causa de la seva afinitat amb els grups fosfats.

Metalls tipus A (àcids de Lewis durs) : Li, Be, Na, Mg, Al, K, Ca, Sc, Tu, Fe(III), Rb, Sr, I, Zr, Cs, Ba, La, Hf, Fr, Ra, Ac, Th.

Metalls tipus B (àcids de Lewis tous) : Cu(I), Pd, Ag, Cd, Anar, Pt, Au, Hg, Tl, Pb(II).

Metalls en el límit : V, Cr, Mn, Fe(II), Co, Ni, Cu(II), Zn, Rh, Pb(IV), Sn.