Salsa de definición

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

• Kimika

(Foto: De arquivo)

Pesado significa alta densidade no seu uso habitual. Metal significa elemento puro ou aliaxe de elementos metálicos. A denominación de metal pesado utilizouse durante anos, pero suscita dúbidas entre os expertos. É necesario definir ou clasificar metais? É dicir, os elementos que entran neste saco teñen certo carácter colectivo?

Os gases nobres, por exemplo, son elementos do grupo 18 da táboa periódica. Todos eles son átomos estables e químicamente pouco reactivos. Isto confírelles un certo carácter colectivo. Os metais son elementos capaces de conducir electricidade e con brillo metálico. Tamén poden formar cationes e conteñen óxidos básicos. Todas estas características son iguais. Con todo, talvez esta definición non aclare moito. De feito, segundo esta definición, a maioría dos elementos da Táboa Periódica poden ser metais. Por iso, os metais distribúense en grupos máis pequenos en función das súas características propias e do seu uso. Dentro desta distinción atópanse os metais pesados, nome que se veu utilizando durante anos entre os químicos e que se segue utilizando na actualidade, a pesar das incertezas que expón. A Unión Internacional paira a Química Pura e Aplicada (IUPAC) aínda non deu a súa definición (é un organismo normativo de referencia no ámbito da Química que establece, entre outras, normas paira a designación de compostos químicos). É máis, publicou varios informes sobre o debate sobre a definición de metais pesados.

Sen criterio

Segundo un informe do IUPAC, durante anos tivéronse en conta diferentes criterios paira a definición de metais pesados. Utilizáronse como criterios a densidade, a masa atómica, o número atómico e a toxicidade, entre outros. Así, na bibliografía recóllense varias definicións. Con todo, como a denominación utilizouse durante anos sen ningún criterio concreto, existen contradicións entre unhas definicións e outras. A denominación de metais pesados tamén se utilizou paira os semi-metais, como o arsénico nalgúns casos. Non hai nada claro.

Curiosamente, a denominación de metal pesado utilizábase até 1936 paira designar armas grandes ou grandes talentos ou capacidades. En canto aos elementos químicos, una das referencias máis antigas ao termo aparece na terceira edición do libro Inorganic Chemistry, publicado ese mesmo ano en Londres. Con todo, esta definición non foi utilizada en publicacións posteriores. A definición dada por Bjerrum tomaba como criterio a densidade dos elementos. En concreto, o metal pesado tocaba elementos de densidade superior a 7 g/cm 3. Cos anos esta definición foise modificando modificando o límite de densidade.

Aínda que a clasificación por densidade estaba relacionada coa reactividad, algúns expertos atoparon que a densidade non tiña una importancia capital na reactividad dos metais. Por iso, as definicións adaptáronse a partir da masa ou peso atómico. Isto aproximou dalgunha maneira a definición á táboa periódica. É dicir, a fonte de información máis coñecida sobre a clasificación dos elementos químicos. Con todo, non creades que este criterio en función da masa tampouco está nada claro.

H. Bennet e R. J. Segundo os editores Lewis, por exemplo, pódense considerar como metais pesados aqueles elementos que teñen una masa atómica maior que o sodio (Na), é dicir, maior de 23, polo que os que se atopan a partir do magnesio (Mg). G. M. Pola súa banda, Rand e o seu equipo afirman que os metais pesados son elementos cunha masa atómica superior a 40, é dicir, a partir do escandio (Sc).

Os científicos non ven una vía clara paira definir os metais pesados.

De arquivo

Outras definicións baséanse no número atómico. Entre eles, polo menos uns poucos expertos ou definicións coinciden: os metais pesados son aqueles que teñen un número atómico superior a 20, é dicir, os que van desde o sodio (Na). Con todo, existe un pequeno problema: neste grupo inclúense o magnesio (Mg) e o potasio (K), sendo a densidade de ambos moi baixa. É dicir, non se axusta en absoluto á definición de densidade como criterio. Nin sequera a partir de uno dos límites máis baixos de densidade.

A toxicidade é outro criterio amplamente utilizado na clasificación de metais pesados. Sen outra base, pola súa toxicidade paira o medio ambiente, algúns elementos como o chumbo (Pb), o cadmio (Cd) e o mercurio (Hg) considéranse metais pesados, e os seus compostos.

Con todo, a toxicidade dos metais pesados en xeral non está relacionada coas súas características intrínsecas senón coa súa concentración. É máis, a miúdo, a toxicidade depende do composto que o forman. Por exemplo, as características do estaño e do óxido de tribultilestaño son moi diferentes. A toxicidade do primeiro é moi baixa, mentres que a segunda é bastante tóxica. Algo parecido ocorre co cromo. O cromo non é tóxico en aceiro inoxidable, mentres que o ion cromato relaciónao co cancro de pulmón. Este é, por tanto, o motivo polo que se descarta o concepto de metais pesados. De feito, non ten moito sentido introducir metais e os seus compostos no mesmo saco da toxicidade.

Termo obsoleto

O magnesio non se atopa libre na natureza, senón que forma varios compostos. O sodio (á dereita) é un metal brando e lixeiro.

(Foto: MEC)

Once definicións, moitas dúbidas e nada claro. É dicir, sen un claro carácter colectivo paira os metais pesados. De feito, a pesar das características comúns dos metais, cada un ten as súas características físico-químicas. Non só iso, cada un deles pode formar varios compostos, cada un dos cales ten as súas propias características. Por tanto, non ten moito sentido a inclusión de metais nun mesmo grupo e os seus compostos.

Por iso, segundo o comité de expertos do IUPAC, sería conveniente prescindir do concepto de metais pesados, xa que carece de base científica. Ademais, na actualidade, como se mencionou anteriormente, o concepto de metais pesados asóciase a miúdo cun grupo de elementos ou compostos que poden ter relación coa contaminación e a toxicidade. Con todo, este grupo de expertos non fai ningunha relación directa entre a densidade e o resto de características físicas químicas (masa atómica, número atómico, etc.) e a toxicidade.

A toxicidade dos metais pesados, en xeral, non está relacionada coas súas características intrínsecas senón coa súa concentración.

MEC

Por tanto, desde un punto de vista académico, pódese dicir claramente que o concepto de metais pesados está obsoleto e debería ser descartado. Con todo, será difícil estender este punto de vista da academia á sociedade, e aínda lográndoo, aínda habería un problema coa denominación de metal. De feito, na actualidade utilízase o termo metal paira referirse tanto aos metais como aos seus compostos. Isto significa que os metais e os seus compostos son tratados coma se fosen das mesmas características físico-químicas, biolóxicas e toxicolóxicas, e isto non é así.

O contrario ocorre no caso do carbono. É dicir, non se utiliza a denominación de carbono paira representar todos os compostos do carbono. De feito, se isto fose así, o carbono sería considerado como un ser humano cancerígeno, xa que algúns dos seus compostos son cancerígenos. Por tanto, os metais, do mesmo xeito que os compostos carbonosos, deberían ser analizados por separado.

Sen mencionar a palabra Astun

Paira medir a toxicidade dos metais e os seus compostos é necesario comprender a súa utilidade paira os seres vivos. Esta biodisponibilidad depende de parámetros biolóxicos e metais, os seus iones e os seus compostos. Todo iso, á súa vez, depende da estrutura atómica dos metais, que se describe na Táboa Periódica.

Na interacción entre metais e seres vivos predominan as características dos iones de metais como acedos de Lewis. Os ácidos de Lewis son captadores de electróns, polo que son capaces de formar complexos con varios ligandos (iones ou moléculas que forman complexos). A clasificación dos ácidos de Lewis dos iones metálicos depende da súa afinidade con estes ligantes.

Se nos fixamos na Táboa Periódica, veremos que a separación entre os metais da clase A e os límites é bastante evidente. A separación entre os metais de clase B e os que están no límite é menos clara. Dise que os metais tipo A conteñen ácidos de Lewis duros e metais tipo B ácidos de Lewis brandos.

En definitiva, a clasificación dos metais en función desta acidez proporciónanos información sobre a capacidade destes metais paira formar complexos. Normalmente, os iones dos metais tipo A e tipo B completan os complexos con ligantes de características similares aos seus, duros e brandos. Así mesmo, permite predicir que iones ou complexos metálicos son tóxicos.

Baseándose nas características dos ácidos de Lewis, os químicos Nieboer e Richadson, por exemplo, descubriron que os metais tipo B e algúns dos límites poden producir alteracións nocivas na estrutura téxtil debido á súa afinidade cos grupos fosfatos.

Metais tipo A (ácidos de Lewis duros) : Li, Be, Na, Mg, Ao, K, Ca, Sc, Ti, Fe(III), Rb, Sr, E, Zr, Cs, Ba, A, Hf, Fr, Ra, Ac, Th.

Metais tipo B (ácidos de Lewis brandos) : Cu(I), Pd, Ag, Cd, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb(II).

Metais no límite : V, Cr, Mn, Fe(II), Co, Nin, Cu(II), Zn, Rh, Pb(IV), Sn.