Fémek, félfémek és vegyületeik

Szerző: 
BME-ABÉT

a fémek kémiai elemek, vagy ötvözetek lehetnek. Az ötnél kisebb sűrűségű fémek a könnyűfémek, ilyenek az alumínium vagy a magnézium. Az ötnél nagyobb sűrűségűeket nehézfémeknek nevezzük. Mindkét csoportban vannak létfontosságú, un. esszenciális és toxikus fémek. A fémek savakban, lúgokban vagy oxidálószerek hatására feloldódnak, kémiai reakciókban pozitív jelleműek, oxidjaik bázisok (amfoter jelleműek). A kevéssé reakcióképes fémek, a nemesfémek. Az összes elem ¾ része fém.

A Wikipédia így adja meg néhány ismert fém redukáló sorát:
K, Na, Ca, Mg, Cr, Al, Zn, Fe,H, Cu, Hg, Ag, Au, Pt

A félfémek, a fémek és a nemfémek mellett, a kémiai elemek három nagy csoportjának egyikét alkotják, amelyet ionizációs tulajdonságaik és kötésbeli sajátosságaik alapján határoznak meg. Kémiai jellemzőik a fémek és a nemfémek között helyezkednek el. Például, oxidjaik gyakran amfoterek. Elektromos tulajdonságaik a félvezetőtől (B, Si, Ge) a kvázi-fémekig (például Sb) változnak.

Az ismert félfémek a következők:
Bór (B)
Szilícium (Si)
Germánium (Ge)
Arzén (As)
Antimon (Sb)
Tellúr (Te)
Polónium (Po)
Asztácium (At)

Biológiai tulajdonságaik és hatásuk alapján a fémeket három nagy csoportba oszthatjuk: 1. nem toxikus esszenciális fémek, melyek gyakorlatban előforduló koncentrációi nem toxikusak: B, Na, K, Mg, Ca, Fe; 2. esszenciális-toxikus fémek, melyek gyakorlatban előforduló koncentrációi átölelik mind az esszenciális mind a toxikus tartományt, ilyen a Cu, Zn, Mn, Co, Mo; 3. toxikus fémek, melyek vagy nem esszenciálisak, vagy olyan kis koncentrációban esszeciálisak, melynek nincs gyakorlati jelentősége, ilyenek As, Cd, Sb, Pb, Hg, Cr, Ni.
A fémek a környezetben egyre növekvő problémát okoznak, mert a kibányászott mennyiséget diffúzan szétszórjuk a környezetünkben. A háttérértékek rohamosan nőnek, melyek következménye a gének diverzitásának, a metagenomnak a nagymértékű megváltozása: a fémtűrésért és a fémkiválasztásért felelős gének elterjedése a környezetben, a fémérzékeny fajok háttérbe szorulása és kipusztulása. A fémrezisztenciával olyan kapcsolt gének is elterjednek a környezetben, mint egyes antibiotikum-rezisztenciáért felelős gének. Ez a jelenség a humán gyógyászatban okoz problémákat, korlátot szab az antibiotikumok hatásának, alkalmazhatóságának.
A fémszennyezettség legismertebb forrásai: a bányászat, az ipar és a mezőgazdaság kibocsátásai és hulladékai: bányászati hulladékok, ipari hulladékok, egyéb, háztartási hulladékok, fémkohászat füstgázai, galvanizálás hulladékai, szennyvíziszapok, műtrágyák, növényvédőszerek, stb. A fémek valamennyi környezeti elemet sújtják, a felszíni és felszínalatti vizeket, a talajt és a vízi üledékeket, legnagyobb részük a talajokban és az üledékekben halmozódik fel.
A fémek környezeti jelenlétéhez kötődik az egyik legveszélyesebb kémiai időzített bomba. A talajokban oldhatatlan, stabil kémiai formában, biológiailag hozzáférhetetlen állapotban jelen lévő fémek a körülmények megváltozására, például a talajok savanyodásának hatására, hirtelen biológiailag hozzáférhetőek lesznek, képesekké válnak kifejteni addig lappangó toxikus hatásukat. A fémekre amúgyis jellemző, hogy akut toxicitásukhoz képes sokkal jelentősebbek krónikus hatásaik és legtöbbjük mutagén és karcinogén is.
A fémek biológiailag koncentrálhatóak, a környezeti elemekből felvett fémmennyiség sokszorosára koncentrálódhat a növényekben és más élőlényekben, v.ö. biokoncentráció és a táplálékláncok mentén hatványozott dúsulásuk is jellemző, ez a biomagnifikáció. Egyes növényfajok hiperakkumuláló tulajdonságúak, ezek a talaj fémtartalmát akár ezerszeres koncentrációjúra is növelhetik szöveteikben. Az ilyen növényeket fel lehet használni talajremediációs technológiákban a fémek talajból való kioldására, ez a fitoextrakció.