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EFEITOS TOXICOS DE ALGUNS ELEMENTOS

Posted by o nerd da quimica on August 10, 2011 at 1:30 PM

Nesta página, será explicado mais ou menos de forma resumida como se comportam alguns elementos tóxicos no organismo e em que características se baseia sua toxicidade, para que você possa entender por que esses elementos são venenosos. Irei citar alguns elementos tóxicos e algumas imagens de compostos desses elementos como exemplo, que vocês poderão ver abaixo:

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--> MERCÚRIO (Hg): O efeito tóxico do Hg se baseia em sua grande afinidade pelo enxofre. Uma vez dentro do organismo, os íons de mercúrio (especialmente o

Hg ) rapidamente se ligam a qualquer átomo de enxofre disponível, como os grupos sulfidrila (-SH) de várias proteínas. Por isso, o Hg pode inutilizar irreversivelmente várias enzimas que possuem enxofre em seus centros ativos prejudicando seriamente várias funções do organismo. Em especial, o mercúrio provoca danos irreparáveis ao sistema nervoso, provocando degeneração no cérebro ocasionando tremores, paralisia, demência e até a morte. O Hg age como um veneno cumulativo,  se acumulando nos tecidos, uma vez que o organismo não tem meios para se livrar dele.

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Suspensão de iodeto de mercúrio II (HgI2) recém-preparado.

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--> ARSÊNIO (As): A toxicidade do arsênio é causada como um efeito colateral provocado por duas propriedades químicas do elemento: suas propriedades muito similares às do fósforo (especialmente no estado pentavalente, como íon AsO4), que fazem com que o As entre sorrateiramente no organismo, confundido com o fósforo absorvido. Ao entrar nas células, entra em ação sua outra propriedade tóxica: sua grande afinidade pelo enxofre (especialmente no estado trivalente (As e AsO3). O As prejudica o organismo ao substituir o fósforo de forma ineficiente em alguns processos (ele interfere na glicólise "atrapalhando" todo o processo ao substituir um átomo de fósforo de um metabólito importante, o 1,3-bisfosfoglicerato, fazendo com que a energia que seria transferida ao ATP seja perdida) e principalmente por se ligar a átomos de enxofre no centro ativo das enzimas, tornando-as inativas, com sérios prejuízos para todo o organismo. O As inibe seriamente uma enzima do ciclo do ácido cítrico(uma etapa da respiração celular), a alfa cetoglutarato descarboxilase, ao se ligar às sulfidrilas de seu cofator, o ácido lipóico, bloqueando todo o processo e inclusive todas as rotas metabólicas que "pegam carona" no ciclo. Isso pode levar rapidamente à morte pelo bloqueio total de várias reações importantes do metabolismo. 

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trissulfeto de arsênio (As2S3), utilizado antigamente  um pigmento amarelo em pinturas (amarelo real ou orpimento).

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--> CHUMBO (Pb): O chumbo é absorvido pelo organismo confundido com o cálcio, devido ao fato de os íons Ca e Pb terem quase o mesmo tamanho e carga elétrica igual. Ele pode ser incorporado como o cálcio nos ossos ou ser utilizado como se fosse cálcio em outras funções desempenhadas por ele. Além de substituir o Ca de forma ineficiente, ele pode deslocar alguns íons metálicos (como Zn Fe, Mg, etc) no centro ativo de algumas enzimas, inutilizando-as. O chumbo, como a maioria dos metais pesados, possui uma intensa afinidade com o enxofre e também se liga a enzimas que contém enxofre no sítio ativo, inibindo sua função (ssa característica é o principal motivo de sua toxicidade). O Pb tem efeito cumulativo no organismo, pois não é eliminado de forma eficiente. Entre os efeitos da intoxicação pelo elemento (conhecida como Saturnismo) está a ocorrência de transtornos digestivos e a  degeneração do sistema nervoso, levando  a distúrbios psiquiátricos e comportamentais, à demência e, por fim, à morte.

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Reação de precipitação do iodeto de chumbo (PbI2, composto amarelo) a partir de uma soluçao de nitrato de chumbo reagindo com uma solução de iodeto de potássio.

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--> CÁDMIO (Cd): O cádmio é absorvido pelo organismo confundido com o zinco, elemento da mesma família com propriedades muito semelhantes. O cádmio desloca o zinco das enzimas à qual está ligado, tomando seu lugar no centro de atividade da enzima. Como o cádmio não age de forma tão eficiente quanto o Zn, ele prejudica a atividade da enzima, que pode não funcionar. Enzimas como aquelas envolvidas na multiplicação e reparos do DNA, que contêm zinco, são inativadas pelo Cd, prejudicando todo o setor onde elas devem atuar, causando danos ao organismo. Diversos experimentos demonstram que o cádmio realmente é um potente inibidor de sistemas enzimáticos a nível hepático (fígado). O Cd tem capacidade de deslocar os íons metálicos de enzimas tornado-se inútil para o exercício da função específica na reação catalisada pela enzima normal. O Cd, por ser um metal pesado, tem muita afinidade pelo enxofre e pode se ligar às sulfidrilas e inibir as enzimas, de forma similar ao mercúrio, além de ter efeito cumulativo no organismo.

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Sulfeto de cádmio (CdS) obtido pela reação química entre o nitrato de cádmio (Cd(NO3)2) e um sulfeto solúvel (como o sulfeto de sódio, Na2S).

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--> TÁLIO (Tl): O tálio é um elemento extremamente tóxico. O efeito tóxico do Tl se baseia em algumas propriedades do elemento na forma de íon monovalente (Tl): ele se assemelha a íons de metais alcalinos (especialmente o potássio) em alguns aspectos, e aos metais pesados (como o chumbo) em outros. O tálio penetra no organismo confundido com o potássio, devido ao fato de os íons Tl e K terem quase o mesmo tamanho e algumas propriedades muito parecidas. Assim que entra no interior do corpo humano, começa a manifestar suas características de metal pesado: sua afinidade pelo enxofre das sulfidrilas de várias enzimas. O tálio inibe a ação dessas enzimas, bloqueando rotas metabólicas  causando graves transtornos ao organismo. O sulfato taloso (Tl2SO4) foi muito utilizado como veneno para ratos, mas foi banido por causa dos relatos crescentes de intoxicações provocadas nas pessoas. O tálio na forma metálica, ao contato com o ar, se oxida formando o óxido Tl2O que reage com o vapor de água ou qualquer umidade formando hidróxido taloso (TlOH), uma base forte e solúvel, bem diferente dos hidróxidos de outros metais pesados, de modo que o contato da pele com o tálio metálico pode levar a intoxicação pelo hidróxido. Os compostos de Tl monovalentes são geralmente muito solúveis em água e são facilmente absorvidos pelo organismo. Entre os efeitos distintos de envenenamento por tálio estão o escurecimento e a queda de pêlos (que levou à sua utilização inicial como um depilatórios antes de sua toxicidade ser devidamente comprovada) e danos em nervos periféricos. Os compostos desse elemento em contato com uma chama transmitem a ela uma cor verde muito pura.

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Nitrato de tálio I (nitrato taloso, TlNO3).

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--> BÁRIO (Ba): Devido às suas propriedades muito similares às do cálcio (eles são da mesma família, 2A), ele tende a substituir o Ca em suas funções, em geral de forma ineficiente, o que pode provocar sérios transtornos ao organismo. O Ba se acumula preferencialmente nos ossos, provocando desenvolvimento anormal no tecido ósseo.

Os compostos de Ba são extremamente tóxicos: podem causar gastroenterite severa e ainda dor abdominal, vômito e diarréia. Pode causar tremores, fraqueza, paralisia de braços e pernas, e batimento lento ou irregular do coração. Casos severos podem causar desmaio e morte. A dose letal calculada em seres humanos é de 1 grama.

Quando colocados em contato com uma chama, os compostos de bário (neste caso o cloreto de bário, BaCl2) transmitem a ela uma cor esverdeada. Essa cor é causada pela excitação dos elétrons no átomo de bário.

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--> RADÔNIO (Rn): O radônio é um gás nobre que existe naturalmente na atmosfera em proporções muito pequenas. O efeito tóxico do Rn ao organismo se deve à sua forte radiação. Quimicamente, o elemento em si não é tóxico, pois é um gás nobre e não reage quimicamente com nada no organismo, mas sua radiação e os produtos tóxicos e radioativos oriundos de seu decaimento o tornam perigoso. O radônio é produzido no processo de decaimento radioativo de elementos como o urânio e o tório. Ele tem uma meia-vida muito curta (o isótopo mais estável, Rn-222, tem uma meia-vida de cerca de 3,82 dias). Por ser um gás nobre, o radônio é quimicamente inerte, de forma que ele pode escapar dos minerais de onde foi gerado sem reagir quimicamente e se dispersar na atmosfera, enquanto os outros produtos do decaimento, todos sólidos, continuam em seus lugares na forma de íons. O perigo da exposição ao elemento surge quando ele atinge concentrações perigosas na atmosfera, como por exemplo em lugares com solo rico em minerais de urânio. Por ser não-reativo o Rn pode facilmente ser inalado junto com o ar, entrando e saindo livremente dos pulmões. Ele pode decair dentro do pulmão formando polônio (Po), que, por ser sólido e não inerte, fica retido nos tecidos. Ali ele decai a chumbo, liberando uma partícula alfa muito energética. As partículas alfa e outras radiações liberadas pelo Po danificam o delicado tecido interno dos pulmões, gerando radicais livres, ionizando moléculas e provocando mutações genéticas que levam ao câncer de pulmão. O radônio é a segunda maior causa de câncer de pulmão, atrás apenas do cigarro, e também é responsável por 54% da radiação a que estamos expostos no meio ambiente.

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Tubo de descarga de gases com radônio (Rn).

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--> BERÍLIO (Be): O berílio possui propriedades muito parecidas com as do magnésio (Mg). Ao entrar no organismo, pode formar complexos com várias substâncias importantes bioquimicamente. O Be tende a deslocar íons metálicos (como Mg, Mn e Zn ) de muitas enzimas, bloqueando sua atividade pela formação de complexos mais estáveis (especialmente quando substitui o Mg). Como o berílio não se desprende da enzima e não forma complexos hexacoordenados (com 6 grupos ligados ao íon metálico por ligação dativa; o Be só aceita 4), ele acaba inutilizando a enzima à qual se ligou. A intoxicação pelo berílio é chamada Beriliose. Sais de berílio, como o cloreto de berílio, sofrem hidrólise com facilidade formando quantidades apreciáveis de ácidos. Devido a essa característica, sais de Be costumam ser corrosivos, provocando irritação ou mesmo queimadura na pele e mucosas. Os compostos de berílio costumam apresentar um sabor adocicado.

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Cloreto de berílio, BeCl2.

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--> CROMO (Cr): O efeito tóxico do Cr depende de seu estado de oxidação: o cromo trivalente (Cr), a forma mais comum, é pouco tóxico e traços dele são necessários para o bom funcionamento do organismo. A forma hexavalente (nox +6, como os íons cromato (CrO4) e dicromato (Cr2O7) é extremamente tóxica, sendo um agente oxidante venenoso e cancerígeno. Ele pode provocar irritação ou queimaduras na pele, nos olhos e nas mucosas, oxidar compostos biologicamente importantes como enzimas, cofatores, vitaminas, ácidos nucleicos e estruturas celulares, causando sérios transtornos no metabolismo, podendo causar alterações no material genético que levam ao câncer. A longo prazo causa graves danos aos olhos. O cromo hexavalente é um potente carcinógeno, sendo que a sua dose letal é de alguns gramas. Uma importante fonte contaminante de cromo hexavalente é o esgoto industrial não tratado despejado no meio-ambiente.

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Óxido de cromo III (Cr2O3), um composto de cromo trivalente não tóxico usado como pigmento verde para tintas.

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--> NÍQUEL (Ni): A toxicidade do Ni se baseia, entre outros motivos, em sua tendência de formar complexos com facilidade. Ele desloca vários íons metálicos de enzimas, sendo que o complexo Ni-enzima é geralmente inativo. Os efeitos tóxicos da intoxicação pelo níquel geralmente não são muito severos, a menos que seja ingerido em grande quantidade. Intoxicações pelo níquel podem causar sintomas como dores, febre, insônia e náuseas, mesmo em pequenas quantidades. Os compostos de níquel geralmente causam irritação na pele e nas mucosas, sendo relativamente comum algumas pessoas apresentarem quadros de dermatite ou alergias ao Ni e seus compostos.

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Solução aquosa de cloreto de níquel II (NiCl2).

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--> COBALTO (Co): O efeito tóxico do Co no organismo humano se assemelha ao do níquel, devido à sua grande tendência a formar complexos. Ele é um nutriente essencial na forma de vitamina B12, que é um complexo de cobalto, e tanto a falta quanto o excesso prejudicam o organismo. A falta de Co leva à "anemia perniciosa", enquanto que seu excesso no organismo, especialmente na forma livre (não combinada em vitamina B12), é tóxico. O cobalto tem algumas similaridades com o ferro e penetra facilmente no organismo. Ele desloca o zinco das enzimas, tornando-as inativas e levando a um quadro severo de deficiência de zinco. Devido a essa característica, a toxidez do Co se manifesta em todos os processos em que enzimas portadoras de zinco entram em ação: no processo de utilização de carboidratos, na produção de energia, levando a uma baixa nesses processos; na reação de beta-oxidação de ácidos graxos, na síntese do hormônio tiroxina, etc. O cobalto também substitui o ferro divalente (com carga +2) da hemoglobina e outros compostos bioquímicos de Fe, prejudicando a captação do oxigênio pelas hemácias. Devido à inativação de enzimas óxido-redutivas, ele provoca danos severos às mitocôndrias das células do coração, provocando fibrose e vários outros problemas. O Co e seus compostos podem provocar dermatites em contato com a pele e danos aos pulmões por inalação, além de existirem algumas evidências de que seus compostos sejam carcinogênicos (cancerígenos).

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Cloreto de cobalto II hexaidratado (CoCl2.6H2O). O CoCl2 anidro (sem água) é azul. O CoCl2 é a substância usada na tinta do "galinho do tempo"  para indicar a umidade do ar, ficando rosa em dias úmidos e chuvosos e azul em dias secos e ensolarados.

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-->SELÊNIO (Se): O selênio é um elemento químico essencial ao organismo, que atua no processo de eliminação dos radicais livres. Ele atua como um cofator para a enzima glutationa peroxidase, na forma do aminoácido selenocisteína. Os efeitos tóxicos surgem quando o elemento está em excesso no organismo (acima de 850 micrograma ao dia). O selênio pode substituir o enxofre em alguns compostos, o que não gera problemas muito sério, a menos que esse enxofre seja essencial para a atividade do composto no organismo. Ele pode entrar em algumas reações no metabolismo, podendo alterar a via metabólica e produzir toxinas por meio de reações colaterais. O selênio em excesso passa a não ter nenhuma utilidade no organismo, sendo, por isso, rapidamente metabolizado e eliminado, mas sobrecarrega o organismo desequilibrando seu funcionamento normal, além de muitos de seus metabólitos serem compostos tóxicos. Os sintomas da intoxicação pelo Se são similares aos da intoxicação pelo telúrio e incluem: hálito com odor de alho, cansaço, dores e fraqueza muscular, irritação, unhas e cabelos frágeis. Alterações no sistema gastrointestinal e sistema nervoso também podem ocorrer. O odor de alho se deve a alguns compostos orgânicos voláteis de Se eliminados pelo suor.

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Seleneto de cádmio

Esses frascos contém soluções coloidais formadas por partículas muito pequenas de seleneto de cádmio (CdSe, um composto de selênio) de diferentes tamanhos. As cores intensas obtidas são produzidas quando essas partículas de CdSe são iluminadas com luz especial. A diferença de tamanho entre as partículas é responsável pelas suas diferentes cores. O seleneto de cádmio sólido é amarelo alaranjado.

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--> TELÚRIO (Te): O organismo absorve o Te ao confundir o elemento com enxofre ou selênio. Como ele é um elemento inútil ao organismo, ele é metabolizado formando compostos que podem ser facilmente eliminados. Entretanto, o esforço do organismo para se livrar do telúrio acaba, entre outras coisas, por sobrecarregar o fígado, prejudicando suas funções normais e desequilibrando as funções do organismo, além de vários metabólitos de Te serem tóxicos. Uma pessoa intoxicada por Te manifesta vários sintomas, como sede, sabor metálico na boca, mau-hálito, náusea, problemas intestinais, unhas acinzentadas e passam a exalar um odor desagradável (parecido com alho) devido a um dos metabólitos do telúrio, o dimetil-telureto

(Te(CH3)2), eliminado pelo suor. Os compostos de telúrio são levemente menos tóxicos que os de selênio, apesar de o selênio ser um elemento essencial para o organismo. Os compostos de telúrio, em geral, costumam apresentar odor extremamente desagradável. O ácido telurídrico (H2Te), por exemplo, tem um odor particulamente terrível. 

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Dióxido de telúrio, TeO2.

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--> ANTIMÔNIO (Sb): O efeito tóxico do Sb no organismo tem um princípio de ação similar ao do arsênio, porém menos devastador, embora a intoxicação pelo antimônio também possa levar à morte. Ele entra no organismo como se fosse fósforo e se liga às enzimas pelas sulfidrilas ocasionando sua desativação. Devido à extensa hidrólise de seus sais, que acaba por produzir ácidos livres, seus compostos costumam ser irritantes e corrosivos. O óxido de antimônio III (Sb2O3) sublima (passa diretamente do estado sólido para o gasoso) a altas temperaturas, podendo ser inalado e causar intoxicação.

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Pentacloreto de antimônio (SbCl5). O pentacloreto de antimônio é um líquido oleoso incolor ou amarelado que sofre hidrólise violenta em presença de água, formando ácido clorídrico (HCl) e pentóxido de antimônio (Sb2O5). Devido a essa reação com a água, o SbCl5 é um composto perigoso e muito corrosivo. A fumaça tênue logo acima do recipiente é composta por HCl e partículas sólidas muito pequenas de Sb2O5, produzidos pela hidrólise do vapor de SbCl5 quando reage com o vapor de água da atmosfera. O pentóxido de antimônio liberado pela hidrólise do vapor do pentacloreto pode levar à intoxicação pelo antimônio.

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--> POLÔNIO (Po): O polônio é um dos elementos mais perigosos à saúde humana, contudo é muito raro e relativamente pouco conhecido. Seu efeito tóxico se deve principalmente à sua intensa radiação, especialmente perigosa.

O Po provavelmente entra no organismo de forma similar ao telúrio, devido às suas semelhanças com ele (eles são da mesma família, 6A). O perigo da exposição ao Po se deve, como já explicado, à sua intensa radiação. O elemento pode ser metabolizado formando compostos que se acumulam no organismo, onde ele sofre decaimento radioativo formando chumbo. Ao decair, o Po emite uma partícula alfa e raios gama. A partícula alfa liberada no decaimento do polônio é particularmente energética, sendo por isso especialmente agressiva às células, provocando diversos efeitos deletérios. Ela arranca elétrons de algumas moléculas formando íons instáveis e radicais livres, que danificam as estruturas celulares. A radiação gama rompe moléculas, provocando danos irreversíveis ao material genético que pode levar à morte ou provocar câncer. Além disso, o produto do decaimento do Po é o chumbo, que pode manifestar seus efeitos tóxicos no organismo. O polônio também é gerado como um produto do decaimento do radônio nos pulmões, como já explicado.

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Polonium

Pedaço de polônio (Po). O brilho amarelado é devido à luz emitida por moléculas dos gases do ar excitadas pelas partículas alfa emitidas no decaimento radioativo do elemento.

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--> PLUTÔNIO (Pu): O plutônio é considerado pelo Guiness Book como o elemento mais tóxico ao organismo humano, pior até que o mercúrio. Assim como o bário, ele entra no organismo como o cálcio e pode se acumular nos ossos e principalmente na medula espinhal. Ele tem efeito cumulativo pois não é reconhecido pelo organismo, que não encontra meios eficientes para eliminá-lo. O principal efeito tóxico do plutônio é devido à sua intensa radiação. A radiação ioniza e destrói diversas moléculas importantes e danifica seriamente o material genético das células, podendo causar câncer a longo prazo ou a morte. O efeito da radiação se deve a fato de ela carregar grande quantidade de energia, ocasionando grande potencial de romper ligações químicas. A radiação rompe moléculas, gera radicais livres por quebra de ligações ou ionização (arrancando elétrons de moléculas neutras), causa mutações genéticas, queimaduras e incontáveis outros efeitos deletérios ao organismo. Felizmente o plutônio é um elemento artificial e muito raro, de modo que intoxicações por esse elemento quase nunca ocorrem normalmente. 

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Ficheiro:Plutonium in solution.jpg

Alguns compostos do elemento Plutônio, em diferentes estados de oxidação: Pu(+3) (azul-lavanda), Pu(+4) (rosa), PuO2(+) (lilás, nox +5), PuO2(+2) (laranja, nox +6) e PuO5(-3) (verde, nox +7). Ele é considerado o elemento mais perigoso à saúde humana. O plutônio e seus compostos brilham no escuro por causa da radiação.

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--> URÂNIO (U): O urânio é um elemento radioativo que tem um efeito no organismo similar ao do plutônio, porém menos intenso. Seu efeito tóxico se deve principalmente à sua radiação, que provoca diversos efeitos indesejáveis no organismo, como a formação de espécies químicas reativas (radicais livres, íons instáveis, moléculas energizadas no estado excitado, como o oxigênio singlete, etc), que tendem a atacar estruturas celulares como as membranas, os ribossomos e o DNA, causando rupturas irreversíveis em sua estrutura molecular que podem levar à degeneração das células e até câncer, devido aos danos no material genético. O urânio, sobretudo na forma do íon uranila, UO2, produz um envenenamento de baixa intensidade (por inalação ou absorção pela pele), com efeitos colaterais, tais como náusea, dor de cabeça, vômito, diarreia e queimaduras. Atinge o sistema linfático, sangue, ossos, rins e fígado. Seu efeito no organismo é cumulativo: o elemento, por não ser reconhecido pelo ser vivo, não é eliminado, sendo depositado sobretudo nos ossos, o mesmo ocorre com o plutônio que se deposita na medula espinhal. A exposição à radiação emitida pelo elemento pode provocar o desenvolvimento de cânceres. O decaimento radioativo do elemento pode gerar radônio como subproduto, que é absorvido pelos pulmões, onde decai gerando polônio e, posteriormente, o chumbo. São frequentes os casos de câncer de pulmão entre os trabalhadores das minas de extração do urânio, provocado pelo pó absorvido ou pela inalação do radônio oriundo do decaimento radioativo do urânio.

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Nitrato de uranila, UO2(NO3)2.

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O NERD DA QUÍMICA, Nova Venécia - ES

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Categories: Explicações sobre química

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