Декан химического факультета ВГУ Виктор Семенов откровенно рассказал все, что знает о никеле

"Блокнот Воронеж" располагает аудиозаписью закрытого заседания общественного совета "по никелю", которое прошло 3 октября в малом зале Воронежской областной Думе. Одним из пунктов повестки значился доклад доктора химических наук, профессора, декана химического факультета Воронежского госуниверситета, заведующего кафедрой общей и неорганической химии Виктора Семенова. Публикуем стенограмму его выступления (с сокращениями):

Немного о никеле. Никель является одним из чрезвычайно важных металлов, он имеет большую историю и заманчивые перспективы дальнейшего применения. Как химический элемент никель известен немногим более 200 лет, но практическое применение его в виде различных сплавов уходит в глубокую древность. В развитии человеческой культуры, в особенности народов Закавказья, Средней Азии, Китая, Индии и Египта, известны примеры применения никельсодержащих сплавов более, чем за 3000 лет до нашей эры.

Никель конструкционный материал. Для улучшения коррозионной защиты железа в стали добавляют хром и никель. Хром, кстати, более проблемный элемент в плане экологии по сравнению с никелем. Но такая сталь устойчива даже в морской воде и во многих агрессивных химических средах.

Никель не окисляется в атмосферных условиях при комнатной температуре, он стоек в различных химически активных средах – в щелочах др., не окисляется при нагревании до 700-800 градусов. Он подвергается всем видам механической обработки – ковке, прокатке, штамповке, хорошо сваривается. Благодаря комплексу этих свойств особенно широкое применение никель находит в виде различных сплавов.

В целом же, сфера применения никеля огромна. Как химик, скажу, что его используют в производстве катализаторов для различных химических процессов. В силу своей коррозионной стойкости никель используют также в качестве защитных покрытий (например, известное всем никелирование монет), из него изготовляют детали химической и электровакуумной аппаратуры, активно применяют в медицине.

Рассматривая периодическую систему элементов, можно отметить элементы представляющие опасность. Это тяжелые и радиоактивные металлы, галогены, таллий, бор, ртуть, селен и ряд других. Никель к таким элементам не относится.

В периодической системе существует ряд аналогий: групповая, типовая, электронная, диагональная, горизонтальная и ряде других. Эти аналогии характеризуются большой близостью свойств элементов. В железе, кобальте и никеле проявляется горизонтальная аналогия. Это металлы одной группы, они почти близнецы по своим свойствам. При этом почему-то железо мы считаем абсолютно безопасным, а вот по поводу никеля некоторые высказывают опасения.

Организму человека может нанести вред растворимые соли и легколетучие компоненты. Соли никеля относятся к неорганическим соединениям, они малолетучиe, а большинство из солей и минералов никеля и вовсе труднорастворимые.

Все минералы Новохоперского месторождения представлены большим числом химических соединений: FeS, CuFeS2, ZnS, PbS, MoS2, FeS2, FeAsS, CoAsS, NiAsS, NiAs и ряд других. Все перечисленные соединения сами по себе практически не летучи и не растворимы в воде, и по этой причине не могут попадать в наш организм.

Новости на Блoкнoт-Воронеж

Никель – это микроэлемент, участвующий в кроветворении (эритропоэзе) и окислительно–восстановительных процессах, обеспечивая клетки тканей кислородом.

Вещество открыто в 1751 году и занимает двадцать восьмое место в периодической системе Д.И. Менделеева под символом «Ni».

Соединение входит в состав эритроцитов, снижает эффекты адреналина, оказывает благотворное успокаивающее действие на нервную систему. При большой кровопотери, элемент применяют в виде инъекций для стимуляции кроветворения, синтеза красных кровяных телец. Интересно, что всасывание никеля в кровяном русле происходит под влиянием соляной кислоты, которая содержится в желудочном соке.

Минерал участвует в обмене , отвечает за сохранность структуры клеточной мембраны в нормальном состоянии.

В организме взрослого человека находится от 5 до 14 миллиграмм никеля. Содержание во внутренних органах зависит от возраста, пола, физиологического состояния здоровья, веса, условий окружающей среды. Установлено, что во время беременности, кормления грудью у женщин увеличивается абсорбция никеля. Помимо этого, с возрастом элемент накапливается в легких.

Суточная потребность организма в соединении – 100 – 300 микрограмм.

Общие сведения

Никель – пластичный и ковкий металл, серебристо-белого цвета. Химическая активность невысока: с кислотами реагирует медленно, с щелочами – не вступает в реакцию. На воздухе элемент покрывается оксидной пленкой.

Происхождение названия соединения связано со злым духом – гномом, который в немецкой мифологии, как бы подбрасывал саксонским горнякам, ищущим медь, похожий минерал – красный никелевый колчедан NiAs, так называемый мышьяково-никелевый блеск. В результате безуспешных попыток выплавить медь из данной руды, разъяренные рудокопы присвоили новому металлу названия «Kupfernickel» и «Nickel», что означало «Медный дьявол» и «Озорник» соответственно. Сегодня слово “Никкел”, на языке немецких горняков, до сих пор означает ругательство.

В органах человека данный микроэлемент в наибольшем количестве концентрируется в гипофизе (черном веществе среднего мозга), печени, поджелудочной железе, надпочечниках. Никель, поступивший с продуктами питания, усваивается в пищеварительном тракте человека на 1 – 10 %. При этом, молоко, кофе, чай, аскорбиновая кислота снижают его абсорбцию. Беременность, кормление грудью, дефицит железа, наоборот, увеличивают всасывание минерала.

Транспортируется никель непосредственно с альбумином сыворотки. Интересно, что в плазме крови элемент содержится преимущественно в связанном состоянии с белками альфа–1–гликопротеином и никелоплазмином (альфа–2–макроглобулином).

«Отработанное» соединение на 95 % выводится из организма человека с фекалиями, а оставшиеся 5 % – с желчью, потом, мочой.

Несмотря на положительные свойства микроэлемента, помните, никель – активный аллерген, который вызывает экзему, контактный дерматит у людей, чувствительных к данному металлу. Возможные причины развития побочных реакций – контакт бытовых предметов, заклепок на одежде, украшений, в составе которых присутствует элемент, с кожей.

Биологическая роль

Значение никеля для поддержания здоровья живых организмов находится на стадии изучения. Несмотря на то, что о биологической роли соединения представлено мало сведений, известно, что элемент участвует в структурной организации, функционировании ДНК, РНК, белка.

Полезные свойства никеля:

• регулирует жировой, углеводный обмены;
• активизирует действие инсулина, увеличивая гипогликемическую активность;
• снижает артериальное давление;
• стимулирует кроветворение, повышает уровень гемоглобина;
• угнетает действие адреналина;
• участвует в синтезе гормонов;
• окисляет витамин С;
• усиливает антидиуретическое влияние гипофиза;
• активирует аргиназу;
• оказывает успокаивающее действие;
• выводит кортикостероиды с мочой;
• влияет на ферментативные процессы, ускоряет трансформацию сульфгидрильных групп в дисульфидные;
• сохраняет конформацию молекулы РНК.

При достаточном количестве цианокобаламина (витамина В12) в организме человека, никель стимулирует рост мышц, недостатке – вызывает обратный эффект.

Ещё с XIX столетия и до сих пор соли данного микроэлемента успешно применяются в комплексном лечении заболеваний кожных покров (псориаза, экзем, дерматитов). Также минерал показан при астенических состояниях, гипертонии, сахарном диабете.

Симптомы и последствия дефицита

Недостаточность никеля в организме наступает при употреблении 50 микрограмм и ниже соединения в день, что в 2 – 6 раз меньше суточной нормы.

Учитывая, что микроэлемент широко распространен в продуктах питания, дневной рацион среднестатистического человека, как правило, содержит двойную дневную дозу полезного вещества (500 – 600 микрограмм).

Признаки дефицита никеля в организме:

• снижение уровня гемоглобина, и гематокрита;
• вялость, слабость в мышцах;
• увеличение уровня сахара в крови;
• гипопигментация;
• уменьшение двигательной активности;
• патологические изменения в печени.

Антагонистами никеля выступают , витамин С, селен.

Длительный дефицит соединения способствует появлению дерматита, проблем с перикардом, укорочению задних конечностей, задержке физического развития, снижает сопротивляемость организма заболеваниям.

Симптомы и последствия излишка

Избыток никеля в организме человека встречается гораздо чаще, чем недостаток. Наибольшей токсичностью обладают сульфат, хлорид никеля из-за хорошего растворения в воде. Менее отравляюще на человеческий организм влияют нерастворимые соединения: оксалат, фосфат, силикат.

Избыток никеля в бытовых условиях можно получить в результате использования некачественной посуды, дешевых украшений и зубных протезов, в состав которых входит данный минерал. Помимо этого, микроэлемент присутствует в табаке, поэтому люди, имеющие вредную привычку, также находятся в зоне риска.

В производстве получить передозировку минералом гораздо легче, чем в бытовых условиях. Это связано с тем, что образуемые при переработке металлов карбонильный никель, никелевая пыль, имеют способность накапливаться в организме, что ведет к быстрому отравлению работника.

Дефицит кальция, магния, железа увеличивает абсорбцию металла.

При постоянном контакте человека с парами, пылью, соединениями никеля или в результате получения разовой сверх дозы элемента (50 миллиграмм) с продуктами, медицинскими препаратами, водопроводной водой наступает «передоз». В данном случае развивается острое воспаление кожи – контактный дерматит, кератит, витилиго, астма, артрит, ослабевает клеточный иммунитет, замедляется деятельность ферментов, гормонов.

В тяжелых случаях, работа с окислами или сульфидом элемента на протяжении 2 лет и более способна привести к появлению опухоли легких, носоглотки, болезней верхних дыхательных путей, нарушению координации движений (атаксии).

Признаки и последствия отравления организма:

• тошнота, рвота, одышка;
• проблемы с пищеварением;
• дистрофия печени, почек;
• головные боли;
• сбои в работе нервной, сердечнососудистой систем;
• нарушение обмена ;
• ухудшение состава крови;
• неврастения;
• болезни щитовидной железы, репродуктивных органов;
• изъязвление роговицы;
• уробилин в моче;
• носовые кровотечения, полнокровие;
• анемия;
• тахикардия;
• отеки легких, головного мозга;
• боли в подреберье справа;
• ринит;
• снижение реакции на внешние раздражители или чрезмерная возбудимость ЦНС.

Для восстановления здоровья и устранения симптомов, последствий излишка никеля в организме рекомендуется ограничить поступление минерала с пищей, соблюдать технику безопасности на производстве. А именно, одевать защитные маски, спецодежду.

Помните, карбонильные соединения никеля чрезвычайно опасны для здоровья человека, порой 2 – 3 часа беспрерывного вдыхания паров микроэлемента приводит к смертельному отравлению.

Пищевые источники

Ежедневно до четверти минерала от суточной нормы поступает с водопроводной жесткой водой, которая за ночь настаивается в трубах, обогащаясь соединением. Помимо этого, главными пищевыми источниками никеля выступают чистый какао-порошок – 980 микрограмм на 100 грамм продукта, горько-сладкий шоколад – 260 микрограмм (молочный – 120). Причины высокой концентрации элемента в данных изделиях – постоянный контакт сырья с машинами из нержавейки, мощный процесс переработки. Помимо этого, лидерами по содержанию соединения являются бобовые.

Таблица № 1 «Продукты, богатые на никель»

Наименование продукта	Содержание никеля в 100 граммах продукта, микрограмм
Какао-порошок	980
Кешью	510
Шпинат	390
Соя	304
Шоколад	120 – 250
Зеленый горошек	250
Фасоль	170
Чечевица	160
Кукуруза	80
Печень говяжья	63
Овсяные хлопья	50
Рис	50
Пшеница	40
Фисташки	40
Рожь	30
Абрикос	32
Ставрида холодного копчения	28
Ячневая крупа	23
Мука пшеничная	22
Крупа перловая	20
Черная смородина	18
Груша	18
Яблоко	18
Виноград	16
Капуста белокочанная	15
Свекла	14
Шпроты в масле	14
Помидоры	13
Свинина	12
Крупа гречневая	10
Треска, путассу	9
Говядина	8,6
Минтай, пикша, хек	7
Окунь, судак, скумбрия, щука, камбала	6
Картофель	5
Персик	4
Крупа рисовая	2,7

Во избежание перенасыщения рациона никелем и развития симптомов передозировки, рекомендуется исключить из меню продукты с высоким содержанием микроэлемента, заменяя их изделиями с низким % минерала в составе. К таким изделиям относят: лук, капусту, мясо птицы, тыкву, морковь, молоко, говядину, колбасы, капусту брокколи. Содержание никеля в данных продуктах не превышает 15 микрограмм на 100 грамм пищи.

Придерживаясь здоровой диеты, помните, источники с большим количеством холестерина, насыщенных нужно есть в умеренных количествах малыми порциями.

Вывод

Таким образом, табачный дым, консервы, бобовые и шоколадные изделия – факторы «нон-стоп», которые приводят к перенасыщению и отравлению организма микроэлементом. Для сохранения здоровья исключите их из ежедневного меню.

Аллергикам на никель рекомендуется избегать контакта с предметами, провоцирующими реакцию, исключить прием продуктов с умеренным и высоким содержанием соединения (свыше 40 микрограмм на 100 грамм изделия), отказаться от использования косметических средств, украшений, содержащий аллерген. Помимо этого, при работе с металлом использовать средства защиты кожных покров и дыхательных путей (например, латексные перчатки, маски).

История которого началась в саксонских горах и была связана с мифическими персонажами - злобными карликами, всячески мешавшими горнякам добывать руду, никель даже название своё получил от имени озорного горного духа, заменявшего медь на купферникель (дьявольскую медь). Никель был открыт в 1751 году шведом Кронштедтом при изучении красного никелевого колчедана. Чуть позже более чистый никель был получен в серии опытов Бергмана.

Никель является элементом X группы IV периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 28 и атомную массу 58,693. Признанное обозначение - Ni (латинское Niccolum).

Физические и химические свойства

Никель является химически малоактивным, пластичным и ковким переходным металлом, имеет яркий серебристо-белый цвет, при взаимодействии с воздухом поверхность имеет свойство покрываться тонкой оксидной плёнкой.

Суточная потребность в никеле

Суточная потребность в никеле до сих пор чётко не определена, медики и учёные сходятся на том, что в среднем здоровому взрослому человеку достаточно 100-300 мкг в день, которые он получает с пищей.

Никель содержится во многих продуктах, подарком для сладкоежек является тот факт, что шоколад содержит довольно много никеля. Основными поставщиками микроэлемента являются: злаки и крупы ( , ), орехи, семечки, бобовые ( и ), чай, молоко и молочные продукты, субпродукты, зелёные листовые овощи ( , ), рыба и морепродукты, и .

Полезные свойства никеля и его влияние на организм

Никель принимает участие в активации ферментов, кроветворении и формировании носителей генной информации, продлевает и усиливает действие инсулина, оказывает благотворное влияние на деятельность почек и гипофиза, оказывает помощь клеточным мембранам и нуклеиновым кислотам в сохранении их структуры, поставляет кислород в клетки тканей, имеет свойство снижать артериальное давление.

Признаки нехватки никеля

Дефицит никеля встречается крайне редко, обычно характеризуется замедлением роста у детей, повышением уровня сахара в крови и снижением уровня гемоглобина (calorizator). Так как препараты никеля токсичны, самолечением заниматься крайне опасно для здоровья, поэтому при выявлении данных симптомов необходимо пройти медицинское обследование в обязательном порядке.

Признаки избытка никеля

Основными признаками переизбытка никеля в организме человека являются дерматиты и воспаления кожных покровов, конъюнктивит, сбои в деятельности нервной, сердечно-сосудистой системы и пищеварительного тракта, дистрофия почек и печени, кератиты.

Никель находит широкое применение в промышленности и других областях, он является основой большинства суперсплавов, с его помощью проводят никелирование для защиты поверхности металлов от коррозии, его используют в химической и радиационных технологиях, производстве аккумуляторов, медицине, музыкальной промышленности и в монетном деле.

Нахождение в природе

Никель достаточно распространённый элемент, содержится в земной коре в связанном виде, самородный металл встречается в железных метеоритах. Месторождения никеля имеются в Канаде, России, ЮАР, Кубе, Украине.

Никель , – химическое вещество, имеющее 28 порядковым номером в таблице элементов. В чистом виде никель – твёрдый металл серебристого цвета (внешне очень походит на серебро), ковкий и хорошо полируется. По своим свойствам никель походит на железо и кобальт. Название элемента произошло от имени злого духа гор, который по их мнению подбрасывал им фальшивую медь "купферникель" (Kupfernickel – медный чёрт). Содержание никеля в земной коре 0,0075%.

Никель имеет большое практическое значение для промышленности (используется для получения устойчивых к коррозии, высоко пластичных сплавов, в качестве легирующей добавки и для покрытия металлических изделий – никелирования). Большинство (60%) добываемого никеля идёт на производство нержавеющей стали, используемой, которая используется в строительстве зданий, идёт на производство водопроводных труб и др.

Биологическое действие

Никель концентрируется в тех органах и тканях, где происходят интенсивные обменные процессы, биосинтез гормонов, витаминов и других биологически активных соединений. Депонируется никель в поджелудочной и околощитовидной железах, гипофизе.

Биологическая роль никеля выяснена недостаточно.

• Никель благотворно влияет на процессы кроветворения (в этом он походит на кобальт);
• Помогает клеточным мембранам и нуклеиновым кислотам сохранять нормальную структуру;
• Участвует в обмене витамина B12, аскорбиновой кислоты;
• Поддерживает необходимый уровень кальция ;.
• Усиливает действие инсулина;
• Оказывает влияние на ферментативные процессы;
• Способен угнетать действие адреналина и снижать артериальное давление.

Никель, входит в сплавы, используемые в быту (украшения, заклёпки, посуда) – основная причина аллергии (контактного дерматита) на металлы (интенсивность реакции может варьироваться), контактирующие с кожей (украшения, часы, джинсовые заклепки). На никель, поступающий с пищей, так же как и при контакте с никелевыми сплавами, часто возникает аллергия в виде экземы. У больных экземой концентрация в крови Cu, Zn и никель повышена. В Евросоюзе ограничено содержание никеля в продукции, контактирующей с кожей человека.

При наличии контактной аллергии на никель, после контакта с металлом аллергическая экзема может выступить на любом участке тела.

В сутки в организм человека поступает с пищей в среднем 0,3–0,6 мг никеля, что, по мнению многих исследователей, покрывает суточную потребность в нем взрослого человека.

Источники никеля

Растительные продукты, произрастающие на почвах вблизи никелевых производств, содержат его (никель) в больших концентрациях.

К продуктам питания с высоким содержанием никеля относятся шоколад (особенно тёмный), горох, чечевица и другие бобовые, орех, семена подсолнуха, листовая зелень.

Дефицит никеля

Недостаточное поступление никеля вызывает замедление роста, снижение уровня гемоглобина в крови, незначительно может повыситься сахар.

Дефицит никеля встречается крайне редко, поэтому не стоит принимать никель-содержащие препараты без обследования. Никель потенциально опасен и вызывает онко- и мутагенез.

Избыток никеля в организме

При избыточном поступлении в организм человека никеля, он токсичен. Токсичность никеля, зависит от пути поступления в организм и растворимости его соединений. Более растворимые в воде (сульфат и хлорид никеля) в 30 раз токсичнее, плохо растворимых (оксида и сульфита).

Избыточное поступление в организм никеля может вызвать изменения в кроветворении, дистрофические изменения в печени и почках, нарушения со стороны сердечно-сосудистой, нервной и пищеварительной систем, углеводном и азотистом обменах, нарушения функции щитовидной железы и детородной функции, изъязвления роговицы кератиты, витилиго, онко- и мутагенез. При длительном воздействии хлоридом никеля наблюдаются атаксия (расстройство координации движений), нарушение дыхания, баланса кальция, магния, фосфора и йода.

Высокий уровень никель в крови может быть также связан с артритом и контактными дерматозами.

На предприятиях металлургической промышленности, где используется никель и его соединения, среди рабочих, распространены заболевания верхних дыхательных путей и бронхолегочной системы. Как хронические, так и острые отравления никелем и его соединениями могут приводить к летальному исходу. Известен случай гибели рабочего, выполнявшего сварочные работы в течение 90 мин без респиратора.

Используемые в промышленности карбонильные соединения никель являются канцерогенными веществами 1 группы опасности.

Минерал-подробности

Изделия из никелевых сплавов с другими металлами очень распространены: бижутерия, джинсовые заклёпки, кухонные принадлежности, сантехника, швейные иглы, вязальные спицы, монеты. Изделия медицинского назначения: хирургический инструмент, брекет-системы, протезы, имплантаты. Созданный на основе никеля "умный материал" способен восстанавливать первоначальную форму после деформации, из него в частности делают оправы для очков.

Никель входит в состав средств бытовой химии и косметики.

Номера, выгравированные на обратной стороне столовых вилок и ложек (18/10, 18/8 или 18/0), указывают на процентное содержание хрома и никеля.