С саксонскими горняками связано не одно открытие в области химии: благодаря им, однажды был открыт кобальт – металл назвали именем гнома, и в той же местности, только несколько позже, жил и другой гном, не такой злой, но тоже любивший строить рабочим всякие каверзы. Рудокопы искали медь, и находили нечто похожее на медную руду, но медь из неё не получалась, так что рабочие назвали этот минерал «дьявольской медью», а полученный из неё позже металл был назван никелем, по имени гнома Ника – это одна из версий.
Никель получил шведский учёный А.Ф. Кронштедт в середине XVIII века, но есть и другая версия происхождения его названия – от немецкого слова «kupiernickel», что и означает в переводе «дьявольская медь», хотя ничего дьявольского в этом блестящем, серебристо-белом и пластичном металле нет. Тогдашние учёные считали никель сплавом, и спорили до начала XIX века, пока он не был выделен в чистом виде, без всяких примесей.
Вообще-то некоторые учёные считают, что люди узнали о свойствах никеля задолго до того, как он был найден в земной коре – правда, тогда они не знали, как он называется. Во многих метеоритах, которые люди находили с древних времён, содержится прочное и практически нержавеющее железо – раньше из него делали оружие и украшения-талисманы.
Никель очень мало подвержен коррозии; со щелочами он не реагирует, но в кислотах растворяется. Сегодня его добывают из железо-никелевого колчедана, называемого пентландитом – по имени нашедшего его в XIX веке англичанина Д. Пентленда, и из другой руды – гарниерита, никелевого силиката со сложным и изменчивым составом, тоже носящего имя открывшего его геолога – француза Ж. Гарнье.
Используется никель в разных отраслях промышленности, науки и техники: он входит в сплавы для изготовления монет, причём во многих странах – например, в США пятицентовую монету в просторечии называют «никелем»; различных покрытий – мы все знаем никелированную посуду и кухонные принадлежности; музыкальных инструментов; из сплавов с никелем делают швейные иглы и заклёпки для модной одежды; в медицине часто используют изготавливаемые из этого металла имплантаты (импланты); никель входит в состав косметики и средств бытовой химии.
На основе никеля учёные создали удивительный материал, не поддающийся деформации – он очень быстро возвращается к первоначальной форме, поэтому его применяют в самых разных сферах – например, изготавливают прочные оправы для очков.
Никель используется в электротехнике и кораблестроении, при построении химических приборов и щелочных аккумуляторов – некоторые известные учёные XX века даже говорили, что никель занимает одно из основных мест в технике металлов.
Для организма человека и животных никель – необходимый питательный элемент, но учёные немного знают о его биологической роли. В животных и растительных организмах он участвует в ферментативных реакциях, а у птиц накапливается в перьях. У нас он содержится в печени и почках, поджелудочной железе, гипофизе и лёгких.
Никель в продуктах
Основной путь поступления никеля в организм – с пищей. Его много в какао и чае, шоколаде, молоке и молочных продуктах, бобовых, орехах, семечках, цельном зерне, гречихе, овсянке, рыбе, морепродуктах, мясе, субпродуктах, яйцах, грибах, абрикосах, смородине, вишнях, луке и укропе, щавеле, салате, моркови и некоторых других овощах. С водой никель тоже поступает в организм – до ¼ всего количества. Особенно много никеля в жёсткой водопроводной воде – утром его больше, потому что ночью вода застаивается в трубах.
В сутки человек получает до 0,6 мг никеля; необходимые нормы не определялись, но учёные считают, что человеку достаточно от 100 до 300 мкг.
Значение никеля для организма
Больше всего никеля в околощитовидной и поджелудочной железе, и гипофизе – органах, во многом отвечающих за обменные процессы в организме: в них синтезируются гормоны, витамины и другие нужные организму вещества. Как уже, сказано, биологическое значение этого элемента выяснено не до конца, но многие наблюдения показывают, что никель влияет на состояние здоровья и самочувствие человека.
Так, если после введения инсулина ввести никель, то его действие продлевается. Никель принимает участие во многих биохимических процессах в организме, снижает давление, замедляет действие адреналина и т.д.
На процессы кроветворения никель тоже влияет благотворно; сохраняет структуру нуклеиновых кислот и клеточных мембран; участвует в обмене витаминов С и В12, кальция и других веществ.
Недостаток никеля
Если никеля в организм поступает мало, то может несколько подняться уровень сахара в крови, зато снижается уровень гемоглобина; у детей замедляется рост. Однако недостаток никеля, и тем более его дефицит, встречаются очень редко, так что назначать самому себе препараты никеля не следует – это опасно. Когда никель поступает в организм с пищей, он нетоксичен, но препараты – это другое дело: так можно вызвать развитие опухолей и мутации на уровне клетки.
Избыток никеля
Избыток никеля встречается гораздо чаще, но связан он обычно с производственными и бытовыми причинами. Особенно токсичны хлорид и сульфат никеля, так как они растворимы в воде – нерастворимые соединения в десятки раз безопаснее.
В процессе переработки металлов образуются карбонильный никель и никелевая пыль – попадая в организм, эти вещества накапливаются в нём, и действуют на него разрушающе. В быту, хотя и в небольших количествах, можно получать избыточный никель при пользовании некачественной посудой, дешёвыми украшениями, зубными протезами; есть никель и в табаке.
Качественная никелированная посуда не опасна, и сегодня ею пользуются все, однако около 100 лет назад из неё могли есть только богатые люди – даже императоры считали её роскошной и экзотической.
Если всё время контактировать с никелем на производстве – с его пылью, парами и соединениями, и при этом получать его довольно много с пищей, то может развиться такое заболевание, как контактный дерматит – острое воспаление кожи, артриты или астма. Когда в тканях избыток никеля, структура клеток страдает и начинает разрушаться, деятельность ферментов и гормонов замедляется, а клеточный иммунитет ослабевает.
Наблюдаются и другие симптомы избытка никеля: витилиго, кератит, изъязвление роговицы, заболевания щитовидной железы и репродуктивных органов, нарушение обмена азота и углеводов, проблемы с пищеварением, нарушения в работе нервной и сердечнососудистой системы, дистрофия почек и печени, ухудшение состава крови.
Многие предприятия металлургической промышленности используют никель и его соединения – если долго работать на таком предприятии, то развиваются болезни лёгких и верхних дыхательных путей, нарушается процесс дыхания и баланс многих микроэлементов. Хлорид никеля при длительном воздействии на организм вызывает нарушения координации движений – такое состояние называют атаксией.
Отравления никелем, острые или хронические, могут быть опасны не только для здоровья, но и для жизни. Лечение обычно помогает, и следует также ограничить поступление никеля в организм, даже с продуктами – богатые им продукты лучше временно исключить из рациона, но известны и смертельные случаи отравления никелем – при несоблюдении техники безопасности на производстве. Иногда достаточно вдыхать соединения никеля около 1,5 часов, чтобы получить смертельное отравление, так что на работе с этим элементом шутить не стоит. Карбонильные соединения никеля, часто используемые в промышленном производстве, относятся химиками к I классу опасности – это не просто высокоопасные, но чрезвычайно опасные вещества.
Кроме описанных проявлений, при избытке никеля в организме возникают анемия и тахикардия, отёки мозга и лёгких, аллергические реакции; увеличивается вероятность развития доброкачественных и злокачественных новообразований кожи, почек или лёгких; возбудимость нервной системы повышается; снижается общий иммунитет организма.
Апельсиновый сок, молоко, кофе и чай снижают усвоение никеля в организме.
Оказывается, никеля в мире много, и наша страна занимает первое место по его добыче; много его добывают в Канаде, Австралии, на Кубе, в Индонезии и Меланезии. Учёные предполагают, что наша планета содержит в своём ядре около 3% никеля – это огромные запасы.
Гатаулина Галина
для женского журнала сайт
При использовании и перепечатке материала активная ссылка на женский онлайн журнал обязательна
1. Общие сведения о никеле.
Никель (Ni) - элемент VIII группы периодической системы. Этот металл обладает высокой ковкостью и пластичностью, в химическом отношении обладает средней активностью, схожей с железом, кобальтом, медью и благородными металлами. В соединениях проявляет степени окисления -1, 0, +1,+2 (наиболее характерна),+3 и +4.
Несмотря на то, что открыт он был в 1751 году, его пользу для человеческого организма удалось обнаружить только в 1970-х годах. До этого момента пользу никеля для организма не признавали т.к. он имеет высокую токсичность. На текущий момент ученые считают, что суточная норма никеля поступающего в организм находится в районе 0,35 мг. Эту дозу человек легко получает, потребляя в пищу такие продуты как: зеленый горошек, фасоль, кукуруза, рис, говяжья печень, овсянка, сдоба, яблоки, вишня, виноград и др. В организм никель попадает не только с пищей, но и через кожу, слизистые, легкие.
2. Физиологическая роль никеля.
О роли никеля в человеческом организме ученым известно немного, но все они с уверенностью говорят, что для нормального функционирования наших органов он необходим.
а. Никель участвует в активации некоторых ферментов. Например: ионы Ni 2+ участвуют в активации фермента аргиназы. Этот фермент катализирует распад аргинина до орнитина и мочевины. Тем самым никель косвенно способствует выведению азота из нашего тела.
б. Одна из главных функций никеля - участие в процессе кроветворения. На процесс кроветворения никель влияет косвенно, через механизм проникновение в кровь железа. Дело в том, что никель является кофактором (активатором) биолиганда, способного связывать железо и переводить его из нерастворимой формы Fe 3+ в легкоусвояемую Fe 2+ . Железо в дальнейшем используется организмом для образования гемоглобина. Поэтому в случаях больших кровопотерь пациентам в клиниках вводят инъекции никеля, для стимуляции процесса кроветворения. Никель входит в состав клеток крови - эритроцитов.
в. Никель участвует в окислительно-восстановительных процессах организма. Поэтому его концентрация выше в тех органах, в которых постоянно происходят реакции обмена: мышцы, печень, легкие, почки, поджелудочная железа, головной мозг, щитовидная железа.
г. Этот микроэлемент принимает участие в структурной организации и функционировании ДНК, РНК, белков, обеспечивая необходимую конформацию и форму молекул.
д. С помощью никеля в наше тело поступают такие витамины как В12 и С.
е. Существуют данные о том, что он обладает антиадреналиновым эффектом.
При употреблении продуктов питания богатых никелем, в организм этот микроэлемент попадает через желудочно-кишечный тракт. В желудочно-кишечном тракте под действием соляной кислоты никель образует координационные соединения и таким образом попадает в кровь. Транспорт этого элемента осуществляет белок - альбумин, который образует с ним комплексное соединение и разносит никель по всему организму. Никель способен попадать в клетки посредством образования тройного комплекса с гистидином и транспортным белком, находящимся на поверхности клеточной мембраны.
3. Негативное влияние никеля на организм человека.
Несмотря на множество положительных функций этого элемента, большие дозы никеля способны и негативно влиять на состояние организма в целом. Его токсическое действие обусловлено ингибированием ферментов, вследствие переменной степени окисления.
а. Влияние на нервную систему.
При больших концентрациях никеля в организме ионы этого металла разрушают процесс посттрансляцинного гликозилирования β-дофамин гидроксилазы, которая участвует в процессе образования норадреналина из дофамина. Норадреналин в свою очередь является гормоном - нейромедиатором, с помощью которого нейроны мозга передают друг другу информацию. Соответственно при недостатке этого гормона у человека возникает чувство тревожности, беспокойства, синдрома хронической усталости, возможное развитие болезни Паркенсона и пр.
б. Снижение активности металлоферментов, нарушение синтеза белков, ДНК и РНК.
Данное влияние обусловлено возможностью никеля разрывать последовательность нуклеиновых кислот в этих молекулах в местах расположения аденина и гуанина (с которыми он взаимодействует). Наш организм способен к процессу восстановления но не в 100% случаев, поэтому результатом таких разрывов могут служить появление онкозаболеваний, аллегрии и пр.
в. Снижение иммунитета.
В некоторых исследованиях говорится о негативном влиянии никеля на выработку лизоцима (антибактериального агента, действующего на клеточные стенки бактерий и некоторых вирусов) макрофагами. Тем самым снижается жизнеспособность этих клеток и, как следствие, защитных сил организма. В результате чего происходит снижение иммунитета, что повышает риск появления ГРИПа, ОРВИ и прочих заболеваний.
г. Аллергии.
Никель способен взывать аллергические реакции при соприкосновении его с открытыми участками тела. Это связано со способностью никеля связываться с белками эпидермиса и образовывать антигены, которые запускают иммунную реакцию организма. В результате чего у работников производств, женщин, носящих украшения покрытые никелем не редко наблюдается экземы, дерматиты, отеки, пузырьки и пр.
д. Угнетение сердечно-сосудистой системы.
Механизм влияния связан со способностью никеля воздействовать на α-адренорецепторы аорты, что приводит к увеличению или сужению (что чаще) ее просвета. Так же металл способен изменять активность таких ферментов как: креатинкиназа, протеинкиназа-3, лактатдегидрогеназа и аденозинтрифосфатаза, вследствие чего возникают повреждения тканей сердца.
Так же у работников производств, которые контактируют с соединениями никеля, наблюдаются случаи злокачественных образований носа и легких. Смертность от рака на всех никелевых предприятиях выше в 1,2-3 раза, чем соответствующие показатели населений городов, где размещены эти предприятия. Считают, что данное заболевание возникает в результате наличия в легочной ткани очагов отложения никеля.
Попадание никеля в организм человека тесно связано с качеством очистки сточных вод. Дело в том, что в городскую систему канализации никель попадает с различных, в первую очередь гальванических, предприятий. В то время, как эта система не предназначена для работы с тяжелыми металлами и использует совсем другие методы очистки (биологический, фильтрация и т.д.), которые не способны деактивировать ионы никеля. Поэтому эти ионы не только вредят микрофлоре очистных сооружений, но и микрофлоре людей, пьющих загрязненную воду. Так же применяемые на вышеупомянутых предприятиях методы очистки никельсодержащих сточных вод, как показывает практика, давно устарели. Реагентные методы, использующиеся на этих предприятиях, позволяют переводить растворимые ионы никеля в нерастворимую форму - гидроксиды. В дальнейшем данные гидроксиды должны быть сброшены на спецполигоны, оборудованные для безопасного хранения отходов повышенного класса опасности (I,II или III). А как показывает практика, данный вид отходов сбрасывают, как правило на свалки ТБО. И эти гидроксиды, хотя и мало, но растворимые, начинают отдавать ионы никеля в талые и дождевые воды, в почву и водоемы. На этой почве растут пищевые культуры, траву с этих почв есть скот и пьет ту же загрязненную воду. В итоге никель, и не только он, но и медь, хром, цинк, свинец, олово и т.д. попадают в конце концов на стол к человеку.
Никелем может загрязняться не тольк вода и почва, но и атмосферный воздух. Огромный вклад в загрязнение атмосферы никелем вносят продукты сгорания ископаемого топлива, а преимущественные формы его в воздухе - водорастворимый сульфат никеля, оксид никеля и сложные металлооксиды. Опыты показывают, что оксид никеля (II) сравнительно инертен в легких, тогда как сульфат быстро рассеивается в организме в результате его абсорбции.
Данная
статья является интеллектуальной собственностью ООО "НПП Электрохимия"
Любое копирование без прямой ссылки на сайт www.. Текст статьи обработан сервисом Яндекс "Оригинальные тексты"
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.
В организме человека содержится примерно 10 мг никеля (nickel), наиболее высокие концентрации в печени, легких, поджелудочной железе, почках и гипофизе.
Роль никеля в организме человека
Его роль изучена не достаточно глубоко, однако известно, что никель:
- Принимает участие в организации структуры и в функционировании главных компонентов клетки - РНК, ДНК, белка.
- Стимулирует процессы кроветворения, вместе с медью , и участвуя в процессах гемопоэза. По своему воздействию никель схож с кобальтом.
- Активизирует некоторые ферменты, принимая участие как структурный компонент.
- Вовлечен в жировой обмен, обеспечивая клетки кислородом.
- Определенные дозы никеля активируют действие инсулина.
- Задействован в гормональной регуляции организма.
- Связан с метаболизмом глюкозы.
Никель в продуктах питания
Проявления избытка никеля: разрушительное воздействие на хромосомы и другие элементы клеток, замедление деятельности ферментов и гормонов, снижение иммунной активности.
Симптомы избытка никеля:
- астма;
- отеки головного мозга и легких;
- повышение возбудимости ЦНС, снижение реакции на стрессовые ситуации;
- замедление роста и развития;
- в некоторых случаях дефицит магния и переизбыток цинка или железа;
- возникновение аллергических реакций: контактного дерматита, ринита;
- депигментация кожи - витилиго;
- тахикардия, перепады давления крови;
- малокровие;
- ухудшение работы иммунной системы, увеличение вероятности развития опухолей в почках, легких, на коже.