Цирконий в организме человека

Цирконий в организме человека: роль, источники, нехватка и избыток

Цирконий (Zr) - химический элемент с атомным номером 40. В элементарном виде представляет собой блестящий серебристо-белый металл, очень пластичный и устойчивый к коррозии.

Впервые о возможном существовании этого химического элемента люди узнали в 1789 году, когда немецкий химик М.Г. Клапрот проводил опыты над минералом цирконом и выделил оксид неизвестного ранее металла (отсюда становится совершенно понятным происхождение названия рассматриваемого химического элемента). Но получить цирконий в чистом виде ему так и не удалось. Впервые за него это сделал шведский химик Берцелиус в 1824 году, а химический чистый металл удалось получить только в начале ХХ столетия.

Цирконий не такой уж редкий химический элемент, и его соединения в земной коре встречаются довольно часто, хотя точная массовая доля пока не установлена. По различным оценкам она составляет 170-250 г на тонну. Концентрация циркония в морской воде порядка 5·10^-5 мг/л. Всего насчитывается около 40 минералов циркония, представленных в основном его оксидами и силикатами. Самыми распространенными из них являются уже упомянутый циркон (смесь силиката и оксида циркония), бадделеит (оксид циркония), эвдиалит (комплексное соединение оксидов, гидроксидов и хлоридов натрия, кальция, железа, марганца и циркония).

В минералах цирконию почти всегда сопутствует гафний, который по химическим свойствам очень похож на цирконий, и также располагается в четвертой побочной подгруппе, но не пятого, а уже шестого периода Периодической системы Д.И. Менделеева. В этом отношении цирконий и гафний соотносятся друг с другом как натрий и калий.

Самые крупные месторождения минералов циркония обнаружены в США, Бразилии, Индии и Австралии. Что касается России, то на ее долю приходится около 10% известных запасов циркония. Месторождения циркония разрабатываются в Мурманской, Томской, Тамбовской, Нижегородской и Читинской областях.

Цирконий - удивительно стойкий металл. С соляной кислотой он вообще никак не реагирует, а с серной только при концентрации последней свыше 50% и при температуре свыше +100^оС. Щелочам он также не "по зубам", и цирконий - единственный в природе металл, который не взаимодействует даже со щелочами, содержащими аммиак. Азотная кислота и царская водка начинают растворять его только при температуре свыше +100^оС. В такой адской смеси золото давно бы уже растворилось, а цирконий едва взаимодействует с ней.

Мелкодисперсный цирконий обладает высокой взрыво- и пожароопасностью из-за того, что самовоспламеняется на воздухе. При нагревании до температуры 250^оС цирконий начинает гореть на воздухе, при этом выделяется колоссальное количество тепла и света. При горении развивается температура 4650^оС, при этом практически нет никакого дыма. Это свойство циркония используется для создания пиротехнических изделий, правда, игрушка получается очень дорогой. Поэтому гораздо чаще в пиротехнике используется металлический магний.

Соединения циркония также востребованы людьми. Так, минерал циркон отличается высокой твердостью и сильным алмазным блеском, поэтому может служить заменителем бриллиантов в украшениях, который не сразу отличишь от этого самого дорогого камня. Он может иметь золотистый, зеленый, серый, коричневый оттенки или быть бесцветным. Однако сфера применения циркона в ювелирном деле быстро сокращается, поскольку на смену ему приходит намного более дешевый и универсальный фианит - синтетический диоксид циркония, который впервые был получен в Физическом институте Академии наук СССР (ФИАН), от названия которого и появилось соответствующее слово - "фианит". Фианит в процессе синтеза имеет гораздо более предсказуемые свойства (размер, цвет, твердость), за что пользуется большим спросом.

Роль циркония в организме человека

Вопреки засилью информации о якобы чудодейственных свойствах циркония и изделий из него, он не играет абсолютно никакой биологической роли в организме не только человека, но и известных нам живых существ, чем, кстати, и ценится. Биологической инертностью обладает не только металлический цирконий, но и обнаруженные в природе минералы циркония, в основе которых оксид и силикат циркония. Говоря другими словами, химическая инертность циркония настолько высока, что он не может взаимодействовать с тканями и жидкостями организма. 

Исходя из сказанного, циркониевые браслеты, которые по сей день рекламируются как якобы средство лечения гипертонии, не имеют никакой терапевтической эффективности. Если какие-то улучшения у их владельцев и наступают, то исключительно благодаря субъективному действию эффекта плацебо.

Тем не менее, цирконий сыграл свою роль в укреплении здоровья людей, правда, косвенную. Поскольку он биологически инертен, из него создают высококачественные хирургические инструменты, импланты и протезы (зубные, костные, суставные), хирургическую проволоку. Россия - первая в мире страна, которая стала использовать цирконий в медицинских целях - изготовила из этого металла импланты. Однако в силу высокой стоимости получения и, соответственно, дороговизны циркония на мировом рынке, пока первые позиции среди материалов для имплантов и протезов прочно удерживает титан и его сплавы.

В последние годы в моду стала входить циркониевая посуда, однако она очень дорогая и поэтому позволить ее себе может далеко не каждая семья. Циркониевая посуда практически вечная, поскольку не подвержена коррозии.

Источники циркония в организме человека

Несмотря на то, цирконий не играет ровным счетом никакой биологической роли, он обнаружен в организме человека. В организме взрослого человека присутствует примерно 1 мг циркония. Попадает он к нам вместе с пищей и водой, где содержится в микроскопических количествах. Цирконий обнаружен в следующих продуктах питания:

• растительные масла;
• баранина;
• чай;
• красное вино;
• бобы;
• рис, пшеница, овес.

Нехватка циркония в организме человека

Информация о дефиците циркония в организме отсутствует по вышеуказанной причине: он не играет никакой биологической роли.

Избыток циркония в организме человека

В больших количествах цирконий может вызвать аллергические реакции на коже, а в тяжелых случаях возможна острая пневмония и даже фиброз легких.

Причинами изыбка циркония в организме могут быть:

• работа на вредном производстве в литейно, машиностроительной и атомной промышленности;
• использование циркониевых браслетов;
• использование дезодорантов с цирконием (в нашей стране выпуск прекращен) и работа на производстве по их изготовлению.