Importancia biológica de los elementos y propiedades de los metales

Importancia Biológica de Algunos Elementos

Grupo 13

• Boro: Algunos de sus compuestos, como el ácido bórico y el bórax, se comportan como antisépticos y bactericidas suaves. La boromicina es un antibiótico natural aislado de Streptomyces antibioticus.
• Aluminio y Talio: Tóxicos.

Grupo 14

• Carbono: Elemento esencial para los seres vivos. Principal constituyente de la materia orgánica.
• Plomo: Tóxico. Inhibe la síntesis de ferroporfirinas y de procesos biológicos importantes. Para evitar la incorporación de plomo al organismo, se ha prohibido la utilización de tuberías de plomo en las conducciones y el empleo de tetraetilplomo como aditivo antidetonante en las gasolinas.

Grupo 15

• Nitrógeno: Elemento esencial en múltiples sustancias de interés biológico (aminoácidos, proteínas, ácidos nucleicos, etc.).
• Fósforo: Elemento esencial. Los iones fosfato participan en numerosos procesos de interés biológico (ATP). Los iones H₂PO₄^- y HPO₄^2- son los responsables del sistema tampón de la sangre. El componente fundamental de la fracción inorgánica de los huesos es el hidroxiapatito cálcico Ca₅(OH)(PO₄)₃.
• Arsénico: Tóxico.

Grupo 16

• Oxígeno: Elemento esencial. Forma parte de numerosas sustancias imprescindibles para la vida e interviene en múltiples procesos y reacciones bioquímicas.
• Azufre: Elemento esencial. Muchos de sus compuestos tienen interés biológico y farmacológico. Entre los primeros cabe destacar aminoácidos (cisteína y metionina) y vitaminas (tiamina y biotina). Entre los segundos, antibióticos tales como penicilinas, cefalosporinas y sulfamidas.
• Selenio: Aunque es tóxico en cantidades significativas, en concentraciones traza resulta esencial. En los seres vivos se encuentra formando parte de las selenoproteínas. La deficiencia de selenio en la dieta se ha asociado a diversas patologías, como por ejemplo, retraso en el desarrollo óseo y muscular.

Grupo 17

• Flúor: El F^- se encuentra formando parte de los tejidos duros como huesos y dientes (sustituye a los OH^- del hidroxiapatito Ca₅(PO₄)₃(OH) potenciando su dureza y resistencia a las caries). Algunos compuestos orgánicos fluorados presentan actividad farmacológica (metoxifluorano, anestésico).
• Cloro: El Cl^- desempeña un papel vital en el equilibrio electrolítico del cuerpo humano. El Cl₂ es tóxico y afecta principalmente a las vías respiratorias. Los compuestos con cloro enlazado covalentemente suelen ser tóxicos.
• Bromo: Parece que juega un papel relevante como elemento traza en ciertas enzimas. El ión Br^- actúa como sedante y anticonvulsivo (KBr y NaBr, tratamiento de la epilepsia).
• Yodo: Es un elemento esencial. La mayor parte del yodo en el cuerpo humano (75-80%) se acumula en la glándula tiroides, donde se emplea en la síntesis de las hormonas tiroideas. Su deficiencia origina disfunciones severas, por lo que es aconsejable incluir yodo en la dieta (sal yodada, con NaI o KI al 0.01%; requerimiento semanal de 1 mg). El yodo también es un germicida eficaz.

Elementos Metálicos

De todos los elementos que se conocen, casi el 80% son metales.

Se consideran elementos metálicos:

1. Todos los elementos del grupo 1 (menos el H), todos los elementos del grupo 2.
2. Elementos de los grupos 3 (Al, Ga, In, Tl), 4 (Sn, Pb) y 5 (Bi).
3. Todos los elementos de transición y todos los lantánidos y actínidos.

• El carácter metálico disminuye a lo largo del sistema periódico al desplazarnos de izquierda a derecha.
• El carácter metálico aumenta a medida que descendemos en un grupo.

Propiedades Físicas

• El potencial de ionización disminuye a medida que bajamos en el sistema periódico y aumenta a medida que nos desplazamos de izquierda a derecha, lo cual está directamente relacionado con la variación del carácter metálico.
• Los metales tienen bajos valores de potencial de ionización y tienden a formar iones positivos en sus compuestos con los no metales. Además, en un metal, hay electrones que tienen cierta libertad de movimiento, lo que justifica propiedades como:

1. Conductividad eléctrica alta.
2. Conductividad térmica alta.
3. Ductilidad y maleabilidad.
4. Brillo.

Aleaciones

Una característica importante de los metales es su capacidad para alearse. Una aleación es un material con propiedades metálicas de dos o más elementos, de los que uno, al menos, es un metal.

Con frecuencia, al alear un metal con otro elemento:

1. Disminuye el punto de fusión.
2. Aumenta la dureza.
3. Disminuye la conductividad eléctrica y térmica.