Metalle in Kosmetik – Welche kommen in Frage ?


Was sind Metalle ?

Metalle sind eine Gruppe von Elementen, welche ganz bestimmte Eigenschaften Teilen. Solche sind z.B. Ihre hohe elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit, ihre verhältnissmäßig gute verformbarkeit und ein metallischer Glanz[1]

Abb. 1 Periodensystem der Elemente mit Alkalimetallen (Rot), Erdalkalimetallen (orange), Übergangsmetallen (hellrot/blasrosa/grau), Halbmetallen (Olivgrün), Lantanoiden(hell lila), und Actionoiden (dunkel lila)

Warum sind Metalle wie sie sind ?

Im gegensatz zu allen anderen Elementen haben Metallatome keine festen Plätze für Elektronen. Sie haben eine sogenannte Gitterstruktur, in welchen ihre Kerne (bestückt mit Pro- und Neutronen) feste Plätze haben, jedoch ihre Elektronen frei beweglich (auch delokalisiert genannt) sind. Elektrischer Strom ist nur die Bewegung der Elektronen im Material, und deren Freiheit zur Bewegung gibt die Leitfähigkeit von Materialien vor (Dies wird über das quantenmechanische Bändermodell beschreiben). Ebenso ist thermische Energie nur die Bewegung von Teilchen in einem bestimmten Intervall, welche ebenfalls mit der Freibeweglichkeit der Elektronen in Metallen zu tun hat. Zudem können diese Elektronen Strahlung jeglicher Wellenlängen bis zur Röntgenstrahlung auch wieder emittieren (abgeben), was ihren Glanz erklärt[2].

Welche Metalle kommen für Kosmetik in Frage ?

Als Metalle kommen alle Alkali-, Erdalkali-, und Übergangsmetalle in Frage. Diese sind:

Aluminium, Beryllium, Bismut, Blei, Cadmium, Chrom, Eisen, Gallium, Gold, Indium, Iridium, Kalium, Cobalt, Calcium, Kupfer, Magnesium, Mangan, Molybdän, Natrium, Nickel, Osmium, Palladium, Platin, Quecksilber, Rhodium, Ruthenium, Silber, Tantal, Titan, Uran, Vanadium, Wolfram, Zink, Zinn und Zirconium um die wichtigsten zu nennen.

Ausschließen kann man :

-Blei, Cadmium, Nickel, Quecksilber, Beryllium, Cobalt und Vanadium, da sie giftig, und Uran weil es radioaktiv ist.

Zudem auch:

-Indium, Iridium, Rhodium, Ruthenium, Tantal, Palladium und Platin, da diese extrem selten sind. Gold und Silber auch, jedoch nicht derartig selten.

Die Übrigen sind demnach:

Abb. 2 Menge an Elementen auf der Erde

-Aluminium, Bismut, Chrom, Eisen, Gallium, Gold, Kalium, Kupfer, Magnesium, Mangan, Molybdän, Natrium, Osmium, Silber, Titan, Wolfram, Zink, Zinn, Kalium, Calcium und Zirkonium.

Aluminium(Al)

Bismut(Bi)

Chrom(Cr)

Eisen(Fe)

Gold
(Au)

Kalium(K)

Magnesium(Mg)

-Dritt häufigstes Metall

-Kommt selten elementar vor

-Guter Leiter

Leichtmetall

-Für Menschen leicht toxisch

-Leicht radioaktiv

-Tritt elementar auf

-Schlechter Leiter

-Besitzt den stärksten „Hall-Effekt“

-Kommt nur selten elementar vor

-Man nimmt an, dass Chrom3+ Ionen am Kohlenhydratstoffwechsel teilhaben

-Sehr häufiges Element

-Selten elementar

-Essentiell für den Menschen

-Moderater Leiter

-Sehr selten

-Kommt elementar vor, da sehr inert

-Sehr weich

-Sehr guter Leiter

-Wird kolloidal in der Medizin benutzt

-Kommt nur als Kation vor

-Elementar hat es keinen Nutzen

-Essentiell als Kation für den Menschen

-Kommt nicht elementar vor

-Ist sehr leicht

-Essentiell für den Menschen

Mangan(Mn)

Molybdän(Mo)

Natrium(Na)

Osmium(Os)

Silber(Ag)

Titan(Ti)

Wolfram(W)

-Recht häufiges Metall

-Kommt nicht elementar vor

-Essentiell für Menschen

-Wirkt jedoch auch Neurotoxisch

-Sehr hart

-Essentiell für Menschen

-Recht häufig

-Kommt nicht elementar vor

-weich und leicht

-Essentiell für Menschen

-Sehr seltenes Metall

-Kommt elementar vor

-Sehr teuer

-Sehr hohe Dichte

-Keinen industriellen Nutzen

-Selten, jedoch 20mal häufiger als Gold

-Bester Leiter aller Elemente

-Sehr weich

-Wirkt kolloidal Antibakteriell

-Bei Akkumulation giftig

-Sehr häufiges Metall

-Bildet eine sehr resistente Oxidschicht

-Höchster Schmelz und Siedepunkt aller Elemente

-chemisch Resistent

Zink(Zn)

Zinn(Sn)

Calcium(Ca)

Zirconium(Zr)

Gallium(Ga)

Kupfer(Cu)

[3]

– Recht häufig

– Durch Oxidschichten reaktionsträge

– Essentiell für Menschen

– Recht häufig

– Durch Oxidschichten reaktionsträge

– Selbst in hohen konzentrationen ungiftig

– Recht weich

– Sehr häufiges Element

-Essentiell für Menschen

– Recht häufig

– Relativ weich

-Reaktionsträge durch Oxidschichten

– In großen Konzentrationen nicht toxisch

– Etwas selten

– Kommt nicht elementar vor

– Sehr niedriger Schmelzpunkt

– Wirkt reizend auf Haut und Atemwege

– Recht häufiges Element

– Wirkt antibakteriell

– Zweitbester Leiter der Elemente

– Kommt elementar vor

Abb. 3 Ein Bismutkristall, mit der charakteristischen Färbung

Nun muss man daran denken, dass viele Metalle meist nicht als Metalle behalten bleiben, sondern durch Umwelteinflüsse oder ihre eigene Reaktivität als Verbindungen vorzufinden sind. Solche Verbindungen sind demnach keine Metalle mehr, und müssen ausgeschlossen werden. Auch Oxidschichten, dünne Schichten des Metalloxides, die das Metall umgeben, werden ausgeschlossen, da diese Oxidschicht ihre eigentlichen Eigenschaften und Reaktivität mindern. Übrig bleiben demnach : Eisen, Gold, Magnesium, Molybdän, Osmium, Silber, Wolfram, Kupfer und Chrom.

Abb. 4 Eine Kugel, hochreines Osmium

Zudem werden diese Metalle als Pulver und nicht als feste Blöcke oder Stäbe in der Kosmetik angewendet, weshalb einige dieser Metalle erneut ausfallen, da sie in Pulverform reaktiver sind. Somit bleiben : Gold, Molybdän, Osmium, Silber, Wolfram und Kupfer. Bereits genutzt sind Gold und Silber Nanopartikel, wobei Silber antibakteriell wirkt, und Gold gegen psychische Erkrankungen benutzt wird[4]. Molybdän, hat einige wichtige Aufgaben im Organismus, und ist somit essentiell, ein Mangel jedoch ist sehr selten, und kommt so gut wie nie vor, weshalb eine Zugabe über die Haut überflüssig wird[5]. Osmium ist ein Edelmetall, und neben seiner Seltenheit auch scher zu gewinnen. Es gibt so gut wie keine Anwendungsbereiche, mit Ausnahme für Luxusartikel, wie Füllfederhalter oder Plattenspielernadeln[6]. Wolfram ist sehr beständig gegenüber Umwelteinflüssen, und selbst starke Säuren und Basen vermögen es nicht es aufzulösen[7]. Aufgrund dessen wird Wolfram zum größtem Teil wieder ausgeschieden, und hat keine physiologische Wirkung[8]. Chrom steht in Diskussion, für die Kohlenhydratverwertung des Menschen eine Rolle zu spielen, dies konnte jedoch noch nicht beweisen werden[9]. Ein Metall das besonders im Blick der Kosmetikindustrie steht, ist das Kupfer. Es wirkt antibakteriell und entzündungshemmend, ebenfalls fördert es die Bindung von Kollagen und Elastin im Bindegewebe, was Falten mindert, und die Haut glatter und ebener macht. Zudem soll es gegen graue Haare helfen, indem es bei der Produktion von Farbpigmenten hilft, so z.B. beim Melanin[10].

Abb. 5 Ein Kessel aus Kupfer, mit der typischen Farbe

Was ist nun die Schlussfolgerung ?

Es gibt viele Metalle, einige wurden erst gar nicht besprochen. Und sie haben viele verschiedene Eigenschaften. Manche sind essentiell, und Menschen könnten ohne sie nicht Leben, und andere sind ganz und gar giftig oder tödlich. Gold, Silber und Kupfer als Metalle, ob als Nanopartikel oder nicht, können dem Körper wirklich helfen.

Quellen:

Wikipedia[1][2][6][7][8][10]

Artikel zu den Anwendungsbereichen von kolloidalem Gold [4]

Artikel zu den Anwendungsbereichen von kolloidalem Silber [4]

Artikel zu einigen wichtigen Spurenelementen [3][5][9]

Bildquellen: Wikimedia Commons, Flickr. Die Bildrechte gehen and die Besitzer der Bilder. Abb. 1  | Abb. 4 | Abb. 5 | Titelbild

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