Arsenik

Det enkla ämnet arsenik är en spröd stålfärgad halvmetall med en grönaktig nyans (i en grå allotropisk modifikation). Giftigt och är cancerframkallande .

Historik

Arsenik är ett av de äldsta grundämnena som används av människan. Arseniksulfider As 2 S 3 och As 4 S 4 , det så kallade orpimentet ("arsenik") och realgar , var bekanta för romarna och grekerna . Dessa ämnen är giftiga.

Arsenik är ett av de grundämnen som finns i naturen i fri form . Det kan relativt lätt isoleras från föreningar. Därför vet historien inte vem som först fick elementär arsenik i ett fritt tillstånd. Många tillskriver rollen som upptäckare till alkemisten Albertus Magnus . Paracelsus skrifter beskriver också produktionen av arsenik från reaktionen mellan arsenik och äggskal . Många vetenskapshistoriker antyder att arsenikmetall erhölls mycket tidigare, men det ansågs vara en form av inhemskt kvicksilver . Detta kan förklaras av att arseniksulfid var mycket lik kvicksilvermineralet. Utsläppet från det var väldigt enkelt, som med utsläppet av kvicksilver. Elementär arsenik har varit känd i Europa och Asien sedan medeltiden . Kineserna fick det från malmer. Till skillnad från européerna kunde de diagnostisera död från arsenikförgiftning. Men denna analysmetod har inte nått nu. Européer lärde sig att bestämma början av döden vid arsenikförgiftning mycket senare, detta gjordes först av James Marsh . Denna reaktion används fortfarande idag.

Arsenik finns ibland i tennmalmer . I kinesisk litteratur från medeltiden beskrivs dödsfall för människor som drack vatten eller vin från tennkärl på grund av närvaron av arsenik i dem. Under en relativt lång tid förväxlade människor själva arseniken och dess oxid, och misstade dem för ett ämne. Detta missförstånd eliminerades av Georg Brandt och Antoine Laurent Lavoisier , som bevisade att dessa är olika ämnen, och att arsenik är ett oberoende kemiskt grundämne. Arsenikoxid har länge använts för att döda gnagare. Därav ursprunget till det ryska namnet på elementet. Det kommer från orden "mus" och "gift".

Etymologi

Namnet på arsenik på ryska kommer från ordet "mus", i samband med användningen av dess föreningar för utrotning av möss och råttor [4] . Det grekiska namnet ἀρσενικόν kommer från persiskan زرنيخ (zarnik) - "gul orpiment ". Folketymologin går tillbaka till andra grekiska. ἀρσενικός - hane [5] .

Det latinska namnet arsenicum är ett direkt lån från grekiskan ἀρσενικόν . År 1789 inkluderade A. Lavoisier arsenik i listan över kemiska grundämnen under namnet arsenik [6] .

Att vara i naturen

Arsenik är ett spårämne. Innehållet i jordskorpan är 1,7⋅10 −4 viktprocent. I havsvatten 0,003 mg/l [7] . Detta grundämne finns ibland i naturen i sin ursprungliga form, mineralet har formen av metalliskt glänsande grå skal eller täta massor som består av små korn.

Cirka 200 arsenikhaltiga mineraler är kända. I små koncentrationer följer den ofta med bly-, koppar- och silvermalm . Två naturliga arsenikmineraler är ganska vanliga i form av sulfider (binära föreningar med svavel ): orangeröd transparent realgar AsS och citrongul orpiment As 2 S 3 . Ett mineral av industriell betydelse för produktion av arsenik - arsenopyrit (arsenikkis) FeAsS eller FeS 2 FeAs 2 (46 % As), arsenikkis - lollingit (FeAs 2 ) (72,8 % As), skorodit FeAsO 4 (27 -36 % Som). Det mesta av arseniken bryts tillfälligtvis under bearbetning av arsenikhaltigt guld , bly-zink, kopparkis och andra malmer.

Insättningar

Det huvudsakliga industriella mineralet av arsenik är arsenopyrit FeAsS. Det finns stora koppar-arsenikfyndigheter i Georgien , Centralasien och Kazakstan , i USA , Sverige , Norge och Japan , arsenik-kobolt-i Kanada , arsenik-tenn-i Bolivia och England . Dessutom är guld-arsenikfyndigheter kända i USA och Frankrike . Ryssland har många fyndigheter av arsenik i Yakutia , Ural , Sibirien , Transbaikalia och Chukotka [8] .

Isotoper

33 isotoper och minst 10 exciterade tillstånd av nukleära isomerer är kända . Av dessa isotoper är endast 75 As stabil, och naturlig arsenik består enbart av denna isotop. Den långlivade radioaktiva isotopen , 73 As, har en halveringstid på 80,3 dagar.

Kemiska egenskaper

Vid stark uppvärmning brinner arsenik och bildar arsenik(III)oxid , som är dåligt löslig i vatten, men reagerar med den och bildar arsenik(III)hydroxid eller arseniksyra . Starka oxidationsmedel som klor omvandlar grundämnet till arseniksyra , vars salter påminner mycket om motsvarande fosfater . Genom att kalcinera denna syra kan arsenik(V)oxid erhållas . Vid reduktionen av arsenikföreningar bildas arsingas [9] .

Får

Upptäckten av en metod för att erhålla metallisk arsenik (grå arsenik) tillskrivs den medeltida alkemisten Albert den store , som levde på 1200-talet. Men mycket tidigare kunde grekiska och arabiska alkemister erhålla fri arsenik genom att värma "vit arsenik" ( arseniktrioxid ) med olika organiska ämnen.

Det finns många sätt att få arsenik: sublimering av naturlig arsenik, termisk nedbrytning av arsenikkis, reduktion av arsenikanhydrid , etc.

För närvarande, för att få metallisk arsenik, värms arsenopyrit oftast i muffelugnar utan lufttillgång. I detta fall frigörs arsenik, vars ångor kondenserar och förvandlas till fast arsenik i järnrör som kommer från ugnar och i speciella keramiska mottagare. Återstoden i ugnarna värms sedan upp med tillgång till luft, och sedan oxideras arseniken till As 2 O 3 . Metallisk arsenik erhålls i ganska små mängder, och huvuddelen av arsenikhaltiga malmer bearbetas till vit arsenik, det vill säga till arseniktrioxid-arsenikanhydrid As 2 O 3 .

Den huvudsakliga produktionsmetoden är rostning av sulfidmalmer, följt av reduktion av oxid med kol (kol) [10] :

{\mathsf {2As_{2}S_{3}\ +\ 9O_{2}\ {\xrightarrow {t^{o}C}}\ 6SO_{2}\uparrow +\ 2As_{2}O_{3}\ }}

{\mathsf {As_{2}O_{3}\ +\ 3C\ {\xrightarrow {t^{o}C}}\ 2As\ +\ 3CO\uparrow }}

Applikation

Arsenik används för att legera blylegeringar , som används för framställning av hagel , eftersom när hagel gjuts med en tornmetod får droppar av en arseniklegering med bly en strikt sfärisk form, och dessutom styrkan och hårdheten hos bly öka avsevärt[ specificera ] .

Arsenik med hög renhet (99,9999%) används för att syntetisera ett antal användbara och viktiga halvledarmaterial - arsenider (till exempel galliumarsenid ) och andra halvledarmaterial med ett kristallgitter som zinkblandning .

Arseniksulfidföreningar - orpiment och realgar - används i målning som färger och i läderindustrin som ett sätt att ta bort hår från huden.

Inom pyroteknik används realgar för att producera "grekisk" eld eller "indisk" (Bengal) eld, som uppstår när en blandning av realgar med svavel och nitrat brinner (den bildar en klar vit låga när den bränns ).

Vissa organiska arsenikföreningar är kemiska krigföringsmedel , såsom lewisit .

I början av 1900-talet användes vissa derivat av cacodyl , till exempel salvarsan , för att behandla syfilis , med tiden förflyttades dessa läkemedel från medicinsk användning för behandling av syfilis med andra, mindre giftiga och mer effektiva farmaceutiska preparat som innehåller inte arsenik.

Vissa arsenikföreningar i mycket små doser användes som läkemedel för att bekämpa anemi och ett antal andra sjukdomar, eftersom de har en kliniskt märkbar stimulerande effekt på ett antal kroppssystem, i synnerhet på den röda benmärgen och det centrala nervsystemet. På grund av uppkomsten av jämförbara och överlägsna läkemedel har lösliga arsenikföreningar praktiskt taget försvunnit från medicinsk praxis sedan mitten av slutet av 80-talet av 1900-talet. Av de oorganiska föreningarna av arsenik kan arsenikanhydrid användas inom medicin för framställning av piller och i tandläkarpraktik i form av en pasta som ett nekrotiserande läkemedel. Detta läkemedel kallades vanligen och slang för "arsenik" och användes inom tandvården för lokal nekros av tandnerven (se pulpitis ). För närvarande (2015) används arsenikpreparat sällan i tandläkarpraktiken på grund av deras toxicitet. Nu har andra metoder för smärtfri nekros av tandnerven under lokalbedövning utvecklats och används .

Biologisk roll och fysiologisk verkan

Toxicitet

0 fyra 0

Toxikologi

Arsenik [11] och många av dess föreningar är giftiga och cancerframkallande . Oorganiska arsenikföreningar tillhör kategori 1 cancerframkallande ämnen enligt IARC, arsenobetain och andra organiska föreningar som inte metaboliseras i människokroppen - till grupp 3. [12] Den dödliga dosen av arsenik för människor är 50-170 mg (1,4 mg/kg kroppsvikt) . Vid akut arsenikförgiftning observeras kräkningar , buksmärtor, diarré , depression av centrala nervsystemet . Likheten mellan symtomen på arsenikförgiftning med symtomen på kolera under lång tid gjorde det möjligt att dölja användningen av arsenikföreningar (oftast arseniktrioxid, den så kallade "vita arseniken") som ett dödligt gift. I Frankrike fick arseniktrioxidpulver för sin höga effektivitet det vanliga namnet "ärftligt pulver" ( fr. poudre de succession ). Det finns ett antagande om att Napoleon förgiftades med arsenikföreningar på ön St. Helena. År 1832 uppträdde en tillförlitlig kvalitativ reaktion på arsenik - Marsh-testet , vilket avsevärt ökade effektiviteten för att diagnostisera förgiftning.

Hjälp och motgift mot arsenikförgiftning: ta vattenlösningar av natriumtiosulfat Na 2 S 2 O 3 , magsköljning, ta mjölk och keso; specifik motgift - unitiol . MPC i luften för arsenik är 0,5 mg/m³.

Arbeta med arsenik i förseglade lådor med skyddskläder. På grund av deras höga toxicitet användes arsenikföreningar som giftiga medel under första världskriget .

År 2016 fick en konstgjord miljökatastrof i södra Indien stor publicitet - på grund av överdrivet uttag av vatten från akviferer började arsenik komma in i dricksvattnet. Detta orsakade giftiga och onkologiska skador hos tiotusentals människor.

Man trodde att med långvarig konsumtion av små doser arsenik utvecklar kroppen immunitet. Detta faktum har fastställts för både människor och djur. Det finns fall när vanliga användare av arsenik omedelbart tog doser flera gånger högre än den dödliga dosen och förblev friska. Djurförsök har visat originaliteten i denna vana. Det visade sig att ett djur som är vant vid arsenik när man använder det snabbt dör om en mycket lägre dos injiceras i blodet eller under huden. Ett sådant "beroende" är dock mycket begränsat, i förhållande till det sk. "akut toxicitet", och skyddar inte mot neoplasmer. Effekten av mikrodoser av arsenikhaltiga läkemedel som anticancermedel undersöks dock för närvarande.

Både organiska och oorganiska arsenikföreningar är giftiga för levande organismer i höga koncentrationer. Men i små doser främjar vissa arsenikföreningar ämnesomsättningen, stärker skelettet, har en positiv effekt på den hematopoetiska funktionen och immunförsvaret och ökar upptaget av kväve och fosfor från maten. Hos växter är den mest märkbara effekten av arsenik att bromsa ämnesomsättningen, vilket minskar skörden, men arsenik stimulerar även kvävefixering . [13] [14]

Det noterades att för en växande organism hos människor och djur bidrar mikrodoser av arsenik till tillväxten av ben i längd och tjocklek, och i vissa fall observerades även bentillväxt under påverkan av mikrodoser av arsenik i slutet av tillväxten [ 15] .

Vissa författare betraktar arsenik som ett livsviktigt mikroelement och klassificerar det som ett ultramikroelement - mikroelement som är nödvändigt i särskilt små koncentrationer (som selen , vanadin , krom och nickel ). Den erforderliga dagliga dosen för en person är 10-15 mcg. [13]

Inom traditionell medicin

I västerländska länder var arsenik främst känt som ett starkt gift, medan det i traditionell kinesisk medicin har använts i nästan två tusen år för att behandla syfilis och psoriasis . .

Arsenik i små doser är cancerframkallande , dess användning som ett "blodförbättrande" läkemedel (den så kallade "vita arseniken", till exempel "Blos arseniktabletter", etc.) fortsatte fram till mitten av 1950-talet och bidrog med sitt bidrag till utvecklingen av cancer .

Arsenikföreningen salvarsan (även känd som drog 606 och arsfenamin) är historiskt sett det första effektiva och samtidigt relativt ofarliga etiotropa läkemedlet mot syfilis , skapat av kemisten Paul Ehrlich [16] . Hittills har salvarsan gått ur bruk och ersatts av andra, mycket effektivare och säkrare medel.

Inom forensic science

Metoden för att upptäcka arsenik i människokroppen, lik och mat vid misstänkt förgiftning utvecklades i början av 1800-talet. Engelske kemisten James Marsh [17] .

Liv baserat på arsenik

Extremofila bakterier är kända som kan överleva vid höga koncentrationer av arsenat i miljön. Det föreslogs att i fallet med GFAJ-1- stammen ersätter arsenik fosfor i biokemiska reaktioner, i synnerhet är det en del av DNA [18] [19] [20] , men detta antagande bekräftades inte [21] .

Arsenikföroreningar

På Ryska federationens territorium i staden Skopin , Ryazan-regionen , som ett resultat av många års arbete i den lokala metallurgiska anläggningen SMK Metallurg, begravdes cirka ett och ett halvt tusen ton dammigt avfall med hög halt av arsenik på företagets gravfält. [22] Arsenik är en karakteristisk åtföljande beståndsdel i många guldfyndigheter , vilket leder till ytterligare miljöproblem i guldbrytande länder som Rumänien [23] [24] .

Se även

Anteckningar

↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Grundämnenas atomvikter 2011 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Vol. 85 , nr. 5 . - P. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
↑ Arsenik : elektronegativiteter . WebElements. Hämtad 5 augusti 2010. Arkiverad från originalet 1 september 2010.
↑ Ledare: Knunyants I. L. (chefredaktör). Kemisk uppslagsverk: i 5 volymer - Moskva: Soviet Encyclopedia, 1992. - T. 3. - S. 157. - 639 sid. — 50 000 exemplar. - ISBN 5-85270-039-8.
↑ Arsenik // Stor encyklopedisk ordbok . — 2000. (ryska)
↑ Frisk H. Griechisches etymologisches Wörterbuch, Band I. - Heidelberg: Carl Winters Universitätsbuchhandlung. - 1960. - S. 152.
↑ Lavoisier, Antoine. Traité Élémentaire de Chimie, présenté dans un order nouveau, et d'après des découvertes modernes (franska) . - Paris: Cuchet, Libraire, 1789. - S. 192.
↑ JP Riley och Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965.
↑ Arsenik Arkiverad 5 november 2013 på Wayback Machine . Encyclopedia Around the World.
↑ Allmän kemi: lärobok / N. L. Glinka . - Ed. raderas — M.: KNORUS, 2012. — 752 sid. — ISBN 978-5-406-02149-1
↑ Oorganisk kemi: I 3 volymer. / ed. Yu. D. Tretyakova. Vol 2: Kemi av intransitiva element: en lärobok för studenter. institutioner av högre prof. utbildning / A. A. Drozdov, V. P. Zlomanov, G. N. Mazo, F. M. Spiridonov - 2:a upplagan, reviderad. - M .: Publishing Center "Academy", 2011. - 368 sid.
↑ Knizhnikov V.A., Bochkarev V.V., Zimina L.N., Marchenko E.N., Rubtsov A.F., Serebryakov L.A. Arsenik // Big Medical Encyclopedia : i 30 volymer / kap. ed. B.V. Petrovskij . - 3:e uppl. - Moskva: Soviet Encyclopedia , 1981. - T. 16. Museer - Nilen . — 512 sid. — 150 800 exemplar.
↑ Agenter klassificerade av IARC-monografierna . Hämtad 9 mars 2019. Arkiverad från originalet 25 februari 2019. (obestämd)
↑ 1 2 Kopylov, Kaminsky, 2004 , sid. 289-291.
↑ Chertko, 2012 , sid. 123.
↑ Farmakologi prof. Nikolaev. 1943:a upplagan
↑ Paul de Craif (de Kruy) . Mikrobiella jägare. Utgivare: Astrel, Polygraphizdat, 2012. ISBN 978-5-271-35518-9 , ISBN 978-5-4215-3274-3
↑ McDermid, 2016 , sid. åtta.
↑ Wolfe-Simon F., Blum JS, Kulp TR, et al. En bakterie som kan växa genom att använda arsenik istället för fosfor // Science : journal. - 2010. - December. - doi : 10.1126/science.1197258 . — PMID 21127214 .
↑ Arsenikätande mikrob kan omdefiniera livets kemi . naturennews. Datum för åtkomst: 26 januari 2011. Arkiverad från originalet den 24 februari 2012.
↑ Astrobiologisk upptäckt leder ett giftfyllt liv (länk otillgänglig) . membran. Datum för åtkomst: 26 januari 2011. Arkiverad från originalet den 28 januari 2012. (ryska)
↑ Reaves, Marshall Louis; Sunita Sinha, Joshua D. Rabinowitz, Leonid Kruglyak, Rosemary J. Redfield. Frånvaro av detekterbart arsenat i DNA från arsenatodlade GFAJ-1-celler (engelska) // Science : journal. - 2012. - 27 juli ( vol. 337 , nr 6093 ). - S. 470-473 . — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203 . - doi : 10.1126/science.1219861 .
↑ Avgiftning av arsenikförorenade jordar med naturliga sorbenter, deras blandningar och modifieringar . Hämtad 3 februari 2016. Arkiverad från originalet 26 februari 2018. (obestämd)
↑ N. V. PETROVSKAYA ”NATIVE GULD. ALLMÄNNA KARAKTERISTIKA, TYPOMORFIS, FRÅGOR OM GENESIS, FÖRLAG "NSKL, MOSKVA, 1973
↑ Guldbrytning som ett gift för miljön - KRIG och FRED . Hämtad 3 februari 2016. Arkiverad från originalet 3 februari 2016. (obestämd)

Litteratur

N. I. Kopylov, Yu. D. Kaminsky. Arsenik. - Novosibirsk, 2004.
Arsenik // Stora ryska encyklopedin : [i 35 volymer] / kap. ed. Yu. S. Osipov . - M . : Great Russian Encyclopedia, 2004-2017.
Arsenik . Encyclopedia "Circumnavigation". (obestämd)
Arsenik och människors hälsa . Encyclopedia "Circumnavigation". (obestämd)
MOT. Gamayurov. Arsenik i ekologi och biologi. — M .: Nauka, 1993.
Val McDermid. Anatomy of a Crime: What Insects, Fingerprints and DNA Can Tell = Val Mcdermid: "Forensics: The Anatomy of Crime". - M . : Alpina Facklitteratur, 2016. - 344 s. - ISBN 978-5-91671-591-0 .
Nikolai Chertko, Eduard Chertko, Dmitry Budko, Anna Taranchuk. Ch. 5 Kemiska element i p-blocket // Biologisk funktion av kemiska element. – Minsk, 2012.