Arsenic

Substanța simplă arsenic este un semimetal fragil de culoarea oțelului, cu o nuanță verzuie (într-o modificare alotropică gri). Otrăvitor și este cancerigen .

Istorie

Arsenicul este unul dintre cele mai vechi elemente folosite de om. Sulfurile de arsen As 2 S 3 și As 4 S 4 , așa-numitele orpiment („arsen”) și realgar , erau familiare romanilor și grecilor . Aceste substanțe sunt otrăvitoare.

Arsenicul este unul dintre elementele găsite în natură sub formă liberă . Poate fi izolat relativ ușor din compuși. Prin urmare, istoria nu știe cine a primit primul arsenic elementar în stare liberă. Mulți atribuie rolul de descoperitor alchimistului Albertus Magnus . Scrierile lui Paracelsus descriu, de asemenea, producția de arsen din reacția arsenului cu cojile de ouă . Mulți istorici ai științei sugerează că arsenicul metal a fost obținut mult mai devreme, dar a fost considerat o formă de mercur nativ . Acest lucru poate fi explicat prin faptul că sulfura de arsen era foarte asemănătoare cu mineralul mercur. Eliberarea din el a fost foarte ușoară, ca și în cazul eliberării de mercur. Arsenicul elementar este cunoscut în Europa și Asia încă din Evul Mediu . Chinezii l-au luat din minereuri. Spre deosebire de europeni, ei puteau diagnostica moartea din cauza otrăvirii cu arsenic. Dar această metodă de analiză nu a ajuns până în prezent. Europenii au învățat să determine debutul morții în otrăvirea cu arsenic mult mai târziu, acest lucru a fost făcut pentru prima dată de James Marsh . Această reacție este încă în uz astăzi.

Arsenicul se găsește uneori în minereurile de staniu . În literatura chineză din Evul Mediu, decesele persoanelor care au băut apă sau vin din vase de cositor sunt descrise din cauza prezenței arsenului în ele. Pentru o perioadă relativ lungă de timp, oamenii au confundat arsenul însuși și oxidul său, confundându-le cu o singură substanță. Această neînțelegere a fost eliminată de Georg Brandt și Antoine Laurent Lavoisier , care au demonstrat că acestea sunt substanțe diferite și că arsenul este un element chimic independent. Oxidul de arsen a fost folosit de multă vreme pentru a ucide rozătoarele. De aici și originea numelui rusesc al elementului. Provine de la cuvintele „șoarece” și „otrăvire”.

Etimologie

Numele de arsenic în rusă provine de la cuvântul „șoarece”, în legătură cu utilizarea compușilor săi pentru exterminarea șoarecilor și șobolanilor [4] . Numele grecesc ἀρσενικόν provine din persanul زرنيخ (zarnik) - „ orpiment galben ”. Etimologia populară are originea în altă greacă. ἀρσενικός - masculin [5] .

Numele latin arsenicum este un împrumut direct de la grecescul ἀρσενικόν . În 1789, A. Lavoisier a inclus arsenicul în lista elementelor chimice sub denumirea de arsenic [6] .

Fiind în natură

Arsenicul este un oligoelement. Conținutul din scoarța terestră este de 1,7⋅10 −4 % din greutate. În apa de mare 0,003 mg/l [7] . Acest element se găsește uneori în natură în forma sa nativă, mineralul are forma unor cochilii metalice gri strălucitoare sau mase dense formate din boabe mici.

Sunt cunoscute aproximativ 200 de minerale care conțin arsenic. În concentrații mici, însoțește adesea minereurile de plumb, cupru și argint . Două minerale naturale de arsenic sunt destul de comune sub formă de sulfuri (compuși binari cu sulf ): AsS realgar transparent portocaliu-roșu și orpiment galben-lămâie As 2 S 3 . Un mineral de importanță industrială pentru producerea de arsen - arsenopirită (pirită de arsenic) FeAsS sau FeS 2 FeAs 2 (46% As), pirita de arsenic - lollingită (FeAs 2 ) (72,8% As), scorodită FeAsO 4 (27 -36% La fel de). Majoritatea arsenului este extras accidental în timpul prelucrării aurului , plumb-zinc, pirita de cupru și a altor minereuri care conțin arsenic.

Depozite

Principalul mineral industrial al arsenului este arsenopiritul FeAsS. Există zăcăminte mari de cupru-arsen în Georgia , Asia Centrală și Kazahstan , în SUA , Suedia , Norvegia și Japonia , arsenic-cobalt - în Canada , arsenic-staniu - în Bolivia și Anglia . În plus, zăcămintele de aur-arsenic sunt cunoscute în SUA și Franța . Rusia are numeroase zăcăminte de arsenic în Iakutia , Urali , Siberia , Transbaikalia și Chukotka [8] .

Izotopi

Sunt cunoscute 33 de izotopi și cel puțin 10 stări excitate ale izomerilor nucleari . Dintre acești izotopi, doar 75 As este stabil, iar arsenul natural constă numai din acest izotop. Cel mai lung izotop radioactiv , 73 As, are un timp de înjumătățire de 80,3 zile.

Proprietăți chimice

La încălzire puternică, arsenul arde, formând oxid de arsen (III) , care este slab solubil în apă, dar reacţionează cu acesta, formând hidroxid de arsen (III) sau acid arsenic . Agenții oxidanți puternici, cum ar fi clorul, transformă elementul în acid arsenic , ale cărui săruri sunt foarte asemănătoare cu fosfații corespunzători . Prin calcinarea acestui acid, se poate obține oxidul de arsenic(V) . În timpul reducerii compușilor de arsenic se formează arsenă gazoasă [9] .

Obținerea

Descoperirea unei metode de obținere a arsenului metalic (arsenul gri) este atribuită alchimistului medieval Albert cel Mare , care a trăit în secolul al XIII-lea. Cu toate acestea, mult mai devreme, alchimiștii greci și arabi au putut obține arsen liber prin încălzirea „arsenului alb” ( trioxid de arsen ) cu diferite substanțe organice.

Există multe modalități de obținere a arsenului: sublimarea arsenului natural, descompunerea termică a piritei de arsen, reducerea anhidridei de arsen etc.

În prezent, pentru a obține arsen metalic, arsenopiritul este cel mai adesea încălzit în cuptoare cu mufă fără acces de aer. În acest caz, se eliberează arsen, ai cărui vapori se condensează și se transformă în arsen solid în țevile de fier provenite din cuptoare și în recipiente ceramice speciale. Reziduul din cuptoare este apoi încălzit cu acces la aer, iar apoi arsenul este oxidat la As 2 O 3 . Arsenicul metalic se obține în cantități destul de mici, iar cea mai mare parte a minereurilor care conțin arsen este procesată în arsen alb, adică în trioxid de arsen - anhidridă de arsen As 2 O 3 .

Principala metodă de producție este prăjirea minereurilor sulfurate, urmată de reducerea oxidului cu cărbune (carbon) [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 }}

Aplicație

Arsenicul este utilizat pentru alierea aliajelor de plumb , care sunt utilizate pentru prepararea împușcăturii , deoarece atunci când împușcătura este turnată printr-o metodă de turn, picăturile unui aliaj de arsen cu plumb capătă o formă strict sferică și, în plus, rezistența și duritatea plumbului. creste semnificativ[ specificați ] .

Arsenicul de înaltă puritate (99,9999%) este utilizat pentru a sintetiza o serie de materiale semiconductoare utile și importante - arsenide (de exemplu, arseniura de galiu ) și alte materiale semiconductoare cu o rețea cristalină, cum ar fi blenda de zinc .

Compușii de sulfură de arsen - orpiment și realgar - sunt utilizați în vopsire ca vopsele și în industria pielii ca mijloc de îndepărtare a părului de pe piele.

În pirotehnie , realgar este folosit pentru a produce foc „grec” sau foc „indian” (bengal), care apare atunci când arde un amestec de realgar cu sulf și nitrat (formează o flacără albă strălucitoare când este ars ).

Unii compuși organo-elementali de arsen sunt agenți de război chimic , cum ar fi lewizitul .

La începutul secolului al XX-lea, unii derivați ai cacodilului , de exemplu, salvarsanul , erau utilizați pentru tratarea sifilisului , cu timpul, aceste medicamente au fost înlocuite de la uzul medical pentru tratamentul sifilisului prin alte preparate farmaceutice mai puțin toxice și mai eficiente, care nu contin arsenic.

Unii compuși de arsenic în doze foarte mici au fost utilizați ca medicamente pentru a combate anemia și o serie de alte boli, deoarece au un efect de stimulare observabil clinic asupra unui număr de sisteme ale corpului, în special asupra măduvei osoase roșii și a sistemului nervos central. Datorită apariției unor medicamente comparabile și superioare, compușii solubili de arsenic au dispărut practic din practica medicală de la mijlocul anilor 80 ai secolului XX. Dintre compușii anorganici ai arsenului, anhidrida de arsen poate fi utilizată în medicină pentru prepararea pastilelor și în practica stomatologică sub formă de pastă ca medicament necrozant. Acest medicament a fost numit în mod obișnuit „arsen” și a fost folosit în stomatologie pentru necroza locală a nervului dentar (vezi pulpită ). În prezent (2015), preparatele cu arsenic sunt rar folosite în practica stomatologică din cauza toxicității lor. Acum au fost dezvoltate și sunt utilizate și alte metode de necroză nedureroasă a nervului dintelui sub anestezie locală .

Rolul biologic și acțiunea fiziologică

Toxicitate

0 patru 0

Toxicologie

Arsenicul [11] și mulți dintre compușii săi sunt otrăvitori și cancerigeni . Compușii anorganici de arsenic aparțin agenților cancerigeni din categoria 1 conform IARC, arsenobetaina și alți compuși organici care nu sunt metabolizați în corpul uman - grupului 3. [12] Doza letală de arsenic pentru oameni este de 50-170 mg (1,4 mg/kg greutate corporală) . În intoxicația acută cu arsenic, se observă vărsături , dureri abdominale, diaree , depresie a sistemului nervos central . Asemănarea simptomelor otrăvirii cu arsen cu simptomele holerei pentru o lungă perioadă de timp a făcut posibilă deghizarea utilizării compușilor de arsen (cel mai adesea, trioxidul de arsen, așa-numitul „arsenic alb”) ca o otravă mortală. În Franța, pulberea de trioxid de arsen pentru eficiența sa ridicată a primit denumirea comună de „pulbere ereditară” ( fr. poudre de succession ). Există o presupunere că Napoleon a fost otrăvit cu compuși de arsenic pe insula Sf. Elena. În 1832, a apărut o reacție calitativă de încredere la arsen - testul Marsh , care a crescut semnificativ eficiența diagnosticării otrăvirii.

Ajutor și antidoturi pentru otrăvirea cu arsenic: luarea de soluții apoase de tiosulfat de sodiu Na 2 S 2 O 3 , spălarea gastrică, administrarea de lapte și brânză de vaci; antidot specific - unitiol . MPC în aer pentru arsen este de 0,5 mg/m³.

Lucrați cu arsenic în cutii sigilate, folosind îmbrăcăminte de protecție. Datorită toxicității lor ridicate, compușii de arsenic au fost folosiți ca agenți otrăvitori în Primul Război Mondial .

În 2016, un dezastru ecologic provocat de om în sudul Indiei a primit o mare publicitate - din cauza retragerii excesive a apei din acvifere, arsenul a început să intre în apa potabilă. Acest lucru a provocat daune toxice și oncologice la zeci de mii de oameni.

Se credea că, odată cu consumul pe termen lung de doze mici de arsenic, organismul își dezvoltă imunitatea. Acest fapt a fost stabilit atât pentru oameni, cât și pentru animale. Există cazuri când utilizatorii obișnuiți de arsenic au luat imediat doze de câteva ori mai mari decât doza letală și au rămas sănătoși. Experimentele pe animale au demonstrat originalitatea acestui obicei. S-a dovedit că un animal obișnuit cu arsenic atunci când îl folosește moare rapid dacă o doză mult mai mică este injectată în sânge sau sub piele. Totuși, o astfel de „dependență” este foarte limitată, în raport cu așa-zisa. „toxicitate acută” și nu protejează împotriva neoplasmelor. Cu toate acestea, efectul microdozelor de medicamente care conțin arsenic ca agent anticancer este în prezent investigat.

Atât compușii organici cât și anorganici de arsenic sunt toxici pentru organismele vii în concentrații mari. Cu toate acestea, în doze mici , unii compuși de arsenic promovează metabolismul, întăresc oasele, au un efect pozitiv asupra funcției hematopoietice și asupra sistemului imunitar și cresc absorbția azotului și fosforului din alimente. În cazul plantelor, efectul cel mai vizibil al arsenicului este încetinirea metabolismului, ceea ce reduce recoltele, dar arsenul stimulează și fixarea azotului . [13] [14]

S-a remarcat că, pentru un organism în creștere la oameni și animale, microdozele de arsen contribuie la creșterea oaselor în lungime și grosime, iar în unele cazuri, creșterea osoasă sub influența microdozelor de arsen a fost observată și la sfârșitul creșterii . 15] .

Unii autori consideră arsenul ca un microelement vital și îl clasifică drept ultramicroelement - microelemente necesare în concentrații deosebit de mici (cum ar fi seleniul , vanadiul , cromul și nichelul ). Doza zilnică necesară pentru o persoană este de 10-15 mcg. [13]

În medicina tradițională

În țările occidentale, arsenul era cunoscut în principal ca o otravă puternică, în timp ce în medicina tradițională chineză a fost folosit de aproape două mii de ani pentru a trata sifilisul și psoriazisul . .

Arsenul în doze mici este cancerigen , utilizarea sa ca medicament pentru „îmbunătățirea sângelui” (așa-numitul „arsenic alb”, de exemplu, „Tabletele de arsenic Blo”, etc.) a continuat până la mijlocul anilor 1950 și a contribuit la contribuția sa. la dezvoltarea cancerului .

Compusul arsenic salvarsan (cunoscut și ca medicament 606 și arsfenamină) este din punct de vedere istoric primul medicament etiotrop eficient și în același timp relativ inofensiv pentru sifilis , creat de chimistul Paul Ehrlich [16] . Până în prezent, salvarsanul a căzut în neutilizare și a fost înlocuit cu alte mijloace mult mai eficiente și sigure.

În criminalistică

Metoda de detectare a arsenului în corpul uman, cadavre și alimente în caz de otrăvire suspectată a fost dezvoltată la începutul secolului al XIX-lea. Chimistul englez James Marsh [17] .

Viața bazată pe arsenic

Sunt cunoscute bacterii extremofile care sunt capabile să supraviețuiască la concentrații mari de arseniat în mediu. S-a sugerat că, în cazul tulpinii GFAJ-1 , arsenul înlocuiește fosforul în reacțiile biochimice, în special, face parte din ADN [18] [19] [20] , dar această presupunere nu a fost confirmată [21] .

Poluarea cu arsenic

Pe teritoriul Federației Ruse din orașul Skopin , regiunea Ryazan , ca urmare a multor ani de muncă a fabricii metalurgice locale SMK Metallurg, au fost îngropate aproximativ o mie și jumătate de tone de deșeuri prăfuite cu un conținut ridicat de arsenic. în mormintele întreprinderii. [22] Arsenicul este un element concomitent caracteristic multor zăcăminte de aur , ceea ce duce la probleme suplimentare de mediu în țările miniere de aur, cum ar fi România [23] [24] .

Vezi și

Note

↑ 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. Greutăți atomice ale elementelor 2011 (Raport tehnic IUPAC ) // Chimie pură și aplicată . - 2013. - Vol. 85 , nr. 5 . - P. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
↑ Arsenic : electronegativități . WebElements. Preluat la 5 august 2010. Arhivat din original la 1 septembrie 2010.
↑ Editorial: Knunyants I. L. (redactor-șef). Enciclopedie chimică: în 5 volume.- Moscova: Enciclopedia sovietică, 1992. - T. 3. - S. 157. - 639 p. — 50.000 de exemplare. - ISBN 5-85270-039-8.
↑ Arsenic // Marele Dicţionar Enciclopedic . — 2000. (Rusă)
↑ Frisk H. Griechisches etimologisches Wörterbuch, Band I. - Heidelberg: Carl Winter's Universitätsbuchhandlung. - 1960. - S. 152.
↑ Lavoisier, Antoine. Traité Élémentaire de Chimie, présenté dans un ordre nouveau, et d'après des découvertes modernes (franceză) . - Paris: Cuchet, Libraire, 1789. - S. 192.
↑ JP Riley și Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965.
↑ Arsenic Arhivat 5 noiembrie 2013 la Wayback Machine . Enciclopedie în jurul lumii.
↑ Chimie generală: manual / N. L. Glinka . - Ed. sters — M.: KNORUS, 2012. — 752 p. — ISBN 978-5-406-02149-1
↑ Chimie anorganică: În 3 volume. / ed. Yu. D. Tretyakova. Vol. 2: Chimia elementelor intranzitive: un manual pentru elevi. instituţiile de prof. superior. educație / A. A. Drozdov, V. P. Zlomanov, G. N. Mazo, F. M. Spiridonov - ed. a II-a, revăzută. - M .: Centrul de Editură „Academia”, 2011. - 368 p.
↑ Knizhnikov V.A., Bochkarev V.V., Zimina L.N., Marchenko E.N., Rubtsov A.F., Serebryakov L.A. Arsenic // Marea Enciclopedie Medicală : în 30 de volume / cap. ed. B.V. Petrovsky . - Ed. a 3-a. - Moscova: Enciclopedia Sovietică , 1981. - T. 16. Muzee - Nil . — 512 p. — 150.800 de exemplare.
↑ Agenți clasificați de monografiile IARC . Preluat la 9 martie 2019. Arhivat din original la 25 februarie 2019. (nedefinit)
↑ 1 2 Kopylov, Kaminsky, 2004 , p. 289-291.
↑ Chertko, 2012 , p. 123.
↑ Farmacologie prof. Nikolaev. 1943 Ediția I
↑ Paul de Craif (de Kruy) . Vânători de microbi. Editura: Astrel, Polygraphizdat, 2012. ISBN 978-5-271-35518-9 , ISBN 978-5-4215-3274-3
↑ McDermid, 2016 , p. opt.
↑ Wolfe-Simon F., Blum JS, Kulp TR, et al. O bacterie care poate crește prin utilizarea arsenului în loc de fosfor // Science : journal. - 2010. - Decembrie. - doi : 10.1126/science.1197258 . — PMID 21127214 .
↑ Microbul care mănâncă arsenic poate redefini chimia vieții . Naturenews. Data accesului: 26 ianuarie 2011. Arhivat din original la 24 februarie 2012.
↑ Descoperirea astrobiologică duce o viață plină de otravă (link inaccesibil) . membrană. Data accesului: 26 ianuarie 2011. Arhivat din original la 28 ianuarie 2012. (Rusă)
↑ Reaves, Marshall Louis; Sunita Sinha, Joshua D. Rabinowitz, Leonid Kruglyak, Rosemary J. Redfield. Absența arseniatului detectabil în ADN-ul din celulele GFAJ-1 cultivate cu arsenat (engleză) // Știință: jurnal. - 2012. - 27 iulie ( vol. 337 , nr. 6093 ). - P. 470-473 . — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203 . - doi : 10.1126/science.1219861 .
↑ Detoxifierea solurilor contaminate cu arsenic cu absorbanți naturali, amestecurile și modificările acestora . Consultat la 3 februarie 2016. Arhivat din original pe 26 februarie 2018. (nedefinit)
↑ N. V. PETROVSKAYA „AURU NATIV. CARACTERISTICI GENERALE, TIPOMORFISM, ÎNTREBĂRI DE GENEZĂ, EDITURA „NSKL, MOSCOVA, 1973
↑ Exploatarea aurului ca otravă pentru mediu - RĂZBOI și PACE . Consultat la 3 februarie 2016. Arhivat din original pe 3 februarie 2016. (nedefinit)

Literatură

N. I. Kopylov, Yu. D. Kaminsky. Arsenic. - Novosibirsk, 2004.
Arsenic // Marea Enciclopedie Rusă : [în 35 de volume] / cap. ed. Yu. S. Osipov . - M . : Marea Enciclopedie Rusă, 2004-2017.
Arsenic . Enciclopedia „Circumnavigația”. (nedefinit)
Arsenicul și sănătatea umană . Enciclopedia „Circumnavigația”. (nedefinit)
V.S. Gamayurov. Arsenicul în ecologie și biologie. — M .: Nauka, 1993.
Val McDermid. Anatomia unei crime: ce pot spune insectele, amprentele digitale și ADN-ul = Val Mcdermid: „Forensics: The Anatomy of Crime”. - M . : Alpina Non-fiction, 2016. - 344 p. - ISBN 978-5-91671-591-0 .
Nikolai Chertko, Eduard Chertko, Dmitry Budko, Anna Taranchuk. Ch. 5 Elemente chimice ale blocului p // Funcția biologică a elementelor chimice. - Minsk, 2012.