Arzén

Az arzén az egyik legrégebbi ember által használt elem. Arzén-szulfidok Az As 2 S 3 és As 4 S 4 , az úgynevezett orpiment ("arzén") és realgar ismert volt a rómaiak és a görögök számára . Ezek az anyagok mérgezőek.

Az arzén a természetben szabad formában megtalálható elemek egyike . Viszonylag könnyen izolálható vegyületekből. Ezért a történelem nem tudja, ki kapott először elemi arzént szabad állapotban. Sokan Albertus Magnus alkimistának tulajdonítják a felfedező szerepét . Paracelsus írásai az arzén és a tojáshéj reakciójából származó arzén előállítását is leírják . Sok tudománytörténész azt állítja, hogy az arzénfémet sokkal korábban szerezték be, de a natív higany egyik formájának tekintették . Ez azzal magyarázható, hogy az arzén-szulfid nagyon hasonlított a higany ásványához. A felszabadulás nagyon egyszerű volt, mint a higany kibocsátásánál. Az elemi arzén a középkor óta ismert Európában és Ázsiában . A kínaiak ércekből szerezték be. Az európaiakkal ellentétben ők diagnosztizálhatták az arzénmérgezés okozta halált. Ez az elemzési módszer azonban nem érte el a jelenkort. Az európaiak sokkal később tanulták meg meghatározni a halál kezdetét az arzénmérgezés során, ezt először James Marsh tette meg . Ezt a reakciót ma is használják.

Az arzén néha az ónércekben található . A középkori kínai irodalomban olyan emberek halálát írják le, akik vizet vagy bort ittak ónedényekből, mivel arzén volt bennük. Viszonylag hosszú ideig az emberek magát az arzént és annak oxidját keverték össze, összetévesztve őket egyetlen anyaggal. Ezt a félreértést Georg Brandt és Antoine Laurent Lavoisier küszöbölte ki , akik bebizonyították, hogy ezek különböző anyagok, és az arzén független kémiai elem. Az arzén-oxidot régóta használják rágcsálók elpusztítására. Innen ered az elem orosz neve. Az "egér" és a "méreg" szavakból származik.

Etimológia

Az arzén elnevezés oroszul az „egér” szóból ered, vegyületeinek egerek és patkányok irtására való felhasználásával kapcsolatban [4] . A görög ἀρσενικόν a perzsa زرنيخ (zarnik) szóból származik, amely a "sárga orpimentum ". A népetimológia más görögökre vezethető vissza . ἀρσενικός - férfi [5] .

A latin arsenicum név a görög ἀρσενικόν közvetlen kölcsönzése . A. Lavoisier 1789 -ben arzén néven felvette az arzént a kémiai elemek listájára [6] .

A természetben lenni

Az arzén nyomelem. A földkéreg tartalma 1,7⋅10 -4 tömegszázalék. Tengervízben 0,003 mg/l [7] . Ez az elem a természetben néha természetes formájában is megtalálható, az ásvány fémesen fényes szürke héjak vagy kis szemcsékből álló sűrű tömegek.

Körülbelül 200 arzéntartalmú ásvány ismeretes. Kis koncentrációban gyakran kíséri ólom-, réz- és ezüstérceket . Két természetes arzénásvány meglehetősen gyakori szulfidok (bináris kénvegyületek ) formájában: a narancsvörös átlátszó realgar AsS és a citromsárga orpimentum As 2 S 3 . Ipari jelentőségű ásvány arzén - arzenopirit (arzén pirit) FeAsS vagy FeS 2 FeAs 2 (46% As), arzén- pirit - lollingit (FeAs 2 ) (72,8% As), scorodit FeAsO 4 (27 -36% As) előállításához. Mint). Az arzén nagy részét véletlenül bányászják az arzéntartalmú arany , ólom-cink, réz-pirit és más ércek feldolgozása során.

Betétek

Az arzén fő ipari ásványa az arzenopirit FeAsS. Nagy réz-arzén lelőhelyek vannak Grúziában , Közép-Ázsiában és Kazahsztánban , az USA -ban , Svédországban , Norvégiában és Japánban , arzén-kobalt - Kanadában , arzén-ón - Bolíviában és Angliában . Ezenkívül az Egyesült Államokban és Franciaországban arany-arzén lelőhelyek ismertek . Oroszországnak számos arzénlelőhelye van Jakutföldön , az Urálban , Szibériában , Transbajkáliában és Csukotkában [8] .

Izotópok

A nukleáris izomereknek 33 izotópja és legalább 10 gerjesztett állapota ismert . Ezen izotópok közül csak 75 As stabil, és a természetes arzén csak ebből az izotópból áll. A leghosszabb életű radioaktív izotóp , a 73 As felezési ideje 80,3 nap.

Kémiai tulajdonságok

Erős melegítés hatására az arzén megég, arzén(III)-oxid képződik , amely vízben rosszul oldódik, de reagál vele, arzén(III)-hidroxidot vagy arzénsavat képezve . Az erős oxidálószerek, például a klór az elemet arzénsavvá alakítják , amelynek sói nagyon hasonlóak a megfelelő foszfátokhoz . Ennek a savnak a kalcinálásával arzén(V)-oxid állítható elő . Az arzénvegyületek redukciója során arzingáz képződik [9] .

Getting

A fémarzén (szürke arzén) előállítására szolgáló módszer felfedezése Nagy Albert középkori alkimistának tulajdonítható , aki a 13. században élt. Azonban jóval korábban a görög és arab alkimisták szabad arzént tudtak nyerni a "fehér arzén" ( arzén-trioxid ) különféle szerves anyagokkal való hevítésével.

Az arzén előállításának számos módja van: természetes arzén szublimációja , arzén-pirit termikus bomlása, arzén-anhidrid redukciója stb.

Jelenleg a fémes arzén előállításához az arzenopiritet leggyakrabban tokos kemencékben melegítik , levegő hozzáférés nélkül. Ilyenkor arzén szabadul fel, melynek gőzei a kemencékből érkező vascsövekben és speciális kerámia tartályokban lecsapódnak és szilárd arzénné alakulnak. A kemencékben lévő maradékot ezután levegővel felmelegítik, majd az arzént As 2 O 3 -dá oxidálják . A fémarzént meglehetősen kis mennyiségben nyerik, és az arzéntartalmú ércek nagy részét fehér arzénná, azaz arzén-trioxiddá - arzén-anhidriddé As 2 O 3 -ává dolgozzák fel .

A fő gyártási módszer a szulfidércek pörkölése, majd az oxid redukciója szénnel (szénnel) [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 }}

Alkalmazás

Az arzént ólomötvözetek ötvözésére használják , amelyeket sörét készítésére használnak, mivel a sörét toronymódszerrel történő öntésekor az ólommal ellátott arzénötvözet cseppjei szigorúan gömb alakúak, és ezen felül az ólom szilárdsága és keménysége. jelentősen megnő[ adja meg ] .

A nagy tisztaságú arzént (99,9999%) számos hasznos és fontos félvezető anyag - arzenidek (például gallium-arzenid ) és más kristályrácsos félvezető anyagok, például cinkkeverék - szintetizálására használják .

Az arzén-szulfid vegyületeket - orpiment és realgar - a festészetben festékként, a bőriparban pedig a bőr szőrtelenítésére használják.

A pirotechnikában a realgart "görög" vagy "indiai" (bengáli) tűz előállítására használják, amely akkor keletkezik, amikor a realgar kénnel és nitráttal keveréke ég (égetéskor fényes fehér lángot képez ).

Néhány arzén szerves elem vegyület kémiai harci szer , mint például a lewisit .

A 20. század elején a cacodil egyes származékait , például a salvarsant használták a szifilisz kezelésére , idővel ezeket a gyógyszereket a szifilisz kezelésére szolgáló orvosi felhasználásból más, kevésbé mérgező és hatékonyabb gyógyszerkészítmények váltották ki. nem tartalmaznak arzént.

Egyes arzénvegyületeket nagyon kis adagokban vérszegénység és számos más betegség leküzdésére használtak gyógyszerként, mivel klinikailag észrevehető stimuláló hatásuk van számos testrendszerre, különösen a vörös csontvelőre és a központi idegrendszerre. Az összehasonlítható és jobb gyógyszerek megjelenésének köszönhetően az oldható arzénvegyületek gyakorlatilag eltűntek az orvosi gyakorlatból a huszadik század 80-as éveinek közepe-vége óta. Az arzén szervetlen vegyületei közül az arzén-anhidrid felhasználható a gyógyászatban pirulák készítésére és a fogorvosi gyakorlatban paszta formájában elhalást okozó szerként. Ezt a gyógyszert általában arzénnek nevezték, és a fogászatban a fogideg helyi nekrózisára használták (lásd pulpitis ). Jelenleg (2015) az arzénkészítményeket toxicitásuk miatt ritkán használják a fogorvosi gyakorlatban. Jelenleg más módszereket fejlesztettek ki és alkalmaznak a fog idegének fájdalommentes nekrózisára helyi érzéstelenítésben .

Biológiai szerep és élettani hatás

Toxicitás

0 négy 0

Toxikológia

Az arzén [11] és számos vegyülete mérgező és rákkeltő . A szervetlen arzénvegyületek az IARC szerint az 1. kategóriájú rákkeltő anyagok közé tartoznak, az arzenobetain és más szerves vegyületek , amelyek nem metabolizálódnak az emberi szervezetben - a 3. csoportba. [12] Az arzén halálos dózisa emberre 50-170 mg (1,4 mg/testtömeg-kg) . Akut arzénmérgezés esetén hányás , hasi fájdalom, hasmenés , a központi idegrendszer depressziója figyelhető meg . Az arzénmérgezés tüneteinek és a kolera tüneteinek hasonlósága hosszú ideig lehetővé tette az arzénvegyületek (leggyakrabban az arzén-trioxid, az úgynevezett "fehér arzén") halálos méregként való álcázását. Franciaországban az arzén-trioxid por nagy hatékonysága miatt az "örökletes por" ( fr. poudre de succession ) elnevezést kapta. Egy feltételezés szerint Napóleont arzénvegyületekkel mérgezték meg Szent Ilona szigetén. 1832 - ben megjelent egy megbízható kvalitatív reakció az arzénre - a Marsh-teszt , amely jelentősen növelte a mérgezés diagnosztizálásának hatékonyságát.

Segítség és ellenszer az arzénmérgezéshez: nátrium- tioszulfát Na 2 S 2 O 3 vizes oldatai , gyomormosás, tej és túró bevétele; specifikus antidotum - unitiol . Az arzén MPC a levegőben 0,5 mg/m³.

Az arzénnel zárt dobozokban, védőruházattal dolgozzon. Magas toxicitásuk miatt az arzénvegyületeket mérgező anyagokként használták az első világháborúban .

2016-ban egy ember okozta környezeti katasztrófa Dél-Indiában széles nyilvánosságot kapott – a víztartó rétegekből való túlzott vízkivonás miatt arzén kezdett bekerülni az ivóvízbe. Ez több tízezer emberben okozott mérgező és onkológiai károsodást.

Úgy gondolták, hogy kis adag arzén hosszú távú fogyasztásával a szervezet immunitást fejleszt ki. Ezt a tényt mind az emberek, mind az állatok esetében megállapították. Vannak esetek, amikor az arzén szokásos fogyasztói azonnal a halálos dózis többszörösét vették be, és egészségesek maradtak. Állatkísérletek mutatták be ennek a szokásnak az eredetiségét. Kiderült, hogy a használat során az arzénhoz szokott állat gyorsan elpusztul, ha sokkal kisebb adagot juttatnak a vérbe vagy a bőr alá. Az ilyen "függőség" azonban nagyon korlátozott, kapcsolatban az ún. "akut toxicitás", és nem véd a daganatok ellen. Jelenleg azonban az arzéntartalmú gyógyszerek mikrodózisainak rákellenes szerként való hatását vizsgálják.

A szerves és szervetlen arzénvegyületek nagy koncentrációban mérgezőek az élő szervezetekre. Kis adagokban azonban egyes arzénvegyületek elősegítik az anyagcserét, erősítik a csontokat, pozitív hatással vannak a vérképzőrendszerre és az immunrendszerre , valamint fokozzák a nitrogén és a foszfor felszívódását az élelmiszerekből. A növényeknél az arzén legszembetűnőbb hatása az anyagcsere lassítása, ami csökkenti a termést, de az arzén serkenti a nitrogén megkötését is . [13] [14]

Megállapították, hogy az emberekben és állatokban növekvő szervezetben az arzén mikrodózisai hozzájárulnak a csontok hosszának és vastagságának növekedéséhez, és bizonyos esetekben a csontnövekedést is megfigyelték az arzén mikrodózisainak hatására a növekedés végén . 15] .

Egyes szerzők az arzént létfontosságú mikroelemnek tekintik , és ultramikroelemnek minősítik – különösen kis koncentrációban szükséges mikroelemek (például szelén , vanádium , króm és nikkel ). A szükséges napi adag egy személy számára 10-15 mcg. [13]

A hagyományos orvoslásban

A nyugati országokban az arzén főként erős méregként volt ismert, a hagyományos kínai gyógyászatban pedig közel kétezer éve használják szifilisz és pikkelysömör kezelésére . .

Az arzén kis adagokban rákkeltő , „vérjavító” gyógyszerként történő alkalmazása (az ún. „fehér arzén”, például „Blo's Arsenic Tablets” stb.) egészen az 1950-es évek közepéig folytatódott, és hozzájárult a szerepéhez. a rák kialakulásához .

A salvarsan arzénvegyület (más néven 606-os gyógyszer és arszfenamin) történelmileg az első hatékony és egyben viszonylag ártalmatlan etiotróp gyógyszer a szifilisz ellen , amelyet Paul Ehrlich kémikus hozott létre [16] . A mai napig a salvarsan használaton kívül került, és más, sokkal hatékonyabb és biztonságosabb eszközökkel váltották fel.

A törvényszéki tudományban

A 19. század elején fejlesztették ki azt a módszert, amellyel mérgezés gyanúja esetén kimutatható az arzén az emberi szervezetben, a holttestekben és az élelmiszerekben. James Marsh angol kémikus [17] .

Az arzén alapú élet

Ismeretesek az extremofil baktériumok, amelyek képesek túlélni a környezetben lévő magas arzenátkoncentrációt. Feltételezték, hogy a GFAJ-1 törzs esetében az arzén helyettesíti a foszfort a biokémiai reakciókban, különösen a DNS része [18] [19] [20] , de ez a feltételezés nem igazolódott be [21] .

Arzénszennyezés

Az Orosz Föderáció területén , Szkopin városában, a Ryazan régióban , a helyi SMK Metallurg kohászati üzem sokéves munkájának eredményeként mintegy másfél ezer tonna poros, magas arzéntartalmú hulladékot temettek el. a vállalkozás temetőjében. [22] Az arzén számos aranylelőhely jellegzetes velejárója , ami további környezeti problémákhoz vezet az aranybányász országokban, például Romániában [23] [24] .

Lásd még

Jegyzetek

↑ 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. Az elemek atomi tömegei 2011 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Kt. 85 , sz. 5 . - P. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
↑ Arzén : elektronegativitások . WebElements. Letöltve: 2010. augusztus 5. Az eredetiből archiválva : 2010. szeptember 1..
↑ Szerkesztőség: Knunyants I. L. (főszerkesztő). Kémiai enciklopédia: 5 kötetben - Moszkva: Szovjet Enciklopédia, 1992. - T. 3. - S. 157. - 639 p. — 50.000 példány. - ISBN 5-85270-039-8.
↑ Arzén // Nagy enciklopédikus szótár . – 2000. (Orosz)
↑ Frisk H. Griechisches etymologisches 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 (francia) . - Párizs: Cuchet, Libraire, 1789. - S. 192.
↑ JP Riley és Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965.
↑ Arzén Archiválva : 2013. november 5. a Wayback Machine -nél . Enciklopédia a világ körül.
↑ Általános kémia: tankönyv / N. L. Glinka . - Szerk. törölve — M.: KNORUS, 2012. — 752 p. — ISBN 978-5-406-02149-1
↑ Szervetlen kémia: 3 kötetben. / szerk. Yu. D. Tretyakova. 2. köt.: Intranzitív elemek kémiája: tankönyv tanulóknak. felsőoktatási intézményei prof. oktatás / A. A. Drozdov, V. P. Zlomanov, G. N. Mazo, F. M. Spiridonov - 2. kiadás, átdolgozott. - M .: "Akadémia" Kiadói Központ, 2011. - 368 p.
↑ Knizhnikov V.A., Bochkarev V.V., Zimina L.N., Marchenko E.N., Rubtsov A.F., Szerebrjakov L.A. Arzén // Big Medical Encyclopedia : 30 kötetben / ch. szerk. B.V. Petrovszkij . - 3. kiadás - Moszkva: Szovjet Enciklopédia , 1981. - T. 16. Múzeumok - Nílus . — 512 p. — 150.800 példány.
↑ Az IARC monográfiái által osztályozott ügynökök . Letöltve: 2019. március 9. Az eredetiből archiválva : 2019. február 25. (határozatlan)
↑ 1 2 Kopylov, Kaminsky, 2004 , p. 289-291.
↑ Chertko, 2012 , p. 123.
↑ Farmakológia prof. Nikolaev. 1943-as 1. kiadás
↑ Paul de Craif (de Kruy) . Mikrobavadászok. Kiadó: Astrel, Polygraphizdat, 2012. ISBN 978-5-271-35518-9 , ISBN 978-5-4215-3274-3
↑ McDermid, 2016 , p. nyolc.
↑ Wolfe-Simon F., Blum JS, Kulp TR et al. Egy baktérium, amely foszfor helyett arzén használatával nőhet // Science : Journal. - 2010. - december. - doi : 10.1126/tudomány.1197258 . — PMID 21127214 .
↑ Az arzénevő mikroba újradefiniálhatja az élet kémiáját . természethírek. Hozzáférés dátuma: 2011. január 26. Az eredetiből archiválva : 2012. február 24.
↑ Az asztrobiológiai felfedezés méreggel teli életet él (a link elérhetetlen) . membrán. Hozzáférés dátuma: 2011. január 26. Az eredetiből archiválva : 2012. január 28. (Orosz)
↑ Reaves, Marshall Louis; Sunita Sinha, Joshua D. Rabinowitz, Leonid Kruglyak, Rosemary J. Redfield. Kimutatható arzenát hiánya az arzenátban növesztett GFAJ-1 sejtekből származó DNS-ben (angol) // Tudomány : folyóirat. - 2012. - július 27. ( 337. évf. , 6093. sz.). - P. 470-473 . — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203 . - doi : 10.1126/science.1219861 .
↑ Arzénnel szennyezett talajok méregtelenítése természetes szorbensekkel, ezek keverékeivel és módosításaival . Letöltve: 2016. február 3. Az eredetiből archiválva : 2018. február 26.. (határozatlan)
↑ N. V. PETROVSZKAJA „HASZNÁLATI ARANY. ÁLTALÁNOS JELLEMZŐK, TYPOMORFIZMUS, GENESIS KÉRDÉSEI, NSKL KIADÓ, MOSZKVA, 1973
↑ Az aranybányászat mint méreg a környezetre - HÁBORÚ és BÉKE . Letöltve: 2016. február 3. Az eredetiből archiválva : 2016. február 3.. (határozatlan)

Irodalom

N. I. Kopylov, Yu. D. Kaminsky. Arzén. - Novoszibirszk, 2004.
Arzén // Nagy Orosz Enciklopédia : [35 kötetben] / ch. szerk. Yu. S. Osipov . - M . : Nagy orosz enciklopédia, 2004-2017.
Arzén . Enciklopédia "Circumnavigation". (határozatlan)
Az arzén és az emberi egészség . Enciklopédia "Circumnavigation". (határozatlan)
V.S. Gamajurov. Arzén az ökológiában és a biológiában. - M .: Nauka, 1993.
Val McDermid. Egy bűn anatómiája: Mit mondhatnak a rovarok, az ujjlenyomatok és a DNS? = 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 A p-blokk kémiai elemei // A kémiai elemek biológiai funkciója. – Minszk, 2012.