МЫШЬЯК И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА. Мышьяк – химический элемент V группы периодической таблицы, относится к семейству азота. Мышьяк, вероятно, можно отнести к одному из самых противоречивых химических элементов. Действительно, с одной стороны, это страшный яд: достаточно человеку проглотить ничтожную щепотку его оксида или один раз вдохнуть газообразный мышьяковистый водород, чтобы смертельно отравиться. С другой – некоторые соединения мышьяка не более ядовиты, чем поваренная соль. Сравнительно инертен и чистый мышьяк. Более того, соединения мышьяка применяются в медицине как лекарственные средства. Мышьяком в течение многих веков были отравлены десятки коронованных особ и сотни постылых мужей, и мышьяком же укрепляли здоровье. Ничтожные следы мышьяка в питьевой воде – бедствие для десятков миллионов жителей многих стран, и в то же время мышьяк в значительных количествах содержится в некоторых лечебно-столовых минеральных водах. Соединения мышьяка вызывают рак, и они же используются в онкологии как противоопухолевые препараты.

Подобное противопоставление можно продолжить. Так что же мышьяк для человека – друг или враг? Здесь уместно вспомнить изречение знаменитого средневекового врача Теофраста Бомбаста фон Гоггенгейма (Парацельса): «Все есть яд, и ничто не лишено ядовитости; одна лишь доза делает яд незаметным».

Вероятно, в истории человечества не было химического элемента со столь зловещей репутацией. Мышьяк традиционно ассоциируется с отравой:

У кого нет ножа,
У того есть мышьяк!
В.Хлебников

В прошлом «популярность» этого яда заключалась в его коварности: у него не было запаха и вкуса, а смерть легко объяснялась различными болезнями, особенно если жертву отравляли постепенно:

Ты к ней на чай сходи и сыпь ей в чай мышьяк.
Побольше дозу дай, а начинай с дозинки.
Б.Ахмадулина

Многие столетия мышьяк считался «королем ядов». Было у него еще одно красноречивое название: «порошок для наследников». Не гнушались использовать мышьяк (вернее, его соединения) и для устранения политических противников. Правители некоторых государств (например, в Венеции) держали тайные службы специалистов-отравителей. Особенно широко «применяли» мышьяк в средневековой Франции и Италии. Среди прочих этим ядом был отравлен папа Климент XIV. История сохранила имя некоей Тофаны из Сицилии, страшная профессия которой вынудила ее в конце 17 в. бежать из Палермо в Неаполь. Тофана продавала женщинам, желавшим ускорить смерть своих мужей, бутылочки с жидкостью без запаха, вкуса и цвета. Небольшого количества ее было достаточно, чтобы умертвить человека; смерть наступала медленно и безболезненно. Просто человек постепенно утрачивал силы и аппетит, его постоянно мучила жажда. Жертвы Тофаны исчислялись сотнями. Aqua Tophana – вода Тофаны, по мнению специалистов, представляла собой не что иное, как водный раствор мышьяковой кислоты с добавкой трав.

Мрачной славе мышьяка во многом способствовали и писатели: число жертв этого элемента во всех литературных произведениях, возможно, превышает число фактически погубленных. Агата Кристи, например, в своих бесчисленных детективах травила героев, как правило, мышьяком. Знали об этом яде и далеко от Европы. Полагают, что впервые упомянул о мышьяке как о яде основатель арабской алхимии Джабир ибн Хайян (Гебер), живший в 8–9 вв. В китайской классической литературе, как и в европейской, описаны случаи знаменитых убийств посредством мышьяка.

Действие мышьяка на человека.

В средние века, в конце династии Мин, в Китае была опубликована книга по ремеслам; в ней говорилось, что рабочие, занятые приготовлением мышьяковых пестицидов, не выдерживают более двух лет: у них вылезают волосы, проявляются другие признаки отравления. В современных медицинских справочниках можно прочитать, что мышьяк вызывает при отравлении «общетоксическое (нефротоксическое, гепатотоксическое, энтеротоксическое, нейротоксическое) действие». При остром отравлении, когда в организм попадают сразу десятки или сотни миллиграммов яда, картина напоминает заболевание холерой: сильные боли по всему пищеварительному каналу, рвота и понос, синюшная окраска кожи лица, судороги, нитевидный пульс, затруднение дыхания. Такое отравление часто заканчивается смертью в результате острой сердечно-сосудистой недостаточности. Летальной для 50% людей считается доза от 60 до 200 мг, в зависимости от возраста, пола, массы, состояния здоровья, а также химического состава яда. Смерть наступает в среднем через 10 часов.

Самое ядовитое производное мышьяка – газообразный мышьяковистый водород (арсин) Ash4, один из сильнейших неорганических ядов. При содержании в воздухе всего 0,05 мг/л смертельная доза попадает в организм за полчаса, а концентрация 5 мг/л убивает мгновенно. Активированный уголь сорбирует арсин слабо, поэтому против него обычный противогаз не защитник. В виде простого вещества мышьяк значительно менее опасен ввиду его малой химической активности.

Соединения As(III) в 25–60 раз токсичнее, чем As(V), т.к. они способны связываться с тиольными (сульфгидрильными) группами – SH цистеина и метионина в составе белков-ферментов, блокируя их работу. Газообразный арсин, попадая в кровь через легкие, разрушает эритроциты и повреждает почки; при этом моча становится черной. Смерть может наступить при попадании в легкие всего нескольких миллиграммов арсина.

Иначе проявляется хроническое отравление малыми дозами. Человек постепенно слабеет, страдает от анемии, поносов или запоров; у него наблюдается сероватый цвет лица, исхудание, потеря сил, шелушение кожи и образование язв, кровоточивость десен; постепенно атрофируются мышцы ног и рук, кожа пигментируется и шелушится, в ней возможны злокачественные изменения, а на ногтях появляются характерные полосы. При легких отравлениях наблюдаются потеря аппетита, неприятный вкус во рту, слабость, озноб, ослабление пульса, нарушения сна.

В 1834 немецкий физик Роберт Бунзен, который шесть лет работал с очень ядовитым производным какодила и в результате чуть не умер от отравления, обнаружил, что антидотом при отравлении мышьяком может служить свежеосажденный гидроксид железа. В настоящее время средством при остром отравлении мышьяком служит промывание желудка и немедленное введение веществ, содержащих тиольные группы, которые конкурируют с аминокислотами в ферментах и «перехватывают» ионы мышьяка. Среди таких веществ – унитиол SH–CH₂–CH(SH)–CH₂–SO₃Na и дитиоглицерин SH–CH₂–CH(SH)–CH₂–OH, известный как БАЛ («британский антилюизит»). Эти соединения образуют с мышьяком более прочные комплексы, чем ферменты и таким образом высвобождают последние из «мышьякового плена».

Не следует думать, что мышьяком травились лишь те, у кого были тайные или явные враги. В прошлом опасность подстерегала людей со стороны внешне безобидных мышьяковистых красок, таких как королевская желтая (измельченный минерал аурипигмент, As2S3), браунгшвейгская зелень (смесь CuSO₄, As₂O₃ и K₂CO₃), зелень Шееле (кислая медная соль мышьяковой кислоты). Ими красили стены, обои, легкие ткани для бальных платьев, искусственные цветы и даже детские игрушки. К тому же в сырых помещениях плесневый гриб Penicillum brevicaule перерабатывал мышьяковистые краски в ядовитый газ с чесночным запахом – триметиларсин. Конечно, такое применение мышьяковых соединений давно запрещено (в России – с 1867). В настоящее время опасности подвергаются рабочие некоторых металлургических предприятий, вдыхающие мышьяковую пыль, сельскохозяйственные рабочие, имеющие дело с мышьяковыми инсектицидами. Немытые фрукты и овощи, обработанные такими пестицидами, также могут вызвать отравление. Токсичность различных соединений мышьяка снижается в ряду: арсины > арсениты > арсенаты > металлический мышьяк.

Устойчивость к мышьяку индивидуальна и может достигать поразительного уровня. Так, с середины 19 в. крестьяне из австрийской провинции Штирия в течение нескольких поколений принимали мышьяк в небольших дозах «для улучшения цвета лица, повышения аппетита, облегчения дыхания и профилактики болезней». Снадобья с мышьяком они доставали через коробейников, которые покупали их у рабочих стекольных заводов в венгерской части империи. Как выяснилось, это были оксид мышьяка, его сульфид или порошок чистого мышьяка. Начинали эти удивительные «арсенофаги» с ежедневного приема одного грана (32 мг), постепенно повышая затем дозу. Сообщалось, что один крестьянин потреблял несколько раз в неделю по четыре грана (0,26 г), а другой – по шесть гран (0,39 г) мышьяка, то есть по три заведомо летальные дозы! Многие не верили таким сообщениям, считая, что жители Штирии используют какое-то другое вещество. Однако наличие мышьяка в «лекарстве» и его регулярное употребление подтвердил К.Маклаган, который в 1864 опубликовал результаты своих исследований (включая даже анализ мочи крестьян) в «Эдинбургском медицинском журнале».

Значит, люди (по крайней мере, некоторые) могут выработать невосприимчивость к мышьяку? Вспоминается легенда о знаменитом парфянском царе Митридате (2–1 вв. до н.э.): опасаясь быть отравленным, он принимал разные яды, постепенно увеличивая дозу, так что когда ему угрожала смерть от врагов, он не смог отравиться, и ему пришлось броситься на меч. Известна адаптация людей и животных и к другим ядам. В этом вопросе еще много неясного, так как эксперименты на людях никто, понятно, не проводит.

Мышьяк и криминалистика.

Долгое время отравление мышьяком могло сойти с рук отравителям, поскольку не было надежных способов установления причины отравления. Так, официально Наполеон умер от рака желудка. Но, когда спустя полтора столетия после его смерти, проанализировали волосы императора, состриженные еще при его жизни, в них обнаружили мышьяк в количестве около 0,001% – примерно в 13 раз больше нормального содержания, но что слишком мало для отравления. Однако до сих пор идут споры по поводу того, связано ли повышенное содержание мышьяка в волосах с преднамеренным отравлением или это просто стечение обстоятельств (мышьяк мог содержаться в зеленой краске обоев, а также в обычных для того времени лекарственных препаратах). Более определенные данные были получены относительно отравления мышьяком в 1872 первого американского исследователя Арктики Ч.Ф.Холла, в волосах которого почти через сто лет после смерти также нашли повышенное содержание мышьяка.

Массовые случаи случайного и намеренного отравления мышьяком побудили ученых разрабатывать методы обнаружения отравы. Английский физик и химик Роберт Бойль для обнаружения соединений мышьяка использовал хлорид ртути; один из основоположников аналитической химии шведский химик и минералог Торнберн Улаф Бергман (1735–1784) обратил внимание на образование желтого осадка сульфида мышьяка; шведский химик Карл Вильгельм Шееле обнаруживал мышьяк по запаху при восстановлении его соединений цинком в кислой среде. Однако судьи в те времена не принимали такие сомнительные с их точки зрения доказательства, как какие-то осадки или запахи. Кроме того, эти аналитические реакции были неспецифическими: их могли дать и другие элементы. Судьям нужно было предъявить чистый мышьяк!

Это смог сделать английский химик Джеймс Марш (1794–1846), который работал в Королевской Военной академии и был ассистентом знаменитого физика Майкла Фарадея. Марш открыл чувствительную для тех времен реакцию на мышьяк. Свою методику он разработал после неудачного выступления в суде в качестве эксперта по делу об отравлении мышьяком, когда судьи потребовали выделить из трупа мышьяк в чистом виде. Методику анализа Марш опубликовал в 1836 в «Новом Эдинбургском философском журнале». В ее основу Марш положил открытую Шееле реакцию, в результате которой образуется арсин, например, As₂O₃ + 6Zn + 6H₂SO₄ ® 2AsH₃ + 6ZnSO₄ + 3H₂O.

Марш обнаружил, что арсин при нагревании (до 300–400ERROR С) разлагается на мышьяк и водород. Газообразные продукты реакции, содержащие арсин, пропускались через стеклянную трубку, конец которой сильно нагревался горелкой. На выходе трубки Марш поместил фарфоровую пластинку, и на ее белой поверхности хорошо был виден осевший мышьяк в виде блестящего металлического зеркала. Этот простой прибор позволил умелому химику обнаруживать мышьяк в микрограммовых количествах – до 0,001 мг. Однако другие химики вскоре выяснили, что реакция Марша может привести к ошибке, поскольку такое же зеркало образуется и в присутствии сурьмы. Марш попытался найти реакцию, позволяющую различить эти элементы. На исследуемое пятно он наносил каплю воды и держал ее на небольшом расстоянии от пламени. В этих условиях мышьяк быстро окислялся до растворимой в воде мышьяковистой кислоты. При обработке этого раствора нитратом серебра появлялась желтая муть в результате реакции

HAsO₂ + 3AgNO₃ + H₂O ® Ag₃AsO₃ + 3HNO₃.

Эта реакция характерна для мышьяка, но не для сурьмы. Спустя столетие немецкий химик Г.Локерман еще в десять раз увеличил чувствительность пробы Марша, доведя ее до 0,0001 мг мышьяка. Интересно, что такая чувствительность могла приводить к положительной пробе, даже когда мышьяка в анализируемом объекте заведомо не было; оказалось, что следы этого элемента часто содержатся в реактивах – кислоте и цинке!

Больших успехов в практическом применении методики Марша достиг знаменитый парижский профессор химии, знаток медицины, основатель науки токсикологии Матео Хосе Бонавентура Орфила (1787–1853). Испанец по происхождению, он, несмотря на настойчивые требования своего правительства вернуться на родину, остался во Франции, где и провел свои пионерские исследования почти всех известных в то время ядов. Его книга Общая токсикология, написанная еще в наполеоновские времена и переведенная на многие языки, даже в конце века не утратила своего значения. Уже через 4 года после публикации Марша, в 1840, Орфила использовал новый метод в громком криминальном деле, за которым следила общественность не только Франции, но и всего мира. Некая Мари Лафарж вышла замуж по расчету. Однако сразу после свадьбы выяснилось, что, рассказывая о своем состоянии, жених обманывал невесту, поскольку сам хотел женитьбой поправить свое отчаянное финансовое положение. Расплата наступила быстро; Мари в несколько приемов купила в аптеке мышьяк якобы для уничтожения крыс, и вскоре все было кончено. Несмотря на подозрения родственников несчастного, врач не смог вовремя распознать симптомы отравления. После похорон вдову обвинили в преднамеренном убийстве. В ходе следствия провели исследования остатков содержимого желудка покойного. Нескольким экспертам не удалось обнаружить там ничего подозрительного. Но когда за дело взялся Орфила, успевший в совершенстве овладеть методом Марша, все стало ясно: в каждом исследуемом образце он обнаружил высокие концентрации мышьяка. Вдова была осуждена.

Орфила, уже в качестве научного исследования, проанализировал содержание мышьяка во многих природных объектах. Используя исключительную чувствительность методики Марша, он установил, что мышьяк весьма распространен в природе и содержится во многих образцах, хотя и в очень малых количествах. По современным данным, в 1 т земной коры присутствует в среднем 5 г мышьяка. Орфила обнаружил мышьяк даже в растительных и животных организмах. В организме человека мышьяк содержится в разных органах, но накапливается в основном в волосах (до 1,9 мг/кг) и в ногтях (до 2,9 мг/кг). Это связано, вероятно, с высоким содержанием сернистых соединений в кератине – белковом веществе этих тканей, а мышьяк с такими соединениями образует прочные связи. Меньше всего мышьяка в сердце (менее 0,07 мг/кг), селезенке и мозге (менее 0,14 мг/кг).

Прошел век, и 21 июля 1949 французская полиция арестовала по аналогичному подозрению Мари Бернар, которую прозвали «черной вдовой из Лудена». Ее обвинили в отравлении в 1947 своего мужа и еще 11 человек. Но на этот раз все оказалось намного сложнее: процесс длился более десяти лет, но доказать виновность Бернар не удалось, хотя на местном кладбище обнаружили все трупы с признаками отравления мышьяком. Защита с помощью чувствительной пробы Марша установила, что за многие годы после смерти мышьяк мог проникнуть в останки и накопиться там с помощью микроорганизмов через содержащие мышьяк почвенные воды. К экспертизе привлекли даже нобелевского лауреата Фредерика Жолио-Кюри, поскольку при анализах использовали также радиоактивный метод. Оказалось, что на месте многих кладбищ раньше были поля, которые обрабатывали пестицидами, содержащими мышьяк. Ранее Орфила обнаруживал мышьяк в костях людей, которые никак не могли быть отравлены. Выяснилось также, что один из соседей Бернар отравил свою собаку мышьяком, но спустя два года, когда останки собаки выкопали, эксперты-криминалисты не обнаружили в них даже следов мышьяка. В результате таких противоречивых данных суду в 1961 пришлось, в конце концов, оправдать Бернар.

«Военный мышьяк».

После начала применения в ходе Первой мировой войны хлора и других отравляющих газов, химики разных стран начали разрабатывать еще более смертоносное химическое оружие. Большое внимание они, конечно, уделили мышьяку. В 1918 американский химик У.Дж.Льюис в поисках новых компонентов для химического оружия провел реакцию ацетилена с хлоридом мышьяка в присутствии хлорида алюминия. В результате у него образовалась темно-бурая жидкость с запахом герани, которая содержала в виде основного компонента b-хлорвинилдихлорарсин: AsCl₃ + C₂H₂ ® ClCH=CHAsCl₂, а также b,b’-дихлордивинилдихлорарсин (ClCH=CH)₂AsCl₂ и b,b’,b»-трихлортривиниларсин (ClCH=CH)3As. Эта приятно пахнущая смесь, названная по имени химика люизитом, обладала ужасным кожно-нарывным, общеядовитым и раздражающим действием. Уже в концентрации 0,3 мг/м3 пары люизита вызывают раздражение верхних дыхательных путей, а при увеличении концентрации – поражение глаз, кожи и смерть. При попадании на кожу капелек люизита он быстро впитывается в нее, нарушая ход многих биохимических процессов и вызывая тяжелейшее поражение организма, особенно сосудистой системы. Это обстоятельство в свое время дало повод американцам назвать люизит «росой смерти».

Вскоре были синтезированы и другие мышьяковые отравляющие вещества. В их числе была группа веществ раздражающего действия, ее типичные представители – дифенилхлорарсин (С₆Н₅)₂АsСl, дифенилцианарсин (C₆H₅)₂AsCN, адамсит:

Вещества этой группы избирательно действуют на нервные окончания слизистых оболочек – главным образом оболочек верхних дыхательных путей. Это вызывает рефлекторную реакцию организма освободиться от раздражителя, чихая или кашляя. В отличие от слезоточивых отравляющих веществ, эти вещества даже при легком отравлении действуют и после того, как пораженный выбрался из отравленной атмосферы. В течение нескольких часов человека сотрясает мучительный кашель, появляется боль в груди и в голове, начинают непроизвольно течь слезы. Возникает рвота, одышка, чувство страха; все это доводит до совершенного изнурения. И вдобавок эти вещества вызывают общее отравление организма.

К счастью, люизит и другие мышьяковые отравляющие вещества не успели применить в войне, но во всех странах, в том числе и в СССР, люизит накопили в огромных количествах – десятки тысяч тонн. Обезвредить его безопасным способом непросто. Один из способов – окисление до малотоксичных мышьяковых кислот:

ClCH=CHAsCl₂ + H₂O₂ ® CHAs(O)(OH)₂ + 2HCl;

другой путь – хлорирование с образованием AsCl₃, который находит применение в промышленности (см. МЫШЬЯК).

Мышьяк в питьевой воде.

Во второй половине 20-го столетия оказалось, что мышьяком травятся, не подозревая этого, миллионы людей. И получают они отраву не от завистников или нетерпеливых наследников, а из собственного колодца! Мышьяк в питьевой воде стал настоящей экологической проблемой.

Ученые установили, что пагубное воздействие могут оказывать и очень малые дозы мышьяка, если их попадание в организм, например, с пищей или с водой, происходит в течение длительного времени. В 1942 службой здравоохранения США была установлена предельно допустимая концентрация (ПДК) мышьяка в питьевой воде, равная 50 мкг (0,05 мг) в одном литре. Такой же стандарт был принят и Всемирной организаций здравоохранения в 1963. Однако эпидемиологические исследования показали, что даже при такой малой концентрации заметно повышается риск онкологических заболеваний, поэтому в 2002 в США была принята более жесткая норма: не более 10 мкг/л.

Какие же были доводы в пользу такой нормы? В середине 20 в. на Тайване забили тревогу: оказалось, что питьевая вода из глубоких скважин (артезианских колодцев) юго-восточного побережья содержит много мышьяка. Употребление в этих местах «мышьяковой воды» связали с частым в этом регионе так называемым синдромом «черных ног». При этой болезни у человека на конечностях, особенно на ступнях, появляются белые пятна, которые потом становятся коричневыми и, в конце концов, черными. Кожа на этом месте становится грубой, она трескается и покрывается язвами. Если болезнь заходит далеко, то для спасения жизни приходится прибегать к ампутации. Частота этого заболевания начала быстро увеличиваться в 50-е годы, что совпало с бумом бурения артезианских колодцев в сельских районах Тайваня. Как показал анализы, вода в таких колодцах содержала от 100 до 1800 мкг/л мышьяка, т.е. в ряде случаев было 180-кратное превышение новой «американской нормы». Были приняты срочные меры по снабжению населения очищенной водой, и с 1956 число жертв этой страшной болезни начало снижаться.

В 1977 обследование 40 тысяч жителей тех же районов Тайваня преподнесло новый неприятный сюрприз: заболеваемость раком кожи оказалась прямо пропорциональной содержанию мышьяка в колодезной воде. При этом синдром «черных ног» был зафиксирован в 379 случаях, а рака кожи – в 438. Цифры были чудовищны: на тысячу человек приходилось 10,6 случаев рака кожи (причем у мужчин второе чаще, чем у женщин). Четкая корреляция между заболеваемостью и содержанием мышьяка в питьевой воде была обнаружена и в других странах, в том числе в Китае, Индии, Бангладеш, Вьетнаме, США. При этом в воде преобладали неорганические соединения мышьяка, среди которых больше было более опасного трехвалентного. Наиболее высокая концентрация (14 000 мкг/л) была зафиксирована в ряде источников в Бангладеш, где ПДК была превышена в 280 раз. Выпивая всего литр такой воды, человек получает высшую (допустимую лишь в лечебных целях) дозу мышьяка – и так десятилетиями…

Естественно, встал вопрос о том, как очистить воду от мышьяка. Задача эта непростая, если учесть огромные объемы потребляемой воды и ничтожные концентрации в ней мышьяка. Самый простой способ – окислить As(III) до As(V) и снизить, таким образом, токсичность в десятки раз. Очень быстро окисление идет под действием хлора, озона или диоксида марганца. Затем образовавшийся As(V) можно удалить методом коагуляции и соосаждения, который обычно применяется на водопроводных станциях для очистки питьевой воды. Для этого подходят, например, соли алюминия и железа(III). При их добавлении к воде с обычной жесткостью идет реакция

Fe₂(SO₄)₃ + 3Ca(HCO₃)₂ ® 2Fe(OH)₃ + 3CaSO₄ + 6CO₂.

Осадок гидроксида металла и захватывает с собой мышьяк. Таким образом, принципиальных затруднений, кроме соответствующих затрат, для очистки воды от мышьяка нет.

Мышьяк в медицине.

Мышьяк, как и многие другие микроэлементы, вероятно, необходим для нормального функционирования организма, хотя окончательно его роль не выяснена. Известно, однако, что полное отсутствие мышьяка в рационе мышей, крыс, овец и свиней снижает репродуктивность, вес новорожденных и скорость прироста массы. В организм человека мышьяк попадает в микродозах со многими продуктами питания. Так, в морепродуктах его содержится в среднем около 5 мг/кг, в мясе и зерновых – 0,5 мг/кг, а вот в овощах и фруктах мышьяка почти нет.

Присутствуя в организме в очень малых количествах, мышьяк благотворно влияет на процессы кроветворения, обмен веществ, скорость роста тканей, толщину костей; предполагают, что микродозы мышьяка повышают устойчивость организма к действию вредных микробов. Лекарственное действие соединений мышьяка заметили давно. В Древнем Китае эликсиром «трех желтых субстанций» – смесью порошков природных минералов – аурипигмента, реальгара (As₄S₄) и серы лечили душевные расстройства. «Отец медицины» Гиппократ рекомендовал пасту из сульфида мышьяка для лечения язв. В средневековье мышьяковистые лекарства широко применялись для лечения ангин и возвратного тифа. В 16 в. Парацельс рекомендовал для лечения «огнепостоянный мышьяк», представляющий собой арсенат калия.

В начале 13 в. Томас Фаулер, работавший в больнице английского города Стаффорда, ввел в медицинскую практику раствор, который вскоре получил широкое распространение под названием «фаулерова раствора». Это был 1%-ный водно-спиртовой раствор арсенита калия, полученный растворением As₂O₃ в K₂CO₃, с добавкой лаванды (чтобы его не спутали с водой). Его применяли для лечения эпилепсии и астмы, псориаза и экземы, сифилиса и ревматизма, заболеваний нервной системы и даже белокровия (лейкемии). Своего пика лечение мышьяком достигло в 18–19 вв. Но постепенно стала очевидной и его опасность, и применение мышьяка пошло на убыль. Исключение, пожалуй, составил лишь знаменитый «препарат 606» – сальварсан.

Это лекарство было синтезировано в Германии, что неслучайно. Первую декаду 20 в. можно считать золотым веком немецкой медицинской науки, намного опередившей тогда другие страны. Множество молодых врачей со всего мира стекались в Германию для стажировки. Одним из самых ярких лидеров немецкой медицинской и биохимической школы был Пауль Эрлих. Еще в студенческие годы он, изучив случаи свинцового отравления, пришел к выводу о том, что некоторые химические вещества избирательно действуют на определенные ткани человека. Этой теории он придерживался и в дальнейшей своей работе; по его меткому выражению, для каждой болезни следует искать «магическую пулю», которая бы поражала возбудителей, оставаясь сравнительно безвредной для организма.

Эрлих впервые предложил искать новые биологически активные вещества методом скрининга (см. также ХИМИЯ ЛЕКАРСТВ). Так, в поиске эффективного лекарства от сифилиса он синтезировал 605 веществ, не давшие никакого результата. И лишь следующий мышьяксодержащий «препарат 606», полученный в 1909 и названный впоследствии сальварсаном, обладал нужными свойствами – он оказался летальным для микроорганизмов, вызывающих сифилис и ряд других сходных заболеваний. Вместе со своим японским коллегой Сахатиро Хата Эрлих изучил воздействие сальварсана на больных сифилисом. Уже первые опыты, проведенные весной 1910, показали исключительную эффективность этого средства. Его единственная инъекция могла излечить и некоторые тропические болезни, родственные сифилису.

Успешное применение в медицинской практике сальварсана ознаменовало начало новой эпохи в медицине – химиотерапии, т.е. лечения инфекционных, паразитарных и опухолевых заболеваний химическими веществами, которые нарушают жизнедеятельность возбудителя болезни или воздействуют на опухолевую клетку. Сальварсан оказался первой «магической пулей»: он убивал бледную спирохету – возбудитель сифилиса. И до появления антибиотиков только сальварсан и его производные помогали держать под контролем эту болезнь. В результате во всем мире началось массовое применение сальварсана – весьма эффективного и сравнительно безопасного препарата, несмотря на высокое содержание в нем мышьяка.

Химики, конечно, тоже заинтересовались этим соединением. До этого ни один медицинский препарат не был так тщательно исследован, как сальварсан. Вначале ему была приписана структура дигидрохлорида 3,3′-диамино-4,4′-дигидроксиарсенобензола с двойной связью:

Правильную формулу установил лишь в 1950-х отечественный химик М.Я.Крафт. Оказалось, что сальварсан имеет полимерное строение, в котором атомы мышьяка связаны друг с другом в цепочку:

Величина Х в зависимости от способа получения может колебаться от 8 до 40.

Как это бывает, не обошлось и без хулителей. Эрлих был даже вынужден судиться с самым злобным из них, и тот был приговорен к тюремному заключению. В то же время Эрлих получил признание, как в своей стране, так и за рубежом: Пруссия пожаловала ему титул «его превосходительства тайного советника», он был избран почетным доктором университетов в Оксфорде, Чикаго, Афинах, стал почетным гражданином Франкфурта-на-Майне, в котором находится институт его имени; в 1908 ему было присвоено звание Нобелевского лауреата по физиологии и медицине.

Успех Эрлиха инициировал синтез 32 000 мышьякорганических соединений с целью изучения их антибактериального действия. В результате на смену сальварсану пришли другие мышьяковистые препараты, более эффективные и менее токсичные. Некоторые из них в течение многих лет находили применение для лечения сифилиса, сонной болезни и родственных паразитарных заболеваний. Так, в нашей стране производные и аналоги сальварсана (новарсенол, миарсенол, осарсол, трипарсамид и др.) были исключены из Государственного реестра лекарственных средств лишь в 1998. Однако, именно с сальварсана, который использовался в течение нескольких десятилетий, началась современная эра химиотерапии. В настоящее время в медицинской практике используют, в основном, неорганические соединения мышьяка: мышьяковистый ангидрид As₂O₃, арсенит калия KAsO₂, гидроарсенат натрия Na₂HАsO₄7H₂O. Эти вещества (в минимальных дозах) тормозят окислительные процессы в организме, усиливают кроветворение, их назначают внутрь в качестве общеукрепляющего и тонизирующего средства. Те же вещества – как наружное – назначают при некоторых кожных заболеваниях. Именно мышьяк и его соединения придают некоторым минеральным водам целебное действие. Высшая суточная доза таких препаратов – 15 мг. Мышьяковистая кислота входит в состав пасты, которую врач вводит на 1–2 дня в больной, чтобы «убить нерв»; после этого зуб можно безболезненно долечить.

Мышьяк давно и с успехом используется врачами для эффективного лечения некоторых форм лейкемии – ракового заболевания белых кровяных телец. Однако, длительное применение мышьяка нередко становилось результатом развития других форм раковых заболеваний, включая рак предстательной железы, легких, почек, желчного пузыря и носоглотки. Оказалось, что мышьяк препятствует дупликации гена, который, в свою очередь, подавляет активность одного из ключевых ферментов – теломеразы. В результате возникают различные генетические нарушения. Эти нарушения, с одной стороны становятся возможной причиной ракового перерождения здоровых клеток, а с другой – приводят к отмиранию клеток, уже пораженных раком. Дальнейшие изучения механизма воздействия мышьяка на клетки помогут разработать более совершенные методы лечения раковых заболеваний.

Ключевые слова: адамсит, арсин, криминалистика, люизит, отравляющие вещества, питьевая вода, противоядия, реакция Марша, сальварсан, токсикология, сифилис, Эрлих, яды.

Илья Леенсон

Мышьяк — это… Что такое Мышьяк?

Внешний вид простого вещества
Зеленоватый полуметалл
Свойства атома
Имя, символ, номер	Мышьяк / Arsenicum (As), 33
Атомная масса (молярная масса)	74,92159 а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ar] 3d10 4s2 4p3
Радиус атома	139 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	120 пм
Радиус иона	(+5e)46 (-3e)222 пм
Электроотрицательность	2,18 [1] (шкала Полинга)
Электродный потенциал	0
Степени окисления	5, 3, −3
Энергия ионизации (первый электрон)	946,2(9,81) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	5,73 (серый мышьяк) г/см³
Температура кипения	876 K
Тройная точка	1090 К (817°C), 3700 кПа
Теплота испарения	32,4 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	25,05[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём	13,1 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	ромбоэдрическая
Параметры решётки	a=4,132; α=54,13 Å
Отношение c/a	2,805
Температура Дебая	285 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) (50,2) Вт/(м·К)

Мышья́к — химический элемент 15-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы пятой группы) четвёртого периода периодической системы; имеет атомный номер 33, обозначается символом As. Простое вещество представляет собой хрупкий полуметалл стального цвета. CAS-номер: 7440-38-2.

История

Происхождение названия

Название мышьяка в русском языке связывают с употреблением его соединений для истребления мышей и крыс. Греческое название ἀρσενικόν происходит от персидского زرنيخ (zarnik) — «жёлтый аурипигмент». Народная этимология возводит к др.-греч. ἀρσενικός — мужской^[3].

В 1789 году А. Л. Лавуазье выделил металлический мышьяк из триоксида мышьяка («белого мышьяка»), обосновал, что это самостоятельное простое вещество, и присвоил элементу название «арсеникум».

Нахождение в природе

Мышьяк — рассеянный элемент. Содержание в земной коре 1,7·10⁻⁴% по массе. В морской воде 0,003 мг/л^[4]. Это вещество может встречаться в самородном состоянии, имеет вид металлически блестящих серых скорлупок или плотных масс, состоящих из маленьких зернышек. Известно около 200 мышьяксодержащих минералов. В небольших концентрациях часто содержится в свинцовых, медных и серебряных рудах. Довольно часто встречаются два природных соединения мышьяка с серой: оранжево-красный прозрачный реальгар AsS и лимонно-жёлтый аурипигмент As₂S₃. Минерал, имеющий промышленное значение — арсенопирит (мышьяковый колчедан) FeAsS или FeS₂•FeAs₂ (46 % As), также добывают мышьяковистый колчедан — лёллингит (FeAs₂) (72,8 % As), скородит FeAsO₄ (27 — 36% As). Большая часть мышьяка добывается попутно при переработке мышьяксодержащих золотых, свинцово-цинковых, медноколчеданных и других руд.

Месторождения

Главный промышленный минерал мышьяка — арсенопирит FeAsS. Крупные медно-мышьяковые месторождения есть в Грузии, Средней Азии и Казахстане, в США, Швеции, Норвегии и Японии, мышьяково-кобальтовые — в Канаде, мышьяково-оловянные — в Боливии и Англии. Кроме того, известны золото-мышьяковые месторождения в США и Франции. Россия располагает многочисленными месторождениями мышьяка в Якутии, на Урале, в Сибири, Забайкалье и на Чукотке^[5].

Получение

Открытие способа получения металлического мышьяка (серого мышьяка) приписывают средневековому алхимику Альберту Великому, жившему в XIII в. Однако гораздо ранее греческие и арабские алхимики умели получать мышьяк в свободном виде, нагревая «белый мышьяк» (триоксид мышьяка) с различными органическими веществами.

Существует множество способов получения мышьяка: сублимацией природного мышьяка, способом термического разложения мышьякового колчедана, восстановлением мышьяковистого ангидрида и др.

В настоящее время для получения металлического мышьяка чаще всего нагревают арсенопирит в муфельных печах без доступа воздуха. При этом освобождается мышьяк, пары которого конденсируются и превращаются в твердый мышьяк в железных трубках, идущих от печей, и в особых керамических приёмниках. Остаток в печах потом нагревают при доступе воздуха, и тогда мышьяк превращается в As₂O₃. Металлический мышьяк получается в довольно незначительных количествах, и главная часть мышьякосодержащих руд перерабатывается в белый мышьяк, то есть в триоксид мышьяка — мышьяковистый ангидрид As₂О₃.

Применение

Мышьяк используется для легирования сплавов свинца, идущих на приготовление дроби, так как при отливке дроби башенным способом капли сплава мышьяка со свинцом приобретают строго сферическую форму, и кроме того, прочность и твёрдость свинца возрастают.

Мышьяк особой чистоты (99,9999 %) используется для синтеза ряда ценных и важных полупроводниковых материалов — арсенидов и сложных алмазоподобных полупроводников.

Сульфидные соединения мышьяка — аурипигмент и реальгар — используются в живописи в качестве красок и в кожевенной отрасли промышленности в качестве средств для удаления волос с кожи.

В пиротехнике реальгар употребляется для получения «греческого», или «индийского», огня, возникающего при горении смеси реальгара с серой и селитрой (ярко-белое пламя).

Многие из мышьяковых соединений в очень малых дозах применяются в качестве лекарств для борьбы с малокровием и рядом тяжелых заболеваний, так как оказывают клинически значимое стимулирующее влияние на ряд функций организма, в частности, на кроветворение. Из неорганических соединений мышьяка мышьяковистый ангидрид может применяться в медицине для приготовления пилюль и в зубоврачебной практике в виде пасты как некротизирующее лекарственное средство. Этот препарат называли «мышьяк» и применялся в стоматологии для девитализации пульпы зуба (см. пульпит). В настоящее время препараты мышьяка применяются в зубоврачебной практике редко из-за токсичности. Разработаны и применяются другие методы безболезненной денервации зуба под местной анестезией.

Биологическая роль и физиологическое действие

Мышьяк и все его соединения ядовиты. При остром отравлении мышьяком наблюдаются рвота, боли в животе, понос, угнетение центральной нервной системы. Сходство симптомов отравления мышьяком с симптомами холеры длительное время позволяло маскировать использование соединений мышьяка (чаще всего, триоксида мышьяка) в качестве смертельного яда. Во Франции порошок триоксида мышьяка за высокую «эффективность» получил обиходное название «наследственный порошок» (фр. poudre de succession). Существует предположение, что соединениями мышьяка был отравлен Наполеон на острове Святой Елены. В 1832 году появилась надёжная качественная реакция на мышьяк — проба Марша, значительно повысившая эффективность диагностирования отравлений.

На территориях, где в почве и воде избыток мышьяка, он накапливается в щитовидной железе у людей и вызывает эндемический зоб.

Помощь и противоядия при отравлении мышьяком: приём водных растворов тиосульфата натрия Na₂S₂O₃, промывание желудка, приём молока и творога; специфическое противоядие — унитиол. ПДК в воздухе для мышьяка 0,5мг/м³.

Работают с мышьяком в герметичных боксах, используя защитную спецодежду. Из-за высокой токсичности соединения мышьяка использовались как отравляющие вещества в Первую мировую войну.

В западных странах мышьяк был известен преимущественно как сильный яд, в то же время в традиционной китайской медицине он почти на протяжении двух тысяч лет использовался для лечения сифилиса и псориаза. Теперь медики доказали, что мышьяк оказывает положительный эффект и в борьбе с лейкемией. Китайские ученые обнаружили, что мышьяк атакует белки, которые отвечают за рост раковых клеток.

Мышьяк в малых дозах канцерогенен, его использование в качестве лекарства, «улучшающего кровь» (так называемый «белый мышьяк», например «Таблетки Бло с мышьяком», и др.) продолжалось до середины 1950-х гг., и внесло свой весомый вклад в развитие онкологических заболеваний.

Недавно широкую огласку получила техногенная экологическая катастрофа на юге Индии — из-за чрезмерного отбора воды из водоносных горизонтов мышьяк стал поступать в питьевую воду. Это вызвало токсическое и онкологическое поражение у десятков тысяч людей.

Считалось, что «микродозы мышьяка, вводимые с осторожностью в растущий организм, способствуют росту костей человека и животных в длину и толщину, в отдельных случаях рост костей может быть вызван микродозами мышьяка в период окончания роста»^[6].

Считалось также, что «При длительном потреблении небольших доз мышьяка у организма вырабатывается иммунитет: Этот факт установлен как для людей, так и для животных. Известны случаи, когда привычные потребители мышьяка принимали сразу дозы, в несколько раз превышающие смертельную, и оставались здоровыми. Опыты на животных показали своеобразие этой привычки. Оказалось, что животное, привыкшее к мышьяку при его употреблении, быстро погибает, если значительно меньшая доза вводится в кровь или под кожу.» Однако такое «привыкание» носит очень ограниченный характер, в отношении т. н. «острой токсичности», и не защищает от новообразований. Тем не менее, в настоящее время исследуется влияние микродоз мышьяксодержащих препаратов в качестве противоракового средства.

Возможно, в некоторых живых организмах мышьяк является необходимым элементом, занимая место фосфора в биохимических реакциях^[7][8][9]. В 2010 году сообщалось об открытии бактерии GFAJ-1, в состав ДНК которой вместо фосфора входит мышьяк, в калифорнийском озере Моно ^[10][11][12]. Достоверность этого открытия оспаривается^[13].

Соли мышьяка применялись в прошлом в ветеринарии, в качестве противогельминтозного средства^{[источник не указан 32 дня]}.

Загрязнения мышьяком

На территории Российской Федерации в г. Скопин Рязанской области вследствие многолетней работы местного металлургического комбината СМК «Металлург» в могильниках предприятия было захоронено около полутора тысяч тонн пылеобразных отходов с высоким содержанием мышьяка. С учётом того, что пяти миллиграммов мышьяка достаточно, чтобы отравить человека, в могильниках находится более 200 миллиардов смертельных доз мышьяка^[14].

Известно также о загрязнении отходами военного производства, содержащими мышьяк, в городе Свирск на берегу Братского водохранилища^[15][16].

Примечания

Ссылки

мышьяк — это… Что такое мышьяк?

МЫШЬЯ́К -а́; м.

1. Химический элемент (Аs) — твёрдое ядовитое вещество блестяще-серого цвета, входящее в состав многих минералов. Окисел мышьяка. Получение мышьяка.

2. Лекарственный препарат, содержащий это вещество или его соединения (применяется как общеукрепляющее, противомикробное и т.п. средство). Лечение мышьяком. Воздействие мышьяка на нервные окончания.

◁ Мышьяко́вый, -ая, -ое. М-ые соединения. М-ая кислота. М. препарат. М-ое отравление. Мышья́чный, -ая, -ое. Устар. Мышьяко́вистый, -ая, -ое. ● Русское название этого элемента произошло от слова «мышь», т.к. мышьяк широко применялся при уничтожении крыс и мышей.

МЫШЬЯК — это… Что такое МЫШЬЯК?

Мышьяк что это? Значение слова Мышьяк

Значение слова Мышьяк по Ефремовой:

Мышьяк — 1. Химический элемент, твердое ядовитое вещество блестяще-серого цвета, входящее в состав некоторых минералов.
2. Лекарственный препарат, содержащий такое вещество (или его соединения), применяемый как общеукрепляющее, противомикробное и т.п. средство (в больших дозах — яд).

Значение слова Мышьяк по Ожегову:

Мышьяк — Препараты из этого вещества, употр. в медицине и технике

Мышьяк Химический элемент, твердое ядовитое вещество, входящее в состав некоторых минера лов

Мышьяк в Энциклопедическом словаре:

Мышьяк — (лат. Arsenicum) — As, химический элемент V группы периодическойсистемы, атомный номер 33, атомная масса 74,9216. Русское название от»мышь» (препараты мышьяка применялись для истребления мышей и крыс).Образует несколько модификаций. Обычный мышьяк (т. н. металлический, илисерый) — хрупкие кристаллы с серебристым блеском. плотность 5,74 г/см3,при 615 .С возгоняется. На воздухе окисляется и тускнеет. Добывают изсульфидных руд (минералы арсенопирит, аурипигмент, реальгар). Компонентсплавов с медью, свинцом, оловом и др. и полупроводниковых материалов.Соединения мышьяка физиологически активны и ядовиты. служили одними изпервых инсектицидов (см., напр., Арсенаты металлов). Неорганическиесоединения мышьяка применяются в медицине как общеукрепляющие,тонизирующие средства, органические — как противомикробные ипротивопротозойные (при лечении сифилиса, амебиаза и др.).

Значение слова Мышьяк по словарю медицинских терминов:

мышьяк (Arsenicum. As) — химический элемент V группы периодической системы Д. И. Менделеева, атомный номер 33, атомная масса 74,9216. соединения М. ядовиты. некоторые из них применяются в качестве лекарственных средств, сельскохозяйственных. ядохимикатов.

Значение слова Мышьяк по словарю Ушакова:

МЫШЬЯК, мышьяка, мн. нет, м. 1. Химический элемент, твердое вещество, в больших дозах ядовитое, обычно входящее в состав разных минералов, употр. для химических, технических и медицинских целей. 2. Препарат этого вещества, прописываемый при расстройстве общего питания и нервной системы (мед., апт.). Впрыскивать мышьяк.

Определение слова «Мышьяк» по БСЭ:

Мышьяк (лат. Arsenicum)
As, химический элемент V группы периодической системы Менделеева, атомный номер 33, атомная масса 74,9216. кристаллы серо-стального цвета. Элемент состоит из одного устойчивого изотопа ⁷⁵As.
Историческая справка. Природные соединения М. с серой (аурипигмент As₂S₃, реальгар As₄S₄) были известны народам древнего мира, которые применяли эти минералы как лекарства и краски. Был известен и продукт обжигания сульфидов М. — оксид М. (III) As₂O₃
(«белый М.»). Название arsenikуn встречается уже у Аристотеля. оно произведено от греч. бrsen — сильный, мужественный и служило для обозначения соединений М. (по их сильному действию на организм). Русское название, как полагают, произошло от
«мышь» (по применению препаратов М. для истребления мышей и крыс). Получение М. в свободном состоянии приписывают Альберту Великому (около 1250). В 1789 А. Лавуазье включил М. в список химических элементов.
Распространение в природе. Среднее содержание М. в земной коре (кларк) 1,7·10^&minus.4% (по массе), в таких количествах он присутствует в большинстве изверженных пород. Поскольку соединения М. летучи при высоких температурах, элемент не накапливается при магматических процессах. он концентрируется, осаждаясь из горячих глубинных вод (вместе с S, Se, Sb, Fe, Co, Ni, Cu и др. элементами). При извержении вулканов М. в виде своих летучих соединений попадает в атмосферу. Так как М. многовалентен, на его миграцию оказывает большое влияние окислительно-восстановительная среда. В окислительных условиях земной поверхности образуются арсенаты (As⁵⁺) и арсениты (As³⁺). Это редкие минералы, встречающиеся только на участках месторождений М. Ещё реже встречается самородный М. и минералы As²⁺. Из многочисленных минералов М. (около 180) основное промышленное значение имеет лишь арсенопирит FeAsS (см. Мышьяковые руды).
Малые количества М. необходимы для жизни. Однако в районах месторождении М. и деятельности молодых вулканов почвы местами содержат до 1% М., с чем связаны болезни скота, гибель растительности. Накопление М. особенно характерно для ландшафтов степей и пустынь, в почвах которых М. малоподвижен. Во влажном климате М. легко вымывается из почв.
В живом веществе в среднем 3·10^&minus.5% М., в реках 3·10^&minus.7%. М., приносимый реками в океан, сравнительно быстро осаждается. В морской воде лишь 1·10^&minus.7% М., но зато в глинах и сланцах 6,6·10^&minus.4%. Осадочные железные руды, железомарганцевые конкреции часто обогащены М.
Физические и химические свойства. М. имеет несколько аллотропических модификаций. При обычных условиях наиболее устойчив так называемый металлический, или серый, М. (&alpha.-As) — серо-стальная хрупкая кристаллическая масса. в свежем изломе имеет металлический блеск, на воздухе быстро тускнеет, т. к. покрывается тонкой плёнкой As₂O₃. Кристаллическая решётка серого М. ромбоэдрическая (а = 4,123 Е, угол &alpha. = 54°10, x = 0,226),
слоистая. Плотность 5,72 г/смі (при 20°C), удельное электрическое сопротивление 35·10^&minus.8 ом·м, или 35·10^&minus.6 ом·см, температурный коэффициент электросопротивления 3,9·10^&minus.3 (0°-100°C), твёрдость по Бринеллю 1470 Мн/мІ, или 147 кгс/ммІ (3-4 по Моосу). М. диамагнитен.
Под атмосферным давлением М. возгоняется при 615°C не плавясь, т. к. тройная точка (см. Диаграмма состояния) &alpha.-As лежит при 816°C и давлении 36 ат.
Пар М. состоит до 800°C из молекул As₄, выше 1700°C — только из As₂. При конденсации пара М. на поверхности, охлаждаемой жидким воздухом, образуется жёлтый М. — прозрачные, мягкие как воск кристаллы, плотностью 1,97 г/смі, похожие по свойствам на белый Фосфор. При действии света или при слабом нагревании он переходит в серый М. Известны также стекловидно-аморфные модификации: чёрный М. и бурый М., которые при нагревании выше 270°C превращаются в серый М.
Конфигурация внешних электронов атома М. 3d¹⁰4sІ4pі. В соединениях М. имеет степени окисления + 5, + 3 и — 3. Серый М. значительно менее активен химически, чем фосфор. При нагревании на воздухе выше 400°C М. горит, образуя As₂O₃. С галогенами М. соединяется непосредственно. при обычных условиях AsF₅ — газ. AsF₃, AsCl₃, AsBr₃ — бесцветные легко летучие жидкости. AsI₃ и As₂l₄ — красные кристаллы. При нагревании М. с серой получены сульфиды: оранжево-красный As₄S₄ и лимонно-жёлтый As₂S₃. Бледно-жёлтый сульфид As₂S₅ осаждается при пропускании H₂S в охлаждаемый льдом раствор мышьяковой кислоты (или её солей) в дымящей соляной кислоте: 2H₃AsO₄ + 5H₂S = As₂S₅ + 8H₂O. около 500°C он разлагается на As₂S₃ и серу.
Все сульфиды М. нерастворимы в воде и разбавленных кислотах. Сильные окислители (смеси HNO₃ + HCl, HCl + KClO₃) переводят их в смесь H₃AsO₄ и H₂SO₄. Сульфид As₂S₃ легко растворяется в сульфидах и полисульфидах аммония и щелочных металлов, образуя соли кислот — тиомышьяковистой H₃AsS₃ и тиомышьяковой H₃AsS₄. С кислородом М. даёт окислы: оксид М. (III) As₂O₃ — мышьяковистый ангидрид и оксид М. (V) As₂O₅ — мышьяковый ангидрид.
Первый из них образуется при действии кислорода на М. или его сульфиды, например 2As₂S₃ + 9O₂ = 2As₂O₃ + 6SO₂. Пары As₂O₃ конденсируются в бесцветную стекловидную массу, которая с течением времени становится непрозрачной вследствие образования мелких кристаллов кубической сингонии, плотность 3,865 г/смі. Плотность пара отвечает формуле As₄O₆: выше 1800°C пар состоит из As₂O₃. В 100 г воды растворяется 2,1 г As₂O₃ (при 25°C). Оксид М. (III) — соединение амфотерное, с преобладанием кислотных свойств. Известны соли (арсениты), отвечающие кислотам ортомышьяковистой H₃AsO₃ и метамышьяковистой HAsO₂. сами же кислоты не получены. В воде растворимы только арсениты щелочных металлов и аммония. As₂O₃ и арсениты обычно бывают восстановителями (например, As₂O₃ + 2I₂ + 5H₂O = 4HI + 2H₃AsO₄), но могут быть и окислителями (например, As₂O₃ + 3C = 2As + 3CO).
Оксид М. (V) получают нагреванием мышьяковой кислоты H₃AsO₄ (около 200°C). Он бесцветен, около 500°C разлагается на As₂O₃ и O₂. Мышьяковую кислоту получают действием концентрированной HNO₃ на As или As₂O₃. Соли мышьяковой кислоты (арсенаты) нерастворимы в воде, за исключением солей щелочных металлов и аммония. Известны соли, отвечающие кислотам ортомышьяковой H₃AsO₄, метамышьяковой HAsO₃, и пиромышьяковой H₄As₂O₇. последние две кислоты в свободном состоянии не получены. При сплавлении с металлами М. по большей части образует соединения (Арсениды).
Получение и применение. М. получают в промышленности нагреванием мышьякового колчедана:
FeAsS = FeS + As
или (реже) восстановлением As₂O₃ углем. Оба процесса ведут в ретортах из огнеупорной глины, соединённых с приёмником для конденсации паров М. Мышьяковистый ангидрид получают окислительным обжигом мышьяковых руд или как побочный продукт обжига полиметаллических руд, почти всегда содержащих М. При окислительном обжиге образуются пары As₂O₃, которые конденсируются в уловительных камерах. Сырой As₂O₃ очищают возгонкой при 500-600°C. Очищенный As₂O₃ служит для производства М. и его препаратов.
Небольшие добавки М. (0,2-1,0% по массе) вводят в свинец, служащий для производства ружейной дроби (М. повышает поверхностное натяжение расплавленного свинца, благодаря чему дробь получает форму, близкую к сферической. М. несколько увеличивает твёрдость свинца). Как частичный заменитель сурьмы М. входит в состав некоторых баббитов и типографских сплавов.
Чистый М. не ядовит, но все его соединения, растворимые в воде или могущие перейти в раствор под действием желудочного сока, чрезвычайно ядовиты. особенно опасен Мышьяковистый водород. Из применяемых на производстве соединений М. наиболее токсичен мышьяковистый ангидрид. Примесь М. содержат почти все сульфидные руды цветных металлов, а также железный (серный) колчедан. Поэтому при их окислительном обжиге, наряду с сернистым ангидридом SO₂, всегда образуется As₂O₃. большая часть его конденсируется в дымовых каналах, но при отсутствии или малой эффективности очистных сооружений отходящие газы рудообжигательных печей увлекают заметные количества As₂O₃. Чистый М., хотя и не ядовит, но при хранении на воздухе всегда покрывается налётом ядовитого As₂O₃. При отсутствии должной вентиляции крайне опасно травление металлов (железа, цинка) техническими серной или соляной кислотами, содержащими примесь М., т. к. при этом образуется мышьяковистый водород.
С. А. Погодин.
М. в организме. В качестве микроэлемента М. повсеместно распространён в живой природе. Среднее содержание М. в почвах 4·10^&minus.4%, в золе растений — 3·10^&minus.5%. Содержание М. в морских организмах выше, чем в наземных (в рыбах 0,6-4,7 мг в 1 кг сырого вещества, накапливается в печени). Среднее содержание М. в теле человека 0,08-0,2 мг/кг. В крови М. концентрируется в эритроцитах, где он связывается с молекулой гемоглобина (причём в глобиновой фракции содержится его вдвое больше, чем в геме). Наибольшее количество его (на 1 г ткани) обнаруживается в почках и печени. Много М. содержится в лёгких и селезёнке, коже и волосах. сравнительно мало — в спинномозговой жидкости, головном мозге (главным образом гипофизе), половых железах и др. В тканях М. находится в основной белковой фракции, значительно меньше — в кислоторастворимой и лишь незначительная часть его обнаруживается в липидной фракции. М. участвует в окислительно-восстановительных реакциях: окислительном распаде сложных углеводов, брожении, гликолизе и т. п. Соединения М. применяют в биохимии как специфические Ингибиторы ферментов для изучения реакций обмена веществ.
М. в медицине. Органические соединения М. (аминарсон, миарсенол, новарсенал, осарсол) применяют, главным образом, для лечения сифилиса и протозойных заболеваний. Неорганические препараты М. — натрия арсенит (мышьяковокислый натрий), калия арсенит (мышьяковистокислый калий), мышьяковистый ангидрид As₂O₃, назначают как общеукрепляющие и тонизирующие средства. При местном применении неорганические препараты М. могут вызывать некротизирующий эффект без предшествующего раздражения, отчего этот процесс протекает почти безболезненно. это свойство, которое наиболее выражено у As₂O₃, используют в стоматологии для разрушения пульпы зуба. Неорганические препараты М. применяют также для лечения псориаза.
Полученные искусственно радиоактивные изотопы М. ⁷⁴As (TЅ = 17,5 сут) и ⁷⁶As (TЅ = 26,8 ч) используют в диагностических и лечебных целях. С их помощью уточняют локализацию опухолей мозга и определяют степень радикальности их удаления. Радиоактивный М. используют иногда при болезнях крови и др.
Согласно рекомендациям Международной комиссии по защите от излучений, предельно допустимое содержание ⁷⁶As в организме 11 мккюри. По санитарным нормам, принятым в СССР, предельно допустимые концентрации ⁷⁶As в воде и открытых водоёмах 1·10^&minus.7 кюри/л, в воздухе рабочих помещений 5·10^&minus.11 кюри/л.
Все препараты М. очень ядовиты. При остром отравлении ими наблюдаются сильные боли в животе, понос, поражение почек. возможны коллапс, судороги. При хроническом отравлении наиболее часты желудочно-кишечные расстройства, катары слизистых оболочек дыхательных путей (фарингит, ларингит, бронхит), поражения кожи (экзантема, меланоз, гиперкератоз), нарушения чувствительности. возможно развитие апластической анемии. При лечении отравлений препаратами М. наибольшее значение придают унитиолу (см. Антидоты).
Меры предупреждения производственных отравлений должны быть направлены прежде всего на механизацию, герметизацию и обеспыливание технологического процесса, на создание эффективной вентиляции и обеспечение рабочих средствами индивидуальной защиты от воздействия пыли. Необходимы регулярные медицинские осмотры работающих. Предварительные медицинские осмотры производят при приёме на работу, а для работающих — раз в полгода.
Лит.: Реми Г., Курс неорганической химии, пер. с нем., т. 1, М., 1963, с. 700-712. Погодин С. А., Мышьяк, в кн.: Краткая химическая энциклопедия, т. 3, М., 1964. Вредные вещества в промышленности, под общ. ред. Н. В. Лазарева, 6 изд., ч. 2, Л., 1971.

Мышьяк — Знаешь как

(Arsenicum), As — хим. элемент  V   группы   периодической системы элементов,  ат. н. 33, ат. м. 74,9216. Кристаллы серо-стального цвета. В соединениях мышьяк проявляет    степени    окисления — 3, + 3 и +5. Природный мышьяк состоит из стабильного изотопа As. Получены 14 радиоактивных изотопов, из них наиболее важны 75As, 74As и 78As с периодами   полураспада  соответственно 76 дней, 17,5 дней и 26,8 ч.

Под атм. давлением мышьяк возгоняется при т-ре 615° С не плавясь. Теплота сублимации 102 кал/г. Пары М. бесцветны, до т-ры 800° С состоят из молекул As4, от 800 до 1700° С — из  смеси As4 и As2, выше т-ры 1700° С — только из As2. При быстрой конденсации паров мышьяк на поверхности, охлаждаемой жидким воздухом, образуется желтый мышьяк— прозрачные мягкие кристаллы кубической системы с плотностью 1,97 г/см3. Известны также другие метастабильные модификации М.: бета-мышьяк — аморфная стеклообразная, гамма-мышьяк — желтоко-ричневая и дельта-мышьяк — коричневая аморфная с плотностями соответственно 4,73; 4,97 и 5,10 г/см3. Выше т-ры 270° С эти модификации переходят в серый мышьяк. При нагревании на воздухе мышьяк легко окисляется в As203. Измельченный мышьяк быстро сгорает ярким голубоватым пламенем, выделяя белый дым As203. Азотная к-та и «царская водка» окисляют его в мышьяковую к-ту h4As04, при нагревании к-рой получают As206. С галогенами М. соединяется непосредственно с образованием га-логенидов: в обычных условиях AsF5 — газ; AsF3, AsCl3 и AsBr3 —бесцветные легко летучие жидкости; As2I4 и As2I3 — красные кристаллы .

Природный мышьяк на 100% состоит из стабильного изотопа 75As .

В литосфере его около 0,0005 масс.% . Мышьяк распространен в виде сульфидов : аурипигмента ( золотистый краситель ) As2S2 и мышьяковистого колчедана FeAsS — изредка встречается в свободном виде .

Получают мышьяк

Прокаливанием мышьяковского колчедана без доступа воздуха :

FeAsS = As + FeS

У мышьяка три аллотропических видоизменения : альфа — мышьяк ( металлический или серый ) , бета — мышьяк ( чёрный , аморфный ) и гамма мышьяк ( жёлтый ) . В обычных условиях наиболее устойчив альфа — мышьяк .

Это серое вещество с тусклым металлическим блеском , проводит электричество и тепло , имеет четырёхатомные молекулы As4 , при нагревании возгоняется , выделяя пары с чесночным запахом , в воде нерастворим . Хотя он уже имеет металлические признаки , он всё — таки не может быть причислен к металлам , а остаётся элементом с преобладанием неметаллических свойств .

При обычных температурах сравнительно малоактивен , но при нагревании взаимодействует с водородом и кислородом , другими не металлами .

В атмосфере хлора мышьяк сгорает , образует трихлорид AsCl3 :

2As + 3Cl2 = AsCl3

С некоторыми металлами он образует соединения — арсениды , например арсенид кальция Ca3As2 и меди Cu3As .

В соединении с кислородом мышьяк проявляет степень окисления +3 и +5 , а в водородных соединениях -3 .

Zn3As2 + 3h3SO4 = 2Ash4 + 6ZnSO4

Это бесцветный ядовитый газ с чесночным запахом образуется и при восстановлении мышьяковистых соединений атомарным водородом , суммарное уравнение реакции имеет следующий вид :

As2O3 + 6Zn + 6h3SO4 = 2Ash4 + 6ZnSO4 + 3h3O

но арсин неустойчив и при нагревании разлогается :

2Ash4 = 2As + 3h3

Орсин Ash4 отличается от аммиака Nh4 ещё больше , чем фосфин Ph4 , так как он не взаимодействует с водой и кислотами и из трёх этих соединений арсин наименее прочен .

С кислородом мышьяк образует два оксида . Оксид мышьяка (III) As2O3 получают при горении его и имеет вид белого , малорастворимого в воде порошка ( белый мышьяк ) .

При взаимодействии с водой , он образует ортомышьяковистую кислоту h4AsO3 :

As2O3+ 3h3O = 2h4AsO3

которая известна только в водных растворах и находится в равновесии с метамышьяковистой HAsO2 :

h4AsO3 ⇄ HAsO2 + h3O

Соли этих кислот называются ортоарсенитами и метаарсенитами .У ортомышьяковистой кислоты имеются не только средние ортоарсениты Na3AsO3 , Ca( AsO3 )3, но также гидроарсениты Na2HAsO3 , CaHAsO3 и дигидроарсениты Nah3AsO3 , Ca( h3AsO3 )2 .

Хотя оксиду мышьяка ( III ) и соответствуют кислоты , он проявляет аморфные свойства , взаимодействует как с основаниями :

As2O3 + 6NaOH = 2Na3AsO3 + 3h3O

так и с кислотами :

As2O3 + 6HCl3 = 2AsCl3 + 3h3O

Все соединения мышьяка со степенью окисления +3 проявляют восстановительные свойства .

Оксид мышьяка ( V ) As2O5 — белая кристаллическая масса , расплывающаяся на воздухе . Этот оксид получают обезвоживанием ортомышьяковой кислоты h4AsO4 . При растворении As2O5 в воде получается ортомышьяковая кислота , однако чаще её получают окислением соединений мышьяка в степени окисления +3 концентрированной азотной кислотой :

3As2O3 + 4HNO3 + 7h3O = 6h4AsO3 + 4NO

Ортомышьяковая кислота — белое кристаллическое вещество , хорошо растворимо в воде , не уступает по степени диссоциации ортофосфорной кислоте . Как трёх основная кислота она имеет три ряда солей : арсениты Na3AsO4 , Ca3( AsO4 )2 , гидроарсениты Na2HAsO4 , CaHAsO4 , дигидроарсенаты Nah3AsO4 , Ca( h3AsO4 )2 . В кислой среде ортомышьяковая кислота и арсенаты ведут себя как окислители .

Помимо h3AsO4 кислоты , существует метамышьяковая HAsO3 и двумышьяковая h5AsO7 а , также их соли .

Все соединения мышьяка ядовиты . Арсенаты и арсениты кальция и натрия используют как инсектициды . Свободный мышьяк является компонентом ряда сплавов ( ружейная дробь , некоторые сплавы меди ) .

h3AsO3 + 3HCl ⇄ AsCl3 + 3h3O , 2AsCl3 + 3h3S = As2S3 + 6HCl

h4AsO4 + 5HCl ⇄ AsCl5 + 4h3O , 2AsCl5 + 5h3S = As2S5 + 10HCl

Для сульфидов мышьяка ( как и сульфидов сурьмы ) характерно свойство образовывать с сульфидами щелочных металлов и аммония растворимые в воде соли тиомышьяковой ( h4AsS4 ) и тиомышьяковистой  ( h4AsS3 ) кислот . Эти кислоты рассматривают как производные ортомышьяковой и ортомышьяковистой кислот , в которых все атомы кислорода замещены атомами серы . Соли этих кислот называют соответственно тиоарсенатами и тиоарсенитами .

Таким образом , при взаимодействии сульфида мышьяка ( V ) с сульфидом натрия получается тиоарсенат натрия Na3AsS4 :

As2S5 + 3Na2S = 2Na3AsS4

а при взаимодействии сульфида мышьяка ( III ) с сульфидом натрия образуется тиоарсенит натрия Na3AsS3 :

As2S3 + 3Na2S = 2Na3AsS3

Лит.: Габриелова  М. Г., Морозов а  М. А.   Производство неорганических ядохимикатов

Вы читаете, статья на тему мышьяк

мышьяка | Определение, символ, использование и факты

Мышьяк (As) , химический элемент в группе азота (Группа 15 [Va] периодической таблицы), существующий как в серых, так и в желтых кристаллических формах.

Британская викторина

118 символов и названий периодической таблицы викторины

Rg

История

Мышьяк был известен в форме некоторых из его соединений задолго до того, как он был четко признан химическим элементом. В 4 веке до нашей эры Аристотель писал о веществе, называемом сандарахе, которое теперь считается минералом реальгар, сульфидом мышьяка.Затем, в I веке нашей эры, писатели Плиний Старший и Педаний Диоскорид оба описали auripigmentum , вещество, которое, как теперь считается, было красителем или пигментом, As ₂ S ₃ . К XI веку нашей эры были признаны три вида «мышьяка»: белый (As ₄ O ₆ ), желтый (As ₂ S ₃ ) и красный (As ₄ S ₄ ). , Сам элемент, возможно, впервые был обнаружен в 13 веке Альбертом Магнусом, который отметил появление металлического вещества, когда arsenicum , другое название As ₂ S ₃ , нагревали с мылом.Однако нет уверенности, что этот естествоиспытатель и ученый действительно наблюдал свободный элемент. Первое достоверное сообщение о свободном веществе было сделано в 1649 году немецким фармацевтом Иоганном Шредером, который получил мышьяк путем нагревания его оксида с древесным углем. Позднее Николя Лемери, французский врач и химик, наблюдал образование мышьяка при нагревании смеси оксида, мыла и поташа. К 18 веку мышьяк был хорошо известен как уникальный полуметалл.

Возникновение и распространение

Содержание мышьяка в земной коре составляет около пяти граммов на тонну; космическое содержание оценивается примерно в четыре атома на миллион атомов кремния.Элемент широко распространен. Небольшое количество присутствует в самородном состоянии с чистотой 90–98 процентов, как правило, в сочетании с такими металлами, как сурьма и серебро. Однако большинство из них объединено в более чем 150 различных минералов, таких как сульфиды, арсениды, сульфоарсениды и арсениты. Миспикель, или арсенопирит, FeAsS, является одним из наиболее распространенных минералов, содержащих мышьяк; другие — реальгар, As ₄ S ₄ ; орпимент, As ₂ S ₃ ; леллингит, FeAs ₂ ; и энаргит, Cu ₃ AsS ₄ .Оксид мышьяка также распространен. Большая часть товарного мышьяка извлекается как побочный продукт при плавке медных, свинцовых, кобальтовых и золотых руд.

В природе встречается только один стабильный изотоп мышьяка с массой 75. Среди искусственных радиоактивных изотопов есть один массой 76, который имеет период полураспада 26,4 часа. Мышьяк-72, -74 и -76 использовались в медицинских диагностических процедурах.

Коммерческое производство и использование

Металлический мышьяк образуется при нагревании арсенопирита до 650–700 ° C в отсутствие воздуха.Мышьяк в арсенопирите и примеси мышьяка в других металлических рудах легко соединяются с кислородом при нагревании на воздухе, образуя легко сублимированный оксид As ₄ O ₆ , также известный как «белый мышьяк». Пары оксида собираются и конденсируются в ряде кирпичных камер, а затем очищаются повторной сублимацией. Большая часть мышьяка получается путем восстановления углерода из собранной таким образом пыли оксида мышьяка.

Мировое потребление металлического мышьяка относительно невелико, всего несколько сотен тонн в год.Большая часть потребляемого продукта поступает из Швеции. Он используется в металлургии из-за его металлоидных свойств. При производстве свинцовой дроби желательно, например, содержание мышьяка около одного процента, поскольку оно улучшает округлость расплавленных капель. Подшипниковые сплавы на основе свинца улучшаются как по термическим, так и по механическим свойствам, если они содержат около 3 процентов мышьяка. Небольшое количество мышьяка в свинцовых сплавах делает их более твердыми для использования в батареях и оболочке кабелей. Небольшие концентрации мышьяка улучшают коррозионную стойкость и термические свойства меди и латуни.Элементарный мышьяк также используется в бронзировании и пиротехнике. Очень очищенный мышьяк находит применение в полупроводниковой технологии, где он используется с кремнием и германием, а также в форме арсенида галлия, GaAs, для диодов, лазеров и транзисторов.

Поскольку мышьяк имеет степень окисления от -3 до +5, он может образовывать различные виды соединений. К наиболее важным коммерческим соединениям относятся оксиды, основными формами которых являются оксид мышьяка (As ₄ O ₆ ) и пентоксид мышьяка (As ₂ O ₅ ).Оксид мышьяка, широко известный как белый мышьяк, получают в качестве побочного продукта при обжиге руд меди, свинца и некоторых других металлов, а также при обжиге руд арсенопирита и сульфида мышьяка. Оксид мышьяка является исходным материалом для большинства других соединений мышьяка. Он также используется в пестицидах и используется в качестве обесцвечивающего средства при производстве стекла и в качестве консерванта для кож. Пятиокись мышьяка образуется под действием окислителя (например, азотной кислоты) на оксид мышьяка.В его состав входят инсектициды, гербициды и металлические клеи.

Арсин (AsH ₃ ), бесцветный ядовитый газ, состоящий из мышьяка и водорода, — еще одно известное соединение мышьяка. Этот газ, также называемый гидридом мышьяка, образуется в результате гидролиза арсенидов металлов и восстановления металлами соединений мышьяка в кислых растворах. Он использовался как легирующий агент для полупроводников и как военный отравляющий газ. Соединениями мышьяка, имеющими особое значение для сельского хозяйства, являются мышьяковая кислота (H ₃ AsO ₄ ) и такие соли, как арсенат свинца (PbHAsO ₄ ) и арсенат кальция [Ca ₃ (AsO ₄ ) ₂ ] , которые полезны для стерилизации почвы и борьбы с вредителями, соответственно.

Мышьяк также образует многочисленные органические соединения, такие как, например, тетраметилдиарсин, (CH ₃ ) ₂ As ― As (CH ₃ ) ₂ , используемый при получении обычного осушителя какодиловой кислоты. Некоторые сложные органические соединения мышьяка использовались для лечения некоторых заболеваний, таких как амебная дизентерия, вызываемых микроорганизмами.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Мышьяк — это химический элемент 33 в таблице Менделеева. Его символ As . Его атомный номер 33, а атомная масса 74,92. Он находится в группе пниктогенов в периодической таблице.

Физические свойства [изменить | изменить источник]

Мышьяк встречается в трех аллотропах. Серый мышьяк является наиболее распространенным. Это хрупкий, несколько мягкий металлоид, немного блестящий. Имеет плотность 5.73 г / см ³ . Это полупроводник. Желтый мышьяк нестабилен и встречается редко. Это самый токсичный аллотроп. Это мягкий и воскообразный неметалл, похожий на белый фосфор. На свету превращается в серый мышьяк. Его плотность составляет 1,97 г / см. ³ , что намного легче серого мышьяка. Он создается, когда пары мышьяка (получаемые при нагревании очень горячим мышьяком) очень быстро охлаждаются чем-то вроде жидкого азота. Черный мышьяк похож на красный фосфор. Это хрупкий, черный и блестящий неметалл. Он не проводит электричество.Поскольку серый мышьяк является наиболее распространенным, его обычно называют мышьяком.

Мышьяк обнаружен как один стабильный (нерадиоактивный) изотоп, ⁷⁵ As. Найдено около 33 радиоактивных изотопов. Самый продолжительный из них — ⁷³ As, период полураспада которого составляет около 80 дней.

Химические свойства [изменить | изменить источник]

Мышьяк — относительно химически инертный элемент, по реакционной способности подобный меди. Он горит на воздухе, образуя трехокись мышьяка с запахом чеснока.Мышьяк, а также некоторые его соединения не имеют жидкого состояния; они возвышенные. Мышьяк реагирует с фтором с образованием пентафторида мышьяка. Он реагирует с остальными галогенами с образованием тригалогенидов мышьяка. Мышьяк не растворяется в соляной кислоте. Он растворяется в концентрированной азотной кислоте с образованием мышьяковой кислоты и в разбавленной азотной кислоте с образованием мышьяковистой кислоты. Он реагирует с концентрированной серной кислотой с образованием триоксида мышьяка. Мышьяк горит бледно-лиловым пламенем.

Химические соединения [изменить | изменить источник]

Мышьяк образует химические соединения в трех степенях окисления: -3, +3 и +5.-3 соединения являются восстановителями. Они являются основной формой мышьяка в земле (в виде арсенидов). Арсин — бесцветный высокотоксичный газ с запахом чеснока. Состояние +3 является наиболее распространенным. Это слабые окислители. Триоксид мышьяка — белое твердое вещество. Он растворяется в воде, образуя раствор мышьяковистой кислоты. Трихлориды мышьяка представляют собой ковалентные твердые вещества с низкой температурой плавления. Состояние +5 тоже распространено. Они сильные окислители. Пентафторид мышьяка, бесцветный и высокоактивный газ, является единственным стабильным пентафторидом мышьяка.Пятиокись мышьяка растворяется в воде, образуя мышьяковую кислоту, которая может образовывать соли арсената.

-3 соединения

-3 являются восстановителями. Они встречаются в виде арсенидов и арсина. Арсениды металлов обладают свойствами сплава и соли.

+3 соединения

+3 являются слабыми окислителями. Многие из них бесцветные, хотя некоторые оранжевые.

Арсениты

Арсениты — соли мышьяковистой кислоты.

+5 соединений

+5 — сильные окислители.

Арсенаты

Арсенаты — это соли мышьяковой кислоты.

• 
• 
• 

  Арсенопирит, сульфид железа мышьяка

• 

  Эритрит, арсенид кобальта

Мышьяк иногда встречается как элемент в земле, но обычно он находится в минералах.Некоторые минералы мышьяка содержат вместе с мышьяком металл и серу. Арсенопирит — это сульфид мышьяка железа. Это то же самое, что и пирит с добавлением мышьяка. Другие минералы мышьяка содержат металл и мышьяк. Эритрит, минерал арсенид кобальта, является примером. Другие минералы мышьяка просты. Реалгар и орпимент (сульфиды мышьяка), простые минералы мышьяка, представляют собой руды мышьяка.

Мышьяк содержится в рыбе и грибах как менее токсичный вид. Некоторые люди думают, что людям нужно очень небольшое количество мышьяка, чтобы быть здоровыми.Некоторые бактерии могут использовать мышьяк вместо фосфора для некоторых целей; их называют мышьяковыми бактериями.

Большая часть мышьяка образуется из отходов переработки других металлов. Только Китай действительно добывает мышьяк.

Мышьяк получают из арсенопирита путем его нагревания. При этом образуется триоксид мышьяка, который сублимируется (вместе с диоксидом серы), а оксид железа остается. Триоксид мышьяка конденсируется, а диоксид серы не конденсируется. Триоксид мышьяка можно восстановить углеродом.Другой способ — нагреть арсенопирит без воздуха. Затем производится серый мышьяк. Реальгар также можно нагреть, чтобы получить триоксид мышьяка.

Мышьяк был известен с глубокой древности. Его легировали бронзой, чтобы сделать бронзу тверже. Некоторые люди использовали мышьяк в качестве макияжа, хотя он был токсичным. Мышьяк был хорошо известен как яд. Поскольку люди использовали его для убийства членов королевской семьи и его было трудно обнаружить, его называли «Яд королей» и «Король ядов». Соединение мышьяка могло быть первым металлоорганическим соединением (металл, связанный с органическим соединением).

Соединения мышьяка использовались в качестве консерванта для древесины. Как только люди увидели, насколько токсичен мышьяк, они перестали использовать его для консервирования древесины. Некоторые корма для животных содержали мышьяк для предотвращения болезней. Арсенат свинца использовался в качестве инсектицида в садах, но повредил мозг тех, кто наносил инсектицид на деревья.

Мышьяк использовался в медицине в 1700-х, 1800-х и 1900-х годах. Триоксид мышьяка использовался для лечения рака. Очень маленькие дозы соединений мышьяка могут действовать как стимуляторы.Некоторые соединения мышьяка используются как отравляющие газы.

Мышьяк как элемент используется в сплавах. Свинец в свинцово-кислотных аккумуляторах содержит некоторое количество мышьяка, которое делает его более прочным. В некоторых полупроводниках содержится мышьяк.

Арсенат меди использовали в качестве красителя для конфет. Парижский зеленый, зеленый пигмент, содержащий мышьяк, вызвал у многих тошноту. Некоторые пули содержат мышьяк. Иногда в латунь добавляют мышьяк, чтобы цинк не выходил наружу. Мышьяк использовался в оптическом стекле, но был исключен из-за его токсичности.

Мышьяк и его соединения очень токсичны. Они канцерогены. Вода возле мышьяковых рудников обычно загрязнена мышьяком. Древесина, которая была сохранена с помощью соединений мышьяка, может выщелачивать мышьяк в почву. Выбросы из коксовых печей содержат мышьяк.

фактов о мышьяке | Живая наука

Со времен Римской империи и до викторианской эпохи мышьяк считался «королем ядов», а также «ядом королей». История изобилует рассказами о том, как члены королевской семьи и простые люди совершали убийства для личной выгоды с использованием соединений мышьяка без запаха, вкуса, другими словами, идеальных для яда.

Но даже с его репутацией смертоносного вещества, мышьяк по-прежнему занимает очень важное место в мире природы.

Природное химическое вещество

В периодической таблице элементов мышьяк занимает 33-е место. Атом мышьяка имеет 33 электрона и 33 протона с пятью валентными электронами (теми, которые могут участвовать в образовании химических связей с другими электронами) на внешней стороне оболочка.

Мышьяк — это кристаллический металлоид, обнаруженный в земной коре, но в свободном виде встречается довольно редко. По данным Коалиции по образованию в области минералов, этот элемент обычно содержится в минералах, таких как арсенопирит, реальгар и арипимент.Согласно Лос-Аламосу, арсенопирит (FeAsS), сульфид железа, мышьяка, также называемый миспикелем, является наиболее распространенным минералом, из которого получают мышьяк.

Мышьяк был известен еще в четвертом веке до нашей эры, когда Аристотель называл один из его сульфидов «сандарахом», или красным свинцом, согласно Chemicool. Альберт Магнус, немецкий философ и алхимик, впервые выделил этот элемент в 1250 году.

Слово «мышьяк» происходит от персидского слова «зарних», означающего «желтый орпимент», которое, согласно Лос-Аламосу, греки приняли как «арсеникон». Национальная лаборатория.Это слово также связано с греческим словом «арсеникос», что означает «мужской род» или «могущественный». Латинское слово для этого стало «мышьяк».

При нормальном атмосферном давлении мышьяк сублимируется или переходит непосредственно из твердого состояния в газообразное, не становясь жидкостью. Однако под высоким давлением он превратится в жидкость.

Мышьяк имеет несколько форм или аллотропов. Наиболее распространен серый металлик, за ним следует желтый и черный. Серый мышьяк, единственная форма, используемая в промышленности, является самым стабильным из трех и самым сильным проводником электричества.

Мышьяк в природе встречается в окружающей среде как в органической (атомы мышьяка, связанные с углеродом), так и в неорганической (без углерода) формах. Неорганический мышьяк, наиболее распространенный тип, встречается со многими другими элементами, особенно с серой, кислородом и хлором. Неорганический мышьяк связан с более неблагоприятным воздействием на здоровье человека.

Только факты

• Атомный номер (количество протонов в ядре): 33
• Атомный символ (в периодической таблице элементов): As
• Атомный вес (средняя масса атома): 74.92160
• Плотность: 5,776 грамма на кубический сантиметр
• Фаза при комнатной температуре: твердое вещество
• Точка плавления: 1 502,6 градуса по Фаренгейту (817 градусов Цельсия)
• Точка кипения: 1117,4 F (603 C)
• Количество изотопов (атомов тот же элемент с другим числом нейтронов): 33; 23, период полураспада которых известен; 1 стабильный
• Наиболее распространенные изотопы: As-75 (100-процентное естественное изобилие)

Опасности мышьяка

Даже при отсутствии нечестной игры мышьяк все еще представляет опасность, поскольку смертельные уровни могут попадать в воду людей, питание или подача воздуха.Наиболее острой проблемой является питьевая вода, а в некоторых местах риск заражения мышьяком особенно высок.

В 2001 году Агентство по охране окружающей среды (EPA) приняло более низкий стандарт содержания мышьяка в питьевой воде. Новый стандарт мышьяка из расчета 10 частей на миллиард (частей на миллиард) заменил старый стандарт в 50 частей на миллиард.

Брюс А. Стэнтон, профессор кафедры микробиологии и иммунологии Медицинской школы Гейзеля в Дартмутском колледже в Нью-Гэмпшире, сказал, что во многих штатах «мышьяк может быть обнаружен в колодезной воде в количествах, превышающих стандарт EPA. 10 частей на миллиард«

« Мышьяк в колодезной воде превышает стандарт EPA в каждой пятой скважине в Нью-Гэмпшире и многих других штатах, включая Мэн, Мичиган, Калифорнию, Нью-Мексико, Аризону, Колорадо и Неваду », — сказал он Live Science. .

Что касается продуктов питания, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) недавно обратило внимание на рис, поскольку он, как правило, усваивает мышьяк лучше, чем другие культуры. И поскольку рис является основным продуктом питания многих младенцев и маленьких детей FDA внимательно следит за безопасностью риса, следя за тем, чтобы в рисовых хлопьях для младенцев оставалось менее 100 частей на миллиард (ppb) на предмет содержания неорганического мышьяка.

Одно исследование, опубликованное в журнале Nutrition Journal, показало, что другие типы продуктов, включая белое вино, пиво и брюссельскую капусту, также могут быть связаны с более высоким уровнем мышьяка в организме человека. FDA также предприняло шаги для мониторинга яблочного сока.

Проблемы со здоровьем

Отравление мышьяком может вызвать самые разные проблемы со здоровьем. По данным FDA, большая доза может вызвать немедленное заболевание и смерть, в то время как длительное воздействие связано с более высокими показателями рака кожи, мочевого пузыря и легких, а также сердечных заболеваний.

«На уровнях, обнаруженных в колодезной воде в США (10–100 частей на миллиард), употребление колодезной воды, содержащей мышьяк, снижает IQ и имеет много других неблагоприятных последствий для здоровья, включая врожденные дефекты», — сказал Стэнтон. «Хорошая новость заключается в том, что мышьяк может быть обнаружен в колодезной воде с помощью недорогих тестов, и мы можем защитить себя от воздействия мышьяка в колодезной воде с помощью фильтрации (настольные фильтры для воды Zero Water) и других методов».

Незаменимое питательное вещество

Парацельс, швейцарский немецкий философ и токсиколог XVI века, однажды сказал знаменитую фразу: «Все вещи — яд, и ничто не может быть без яда.Только доза позволяет чему-то не быть ядовитым ».

Но может ли токсичный элемент действительно быть необходим для жизни? Все больше доказательств говорят, что да. Некоторые токсичные металлы в следовых количествах могут действительно быть важными питательными веществами, согласно анализу в журнал EMBO Reports. Ученые обнаружили, что организму необходим мышьяк на уровне 0,00001 процента, чтобы расти и поддерживать здоровую нервную систему, согласно Chemicool.

Кто знал?

• Еще 82 B ,По данным Дартмутского колледжа, римский диктатор Люций Корнелиус Сулла попытался положить конец серии отравлений мышьяком, приняв Lex Cornelia, первый известный закон против отравлений.
• В 1836 году британский химик Джеймс Марш наконец разработал тест, который мог обнаруживать незначительные количества мышьяка как в пище, так и в человеческих останках. Эпидемия отравления мышьяком наконец пошла на убыль.
• Хотя это и не доказано, ходят упорные слухи, что Наполеон Бонапарт был медленно отравлен мышьяком кем-то из его кортежа, что в конечном итоге привело к его смерти в 1821 году.И хотя сегодня общепризнано, что он умер от рака желудка на поздней стадии, многие до сих пор считают, что мышьяк сыграл свою роль.
• Пожалуй, самыми известными отравителями мышьяка были Борджиа, захватывающая власть семья в Италии, которая, отчасти из-за их стратегического отравления мышьяком богатых и известных людей, вскоре стала самой могущественной семьей в период Возрождения.
• В викторианскую эпоху белый мышьяк или триоксид мышьяка (As2O3) был широко доступен и продавался в продуктовых магазинах.Женщины ели или втирали мышьяк, смешанный с уксусом или мелом, в кожу, чтобы улучшить цвет лица, пытаясь сделать свою кожу бледнее, чтобы показать, что они не работают в поле.

Использование в сельском хозяйстве

Поскольку мышьяк является сильным токсином, фермеры, а также правительство США в начале 20 века считали, что было бы неплохо сделать из этого вещества яды для грызунов и пестициды для сельскохозяйственных культур.Всем потребовалось несколько десятилетий, чтобы понять, насколько ужасной была идея распылять это канцерогенное химическое вещество на продукты питания. В 1980-х годах все эти арсенатные пестициды были окончательно запрещены, но некоторые их остатки все еще остаются в почве, по данным Lead Group, Inc.

Начиная с 1940-х годов, консерванты для древесины, обработанные мышьяком, такие как хромированная медь арсенат (CCA) широко использовались для предотвращения гниения пиломатериалов. Хотя эти консерванты до сих пор официально не запрещены, производители добровольно прекратили производство изделий из древесины, обработанных мышьяком, в 2003 году, по данным EPA.

Применение в медицине

В 1786 году британский врач по имени Томас Фаулер представил лекарство от всех болезней на основе мышьяка, известное как раствор Фаулера. Тоник обычно использовался для лечения кожных заболеваний, таких как псориаз. К сожалению, стало очевидно, что люди, которые использовали продукт, имели значительно более высокий риск развития рака, особенно в том месте, где был нанесен раствор. По данным Дартмутского колледжа, его использование было прекращено между 1930-ми и 1950-ми годами.

В 1910 году немецкий фармаколог Пауль Эрлих разработал препарат на основе мышьяка сальварсан, также известный как арсфенамин, для лечения сифилиса, болезни, которая в то время была эндемической и неизлечимой.По данным Chemical & Engineering News, препарат был невероятно эффективным и оставался лучшим лекарством от сифилиса до тех пор, пока в 1940-х годах не стал доступен пенициллин.

Разработка Эрлихом сальварсана была первым шагом на пути к целевой химиотерапии. По словам Стэнтона, сегодня триоксид мышьяка — очень эффективное лекарство, используемое для лечения людей с острым промиелоцитарным лейкозом.

Промышленное использование

Мышьяк иногда легируют свинцом, чтобы получить более твердый и прочный металл.Некоторые области использования включают автомобильные аккумуляторы и пули. До недавнего времени мышьяк широко использовался в производстве стекла. Однако из-за давления со стороны EPA и экологов большинство производителей стекла замедлили или прекратили использование мышьяка.

По данным Лос-Аламосской национальной лаборатории:

• Мышьяк часто используется в качестве легирующего агента для твердотельных устройств, таких как транзисторы.
• Арсенид галлия используется в лазерах, преобразующих электричество в когерентный свет.
• Соединения мышьяка, такие как парижская зелень, арсенат кальция и арсенат свинца, использовались в качестве инсектицидов и других ядов.
• Мышьяк используется в пиротехнике для придания пламени дополнительной окраски.
• Мышьяк улучшает сферичность свинцовой дроби.

Дополнительные ресурсы

Отравление мышьяком: причины, симптомы и лечение

Отравление мышьяком, или арсеникоз, случается, когда человек принимает опасные уровни мышьяка. Мышьяк — это природное полуметаллическое химическое вещество, которое содержится в грунтовых водах во всем мире.

Попадание в организм может быть результатом проглатывания, абсорбции или вдыхания химического вещества.

Отравление мышьяком может вызвать серьезные осложнения со здоровьем и привести к смерти, если его не лечить, поэтому существуют меры предосторожности для защиты тех, кто подвергается риску.

Мышьяк часто участвует в преднамеренных попытках отравления, но человек может подвергнуться воздействию мышьяка через загрязненные грунтовые воды, зараженную почву и камни, а также древесину, консервированную мышьяком.

Однако мышьяк в окружающей среде не представляет непосредственной опасности, и в природе редко можно найти токсичные количества мышьяка.

Краткие сведения об отравлении мышьяком

• Мышьяк — это природный металлоидный химикат, который может присутствовать в грунтовых водах.
• Проглатывание вызывает проблемы со здоровьем, только если в организм попадает опасное количество мышьяка. Затем это может привести к раку, заболеванию печени, коме и смерти.
• Лечение включает промывание кишечника, прием лекарств и хелатную терапию.
• Опасное количество мышьяка в окружающей среде встречается редко. Районы с опасными уровнями мышьяка обычно хорошо известны, и существуют меры по предотвращению и устранению риска отравления.
• Всем, кто подозревает, что в окружающей их среде может быть высокий уровень мышьяка, следует связаться с местными властями для получения дополнительной информации.

Мышьяк — это встречающийся в природе металлоидный компонент земной коры.Незначительные количества мышьяка встречаются во всех породах, воздухе, воде и почве. Металлоид — это вещество, которое не является металлом, но имеет много общих свойств с металлами.

Концентрация мышьяка может быть выше в некоторых географических регионах. Это может быть результатом человеческой деятельности, например, добычи металлов или использования пестицидов. Природные условия также могут привести к более высокой концентрации.

Его можно найти в сочетании с другими элементами в различных химических соединениях. Органические формы мышьяка также содержат углерод, а неорганические — нет.Мышьяк не растворяется в воде.

Неорганические соединения мышьяка более вредны, чем органические. Они с большей вероятностью вступят в реакцию с клетками тела, вытеснят определенные элементы из клетки и изменят функцию клетки.

Например, клетки используют фосфат для выработки энергии и передачи сигналов, но одна форма мышьяка, известная как арсенат, может имитировать и заменять фосфат в клетке. Это ухудшает способность клетки генерировать энергию и общаться с другими клетками.

Эта способность изменять клетки может быть полезна при лечении рака, поскольку некоторые исследования показали, что она может вызвать ремиссию болезни и способствовать разжижению крови. Химиотерапевтические препараты на основе мышьяка, такие как триоксид мышьяка, уже используются для лечения некоторых видов рака.

Симптомы отравления мышьяком могут быть острыми, тяжелыми и немедленными, или хроническими, когда вред здоровью проявляется в течение более длительного периода. Это часто будет зависеть от метода воздействия.

У человека, проглотившего мышьяк, могут появиться признаки и симптомы в течение 30 минут.

К ним могут относиться:

Если мышьяк был вдыхан или проглочено менее концентрированное количество, симптомы могут развиваться дольше. По мере прогрессирования отравления мышьяком у пациента могут начаться судороги, а пигментация ногтей может измениться.

Признаки и симптомы, связанные с более тяжелыми случаями отравления мышьяком:

• металлический привкус во рту и чесночное дыхание
• избыток слюны
• проблемы с глотанием
• кровь в моче
• судороги мышц
• выпадение волос
• спазмы желудка
• судороги
• чрезмерное потоотделение
• рвота
• диарея

Отравление мышьяком обычно поражает кожу, печень, легкие и почки.На заключительном этапе симптомы включают судороги и шок. Это могло привести к коме или смерти.

Осложнения

Осложнения, связанные с длительным потреблением мышьяка, включают:

• рак
• заболевание печени
• диабет
• осложнения нервной системы, такие как потеря чувствительности в конечностях и проблемы со слухом
• проблемы с пищеварением

Основная причина отравления мышьяком — потребление токсичного количества мышьяка.

Мышьяк, потребленный в больших количествах, может быстро убить человека. Потребление в меньших количествах в течение длительного периода может вызвать серьезное заболевание или длительную смерть.

Основной причиной отравления мышьяком во всем мире является употребление подземных вод, содержащих высокий уровень токсина. Под землей вода загрязняется камнями, выделяющими мышьяк.

Medical News Today (MNT) спросил доктораДэниел Э. Брукс, доктор медицины, медицинский директор Информационного центра по ядам и наркотикам (BPDIC) о риске отравления в результате контакта с подземной породой, загрязненной мышьяком.

Он сказал нам:

«Нет никакого риска прикоснуться к камням, содержащим мышьяк. Кратковременный контакт с породами, содержащими мышьяк, не вызовет эффекта абсорбции или клинических опасений по поводу отравления мышьяком »

По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), более 200 миллионов человек во всем мире подвергаются воздействию воды, содержащей потенциально небезопасные уровни мышьяка.

Мышьяк на рабочем месте

Если не будут приняты надлежащие меры безопасности, рабочие в определенных отраслях могут столкнуться с повышенным риском токсичности.

Эти отрасли включают:

• производство стекла
• плавление
• обработка древесины
• производство и использование некоторых пестицидов

Способ попадания мышьяка в организм человека в этих отраслях зависит от того, каким образом мышьяк попадает в организм человека. используемый.

Например, мышьяк может вдыхаться в плавильной промышленности, так как в выбросах кокса присутствует неорганический мышьяк.В деревообрабатывающей промышленности он может абсорбироваться через кожу при контакте с химическим веществом, содержащим мышьяк.

Следы мышьяка могут быть в некоторых продуктах, например, в мясе, птице и рыбе. Обычно птица содержит самый высокий уровень мышьяка из-за наличия в корме антибиотиков. Также было обнаружено, что рис потенциально содержит более высокий уровень мышьяка, чем вода.

Патологическое исследование может подтвердить факт отравления мышьяком.

В областях и на занятиях с риском отравления мышьяком важно контролировать уровни мышьяка у людей из группы риска.Это можно оценить по образцам крови, волос, мочи и ногтей.

Анализы мочи следует проводить в течение 1-2 дней после первоначального воздействия, чтобы точно определить, когда произошло отравление. Эти тесты также могут использоваться для диагностики случаев явного отравления мышьяком.

Тесты на волосах и ногтях могут определить уровень воздействия мышьяка за период до 12 месяцев. Эти тесты могут дать точное представление об уровнях воздействия мышьяка, но они не показывают, какое влияние они могут иметь на здоровье человека.

Лечение зависит от типа и стадии отравления мышьяком.

Некоторые методы удаляют мышьяк из тела человека до того, как он нанесет какой-либо ущерб. Другие ремонтируют или минимизируют уже нанесенный ущерб.

Методы лечения включают:

• удаление одежды, которая могла быть загрязнена мышьяком
• тщательное мытье и полоскание пораженной кожи
• переливание крови
• прием сердечных препаратов в случаях, когда сердце начинает отказывать
• использование минеральных добавок, снижающих риск потенциально фатальных проблем с сердечным ритмом
• наблюдение за функцией почек

Другим вариантом является ирригация кишечника.Специальный раствор пропускается по желудочно-кишечному тракту, вымывая содержимое. Орошение удаляет следы мышьяка и предотвращает его всасывание в кишечнике.

Также можно использовать хелатную терапию. В этом лечении используются определенные химические вещества, в том числе димеркаптоянтарная кислота и димеркапрол, для выделения мышьяка из белков крови.

Для защиты людей от содержания мышьяка в грунтовых водах могут быть приняты следующие меры:

• Системы удаления мышьяка в домах : Если уровни мышьяка в районе подтверждены как небезопасные, можно приобрести системы для очистки дома. питьевая вода и снизить уровень мышьяка.Это краткосрочное решение, пока не удастся устранить загрязнение мышьяком в источнике.
• Проверка близлежащих источников воды на следы мышьяка : Химическое исследование воды может помочь определить ядовитые источники мышьяка.
• Соблюдайте осторожность при сборе дождевой воды : В районах с большим количеством осадков отравление мышьяком можно предотвратить, убедившись, что процесс сбора не подвергает воду риску заражения и не превращает воду в питательную среду для комаров.
• Учитывая глубину колодцев : Чем глубже колодец, тем меньше мышьяка в его воде.

Однако д-р Брукс сообщил MNT , что отравление мышьяком, вызванное экологическими причинами, вряд ли затронет значительное количество людей.

[Риск] минимален для подавляющего большинства людей. Есть определенные (и обычно хорошо известные) районы, где грунтовые воды не могут быть потреблены из-за риска, связанного с мышьяком (или другими тяжелыми металлами), но в глобальном масштабе это затрагивает небольшой процент людей.

Дэниел Э. Брукс, доктор медицины, медицинский директор, Центр по борьбе с отравлениями и лекарствами, Феникс, Аризона

Агентство по охране окружающей среды (EPA) установило предел содержания мышьяка в питьевой воде в 0,01 части на миллион (ppm). На рабочем месте предел, установленный Управлением по охране труда (OHSA), составляет 10 микрограммов (мкг) мышьяка на кубический метр воздуха для 8-часовых смен и 40-часовых недель.

Доктор Брукс предлагает всем, кто подозревает отравление мышьяком в их районе, «обратиться за помощью в токсикологический центр или к медицинскому токсикологу.”

Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) могут помочь в решении проблем, связанных с мышьяком и другими токсинами.