Arseeni

Yksinkertainen aine arseeni on hauras teräksenvärinen puolimetalli , jonka sävy on vihertävä (harmaassa allotrooppisessa muunnelmassa). Myrkyllinen ja syöpää aiheuttava aine .

Historia

Arseeni on yksi vanhimmista ihmisen käyttämistä alkuaineista. Arseenisulfidit As 2 S 3 ja As 4 S 4 , niin kutsuttu orpiment ( " arseeni " ) ja realgar , olivat roomalaisille ja kreikkalaisille tuttuja . Nämä aineet ovat myrkyllisiä.

Arseeni on yksi luonnossa esiintyvistä alkuaineista vapaassa muodossa . Se voidaan eristää suhteellisen helposti yhdisteistä. Siksi historia ei tiedä, kuka ensimmäisenä sai alkuainearseenin vapaassa tilassa. Monet antavat löytäjän roolin alkemisti Albertus Magnukselle . Paracelsuksen kirjoituksissa kuvataan myös arseenin tuotantoa arseenin reaktiosta munankuoren kanssa . Monet tieteen historioitsijat ehdottavat, että arseenimetalli saatiin paljon aikaisemmin, mutta sitä pidettiin luonnollisena elohopean muotona . Tämä voidaan selittää sillä, että arseenisulfidi oli hyvin samanlainen kuin elohopeamineraali. Vapautuminen siitä oli erittäin helppoa, kuten elohopean vapautumisesta. Alkuainearseeni on tunnettu Euroopassa ja Aasiassa keskiajalta lähtien . Kiinalaiset saivat sen malmeista. Toisin kuin eurooppalaiset, he pystyivät diagnosoimaan arseenimyrkytyksen aiheuttaman kuoleman. Mutta tämä analyysimenetelmä ei ole saavuttanut nykyaikaa. Eurooppalaiset oppivat määrittämään arseenimyrkytyksen kuoleman alkamisen paljon myöhemmin, tämän teki ensin James Marsh . Tämä reaktio on edelleen käytössä.

Arseenia löytyy joskus tinamalmeista . Keskiajan kiinalaisessa kirjallisuudessa kuvataan tinaastioista vettä tai viiniä juoneiden ihmisten kuolemat, koska niissä oli arseenia. Suhteellisen pitkään ihmiset sekoittivat itse arseenin ja sen oksidin ja sekoittivat ne yhdeksi aineeksi. Tämän väärinkäsityksen eliminoivat Georg Brandt ja Antoine Laurent Lavoisier , jotka osoittivat, että nämä ovat erilaisia aineita ja että arseeni on itsenäinen kemiallinen alkuaine. Arseenioksidia on käytetty pitkään jyrsijöiden tappamiseen. Tästä johtuu elementin venäjänkielinen nimi. Se tulee sanoista "hiiri" ja "myrkky".

Etymologia

Arseenin nimi venäjäksi tulee sanasta "hiiri" liittyen sen yhdisteiden käyttöön hiirten ja rottien tuhoamiseen [4] . Kreikankielinen nimi ἀρσενικόν tulee persian sanasta زرنيخ (zarnik) - "keltainen orpimentti ". Kansanetymologia juontaa juurensa muuhun kreikkaan. ἀρσενικός - mies [5] .

Latinankielinen nimi arsenicum on suora lainaus kreikan sanasta ἀρσενικόν . Vuonna 1789 A. Lavoisier sisällytti arseenin kemiallisten alkuaineiden luetteloon nimellä arseeni [6] .

Luonnossa oleminen

Arseeni on hivenaine. Maankuoren pitoisuus on 1,7⋅10 -4 painoprosenttia. Merivedessä 0,003 mg/l [7] . Tämä alkuaine esiintyy joskus luonnossa alkuperäisessä muodossaan, mineraalilla on metallisen kiiltävän harmaita kuoria tai tiheitä massoja, jotka koostuvat pienistä rakeista.

Arseenia sisältäviä mineraaleja tunnetaan noin 200. Pieninä pitoisuuksina se usein seuraa lyijyä, kuparia ja hopeamalmeja . Kaksi luonnollista arseenimineraaleja ovat melko yleisiä sulfidien muodossa (binääriyhdisteet rikin kanssa ): oranssinpunainen läpinäkyvä realgar AsS ja sitruunankeltainen orpimentti As 2 S 3 . Teollisesti tärkeä mineraali arseeni-arsenopyriitin (arseenipyriitti) FeAsS tai FeS 2 FeAs 2 (46 % As), arseenipyriitti - lollingiitin (FeAs 2 ) (72,8 % As), skorodiitti FeAsO 4 (27 -36 % ) valmistukseen. Kuten). Suurin osa arseenista louhitaan satunnaisesti arseenia sisältävän kullan , lyijysinkin, kuparipyriitin ja muiden malmien käsittelyn aikana.

Talletukset

Arseenin tärkein teollinen mineraali on arsenopyriitti FeAsS. Suuria kupari-arseeniesiintymiä on Georgiassa , Keski-Aasiassa ja Kazakstanissa , USA :ssa , Ruotsissa , Norjassa ja Japanissa , arseeni-kobolttiesiintymiä Kanadassa , arseeni-tinaesiintymiä Boliviassa ja Englannissa . Lisäksi kulta-arseeniesiintymiä tunnetaan Yhdysvalloissa ja Ranskassa . Venäjällä on lukuisia arseeniesiintymiä Jakutiassa , Uralissa , Siperiassa , Transbaikaliassa ja Tšukotkassa [8] .

Isotoopit

Tunnetaan 33 isotooppia ja vähintään 10 viritettyä ydinisomeerien tilaa . Näistä isotoopeista vain 75 As on stabiilia, ja luonnollinen arseeni koostuu pelkästään tästä isotoopista. Pisimmän elinajan radioaktiivisen isotoopin 73 As puoliintumisaika on 80,3 päivää.

Kemialliset ominaisuudet

Voimakkaalla kuumennuksella arseeni palaa muodostaen arseeni(III)oksidia , joka liukenee huonosti veteen, mutta reagoi sen kanssa muodostaen arseeni(III)hydroksidia tai arseenihappoa . Vahvat hapettimet, kuten kloori, muuttavat alkuaineen arseenihapoksi , jonka suolat ovat hyvin samankaltaisia kuin vastaavat fosfaatit . Kalsinoimalla tätä happoa voidaan saada arseeni(V)oksidia . Arseeniyhdisteiden pelkistyessä muodostuu arsiinikaasua [9] .

Haetaan

Metallisen arseenin (harmaa arseeni) hankkimismenetelmän keksiminen johtuu keskiaikaisesta alkemistista Albert Suuresta , joka eli 1200-luvulla. Kuitenkin paljon aikaisemmin kreikkalaiset ja arabialaiset alkemistit pystyivät saamaan vapaata arseenia kuumentamalla "valkoista arseenia" ( arseenitrioksidia ) erilaisilla orgaanisilla aineilla.

Arseenin saamiseksi on monia tapoja: luonnollisen arseenin sublimointi , arseenipyriitin lämpöhajoaminen, arseenianhydridin pelkistys jne .

Tällä hetkellä metallisen arseenin saamiseksi arsenopyriittiä kuumennetaan useimmiten muhveliuuneissa ilman ilmaa. Tällöin vapautuu arseenia, jonka höyryt tiivistyvät ja muuttuvat kiinteäksi arseeniksi uuneista tulevissa rautaputkissa ja erityisissä keraamisissa vastaanottimissa. Uuneissa olevaa jäännöstä kuumennetaan sitten ilmaan päästäen , ja sitten arseeni hapetetaan As203 : ksi . Metallista arseenia saadaan melko pieniä määriä, ja suurin osa arseenia sisältävistä malmeista jalostetaan valkoiseksi arseeniksi eli arseenitrioksidiksi - arseenianhydridiksi As 2 O 3 .

Päätuotantomenetelmä on sulfidimalmien pasutus, jota seuraa oksidin pelkistys hiilellä (hiilellä) [10] :

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

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

Sovellus

Arseenia käytetään lyijymetalliseosten seostamiseen , joita käytetään haulien valmistukseen, koska tornimenetelmällä valussa lyijyä sisältävän arseeniseoksen pisarat saavat tiukasti pallomaisen muodon ja lisäksi lyijyn lujuus ja kovuus kasvaa merkittävästi [ määritä ] .

Erittäin puhdasta arseenia (99,9999 %) käytetään syntetisoimaan useita hyödyllisiä ja tärkeitä puolijohdemateriaaleja - arsenideja (esimerkiksi galliumarsenidi ) ja muita puolijohdemateriaaleja, joissa on kidehila , kuten sinkkiseos .

Arseenisulfidiyhdisteitä - orpimenttia ja realgaaria - käytetään maalauksessa maaleina ja nahkateollisuudessa karvojen poistamiseen iholta.

Pyrotekniikassa realgaria käytetään tuottamaan "kreikkalaista" tai "intialaista" (Bengal) tulta, joka syntyy, kun realgarin seos rikin ja nitraatin kanssa palaa (se muodostaa kirkkaan valkoisen liekin palaessaan ).

Jotkut arseenin organoelementtiyhdisteet , kuten levisiitti , ovat kemiallisia sodankäynnin aineita .

1900-luvun alussa joitain kakodyylin johdannaisia , esimerkiksi salvarsaania , käytettiin kupan hoitoon , ja ajan myötä nämä lääkkeet syrjäytettiin lääkinnällisessä käytössä kupan hoidossa muilla, vähemmän myrkyllisillä ja tehokkaammilla lääkevalmisteilla. eivät sisällä arseenia.

Joitakin arseeniyhdisteitä käytettiin hyvin pieninä annoksina lääkkeinä anemian ja useiden muiden sairauksien torjuntaan, koska niillä on kliinisesti havaittava stimuloiva vaikutus useisiin kehon järjestelmiin, erityisesti punaiseen luuytimeen ja keskushermostoon. Vertailukelpoisten ja parempien lääkkeiden ilmaantumisen vuoksi liukoiset arseeniyhdisteet ovat käytännössä kadonneet lääketieteellisestä käytännöstä 1980-luvun 80-luvun puolivälistä lähtien. Arseenin epäorgaanisista yhdisteistä arseenianhydridiä voidaan käyttää lääketieteessä pillereiden valmistukseen ja hammaslääkärissä tahnan muodossa nekrotisoivana lääkkeenä. Tätä lääkettä kutsuttiin yleisesti ja slangissa "arseeniksi", ja sitä käytettiin hammaslääketieteessä hammashermon paikalliseen nekroosiin (katso pulpitis ). Tällä hetkellä (2015) arseenivalmisteita käytetään harvoin hammashoidossa niiden toksisuuden vuoksi. Nyt on kehitetty ja käytössä muita menetelmiä hampaan hermon kivuttomaan nekroosiin paikallispuudutuksessa .

Biologinen rooli ja fysiologinen vaikutus

Myrkyllisyys

0 neljä 0

Toksikologia

Arseeni [11] ja monet sen yhdisteet ovat myrkyllisiä ja syöpää aiheuttavia . Epäorgaaniset arseeniyhdisteet kuuluvat IARC:n mukaan karsinogeeneihin luokkaan 1 , arsenobetaiini ja muut orgaaniset yhdisteet , jotka eivät metaboloidu ihmiskehossa - ryhmään 3. [12] Ihmisille tappava arseeniannos on 50-170 mg (1,4 mg/kg) . Akuutissa arseenimyrkytyksessä havaitaan oksentelua , vatsakipua, ripulia ja keskushermoston lamaa . Arseenimyrkytysoireiden samankaltaisuus koleran oireiden kanssa mahdollisti pitkään arseeniyhdisteiden (useimmiten arseenitrioksidin, ns. "valkoisen arseenin") käytön naamioimisen tappavaksi myrkkyksi. Ranskassa arsenikkitrioksidijauhe sen korkean tehokkuuden vuoksi sai yleisnimen "perinnöllinen jauhe" ( fr. poudre de succession ). Oletetaan, että Napoleon myrkytettiin arseeniyhdisteillä Pyhän Helenan saarella. Vuonna 1832 ilmestyi luotettava laadullinen reaktio arseenille - Marsh-testi , joka lisäsi merkittävästi myrkytyksen diagnosoinnin tehokkuutta.

Apu ja vastalääkkeet arseenimyrkytykseen: natriumtiosulfaatin Na 2 S 2 O 3 vesiliuosten ottaminen, mahahuuhtelu, maidon ja raejuuston ottaminen; spesifinen vastalääke - unitiol . Arseenin MPC ilmassa on 0,5 mg/m³.

Työskentele arseenin kanssa suljetuissa laatikoissa suojavaatetusta käyttäen. Korkean myrkyllisyytensä vuoksi arseeniyhdisteitä käytettiin myrkyllisinä aineina ensimmäisessä maailmansodassa .

Vuonna 2016 ihmisen aiheuttama ympäristökatastrofi Etelä-Intiassa sai laajaa julkisuutta - johtuen liiallisesta vedenpoistosta pohjavesikerroksista, arseenia alkoi joutua juomaveteen. Tämä aiheutti myrkyllisiä ja onkologisia vaurioita kymmenille tuhansille ihmisille.

Uskottiin, että pienillä arseeniannoksilla pitkällä aikavälillä elimistö kehittää immuniteettia. Tämä tosiasia on vahvistettu sekä ihmisille että eläimille. On tapauksia, joissa tavanomaiset arseenin käyttäjät ottivat välittömästi monta kertaa tappavaa annosta suurempia annoksia ja pysyivät terveinä. Eläinkokeet ovat osoittaneet tämän tavan omaperäisyyden. Kävi ilmi, että sitä käyttäessään arseeniin tottunut eläin kuolee nopeasti, jos vereen tai ihon alle pistetään paljon pienempi annos. Tällainen "riippuvuus" on kuitenkin hyvin rajallinen suhteessa ns. "akuutti myrkyllisyys", eikä suojaa kasvaimia vastaan. Arseenia sisältävien lääkkeiden mikroannosten vaikutusta syövän vastaisena aineena tutkitaan kuitenkin parhaillaan.

Sekä orgaaniset että epäorgaaniset arseeniyhdisteet ovat myrkyllisiä eläville organismeille korkeina pitoisuuksina. Kuitenkin pieninä annoksina jotkut arseeniyhdisteet edistävät aineenvaihduntaa, vahvistavat luita, vaikuttavat positiivisesti hematopoieettiseen toimintaan ja immuunijärjestelmään sekä lisäävät typen ja fosforin imeytymistä ruoasta. Kasveilla arseenin huomattavin vaikutus on hidastaa aineenvaihduntaa, mikä alentaa satoa, mutta arseeni stimuloi myös typen sitoutumista . [13] [14]

Todettiin, että kasvavalle organismille ihmisissä ja eläimissä mikroannokset arseenia edistävät luiden pituuden ja paksuuden kasvua, ja joissakin tapauksissa luun kasvua havaittiin myös arseenin mikroannosten vaikutuksesta kasvun lopussa [ 15] .

Jotkut kirjoittajat pitävät arseenia elintärkeänä mikroelementtinä ja luokittelevat sen ultramikroelementiksi - mikroelementtejä, joita tarvitaan erityisen pieninä pitoisuuksina (kuten seleeni , vanadiini , kromi ja nikkeli ). Vaadittava päiväannos per henkilö on 10-15 mcg. [13]

Perinteisessä lääketieteessä

Länsimaissa arseeni tunnettiin pääasiassa vahvana myrkkynä, kun taas perinteisessä kiinalaisessa lääketieteessä sitä on käytetty lähes kaksituhatta vuotta kupan ja psoriaasin hoitoon . .

Arseeni pieninä annoksina on syöpää aiheuttavaa , sen käyttö "verta parantavana" lääkkeenä (ns. "valkoinen arseeni", esimerkiksi "Blo's Arsenikkitabletit" jne.) jatkui 1950-luvun puoliväliin asti ja vaikutti sen osuuteen. syövän kehittymiseen .

Arseeniyhdiste salvarsaani (tunnetaan myös nimellä lääke 606 ja arsfenamiini) on historiallisesti ensimmäinen tehokas ja samalla suhteellisen vaaraton etiotrooppinen kupan lääke , jonka on kehittänyt kemisti Paul Ehrlich [16] . Tähän mennessä salvarsaani on jäänyt käytöstä ja se on korvattu muilla, paljon tehokkaammilla ja turvallisemmilla keinoilla.

Oikeuslääketieteessä

1800-luvun alussa kehitettiin menetelmä arseenin havaitsemiseksi ihmiskehosta, ruumiista ja ruoasta myrkytyksen epäilyssä. Englantilainen kemisti James Marsh [17] .

Elämä perustuu arseeniin

Tunnetaan äärimmäisiä bakteereja, jotka pystyvät selviytymään korkeilla arsenaattipitoisuuksilla ympäristössä. Esitettiin, että GFAJ-1- kannan tapauksessa arseeni korvaa fosforin biokemiallisissa reaktioissa, erityisesti sen olevan osa DNA:ta [18] [19] [20] , mutta tätä oletusta ei vahvistettu [21] .

Arseenin saastuminen

Venäjän federaation alueelle Skopinin kaupungissa , Ryazanin alueella , paikallisen metallurgisen tehtaan SMK Metallurg monivuotisen työn tuloksena haudattiin noin puolitoista tuhatta tonnia pölyistä jätettä, jossa oli korkea arseenipitoisuus. yrityksen hautausmailla. [22] Arseeni on monien kultaesiintymien tyypillinen samanaikainen ainesosa , mikä johtaa ylimääräisiin ympäristöongelmiin kultaa louhivissa maissa, kuten Romaniassa [23] [24] .

Katso myös

Muistiinpanot

↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Alkuaineiden atomipainot 2011 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Vol. 85 , no. 5 . - s. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
↑ Arseeni : elektronegatiivisuudet . WebElements. Haettu 5. elokuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 1. syyskuuta 2010.
↑ Pääkirjoitus: Knunyants I. L. (päätoimittaja). Kemiallinen tietosanakirja: 5 nidettä - Moskova: Soviet Encyclopedia, 1992. - T. 3. - S. 157. - 639 s. – 50 000 kappaletta. - ISBN 5-85270-039-8.
↑ Arseeni // Suuri tietosanakirja . – 2000. (Venäjän kieli)
↑ Frisk H. Griechisches etymologisches Wörterbuch, Band I. - Heidelberg: Carl Winter's Universitätsbuchhandlung. - 1960. - S. 152.
↑ Lavoisier, Antoine. Traité Élémentaire de Chimie, présenté dans un ordre nouveau, et d'après des découvertes modernes (ranska) . - Paris: Cuchet, Libraire, 1789. - S. 192.
↑ JP Riley ja Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965.
↑ Arseeni arkistoitu 5. marraskuuta 2013 Wayback Machinessa . Tietosanakirja ympäri maailmaa.
↑ Yleinen kemia: oppikirja / N. L. Glinka . - Toim. poistettu — M.: KNORUS, 2012. — 752 s. — ISBN 978-5-406-02149-1
↑ Epäorgaaninen kemia: 3 osassa. / toim. Yu. D. Tretyakova. Vol. 2: Intransitiivisten elementtien kemia: oppikirja opiskelijoille. korkeakoulujen prof. koulutus / A. A. Drozdov, V. P. Zlomanov, G. N. Mazo, F. M. Spiridonov - 2. painos, tarkistettu. - M .: Publishing Center "Academy", 2011. - 368 s.
↑ Knizhnikov V.A., Bochkarev V.V., Zimina L.N., Martšenko E.N., Rubtsov A.F., Serebryakov L.A. Arseeni // Big Medical Encyclopedia : 30 osaa / ch. toim. B.V. Petrovski . - 3. painos - Moskova: Neuvostoliiton Encyclopedia , 1981. - T. 16. Museot - Niili . — 512 s. — 150 800 kappaletta.
↑ IARC-monografioiden luokittelemat agentit . Haettu 9. maaliskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 25. helmikuuta 2019. (määrätön)
↑ 1 2 Kopylov, Kaminsky, 2004 , s. 289-291.
↑ Chertko, 2012 , s. 123.
↑ Farmakologia prof. Nikolaev. 1943 1. painos
↑ Paul de Craif (de Kruy) . Mikrobien metsästäjät. Kustantaja: Astrel, Polygraphizdat, 2012. ISBN 978-5-271-35518-9 , ISBN 978-5-4215-3274-3
↑ McDermid, 2016 , s. kahdeksan.
↑ Wolfe-Simon F., Blum JS, Kulp TR, et ai. Bakteeri, joka voi kasvaa käyttämällä arseenia fosforin sijaan // Science : Journal. - 2010 - joulukuu. - doi : 10.1126/tiede.1197258 . — PMID 21127214 .
↑ Arseenia syövä mikrobi voi määritellä elämän kemian uudelleen . luontouutisia. Käyttöpäivä: 26. tammikuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 24. helmikuuta 2012.
↑ Astrobiologinen löytö johtaa myrkyllistä elämää (linkki ei saavutettavissa) . kalvo. Käyttöpäivä: 26. tammikuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 28. tammikuuta 2012. (Venäjän kieli)
↑ Reaves, Marshall Louis; Sunita Sinha, Joshua D. Rabinowitz, Leonid Kruglyak, Rosemary J. Redfield. Havaittavan arsenaatin puuttuminen arsenaatin kasvatettujen GFAJ-1-solujen DNA:sta (englanniksi) // Science : Journal. - 2012. - 27. heinäkuuta ( nide 337 , nro 6093 ). - s. 470-473 . — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203 . - doi : 10.1126/tiede.1219861 .
↑ Arseenilla saastuneiden maiden vieroitus luonnollisilla sorbenteilla, niiden seoksilla ja muunnelmilla . Haettu 3. helmikuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 26. helmikuuta 2018. (määrätön)
↑ N. V. PETROVSKAJA ”ALKUKULLAA. YLEISET OMINAISUUDET, TYPOMORFISMI, GENESISKYSYMYKSET, KUSTANTAJA "NSKL, MOSKVA, 1973
↑ Kullan louhinta myrkkynä ympäristölle - SOTA ja RAUHA . Haettu 3. helmikuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 3. helmikuuta 2016. (määrätön)

Kirjallisuus

N. I. Kopylov, Yu. D. Kaminsky. Arseeni. - Novosibirsk, 2004.
Arseeni // Suuri venäläinen tietosanakirja : [35 osassa] / ch. toim. Yu. S. Osipov . - M . : Suuri venäläinen tietosanakirja, 2004-2017.
Arseeni . Tietosanakirja "Circumnavigation". (määrätön)
Arseeni ja ihmisten terveys . Tietosanakirja "Circumnavigation". (määrätön)
V.S. Gamajurov. Arseeni ekologiassa ja biologiassa. - M .: Nauka, 1993.
Val McDermid. Rikoksen anatomia: mitä hyönteiset, sormenjäljet ja DNA voivat kertoa = Val Mcdermid: "Forensics: The Anatomy of Crime". - M . : Alpina tietokirjallisuus, 2016. - 344 s. - ISBN 978-5-91671-591-0 .
Nikolai Chertko, Eduard Chertko, Dmitry Budko, Anna Taranchuk. Ch. 5 P-lohkon kemialliset alkuaineet // Kemiallisten alkuaineiden biologinen toiminta. – Minsk, 2012.