Из чего делают мышьяк
Мышьяк
Мышьяк (название произошло от слова мышь, использовали для травли мышей) – тридцать третий элемент периодической системы. Относится к полуметаллам. В соединение с кислотой он не образует солей, являясь кислотообразующим веществом. Может образовывать аллотропные модификации. Мышьяк имеет три известные на сегодняшний день структуры кристаллической решётки. Жёлтый мышьяк проявляет свойства типичного неметалла, аморфный – чёрный и самый устойчивый металлический, серый. В природе чаще всего встречается в виде соединений, реже – в свободном состоянии. Наиболее распространёнными являются соединения мышьяка с металлами (арсениды), такие как: мышьяковистое железо (арсенопирит, ядовитый колчедан), никелин (купферникель, назван так из-за своей схожести с медной рудой). Мышьяк является малоактивным элементом, нерастворим в воде, а его соединения относятся к слаборастворимым веществам. Окисление мышьяка происходит во время нагрева, при комнатной температуре эта реакция протекает очень медленно.
Все мышьяковые соединения являются очень сильными токсинами, которые оказывают негативное влияние не только на желудочно-кишечный тракт, но и на нервную систему. Истории известно много нашумевших случаев отравления мышьяком и его производными. Соединения мышьяка использовались в качестве яда не только в средневековой Франции, они были известны ещё в древнем Риме, Греции. Популярность мышьяка как сильнодействующего яда объясняется тем, что обнаружить его в пище практически нереально, он не имеет ни запаха, ни вкуса. При нагревании, превращается в оксид мышьяка. Диагностировать отравление мышьяком достаточно сложно, так как оно имеет схожие симптомы с различными заболеваниями. Чаще всего отравление мышьяком путают с холерою.
Где применяется мышьяк?
Несмотря на свою токсичность, производные мышьяка применяют не только для травли мышей и крыс. Поскольку чистый мышьяк обладает высокой электропроводимостью, то его используют как легирующую добавку, которая придаёт таким полупроводникам, как германий, кремний проводимость необходимого типа. В цветной металлургии мышьяк применяется в качестве присадки, которая придаёт сплавам прочность, твёрдость и коррозионную стойкость в загазованной среде. В стекловарении его добавляют в небольших количествах для осветления стёкол, кроме того, он входит в состав знаменитого «венского стекла». Никелин используют для окраски стекла в зелёный цвет. В кожевенном деле сульфатные соединения мышьяка используют при обработке шкур для удаления волосков. Мышьяк входит в состав лаков и красок. В деревообрабатывающий промышленности применяют мышьяк как антисептик. В пиротехнике из сульфидных соединений мышьяка изготавливают «греческий огонь», применяют в производстве спичек. Некоторые соединения мышьяка используют в качестве боевых отравляющих веществ. Токсические свойства мышьяка используются в стоматологической практике для умерщвления пульпы зуба. В медицине, препараты мышьяка применяют в качестве лекарства, повышающего общий тонус организма, для стимуляции увеличения количества эритроцитов. Мышьяк оказывает угнетающее действие на образование лейкоцитов, поэтому его используют при лечении некоторых форм лейкоза. Известно огромное количество медицинских препаратов, созданных на основе мышьяка, но в последнее время их постепенно заменяют менее токсичные лекарства.
Несмотря на свою токсичность, мышьяк является одним из самых необходимых элементов. При работе с его соединениями необходимо придерживаться правил техники безопасности, что поможет избежать нежелательных последствий.
Мышьяк
СТАЙЛАБ предлагает стандарты мышьяка, его форм и соединений для анализа его содержания в продуктах питания методами ИСП и ИСП-МС.
|
Мышьяк – это полуметалл. В неорганических соединениях наиболее распространен трехвалентный мышьяк, в органических же чаще встречается пятивалентный. Чаще всего мышьяк получают из арсенопирита. Кроме того, он содержится в качестве примеси во многих минералах и рудах, в том числе, в оловянных рудах. В средние века это порой приводило к отравлениям мышьяком из-за использования оловянной посуды. В античной Греции и Древнем Риме два соединения мышьяка – реальгар (AsS) и аурипигмент (As2S3) применяли в качестве красителей: оранжево-красного и лимонно-желтого. Их и другие соединения мышьяка, в том числе, мышьяковый зеленый использовали для окрашивания тканей в яркие цвета. Обои, одежда и элементы декора, например, искусственные цветы, изготовленные из этих тканей, содержали значительные количества мышьяка. Их использование приводило к отравлениям, хотя и в меньшей степени, чем изготовление.
В настоящее время мышьяк используют при изготовлении свинцовой дроби, поскольку сплав этих веществ прочнеесвинца. Его также применяют для синтеза некоторых полупроводников. Соединения мышьяка используют в пиротехнике, для изготовления красок и стекла, в кожевенной промышленности. Какодил и люизит, запах которого напоминает запах герани, применяли в Первой Мировой войне в качестве боевых отравляющих веществ. Люизит легко проникает через одежду, резину противогазов и латекс защитных перчаток. В настоящее время большая часть запасов люизита ликвидирована, а современные противогазы и защитные костюмы не пропускают его. Какодиловую кислоту до сих пор используют в качестве гербицида.
Читать еще: Воск для брекетовМышьяк и его соединения долгое время применяли в медицине, как народной, так и официальной. В 1910-х годах соединение мышьяка арсфенамин, или сальварсан, использовали для лечения сифилиса. В 1912 году Пауль Эрлих, разработавший сальварсан, предложил заменить его менее токсичным неосальварсаном, или новарсенолом. Эти препараты исключили из Реестра лекарственных средств Российской Федерации только в 2001 году. В 50-х годах XX века малые дозы мышьяка применяли качестве общеукрепляющего средства и для лечения акне и анемии. Триоксид мышьяка (As2O3) иногда используют в стоматологии для умерщвления зубных нервов, однако эта практика постепенно замещается использованием местной анестезии.
Механизм токсичности мышьяка основан на его способности взаимодействовать с тиоловыми (-SH) группами ферментов и препятствовать их функционированию. Подобный же механизм действия имеют ртуть, кадмий и другие тяжелые металлы. Мышьяк способен проникать в организм как при проглатывании, так и при вдыхании, а также при контакте с кожей. Симптомы острого отравления мышьяком напоминаютхолеру: боли в животе, водянистая диарея, рвота, головные боли, тахикардия, снижение артериального давления. Как это сходство, так и отсутствие у мышьяка вкуса, приводило ко множеству криминальных отравлений его соединениями. Появление эффективных методик анализа мышьяка затрудняет подобное его использование.
При тяжелых острых отравлениях мышьяком может развиться энцефалопатия – атрофия коры головного мозга. Возможно также развитие отека легких и дыхательной недостаточности. Мышьяк повреждает слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, а также вызывает гемолиз – разрушение эритроцитов и, в некоторых случаях, токсический гепатит. Кроме того, длительное воздействие высоких доз мышьяка, как показало использование сальварсана, может приводить к слепоте, глухоте, поражениям печени, аллергическим реакциям.
Хроническое отравление мышьяком происходит при длительном его употреблении в малых дозах, например, с водой, как это происходит в Бангладеше, или морепродуктами. Оно приводит к неврологическим нарушениям и к нарушениям работы сердца: миокардитам и перикардитам, к изъязвлениям кожи и кератозам. Постоянное воздействие невысоких доз мышьяка приводит к ишемической болезни сердца, повышенному риску инсультов, а также ассоциируется с развитием диабета. Это вещество также связывают с гиповитаминозомвитамина Аи сопутствующими состояниями. Мышьяк способен накапливаться в щитовидной железе, что приводит к ее разрастанию – «зобу». Кроме того, он и его неорганические соединения являются канцерогенами и, предположительно, генотоксичны.
Соединения мышьяка присутствуют в почве и грунтовых водах, в дыме и промышленных отходах, в различных изделиях. Со стоками он попадает в моря, и заметные количества мышьяка содержатся в морепродуктах, в том числе, в ракообразных. Это обусловлено способностью мышьяка к биоаккумуляции. Мышьяк является экотоксикантом. Как в воде, так и в почве соединения трехвалентного мышьяка обладают большей биологической доступностью и, следовательно, опасностью для окружающей среды.
В Российской Федерации и странах Таможенного Союза максимально допустимые концентрации свинца в пищевых продуктах и воде указаны в ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», ТР ТС 033/2013 «О безопасности молочной продукции», «Единых санитарно-эпидемиологических и гигиенических требованиях к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)» и в других регламентах. Согласно им, содержание мышьяка в мясе, мясных продуктах и яйце не должно превышать 0,1 мг/кг, в субпродуктах животного происхождения и продуктах из них – 1 мг/кг, в молоке и молочных продуктах – 0,05 мг/кг. В странах Евросоюза содержание мышьяка в пищевых продуктах также регулируют законодательно. С актуальными нормами можно ознакомиться на сайтеcompact24.com.
Первым аналитическим методом определения мышьяка считается проба Марша. Химик Джеймс Марш опубликовал эту методику анализа мышьяка в 1836 году. Она основана на восстановлении соединений мышьяка до крайне токсичного арсина. Этот газ пропускают через горячую стеклянную трубку, в которой образуется мышьяковое зеркало. В настоящее время для анализа мышьяка используют колориметрические, спектрофотометрические, инверсионно-вольтамперметрические, атомно-абсорбционные методы. С 1 июля 2018 года вступает в силу ГОСТ 34141-2017 «Продукты пищевые, корма, продовольственное сырье. Определение мышьяка, кадмия, ртути и свинца методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой». Этот метод обладает очень высокой точностью и чувствительностью. Он позволяет определять мышьяк в концентрациях от 0,010 мг/кг.
Стандарты SPEX CertiPrep для анализа мышьяка методами ИСП и ИСП-МС изготавливаются в соответствии с ISO 17034:2016 (аккредитация A2LA). Система контроля качества соответствует ISO 9001:2015 (аккредитация DQS). Их стабильность и точность концентрации гарантируется производителем.
Мышьяк самородный
Минералы и горные породы / минерал Мышьяк самородный
Английское название Arsenic
Мышьяк самородный – минерал из класса самородных элементов. Содержание As в самородном мышьяке достигает 98%. Первооткрывателем мышьяка считают алхимика Альберта Великого, хотя истории неизвестно о том, кто же впервые получил в свободном состоянии мышьяк. Труды Парацельса содержат описание получения мышьяка из минералов. Из руды удалось получить мышьяк китайцам, которые первыми доказали, что мышьяк опасен для здоровья, в то время как европейцы об этом и не догадывались. Диагностируется по характерному запаху чеснока при ударе. Поведение в кислотах:в полир. шл. от HNO3 вскипает и темнеет, от царской водки вскипает, от FeCl3 быстро чернеет, травится H2O2, K3Fe(CN)6, KMnO4. НахождениеВ природе мышьяк обычно образуется из горячих водных растворов, встречается в средне- и низкотемпературных гидротермальных жилах совместно с с минералами Ag, Со, Ni. При выветривании окисляется и переходит в арсенолит (As2O3). Крупных скоплений самородный мышьяк обычно не образует, сравнительно редок. МесторожденияМинерал мышьяк известен в России (Комсомольское, Норильский район, Красноярский край; Стрельцовское, Краснокаменск, Забайкальский край; Тува; Озерновское, Камчатский край; Дальнегорск, Приморский край; Белореченское, Адыгея; Воронцовское, Свердловская область); Германии (Freiberg, Schneeberg, Johanngeorgenstadt, Marienberg, Annaberg, Saxony; Wolfsberg и St. Andreasberg, Harz Mountains; Wieden, Black Forest); Китае (Dajishan tungsten deposits, Jianxi Province); Румынии (Sacarimb, Hunyad, Cavnic); Перу (Huallapon mine, Pasto Bueno, Ancash Province); США, штат Аризона (Sterling Hill, Ogdensburg, Sussex Co.; New Jersey и Washington Camp, Santa Cruz Co.); Франции (Gabe-Gottes mine, Rauenthal, Sainte-Marie-aux-Mines, Haut-Rhin); Чехии (Jachymov, Pribram, Cinovec); Японии (Akatani mine, Fukui Prefecture). Применение мышьякаМышьяк незаменим при легировании свинцовых сплавов, которые предназначены для изготовления дроби. Мышьяк помогает свинцу приобрести специальную форму, а дополнительно свинец приобретает высокую твердость и прочность. Мышьяк в самом чистом виде используют для синтеза полупроводниковых материалов. Сульфидные соединения используют при производстве художественных красок. Эффективные средства для удаления волос с кожи в кожевенной промышленности тоже содержат соединения мышьяка. В медицине в начале двадцатого века мышьяк использовался в качестве лекарственного средства, но его применение было неграмотным, что влекло высокую смертность. На сегодняшний день мышьяк используют для производства лекарственных средств при борьбе с малокровием и прочими заболеваниями. Доза вредного вещества в них настолько мала, что оно не приносит вреда организму. Меры предосторожностиРабота с мышьяком подразумевает соблюдение мер безопасности.Необходима полная герметизация аппаратуры, интенсивная вентиляция, использование спецодежды, очков и противогаза. К работе с минералом не допускаются лица, не достигшие совершеннолетия, и женщины. Необходим постоянный медицинский контроль. При захоронении мышьяк переводят в нерастворимое сульфидное стекло. Мышьяк (As)С древних времен мышьяк был известен и каклекарство, и какяд. И тем не менее мышьяк необходим нашему организму: он препятствует потере фосфора. Каквитамин Dрегулируетфосфорно-кальциевый обмен, так мышьяк регулирует обмен фосфорный. Известно, что некоторые формы аллергии могут быть вызваны дефицитом мышьяка в организме. Мышьякприменяют прианемии, для повышения аппетита. Когда организм человека или домашних животных (собак, птиц, свиней, коров) отравляется большими дозамиселена, мышьяк может стать хорошимпротивоядием. В экспериментах, проведенных на мышах, удалось уменьшить заболеваемость раком именно с помощью специально подобранных доз мышьяка. Но есликонцентрация мышьякав продуктах питания или в почве переступит границу и приблизится кядовитым дозам, то число смертельных случаев, вызванныхраком гортани, глаз или белокровием, увеличится. В организме человека, особенно вволосахиногтях, находится от15 до 20 мг мышьяка. Заботиться об этоммикроэлементеспециально нам не дано, потому что он находится во всех продуктахрастительногоиживотногопроисхождения, за исключениемрафинированного сахара. Кроме того, количества мышьяка, который обычно присутствует в растениях, вполне достаточно для человека. Единственное, о чем следует предупредить, — не переедать, так как с обилием продуктов можно получить и нежелательное количество яда. В первую очередь это касается таких даровморя, как омары, креветки, криль, лангустыи т. п. Биологическая роль мышьякаБиологическая роль мышьяка изучена не до конца. В экспериментах на животных было показано, что рационы, бедные по содержанию мышьяка, вызываютснижение массы приплода, увеличению числа выкидышей, увеличению смертности как матерей, так и приплода, снижению воспроизводительной функции.Следует также отметить, что мышьяк – один из наиболеетоксичных элементов. Известно, что мышьяк взаимодействуют стиоловыми группами белков,цистеином, глутатионом, липоевой кислотой. Мышьяк оказывает влияние наокислительные процессыв митохондриях и принимает участие во многих других важных биохимических процессах. Пищевые источники мышьякаРацион современного человека содержит достаточное количество мышьяка и не требует его дополнительного приема. Наоборот, в связи с токсичностью мышьяка, постоянно добиваются снижения его содержание в пищевых продуктах. Самым богатым источником мышьяка в пище можно считатьсъедобные моллюски, некоторые видыморских рыб. В организм человека соединения мышьяка поступают спитьевойиминеральнойводой,виноградными винами и соками, морепродуктами, медицинскими препаратами, пестицидами и гербицидами.Депонируется мышьяк преимущественно вретикуло-эндотелиальной системе. Полагают, что оптимальная интенсивность поступления мышьяка в организм составляет50-100 мкг/день.Дефицит этого элемента в организме может развиться при его недостаточном поступлении (1 мкг/день и менее), апорог токсичностиравен20 мг. Значительные количества мышьяка содержатся врыбьем жире и морской рыбе(до 10 мг/кг), винах (до 1 мг/л и более). В питьевой воде содержание мышьяка составляет менее 10 мкг/л, однако в некоторых регионах мира (Индия, Бангладеш, Тайвань, Мексика) содержание этого элемента достигает более 1 мг/л, что является причиной массовых хронических отравлений мышьяком и вызывает так называемую болезнь «черной стопы». Около 80% мышьяка всасывается вжелудочно-кишечном тракте, 10% поступает черезлегкиеи около 1% – черезкожу. Через 24 часа после поступления, из организма выводится 30% мышьяка смочойи порядка 4% сфекалиями. Мышьяк накапливается влегких, печени, коже и тонком кишечнике. Всего в организме человека содержится около15 мг мышьяка. Дефицит мышьякаИзбыток мышьякаПричины избытка мышьяка
Последствия избытка мышьяка
Симптомы мышьяковистого отравления–металлический вкус во рту, рвота, сильные боли в животе. Позже судороги, паралич, смерть.Наиболее известное и общедоступноепротивоядиепри отравлении мышьяком –молоко, точнее главный белок молокаказеин, образующий с мышьяком нерастворимое соединение, не всасывающееся в кровь. Отравление мышьякомпроисходит при употреблении отравленной пищи и воды, вдыхании соединений мышьяка в виде пыли в производственных условиях, применении некоторых медикаментов. Органами-мишенями при избыточном содержании мышьяка в организме являютсякостный мозг, желудочно-кишечный тракт, кожа, легкие и почки. Существует достаточно количество доказательствканцерогенностинеорганических соединений мышьяка. Высокий уровень смертности отрака легкихзарегистрирован среди рабочих, занятых на производствепестицидов, добыче золота и выплавке сплавов мышьяка с другими металлами, а также цветных металлов и особенно меди.В результате длительного употребления загрязненной мышьяком воды или лекарственных препаратов, нередко наблюдается развитиенизкодифференцированного рака кожи(рак Боуэна). Вероятно,гемангиоэндотелиомапечени также являетсяарсенозависимой опухолью.При остром отравлении мышьяком производят промывание желудка, а в случае поражения почек, –гемодиализ. При остром и хроническом отравлении мышьяком используютунитиол, димеркоптопропан-сульфонат (ДМПС)в качествеантидотов. Также следует использовать антагонистические свойстваселена,серы,фосфора,цинка, дополнительно вводить препараты витаминовА,С,Еи аминокислот. Мышьяк в стомотологииМышьяк часто применяется в стоматологии длялечение кариеса: стоматологи констатируют, что кариес зубов в наше время – самая распространенная болезнь. Трудно найти человека, у которого нет хотя бы одного пломбированного зуба. Болезнь начинается с разрушения известковых солей зубной эмали, и тогда начинают свое гадкое дело болезнетворные микробы. Проникая сквозь ослабевшую броню зуба, они атакуют его более мягкую внутреннюю часть. Образуется “кариозная полость”, и если посчастливится оказаться у зубного врача на этой стадии, можно отделаться сравнительно легко: кариозная полость будет очищена и заполнена пломбировочным материалом, а зуб останется живым. Но если вовремя не обратиться к врачу, кариозная полость доходит до пульпы – ткани, содержащей нервы, кровеносные и лимфатические сосуды. Начинается ее воспаление, и тогда врач, во избежание худшего, решает убить нерв. Подается команда: “мышьяк!”, и на обнаженную инструментом пульпу кладут крупинку пасты величиной с булавочную головку.Мышьяковистая кислота, входящая в состав этой пасты, быстро диффундирует в пульпу (боль, которая при этом ощущается, не что иное, как “последний крик” умирающей пульпы), и через 24. 48 часов все кончено – зуб мертв. Теперь врач может безболезненно удалить пульпу и наполнить пульповую камеру и корневые каналы антисептической пастой, а “дырку” запломбировать. Суточная потребность в мышьякеПо разным данным суточная потребность в мышьяке невелика и составляет 50-100 мкг. |