Мышьяк для чего используют. Мышьяк и его роль в организме

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.

Регулирует фосфорно-кальциевый обмен, так мышьяк регулирует обмен фосфорный.

Известно, что некоторые формы аллергии могут быть вызваны дефицитом мышьяка в организме.

Мышьяк применяют при анемии, для повышения аппетита. Когда организм человека или домашних животных (собак, птиц, свиней, коров) отравляется большими дозами селена , мышьяк может стать хорошим противоядием. В экспериментах, проведенных на мышах, удалось уменьшить заболеваемость раком именно с помощью специально подобранных доз мышьяка.

Но если концентрация мышьяка в продуктах питания или в почве переступит границу и приблизится к ядовитым дозам, то число смертельных случаев, вызванных раком гортани, глаз или белокровием, увеличится.

В организме человека, особенно в волосах и ногтях, находится от 15 до 20 мг мышьяка.

Заботиться об этом микроэлементе специально нам не дано, потому что он находится во всех продуктах растительного и животного происхождения, за исключением рафинированного 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 даров моря, как омары, креветки, криль, лангусты и т. п.

Самым богатым источником мышьяка в пище можно считать съедобные моллюски, некоторые виды морских рыб.

Источники мышьяка

В организм человека соединения мышьяка поступают с питьевой и минеральной водой, виноградными винами и соками , морепродуктами , медицинскими препаратами, пестицидами и гербицидами. Депонируется мышьяк преимущественно в ретикуло-эндотелиальной системе. Полагают, что оптимальная интенсивность поступления мышьяка в организм составляет 50-100 мкг/день. Дефицит этого элемента в организме может развиться при его недостаточном поступлении (1 мкг/день и менее), а порог токсичности равен 20 мг.

Значительные количества мышьяка содержатся в рыбьем 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 в желудочно-кишечном тракте, 10% поступает через легкие и около 1% – через кожу. Через 24 часа после поступления, из организма выводится 30% мышьяка с мочой и порядка 4% с фекалиями. Мышьяк накапливается в легких, печени, коже и тонком кишечнике. Всего в организме человека содержится около 15 мг мышьяка. Мышьяк относят к условно эссенциальным, иммунотоксичным элементам. Известно, что мышьяк взаимодействуют с тиоловыми группами белков, цистеином, глутатионом, липоевой кислотой. Мышьяк оказывает влияние на окислительные процессы в митохондриях и принимает участие во многих других важных биохимических процессах.

Отравление мышьяком. Мышьяк в организме человека

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 успешно использовать соединения мышьяка (чаще всего, триоксид мышьяка) в качестве смертельного яда.

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

Симптомы мышьяковистого отравления - металлический вкус во рту, рвота, сильные боли в животе. Позже судороги, паралич, смерть. Наиболее известное и общедоступное противоядие при отравлении мышьяком - молоко, точнее главный белок молока казеин, образующий с мышьяком нерастворимое соединение, не всасывающееся в кровь.

Отравление мышьяком происходит 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 являются костный мозг, желудочно-кишечный тракт, кожа, легкие и почки. Существует достаточно количество доказательств канцерогенности неорганических соединений мышьяка.

Высокий уровень смертности от рака легких зарегистрирован среди рабочих, занятых на производстве пестицидов, 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 развитие низкодифференцированного рака кожи (рак Боуэна). Вероятно, гемангиоэндотелиома печени также является арсенозависимой опухолью. При остром отравлении мышьяком производят промывание желудка, а в случае поражения почек, – гемодиализ. При остром и хроническом отравлении мышьяком используют унитиол, димеркоптопропан-сульфонат (ДМПС) в качестве антидотов. Также следует использовать антагонистические свойства селена, серы, фосфора, цинка, дополнительно вводить препараты витаминов А, С, Е и аминокислот.

Мышьяк часто применяется в стоматологии для лечение 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.

Арсеникум или арсеник - такое название на латыни имеет мышьяк в химических таблицах. В русском языке слово мышьяк появилось после того, как оксид этого вещества использовали в борьбе против мышей и крыс. Мышьяк имеет вид очень мелких скорлупок с металлическим блеском или плотного образования из мелких зернышек. Одно из его неорганических соединений - мышьяковистый ангидрид - широко используется в медицинской, в частности стоматологической практике.

Как и для чего стоматолог использует мышьяк

Это вещество применяется врачами для получения обезболивающего эффекта. Препарат с мышьяком убивает нерв больного зуба, конечно есть и другие средства для получения того же эффекта, но этот способ все еще продолжают использовать, поскольку он эффективен и проверен десятилетиями.

Под слоем эмали зуба и дентином (твердая ткань зуба), составляющая его основу, находится пульпа. Она состоит из множества нервных окончаний и кровеносных сосудов. При остром пульпите происходит воспаление и отек, который сдавливает нервные окончания, отсюда возникает сильная боль.

На заметку! Зубная эмаль самая прочная биологическая ткань, сверла бормашины поэтому изготовлены с использованием алмаза.

Мышьяк обеспечивает:

• некротическое действие на все нервные окончания в зубе;
• омертвление пульпы;
• прекращение кровоснабжения;
• прекращение импульсов от нервных окончаний.

В мышьяковистой пасте содержится анестетик, поэтому процесс воздействия мышьяка протекает безболезненно.

Состав пасты может меняться в зависимости от производителя. Примерный состав препарата такой:

• мышьяковистый ангидрид;
• новокаин, лидокаин или другой анестетик;
• антисептик типа камфоры;
• танин, вязкое вещество, продлевающее действие мышьяка.

Если беспокоит сильная боль, то поверх пасты может дополнительно накладываться анестезирующее вещество.

Врач высверливает зуб, очищает его и вносит в полость зуба препарат. Затем закрывает временной пломбой, с которой пациент ходит в зависимости от указаний врача. Это может составлять от 1 до 5 дней.

На заметку! Попадание мышьяка из полости зуба в ротовую полость должно быть исключено, так как это может привести к остеомиелиту.

Во время действия мышьяка нервы внутри зуба могут влиять на возникновение ноющей боли, длиться это может несколько часов, для обезболивания принимается бромистый препарат. Через положенное время врач вынет временную пломбу, удалит мышьяк, разрушенный нерв и запломбирует подготовленную полость зуба.

Влияние мышьяка

В тканях, где действует мышьяковистый ангидрид, может происходить нарушение нормального дыхания клеток. Даже небольшое количество препарата влияет на расширение сосудов и может приводить к кровоизлияниям. В нервных волокнах происходит разложение большинства составляющих. Такие изменения прямо пропорциональны дозировке вещества и сроку его воздействия. Препарат с мышьяком используют тогда, когда есть необходимость удаления нервов и пульпы.

На заметку! Абсолютно запрещено употребление алкоголя после закладки мышьяковистой пасты, так как ее воздействие усиливается и становится весьма вероятен риск интоксикации.

Показания и противопоказания

Вещество широко используют государственные поликлиники как эффективное и самое доступное средство для омертвления зубного нерва. Также препарат используется при:

• невозможности выполнить другой вид анестезии;
• необходимости экстренного умерщвления нерва;
• аллергии на другие обезболивающие препараты;
• неэффективности других обезболивающих;
• наличии индивидуальных показаний;
• в детской стоматологии только при сформированных корнях.

Мышьяковистую пасту не используют в случае:

• детского возраста до полутора лет;
• аллергической реакции на препарат;
• беременности;
• заболевания мочевыделительных органов;
• угрозы глаукомы;
• грудного вскармливания;
• отсутствия возможности полной прочистки канала;
• искривления зубного канала;
• нарушения целостности корней зубов.

На заметку! Следы некоторых металлов в организме, в том числе мышьяка могут играть роль в патогенезе глаукомы.

Если болит зуб с мышьяком

Если зубная боль продолжается более суток, то следует незамедлительно обратиться к стоматологу. Подобная реакция может возникать в следующих случаях:

• аллергии на мышьяк или другие составляющие;
• врач положил мышьяк на закрытую пульпу;
• воспаления или некроза тканей вокруг зуба;
• малой концентрации вещества;
• наличии пародонтита;
• нарушения в технологии наложения веществ;
• высокой чувствительности, при которой боль может стихать через несколько дней.

При сильной боли, особенно ночью, лучше обратиться за помощью. При воспалении тканей вокруг зуба или некроза, вызванного мышьяком, могут возникнуть очень опасные состояния, влияющие на надкостницу или кости челюсти.

На заметку! В первый день после закладки мышьяка при боли можно выпить таблетку любого обезболивающего.

Если выпал мышьяк

Бывают ситуации, когда во время приема пищи временная пломба разрушается и мышьяк выпадает. Сразу после этого нужно прополоскать полость рта содовым раствором с добавления йода, это делается чтобы нейтрализовать возможные остатки обезболивающей пасты. Затем полость зуба необходимо закрыть ватным шариком и обратиться к стоматологу.

В других ситуациях мышьяк может быть случайно проглочен, но дозировка препарата такова, что она не вызовет негативных последствий в виде интоксикации. Чтобы не переживать по этому поводу можно выпить молока, или принять активированный уголь. Выпасть пломба с мышьяком может при несоблюдениях рекомендаций врача, к ним относятся:

1. В течение двух часов после посещения врача не принимать пищу.
2. Если появится на пломбе кислый вкус, прополоскать раствором соды.
3. Стараться не жевать на стороне больного зуба или принимать мягкую пищу.
4. Обязательно посетить врача в указанный срок для удаления мышьяка, временной пломбы и продолжения лечения.

На заметку! При превышении времени нахождения мышьяка в полости зуба возможно развитие некроза тканей вокруг зуба у пациентов с заболеваниями органов пищеварения и повышенной чувствительности к препарату возможно развитие интоксикации.

Видео — Специалист о мышьяке в зубе

Самостоятельное избавление от мышьяка

Самому избавиться от пасты можно, но нежелательно. Это следует делать только в крайних случаях, когда требуется помощь, но по каким-то причинам ее невозможно своевременно получить.

Если требуется удалить временную пломбу, это можно сделать с помощью иглы от шприца или любой другой. Мышьяк удаляется с ее же помощью, предварительно иглу нужно обработать спиртом. Полость рта после этого прополаскивать несколько раз в день раствором соды с несколькими каплями йода. Открытый зуб обязательно прикрыть кусочком ваты и как можно скорей обратиться к стоматологу.

Последствия при превышении дозы мышьяка

Если доза была превышена врачом или пациент передержал и не явился вовремя для удаления мышьяка, то возможно негативные последствия, самые распространенные из них:

• отек пульпы;
• потемнение твердой ткани зуба;
• периодонтит;
• остеонекроз;
• общая интоксикация.

Учитывая все последствия, препараты на основе мышьяка не применяются в отношении беременных и кормящих женщин, также мышьяк практически не используется для лечения детских зубов.

На заметку! В случае лечения детей трудно рассчитать необходимую дозу мышьяковистой пасты, также ребенок может самостоятельно расковырять пломбу и проглотить мышьяк.

Сравнение мышьяковых и безмышьяковых паст

Пасты с мышьяком	Особенности
	30% содержание мышьяковистого ангидрида. Используется при распространении кариозного процесса через тонкую ткань зуба, при инфицировании пульпы. Максимальный срок оставления пасты в зубе 3 суток
	Максимальный срок оставления пасты в зубе 7 дней. Состоит помимо действующего вещества из лидокаина, камфоры, эфедрина, хлорфенола. Спортсменам пользоваться не рекомендуется, может показать положительную реакцию на антидопинговом контроле
Пасты на основе формальдегида	Такие пасты в отличие от мышьяковистых могут мумифицировать пульпу, но все же считаются менее эффективными
	В составе параформальдегид, лидокаин, креозот. Время действия от 2 до 7 дней
	Содержит параформ, хлорфенол, ментол, камфору, лидокаин используется на молочных зубах, позволяет не удалять пульпу
	В составе лидокаин, параформальдегид, фенол. Применяется от 7 до 10 дней

В стоматологической клинике врач будет использовать обезболивающее средство по индивидуальным показаниям и не поставит мышьяк без вашего согласия.

Основное оружие отравителей или сексуальный стимулятор?

Мышьяк относят к условно эссенциальным, иммунотоксическим для организма человека элементам.

С древних времен мышьяк был известен и как лекарство, и как яд . В Риме славились яды Локусты; в Венеции, например, при дворе держали специалистов–отравителей. И главным компонентом почти всех ядов был мышьяк. Существует предположение, что соединениями мышьяка был отравлен Наполеон на острове Святой Елены .

Симптомы мышьяковистого отравления – металлический привкус во рту, рвота, сильные боли в животе, позже – судороги, паралич, смерть.

В настоящее время установлено, что в малых дозах мышьяк необходим организму человека : он препятствует потере фосфора . Подобно тому, как витамин D регулирует фосфорно-кальциевый обмен, так мышьяк регулирует обмен фосфорный.
Но если концентрация мышьяка в продуктах питания или в почве переступит границу и приблизится к ядовитым дозам, то число смертельных случаев, вызванных раком гортани, глаз или белокровием, увеличится.

Суточная потребность организма человека – 12–15 мкг. Дефицит этого элемента в организме может развиться при его недостаточном поступлении (1 мкг/день и менее).

Всего в организме человека содержится около 15 мг мышьяка.

В организм человека соединения мышьяка попадают с питьевой и минеральной водой, виноградными винами и соками, морепродуктами, медицинскими препаратами, пестицидами и гербицидами.

Около 80% мышьяка всасывается в желудочно-кишечном тракте, 10% поступает через легкие и около 1% – через кожу.

Более 90% неорганических соединений мышьяка растворимы и хорошо абсорбируются. Далее неорганический мышьяк перемещается в печень, где он метилируется. Мышьяк накапливается в легких, печени, коже и тонком кишечнике. Депонируется мышьяк преимущественно в ретикуло-эндотелиальной системе, вероятно, в результате связи арсенита с SH–группами белков, которых относительно больше в этих тканях.
Через 24 часа после поступления из организма выводится 30% мышьяка с мочой и около 4% – с калом. Незначительные количества удаляются с потом, с выпавшими волосами, отслоившейся кожей и желчью.

Биологическая роль в организме человека . Известно, что мышьяк взаимодействует с тиоловыми группами белков, цистеином, глутатионом, липоевой кислотой. Возможно, мышьяк участвует в некоторых ферментативных реакциях. Как активатор ферментов мышьяк, вероятно, действует как заместитель фосфата. Как ингибитор, мышьяк, очевидно, реагирует с сульфгидрильными группами ферментов.

Мышьяк влияет на окислительные процессы в митохондриях, участвует в нуклеиновом обмене, т.е. имеет прямое отношение к синтезу белка, и необходим для синтеза гемоглобина, хотя и не входит в его состав.

Известно, что в организме млекопитающих мышьяк содержится в восстановленных формах As, NaAs 3+ , которые рассматривают как потенциальные стимуляторы образования металлотионеина с CdCl 2 .

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 даже после окончания общего роста». Однако эти данные не нашли научного подтверждения.

В настоящее время исследуется влияние микродоз препаратов, содержащих мышьяк, как противораковых средств .

Синергисты и антагонисты мышьяка . Мышьяк может усиленно накапливаться в организме при недостаточности селена , и, тем самым, способствовать дефициту селена.
Антагонистами мышьяка является сера , фосфор , селен , витамины С, Е и аминокислоты.
Мышьяк тормозит усвоение организмом цинка , селена, аскорбиновой кислоты, витаминов А и Е, аминокислот.

Признаки недостаточности мышьяка : у человека – дерматиты, анемии; у животных – снижение роста и ненормальное воспроизведение, характеризующийся высокой перинатальной смертностью.
Другие известные симптомы: пониженная концентрация триглицеридов сыворотки крови.

Органами–мишенями при избыточном содержании мышьяка в организме является костный мозг, желудочно-кишечный тракт, кожа, легкие и почки. Мышьяк и все его соединения ядовиты в той или иной степени .

Мышьяк относится к так называемым «тиоловым ядам» . Механизм его токсичности связан с нарушением обмена серы, селена и фосфора. Токсичность мышьяка зависит от химических свойств и снижается в следующем порядке ряда: арсин AsH3 > неорганический As 3+ > органический As 3+ > неорганический As 5+ > соединения арсония AsH 4+ > элементарный мышьяк.

Существует достаточное количество доказательств канцерогенности неорганических соединений мышьяка . Высокий уровень смертности от рака легких зарегистрирован среди рабочих, занятых на производстве пестицидов, 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 развитие низкодифференцированного рака кожи (рак Боуэна). Вероятно, гемангиоэндотелиома печени также является арсенозависимой опухолью.

Небольшой избыток мышьяка в пищевом рационе вызывает в организме животных аномальную плодовитость , которая характеризуется значительным повышением половой активности и фертильности .

Широкую огласку получила техногенная экологическая катастрофа на юге Индии – из-за повышенного отбора воды из водоносных горизонтов мышьяк стал попадать в питьевую воду. Это вызвало токсическое и онкологическое поражение у десятков тысяч людей.

Причины избытка мышьяка : избыточное поступление (постоянный контакт с мышьяком, загрязнение окружающей среды, курение, злоупотребление виноградным вином, длительное введение препаратов сальварсана), нарушение регуляции обмена мышьяка; усиленное накопление в организме мышьяка при недостаточности селена.

Основные проявления избытка мышьяка : раздражительность, головные боли, нарушение функций печени, развитие жирового гепатоза; кожные аллергические реакции, экзема, дерматит, зуд, язвы, депигментация кожи, ладонно-подошвенный гиперкератоз; конъюнктивит; поражения системы дыхания (фиброз, аллергозы, прорыв носовой перегородки, опухоли); поражения сосудов (в первую очередь – нижних конечностей – ендоангиит) нефропатия, увеличение риска развития новообразований кожи, печени, легких.

При остром отравлении мышьяком наблюдаются боли в животе, рвота, диарея, угнетение центральной нервной системы; развиваются: внутрисосудистый гемолиз, острая почечная, печеночная недостаточность, кардиогенный шок. Сходство симптомов отравления мышьяком с симптомами холеры длительное время позволяло успешно использовать соединения мышьяка (чаще всего – триоксид мышьяка) как смертельный яд.

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

Мышьяк в малых дозах канцерогенен. Однако, в течение длительного времени (до середины 1950–х гг.) его использовали как лекарство, «улучшающие кровь». Такое использование в большинстве случаев приводило к развитию онкологических заболеваний.

Мышьяк необходим : при воспалительных процессах, вызванных протозойным и микробным поражением, при некоторых формах аллергии, при анемии, для повышения аппетита.
При отравлении человека или домашних животных (собак, птиц, свиней, коров) большими дозами селена мышьяк является противоядием. В экспериментах, проведенных на мышах, удалось уменьшить заболеваемость раком именно с помощью специально подобранных доз мышьяка. В воде мышьяка 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».

Мышьяк - химический элемент группы азота (группа 15 таблицы Менделеева). Это серое с металлическим блеском хрупкое вещество (α-мышьяк) с ромбоэдрической кристаллической решеткой. При нагревании до 600°C As сублимирует. При охлаждении паров возникает новая модификация — желтый мышьяк. Выше 270°C все формы As переходят в черный мышьяк.

История открытия

О том, что такое мышьяк, было известно задолго до признания его химическим элементом. В IV в. до н. э. Аристотель упоминал о веществе под названием «сандарак», которое, как теперь полагают, было реальгаром, или сульфидом мышьяка. А в I веке н. э. писатели Плиний старший и Педаний Диоскорид описывали аурипигмент - краситель As 2 S 3 . В XI в. н. э. различались три разновидности «мышьяка»: белый (As 4 O 6), желтый (As 2 S 3) и красный (As 4 S 4). Сам элемент, вероятно, впервые был выделен в XIII веке Альбертом Великим, который отметил появление металлоподобного вещества, когда арсеникум, другое название As 2 S 3 , был нагрет с мылом. Но уверенности в том, что этот ученый-естествоиспытатель получил чистый мышьяк, нет. Первое подлинное свидетельство о выделении чистого датировано 1649 годом. Немецкий фармацевт Иоганн Шредер приготовил мышьяк, нагревая его оксид в присутствии угля. Позже Никола Лемери, французский врач и химик, наблюдал образование этого химического элемента при нагревании смеси его оксида, мыла и поташа. К началу XVIII века мышьяк уже был известен и как уникальный полуметалл.

Распространенность

В земной коре концентрация мышьяка невелика и составляет 1,5 промилле. Он встречается в почве и минералах и может попасть в воздух, воду и грунт благодаря ветровой и водной эрозии. Кроме того, элемент поступает в атмосферу из других источников. В результате извержения вулканов в воздух выделяется около 3 тыс. т мышьяка в год, микроорганизмы образуют 20 тыс. т летучего метиларсина в год, а в результате сжигания ископаемого топлива за тот же период выделяется 80 тыс. т.

Несмотря на то что As - смертельный яд, он является важной составляющей питания некоторых животных и, возможно, человека, хотя необходимая доза не превышает 0,01 мг/сутки.

Мышьяк крайне трудно перевести в водорастворимое или летучее состояние. Тот факт, что он довольно мобилен, означает, что большие концентрации вещества в каком-то одном месте появиться не могут. С одной стороны, это хорошо, но с другой - легкость, с которой он распространяется, является причиной того, что загрязнение мышьяком становится все большей проблемой. Из-за деятельности человека, в основном за счет добычи и плавки, обычно немобильный химический элемент мигрирует, и сейчас его можно найти не только в местах его естественной концентрации.

Количество мышьяка в земной коре составляет около 5 г на тонну. В космосе его концентрация оценивается как 4 атома на миллион атомов кремния. Этот элемент широко распространен. Небольшое его количество присутствует в самородном состоянии. Как правило, образования мышьяка чистотой 90-98% встречаются вместе с такими металлами, как сурьма и серебро. Большая его часть, однако, входит в состав более чем 150 различных минералов - сульфидов, арсенидов, сульфоарсенидов и арсенитов. Арсенопирит FeAsS является одним из самых распространенных As-содержащих минералов. Другие распространенные соединения мышьяка - минералы реальгар As 4 S 4, аурипигмент As 2 S 3, леллингит FeAs 2 и энаргит Cu 3 AsS 4 . Также часто встречается оксид мышьяка. Большая часть этого вещества является побочным продуктом выплавки медных, свинцовых, кобальтовых и золотых руд.

В природе существует только один стабильный изотоп мышьяка - 75 As. Среди искусственных радиоактивных изотопов выделяется 76 As c периодом полураспада 26,4 ч. Мышьяк-72, -74 и -76 используются в медицинской диагностике.

Промышленное производство и применение

Металлический мышьяк получают при нагреве арсенопирита до 650-700 °C без доступа воздуха. Если же арсенопирит и другие металлические руды нагревать с кислородом, то As легко вступает с ним в соединение, образуя легко возгоняемый As 4 O 6 , также известный как «белый мышьяк». Пары оксида собирают и конденсируют, и позже очищают повторной возгонкой. Большая часть As производится путем его восстановления углеродом из белого мышьяка, полученного таким образом.

Мировое потребление металлического мышьяка является относительно небольшим - всего несколько сотен тонн в год. Большая часть того, что потребляется, поступает из Швеции. Он используется в металлургии из-за его металлоидных свойств. Около 1% мышьяка применяется в производстве свинцовой дроби, так как он улучшает округлость расплавленной капли. Свойства подшипниковых сплавов на основе свинца улучшаются как по тепловым, так и по механическим характеристикам, когда они содержат около 3% мышьяка. Наличие малого количества этого химического элемента в свинцовых сплавах закаляет их для использования в аккумуляторных батареях и кабельной броне. Небольшие примеси мышьяка повышают коррозионную стойкость и тепловые свойства меди и латуни. В чистом виде химический элементарный As используется для нанесения бронзового покрытия и в пиротехнике. Высокоочищенный мышьяк находит применение в полупроводниковой технике, где он используется с кремнием и германием, а также в форме арсенида галлия (GaAs) в диодах, лазерах и транзисторах.

Соединения As

Так как валентность мышьяка равна 3 и 5, и он имеет ряд степеней окисления от -3 до +5, элемент может образовывать различные виды соединений. Наиболее важное коммерческое значение имеют его формами которых являются As 4 O 6 и As 2 O 5 . Мышьяковистый оксид, широко известный как белый мышьяк, - это побочный продукт обжига руд меди, свинца и некоторых других металлов, а также арсенопирита и сульфидных руд. Он является исходным материалом для большинства других соединений. Кроме того, он используется в пестицидах, служит обесцвечивающим веществом в производстве стекла и консервантом для кож. Пятиокись мышьяка образуется при воздействии окислителя (например, азотной кислоты) на белый мышьяк. Он является основным ингредиентом инсектицидов, гербицидов и клея для металла.

Арсин (AsH 3), бесцветный ядовитый газ, состоящий из мышьяка и водорода, - это еще одно известное вещество. Вещество, называемое также мышьяковистым водородом, получают путем гидролиза металлических арсенидов и восстановления металлов из соединений мышьяка в растворах кислот. Он нашел применение как легирующая добавка в полупроводниках и боевой отравляющий газ. В сельском хозяйстве большое значение имеют мышьяковая кислота (H 3 AsO 4), арсенат свинца (PbHAsO 4) и арсената кальция [Са 3 (AsO 4) 2 ], которые используются для стерилизации почвы и борьбы с вредителями.

Мышьяк - химический элемент, образующий множество органических соединений. Какодин (СН 3) 2 As−As(СН 3) 2 , например, используется при подготовке широко используемого десиканта (осушающего средства) - какодиловой кислоты. Сложные органические соединения элемента применяются в лечении некоторых заболеваний, например, амебной дизентерии, вызванной микроорганизмами.

Физические свойства

Что такое мышьяк с точки зрения его физических свойств? В наиболее стабильном состоянии он представляет собой хрупкое твердое вещество стального серого цвета с низкой тепловой и электрической проводимостью. Хотя некоторые формы As являются металлоподобными, отнесение его к неметаллам - это более точная характеристика мышьяка. Есть и другие виды мышьяка, но они не очень хорошо изучены, особенно желтая метастабильная форма, состоящая из молекул As 4 , подобно белому фосфору Р 4 . Мышьяк возгоняется при температуре 613 °C, и в виде пара он существует как молекулы As 4 , которые не диссоциируют до температуры около 800 °C. Полная диссоциация на молекулы As 2 происходит при 1700 °С.

Строение атома и способность образовывать связи

Электронная формула мышьяка - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 - напоминает азот и фосфор в том, что во внешней оболочке есть пять электронов, но он отличается от них наличием 18 электронов в предпоследней оболочке вместо двух или восьми. Добавление 10 положительных зарядов в ядре во время заполнения пяти 3d-орбиталей часто вызывает общее уменьшение электронного облака и увеличение электроотрицательности элементов. Мышьяк в таблице Менделеева можно сравнить с другими группами, которые наглядно демонстрируют эту закономерность. Например, общепризнанно, что цинк является более электроотрицательным, чем магний, а галлий - чем алюминий. Однако в последующих группах эта разница уменьшается, и многие не согласны с тем, что германий электроотрицательнее кремния, несмотря на обилие химических доказательств. Подобный переход от 8- к 18-элементной оболочке от фосфора к мышьяку может увеличить электроотрицательность, но это остается спорным.

Сходство внешней оболочки As и P говорит о том, они могут образовывать 3 на атом при наличии дополнительной несвязанной электронной пары. Степень окисления должна, следовательно, быть +3 или -3, в зависимости от относительной взаимной электроотрицательности. Строение мышьяка также говорит о возможности использования внешней d-орбитали для расширения октета, что позволяет элементу образовывать 5 связей. Она реализуется только при реакции с фтором. Наличие свободной электронной пары для образования комплексных соединений (через донорство электронов) в атоме As проявляется гораздо меньше, чем у фосфора и азота.

Мышьяк стабилен в сухом воздухе, но во влажном покрывается черным оксидом. Его пары легко сгорают, образуя As 2 O 3 . Что такое мышьяк в свободном состоянии? Он практически не подвержен воздействию воды, щелочей и неокисляющих кислот, но окисляется азотной кислотой до состояния +5. С мышьяком реагируют галогены, сера, а многие металлы образуют арсениды.

Аналитическая химия

Вещество мышьяк качественно можно обнаружить в виде желтого аурипигмента, выпадающего в осадок под действием 25% раствора соляной кислоты. Следы As, как правило, определяются путем его преобразования в арсин, который можно обнаружить с помощью теста Марша. Арсин термически разлагается, образуя черное зеркало из мышьяка внутри узкой трубки. По методу Гутцайта пробник, пропитанный под действием арсина темнеет из-за выделения ртути.

Токсикологическая характеристика мышьяка

Токсичность элемента и его производных широко изменяется в значительных пределах, от чрезвычайно ядовитого арсина и его органических производных до просто As, который относительно инертен. О том, что такое мышьяк, говорит применение его органических соединений в качестве боевых отравляющих веществ (люизит), везиканта и дефолианта («Агент блю» на основе водной смеси 5% какодиловой кислоты 26% ее натриевой соли).

В целом производные данного химического элемента раздражают кожу и вызывают дерматит. Также рекомендуется защита от вдыхания мышьяк-содержащей пыли, но большая часть отравлений происходит при его употреблении внутрь. Предельно допустимая концентрация As в пыли за восьмичасовой рабочий день составляет 0,5 мг/м 3 . Для арсина доза снижается до 0,05 части на миллион. Помимо использования соединений данного химического элемента в качестве гербицидов и пестицидов, применение мышьяка в фармакологии позволило получить сальварсан - первый успешный препарат против сифилиса.

Воздействие на здоровье

Мышьяк является одним из наиболее токсичных элементов. Неорганические соединения данного химического вещества в естественных условиях встречаются в небольших количествах. Люди могут подвергаться воздействию мышьяка через пищу, воду и воздух. Экспозиция может также произойти при контакте кожи с зараженной почвой или водой.

Воздействию вещества также подвержены люди, которые с ним работают, живут в домах, построенных из обработанной им древесины, и на землях сельскохозяйственного назначения, где в прошлом применялись пестициды.

Неорганический мышьяк может вызывать различные последствия для здоровья человека, такие как раздражение желудка и кишечника, снижение производства красных и белых клеток крови, изменение кожи и раздражение легких. Предполагается, что поглощение значительного количества этого вещества может увеличить шансы развития рака, особенно рака кожи, легких, печени и лимфатической системы.

Очень высокие концентрации неорганического мышьяка являются причиной бесплодия и выкидышей у женщин, дерматитов, снижения сопротивляемости организма инфекциям, проблем с сердцем и повреждений мозга. Кроме того, этот химический элемент способен повредить ДНК.

Смертельная доза белого мышьяка равна 100 мг.

Органические соединения элемента ни рака, ни повреждений генетического кода не вызывают, но высокие дозы могут нанести вред здоровью человека, например вызвать нервные расстройства или боли в животе.

Свойства As

Основные химико-физические свойства мышьяка следующие:

• Атомное число - 33.
• Атомный вес - 74,9216.
• Температура плавления серой формы - 814 °C при давлении 36 атмосфер.
• Плотность серой формы - 5,73 г/см 3 при 14 °C.
• Плотность желтой формы - 2,03 г/см 3 при 18 °C.
• Электронная формула мышьяка - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 .
• Состояния окисления - -3, +3, +5.
• Валентность мышьяка - 3, 5.