Состоит мышьяк. Что такое мышьяк? Характеристика, свойства и применение

Мышьяк в организме человека: роль, источники, нехватка и избыток

Мышьяк (As) - химический элемент с атомным номером 33. В элементарном виде представляет собой довольно хрупкий стального цвета с зеленоватым оттенком полуметалл.

С мышьяком человек познакомился очень давно. Мышьяк нередко встречается в свободном виде. В элементарном виде и в форме соединений мышьяк - сильный яд, но об ядовитости мышьяка и его соединений люди узнали сравнительно недавно, долгое время использовав их даже в качестве лекарств. Поскольку мышьяку в природе очень часто сопутствуют минералы олова, то отравление мышьяком наступало всего лишь от употребления воды и вина из оловянных сосудов.

Мышьяк раньше очень часто использовался для истребления грызунов, от чего он и получил свое русскоязычное название (от слов "мышь" и "яд").

Существует версия, что Наполен после его ссылки на о. Св. Елены был отравлен мышьяком.

То, что мышьяк - самостоятельный химический элемент, в 1789 году доказали Г. Брандт и А. Лавуазье. А до этого времени даже ученые химики считали, что мышьяк и его оксид - это одно и то же вещество.

Рассматриваемый химический элемент находится в природе в рассеянном виде. Его средняя массовая доля в земной коре составляет 1,7 10 -4 %, а в Мировом океане его концентрация около 0,003 мг/л. Однако мышьяк можно обнаружить и в самородном виде, тогда он имеет вид серых скорлупок или плотных конкреций-зернышек с металлическим блеском. Геологи насчитывают около 200 минералов мышьяка. Очень часто он сопуствует в рудах свинцу, меди и серебру. Самыми распространенными минералами мышьяка являются реальгар (оранжево-красного цвета, прозрачный) и аурипигмент (лимонно-желтого цвета), однако в промышленных целях для извлечения мышьяка применяются в основном арсенопирит, называемый еще мышьяковым колчеданом, а также лёллингит (мяшьяковистый колчедан) и скородит. Значительная часть мышьяка извлекается попутно при добыче золота, свинца, цинка, меди, олова и других металлов.

Крупные месторождения этого химического элемента разрабатываются в Грузии, Казахстане и Средней Азии, Великобритании, Франции, Швеции, Норвегии, Японии, США, Канаде, Боливии. Россия также богата месторождениями мышьяка, которые обнаружены на Урале, в Сибири, Забайкалье, на Чукотке и в Якутии.

Зачем же нужен мышьяк, если он так ядовит?

Мышьяк входит в состав сплавов свинца, используемых в изготовлении дроби, для их легирования. Твердость свинца при этом возрастает на порядок.

Химически чистый мышьяк используется для синтеза полупроводников.

Сульфиды мышьяка входят в состав красок, используемых в живописи и кожевенном производстве (для удаления с кожи волос).

Минерал реальгар используется в пиротехнике для получения "греческого" ("индийского") огня. При его смешении с селитрой или серой получается смесь, образующая при горении ярко-белое пламя.

Люизит - боевое отравляющее вещество, содержит в своем составе мышьяк.

Вплоть до начала ХХ века мышьяк использовался в изготовлении препаратов для лечения сифилиса, но из-за высокой токсичной в последующем они были заменены другими лекарствами.

Однако мышьяк - не только убийца, но и лекарь. В микродозах он используется в лечении анемии и некоторых других тяжелых заболеваний, поскольку он оказывает стимулирующее действие на кроветворение и другие специфические функции организма. В зубоврачебном деле мышьяк используется как некротизирующее средство при пульпите, убивающее воспаленный нерв в канале зуба. Однако в связи с расширением рынка обезболивающих и омертвляющих нерв зуба препаратов в стоматологии мышьяк применяется все реже.

Роль мышьяка в организме человека

Мышьяк является условно эссенциальным, иммунотоксичным ядом для человеческого организма. Однако в микродозах он даже необходим.

Суточная потребность организма взрослого человека в мышьяке составляет 12-15 мкг, а при поступлении в дозах менее 1 мкг в сутки может развиться его дефицит. В организме человека содержится около 15 мг мышьяка.

В человеческое тело мышьяк попадает преимущественно с пищей и питьевой водой (около 80%), причем часто в избыточном количестве. Мышьяк быстро всасывается в желудочно-кишечном тракте. Более 10% мышьяка человек получает с вдыхаемым воздухом и около 1% - через кожу.

При попадании в организм через желудочно-кишечный тракт неорганические соединения мышьяка поступают в печень, где происходит их метилирование.

Мышьяк накапливается в печени, легких, коже и тонком кишечнике. Через сутки с мочой выводится около 30% поступившего мышьяка, и примерно 4% выводится через кишечник. Остальная часть выделяется через кишечник в последующем либо выводится с потом, выпадающими волосами, отслоившейся кожей и желчью. Установлено также, что мышьяк накапливается в ретикулоэндотелиальной системе, поскольку арсениты связываются с SH-группами белков, которых именно в этих тканях больше всего.

Установлено, что мышьяк, регулируя фосфорно-кальциевый обмен, препятствует потере фосфора организмом. В этом отношении он сродни витамину D.

Мышьяк связывается с серосодержащими белками, цистеином, глутатионом, липоевой кислотой и другими серосодержащими соединениями.

По всей видимости (доподлинно пока не известно) мышьяк принимает участие в некоторых ферментативных реакциях, действуя как заместитель фосфора. С другой стороны, мышьяк является ингибитором, реагируя с сульфгидрильными группами некоторых ферментов.

Этот химический элемент влияет на происходящие в митохондриях окислительные процессы, участвует в нуклеиновом обмене, то есть в синтезе белков, необходим для образования гемоглобина, хотя в состав этого белка не входит.

В организмах высших животных, включая человека, мышьяк служит потенциальным стимулятором синтеза металлотионеина с хлоридом кадмия.

До недавних пор считалось, что в микроскопических дозах мышьяк может стимулировать рост костной ткани, причем даже после окончания периода общего роста. Однако дальнейшие исследования опровергли такое предположение.

В настоящее время проводятся исследования мышьяка на предмет лечения его соединениями онкологических заболеваний.

Антагонистами мышьяка являются сера, селен, фосфор, серосодержащие аминокислоты, витамины С и Е. При отравлении селеном мышьяк может выступить эффективным противоядием.

Мышьяк применяют в лечении сонной болезни на последней стадии.

Мышьяковистые минеральные воды показаны в лечении малокровия и ряда желудочно-кишечных заболеваний.

Мышьяк входит в состав мумие - минерально-органического вещества природного происхождения.

Источники мышьяка в организме человека

Повышенная концентрация мышьяка обнаружена в следующих продуктах питания:

• вина (до 1 мг/л и более) и соки (из-за использования на виноградных плантация пестицидов и гербицидов);
• рыба (в особенности морская - до 10 мг/кг) и морепродукты (креветки, омары, криль, лангусты, моллюски, морская капуста), рыбий жир;
• дикий рис;
• зерно и хлеб;
• чечевица;
• морковь, виноград , изюм, земляника .

В питьевой воде концентрация мышьяка в пределах нормы, поскольку за этим очень пристально следят контролирующие инстанции. Однако в некоторых бедных странах (Индия, Бангладеш, Тайвань, Мексика и страны Центральной Америки) из-за широкого использования средств борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур содержание мышьяка в питьевой воде превышает 1 мг/л, что служит причиной массовых отравлений и широким распространением вызванной этим болезни под названием "черная стопа".

Нехватка мышьяка в организме человека

Последствия недостатка мышьяка в организме изучены недостаточно. Существуют предположения, что недостаточности этого минерального элемента могут возникнуть:

• дерматит;
• анемия (малокровие);
• пониженная концентрация триглицеридов в сыворотке крови.

Животные при дефиците мышьяка могут плохо расти и не донашивать плод.

Избыток мышьяка в организме человека

Самым токсичным соединением мышьяка считается его гидрид (арсин). На втором месте по токсичности органические соединения трехвалентного мышьяка.

При попадании в организм мышьяк препятствует усвоению цинка, селена, витаминов А, С и Е и некоторых аминокислот.

Причинами избытка мышьяка в организме человека могут быть:

• прием содержащих мышьяк препаратов, отравление содержащими его пестицидами и гербицидами;
• работа на вредном производстве, предполагающем повышенную концентрацию мышьяка в воздухе или прямой контакт с его соединениями, в том числе производство пестицидов, золотодобыча, выплавка сплавов мышьяка и т.д.;
• недостаток селена, который дополнительно стимулирует накопление мышьяка (замкнутый круг);
• нарушение регуляции обмена мышьяка;
• курение;
• злоупотребление виноградным вином.

Симптомы и последствия острого отравления мышьяком :

• металлический привкус во рту;
• рвота, понос;
• сильные боли в животе;
• внутрисосудистый гемолиз;
• острая печеночная и почечная недостаточность;
• кардиогенный шок;
• угнетение нервной системы, паралич, судороги, летальный исход.

При хроническом отравлении мышьяком отмечаются:

• раздражительность;
• головные боли;
• кожные аллергические реакции, дерматит, экзема, язвы, зуд, ладонно-подошвенный гиперкератоз, депигментация кожи;
• конъюнктивит;
• поражения сосудов (ендоангиит, нефропатия;
• поражение дыхательной системы (фиброз, прорыв носовой перегородки, аллергоз).

У животных при хроническом отравлении мышьяком может наблюдаться аномальная плодовитость, вызванная повышением половой активности и фертильности.

Отдаленными последствиями избытка мышьяка являются:

• рак печени, гортани, глаз, кожи (рак Боуэна) и крови;
• поражение костного мозга, желудочно-кишечного тракта;
• язвы на коже;
• поражение легких и почек;
• эндемический зоб;
• жировой гепатоз;
• снижение остроты слуха у детей;
• заболевания нервной системы (нарушения речи, энцефалопатия, судороги, психозы, нарушение координации движений;
• нарушение трофики мышц;
• полиневриты;
• иммунодефицит.

При отравлении мышьяком нужно незамедлительно промыть желудок, принять противоядие (водный раствор тиосульфата натрия, унитиол). В отсутствие специализированной помощи может помочь белок молока - казеин, поэтому рекомендуется как можно быстрее выпить молоко и (или) съесть творог. Восстановительная терапия предполагает прием препаратов селена.

Мышьяк - химический элемент 5-группы 4-го периода таблицы Менделеева с атомным номером 33. Является хрупким полуметаллом стальной окраски с зеленоватым оттенком. Сегодня мы с вами подробнее рассмотрим, что такое мышьяк, и познакомимся с основными свойствами это элемента.

Общая характеристика

Уникальность мышьяка заключается в том, что он встречается буквально везде - в горных породах, воде, минералах, почве, растительном и животном мире. Поэтому его часто называют не иначе как вездесущий элемент. Мышьяк беспрепятственно распределяется по всем географическим регионам планеты Земля. Причиной тому являются летучесть и растворимость его соединений.

Название элемента связано с его использованием для истребления грызунов. Латинское слово Arsenicum (формула мышьяка в периодической таблице - As) образовалось от греческого Arsen, означающего «сильный» или «мощный».

В организме среднестатистического взрослого человека содержится порядка 15 мг этого элемента. В основном он концентрируется в тонком кишечнике, печени, легких и эпителии. Всасывание вещества осуществляется желудком и кишечником. Антагонистами мышьяка выступают сера, фосфор, селен, некоторые аминокислоты, а также витамины Е и С. Сам элемент ухудшает всасывание цинка, селена, а также витаминов А, С, В9 и Е.

Как и многие другие вещества, мышьяк может быть и ядом, и лекарством, все зависит от дозы.

Среди полезных функций такого элемента, как мышьяк, можно выделить:

1. Стимулирование усвоения азота и фосфора.
2. Улучшение кроветворения.
3. Взаимодействием с цистеином, белками и липоевой кислотой.
4. Ослабление окислительных процессов.

Суточная потребность в мышьяке для взрослого человека составляет от 30 до 100 мкг.

Историческая справка

Один из этапов развития человечества носит названием «бронзовый», так как в этот период люди сменили каменное оружие на бронзовое. Данный металл представляет собой сплав олова с медью. Однажды при выплавке бронзы мастера случайно использовали вместо медной руды продукты выветривания медно-мышьякового сульфидного минерала. Полученный сплав легко отливался и отлично ковался. В те времена никто еще не знал, что такое мышьяк, но залежи его минералов намеренно искали для производства качественной бронзы. Со временем от этой технологии отказались, очевидно, из-за того, что при ее использовании часто возникали отравления.

В Древнем Китае пользовались твердым минералом под названием реальгар (As 4 S 4). Его применяли для резьбы по камню. Так как под воздействием температуры и света реальгар превращался в другое вещество - As 2 S 3 , от него также вскоре отказались.

В 1 веке до нашей эры, римский ученый Плиний Старший вместе с ботаником и врачом Диоскоридом описывали минерал мышьяка под названием аурипигмент. Его название переводится с латыни как «золотая краска». Вещество применяли как желтый краситель.

В средневековье алхимики классифицировали три формы элемента: желтую (сульфид As 2 S 3), красную (сульфид As 4 S 4) и белую (оксид As 2 О 3). В 13 веке при нагреве желтого мышьяка с мылом алхимики получали металлоподобное вещество. Вероятнее всего, оно было первым образцом чистого элемента, полученного искусственным образом.

Что такое мышьяк в чистом виде, узнали в начале 17 века. Произошло это, когда Иоганн Шредер, восстанавливая древесным углем оксид, выделил этот элемент. Спустя несколько лет французскому химику Никола Лемери удалось получить вещество путем нагрева его оксида в смеси с мылом и поташом. В следующем веке мышьяк был уже хорошо известен в статусе полуметалла.

Химические свойства

В периодической системе Менделеева химический элемент мышьяк расположен в пятой группе и причислен к семейству азота. В естественных условиях он представлен единственным стабильным нуклидом. Искусственным путем получают более десяти радиоактивных изотопов вещества. Диапазон значений периода полураспада у них довольно широкий - от 2-3 минут до нескольких месяцев.

Хоть мышьяк иногда и нарекают металлом, он скорее относится к неметаллам. В соединении с кислотами он не образует солей, однако является сам по себе кислотообразующим веществом. Именно поэтому элемент идентифицируют как полуметалл.

Мышьяк, как и фосфор, может находиться в различных аллотропных конфигурациях. Одна из них - серый мышьяк, представляет собой хрупкое вещество, которое на изломе имеет металлический блеск. Электропроводность данного полуметалла в 17 раз ниже, чем у меди, но в 3,6 выше, чем у ртути. С повышением температуры она уменьшается, что характерно для типичных металлов.

При быстром охлаждении мышьяковых паров до температуры жидкого азота (-196 °С) можно получить мягкое вещество желтоватого цвета, напоминающее желтый фосфор. При нагревании и воздействии ультрафиолета желтый мышьяк моментально превращается в серый. Реакция сопровождается выделением тепла. Когда пары конденсируются в инертной атмосфере, образуется еще одна форма вещества - аморфная. Если осадить пары мышьяка, на стекле появляется зеркальная пленка.

Внешняя электронная оболочка данного вещества имеет такое же строение, как фосфор и азот. Как и фосфор, мышьяк образует три ковалентные связи. При сухом воздухе он имеет устойчивую форму, а с повышением влажности - тускнеет и покрывается черной оксидной пленкой. При воспламенении пары вещества горят голубым пламенем.

Так как мышьяк инертен, на него не воздействуют вода, щелочи и кислоты, которые не обладают окислительными свойствами. При контакте вещества с разбавленной азотной кислотой образуется ортомышьяковистая кислота, а с концентрированной - ортомышьяковая. Также мышьяк реагирует с серой, образуя сульфиды разного состава.

Нахождение в природе

В природных условиях такой химический элемент, как мышьяк, часто встречается в соединениях с медью, никелем, кобальтом и железом.

Состав минералов, которые образует вещество, обусловлен его полуметаллическими свойствами. На сегодняшний день известно более 200 минералов этого элемента. Так как мышьяк может находиться в отрицательной и положительной степенях окисления, он легко взаимодействует со многими другими веществами. При положительном окислении мышьяка он выполняет функции металла (в сульфидах), а при отрицательном - неметалла (в арсенидах). Содержащие этот элемент минералы имеют довольно сложный состав. В кристаллической решетке полуметалл может заменять атомы серы, сурьмы и металлов.

Многие соединения металлов с мышьяком с точки зрения состава скорее относятся не к арсенидам, а к интерметаллическим соединениям. Некоторые из них отличаются переменным содержанием главного элемента. В арсенидах одновременно могут присутствовать сразу несколько металлов, атомы которых при близком радиусе ионов могут замещать друг друга. Все минералы, которые причисляют к арсенидам, наделены металлическим блеском, непрозрачны, тяжелы и прочны. Среди естественных арсенидов (всего их около 25) можно отметить следующие минералы: скуттерудит, раммельсбрергит, никелин, леллингрит, клиносаффлорит и прочие.

Интересными с точки зрения химии являются те минералы, в которых мышьяк присутствует одновременно с серой и играет роль металла. Они имеют очень сложное строение.

Природные соли мышьяковой кислоты (арсенаты) могут иметь разную окраску: эритрит - кобальтовую; симплезит, аннабергит и скорид - зеленую, а рузвельтит, кеттигит и гернесит - бесцветную.

По своим химическим свойствам мышьяк достаточно инертен, поэтому его можно встретить в самородном состоянии в виде сросшихся кубиков и иголочек. Содержание примесей в самородке не превышает 15 %.

В почве содержание мышьяка колеблется в приделах 0,1-40 мг/кг. В районах вулканов и местах, где залегает мышьяковая руда, этот показатель может доходить до 8 г/кг. Растения в таких местах гибнут, а животные болеют. Подобная проблема характерна для степей и пустынь, где не происходит вымывание элемента из почвы. Обогащенными считаются глинистые породы, так как в них содержание мышьяковистых веществ вчетверо больше, чем в обычных.

Когда чистое вещество в процессе биометилирования превращается в летучее соединение, оно может выноситься из почвы не только водой, но и ветром. В обычных районах концентрация мышьяка в воздухе составляет в среднем 0,01 мкг/м 3 . В промышленных же районах, где работают заводы и электростанции, этот показатель может достигать и 1 мкг/м 3 .

Умеренное количество мышьяковистых веществ может содержаться в составе минеральной воды. В лечебных минеральных водах, согласно общепринятым нормативам, концентрация мышьяка не должна превышать 70 мкг/л. Здесь стоит отметить, что даже при более высоких показателях отравление может произойти только при регулярном употреблении такой воды.

В природных водах элемент может находиться в различных формах и соединениях. Трехвалентный мышьяк, к примеру, гораздо токсичнее, чем пятивалентный.

Получение мышьяка

Элемент получают как побочный продукт переработки свинцовых, цинковых, медных и кобальтовых руд, а также во время добывания золота. В составе некоторых полиметаллических руд содержание мышьяка может доходить до 12 %. При их нагревании до 700 °С происходит сублимация - переход вещества из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое. Важным условием для осуществления этого процесса является отсутствие воздуха. При нагревании мышьяковых руд на воздухе образуется летучий оксид, получивший название «белый мышьяк». Подвергнув его конденсации с углем, восстанавливают чистый мышьяк.

Формула получения элемента выглядит следующим образом:

• 2As 2 S 3 +9O 2 =6SO 2 +2As 2 O 3 ;
• As 2 O 3 +3C=2As+3CO.

Добыча мышьяка относится к опасным производствам. Парадоксальным является тот факт, что наибольшее загрязнение окружающей среды этим элементом происходит не вблизи предприятий, которые его производят, а около электростанций и заводов цветной металлургии.

Еще один парадокс состоит в том, что объемы получения металлического мышьяка превышают потребность в нем. В сфере добывания металлов это очень редкое явление. Излишки мышьяка приходится утилизировать путем захоронения металлических контейнеров в старые шахты.

Наибольшие залежи мышьяковых руд сосредоточены в таких странах:

1. Медно-мышьяковые - США, Грузия, Япония, Швеция, Норвегия и государства Средней Азии.
2. Золото-мышьяковые - Франция и США.
3. Мышьяково-кобальтовые - Канада и Новая Зеландия.
4. Мышьяково-оловянные - Англия и Боливия.

Определение

Лабораторное определение мышьяка производится путем осаждения желтых сульфидов из солянокислых растворов. Следы элемента определяют по методу Гутцейта или с помощью реакции Марша. В последние полвека были созданы всяческие чувствительные методики анализа, которые позволяют выявить даже совсем небольшое количество данного вещества.

Некоторые соединения мышьяка анализируют с помощью селективного гибридного метода. Он предполагает восстановление исследуемого вещества в летучий элемент арсин, который затем вымораживают в емкости, охлажденной с помощью жидкого азота. Впоследствии при медленном подогреве содержимого емкости различные арсины начинают испаряться отдельно друг от друга.

Промышленное использование

Практически 98% добываемого мышьяка не применяют в чистом виде. Широкое использование в различных отраслях промышленности получили его соединения. Ежегодно идет добыча и переработка сотен тон мышьяка. Его добавляют в подшипниковые сплавы для повышения их качества, применяют для повышения твердости кабелей и свинцовых аккумуляторов, а также используют в производстве полупроводниковых приборов вместе с германием или кремнием. И это лишь самые масштабные направления.

Как легирующая добавка мышьяк придает проводимость некоторым «классическим» полупроводникам. Его добавка к свинцу значительно увеличивает прочность металла, а к меди - текучесть, твердость и коррозионную стойкость. Мышьяк также иногда добавляют в некоторые сорта бронз, латуней, баббитов и типографических сплавов. Однако зачастую металлурги стараются все же избегать использования этого вещества, так как оно небезопасно для здоровья. Для некоторых металлов большие количества мышьяка также вредны, поскольку они ухудшают свойства исходного материала.

Оксид мышьяка нашел применение в стекловарении в качестве осветлителя стекла. В этом направлении его использовали еще древние стеклодувы. Мышьяковистые соединения являются сильным антисептическим средством, поэтому с их помощью консервируют меха, чучела и шкуры, а также создают необрастающие краски для водного транспорта и пропитки для древесины.

Благодаря биологической активности некоторых производных мышьяка, вещество используется в производстве стимуляторов роста растений, а также лекарственных препаратов, в том числе противоглистных средств для скота. Средства, содержащие данный элемент, применяют для борьбы с сорняками, грызунами и насекомых. Раньше, когда люди не задумывались, о том, можно ли мышьяк использовать для производства продуктов питания, в сельском хозяйстве элемент имел более широкое применение. Однако после выявления его ядовитых свойств веществу пришлось искать замену.

Важными областями применения данного элемента являются: производство микросхем, волоконной оптики, полупроводников, пленочной электроники, а также выращивание микрокристаллов для лазеров. Для этих целей используют газообразные арсины. А изготовление лазеров, диодов и транзисторов не обходится без арсенидов галлия и индия.

Медицина

В тканях и органах человека элемент представлен главным образом в белковой фракции, в меньше мере - в кислоторастворимой. Он участвует в брожении, гликолизе и окислительно-восстановительных реакциях, а также обеспечивает распад сложных углеводов. В биохимии соединения данного вещества используются в качестве специфических ферментных ингибиторов, которые необходимы для изучения метаболических реакций. Мышьяк необходим человеческому организму как микроэлемент.

Применение элемента в медицине менее обширное, нежели в производстве. Его микроскопические дозы используются для диагностики всяческих заболеваний и патологий, а также лечения стоматологических болезней.

В стоматологии мышьяк применяет для удаления пульпы. Небольшая порция пасты содержащей мышьяковистую кислоту, буквально за сутки обеспечивает отмирание зуба. Благодаря ее действию, удаление пульпы проходит безболезненно и беспрепятственно.

Широкое применение мышьяк получил также в лечении легких форм лейкоза. Он позволяет снизить или даже подавить патологическое формирование лейкоцитов, а также простимулировать красное кроветворение и выделение эритроцитов.

Мышьяк как яд

Все соединения данного элемента являются ядовитыми. Острое отравление мышьяком приводит к болям в животе, диареи, тошноте и угнетению центральной нервной системы. Симптоматика интоксикации этим веществом напоминает симптоматику холеры. Поэтому ранее в судебной практике часто встречались случаи умышленного отравления мышьяком. В криминальных целях элемент наиболее часто использовался в виде триоксида.

Симптомы интоксикации

На первых порах отравление мышьяком проявляется металлическим вкусом во рту, рвотой и болями в животе. Если не принять меры, могут начаться судороги и даже паралич. В самом худшем случае отравление может привести к летальному исходу.

Причиной отравления могут стать:

1. Вдыхание пыли, содержащей мышьяковистые соединения. Происходит, как правило, на заводах по получению мышьяка, на которых не соблюдаются правила охраны труда.
2. Употребление отравленной пищи или воды.
3. Применение некоторых лекарственных средств.

Первая помощь

Наиболее общедоступным и известным противоядием в случае интоксикации мышьяком является молоко. Содержащийся в нем белок казеин образует с ядовитым веществом нерастворимые соединения, которые не могут всасываться в кровь.

В случае острого отравления для быстрой помощи пострадавшему ему нужно сделать промывание желудка. В больничных условиях проводят также гемодиализ, нацеленный на очистку почек. Из лекарственных препаратов применяют универсальный антидот - "Унитиол". Дополнительно могут быть использованы вещества-антагонисты: селен, цинк, сера и фосфор. В дальнейшем больному в обязательном порядке назначают комплекс из аминокислот и витаминов.

Дефицит мышьяка

Отвечая на вопрос: «Что такое мышьяк?», стоит отметить, что в небольших количествах он необходим человеческому организму. Элемент считается иммунотоксичным, условно эссенциальным. Он принимает участие практически во всех важнейших биохимических процессах человеческого организма. На дефицит этого вещества могут указывать такие признаки: снижение в крови концентрации триглицеридов, ухудшения в развитии и росте организма.

Как правило, при отсутствии серьезных проблем со здоровьем о недостатке мышьяка в рационе переживать не приходится, так как элемент содержится едва ли не во всех продуктах растительного и животного происхождения. Этим веществом особенно богаты морепродукты, злаки, виноградное вино, соки, и питьевая вода. В течение суток из организма выводится 34% потребляемого мышьяка.

При анемии вещество принимают для повышения аппетита, а при отравлении селеном он выступает действенным противоядием.

Мышьяк - минерал из класса самородных элементов, полуметалл, химическая формула As. Обычны примеси Sb, S, Fe, Ag, Ni; реже Bi и V. Содержание As в самородном мышьяке достигает 98%. Химический элемент 15-й группы (по устаревшей классификации - главной подгруппы пятой группы) четвёртого периода периодической системы; имеет атомный номер 33. Мышьяк (неочищенный мышьяк) представляет собой твердое вещество, извлекаемое из природных арсенопиритов. Он существует в двух основных формах: обыкновенный, так называемый «металлический» мышьяк, в виде блестящих кристаллов стального цвета, хрупких, не растворимых в воде и желтый мышьяк, кристаллический, довольно неустойчивый. Мышьяк используется в производстве дисульфида мышьяка, крупной дроби, твердой бронзы и различных других сплавов (олова, меди и т.п.)

Смотрите так же:

СТРУКТУРА

Установлено несколько аллотропных модификаций мышьяка. В обычных условиях устойчив металлический, или серый мышьяк (альфа-мышьяк). Кристаллическая решетка серого мышьяка ромбоэдрическая, слоистая, с периодом а=4,123 А, угол а = 54° 10′. Плотность (при температуре 20° С) 5,72 г/см 3 ; температурный коэфф. линейного расширения 3,36 10 град; удельное электрическое сопротивление (температура 0° С) 35 10 -6 ом см; НВ = ж 147; коэфф. сжимаемости (при температуре 30° С) 4,5 х 10 -6 cm 2 /кг. Температура плавления альфа-мышьяка 816° С при давлении 36 атмосфер.

Под атм. давлением мышьяк возгоняется при температуре 615° С не плавясь. Теплота сублимации 102 кал/г. Пары мышьяка бесцветны, до т-ры 800° С состоят из молекул As 4 , от 800 до 1700° С - из смеси As 4 и As 2 , выше температуры 1700° С - только из As 2 . При быстрой конденсации паров мышьяк на поверхности, охлаждаемой жидким воздухом, образуется желтый мышьяк- прозрачные мягкие кристаллы кубической системы с плотностью 1,97 г/см 3 . Известны также другие метастабильные модификации мышьяка: бета-мышьяк - аморфная стеклообразная, гамма-мышьяк - желто-коричневая и дельта-мышьяк - коричневая аморфная с плотностями соответственно 4,73; 4,97 и 5,10 г/см 3 . Выше температуры 270° С эти модификации переходят в серый мышьяк.

СВОЙСТВА

Цвет на свежем изломе цинково-белый, оловянно-белый до светло-серого, быстро тускнеет за счет образования тёмно-серой побежалости; чёрный на выветрелой поверхности. Твёрдость по шкале Мооса 3 — 3,5. Плотность 5,63 — 5,8 г/см 3 . Хрупкий. Диагностируется по характерному запаху чеснока при ударе. Спайность совершенная по {0001} и менее совершенная по {0112}. Излом зернистый. Уд. вес 5,63-5,78. Черта серая, оловянно-белая. Блеск металлический, сильный (в свежем изломе), быстро тускнеет и становится матовым на окислившейся, почерневшей с течением времени поверхности. Является диамагнетиком.

МОРФОЛОГИЯ

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Мышьяк встречается в гидротермальных месторождениях в виде метаколлоидных образований в пустотах, образуясь, очевидно, в последние моменты гидротермальной деятельности. В ассоциации с ним могут встречаться различные по составу мышьяковистые, сурьмянистые, реже сернистые соединения никеля, кобальта, серебра, свинца и др., а также нерудные минералы.

В литературе имеются указания на вторичное происхождение мышьяка в зонах выветривания месторождений мышьяковистых руд, что, вообще говоря, мало вероятно, если учесть, что в этих условиях он очень неустойчив и, быстро окисляясь, разлагается полностью. Черные корочки состоят из тонкой смеси мышьяка и арсенолита (As 2 О 3). В конце концов образуется чистый арсенолит.

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.

На территории СССР самородный мышьяк был встречен в нескольких месторождениях. Из них отметим Садонское гидротермальное свинцово-цинковое месторождение, где он неоднократно наблюдался в виде почковидных масс на кристаллическом кальците с галенитом и сфалеритом. Крупные почкообразные скопления самородного мышьяка с концентрически-скорлуповатым строением были встречены на левом берегу р. Чикоя (Забайкалье). В парагенезисе с ним наблюдался лишь кальцит в виде оторочек на стенках тонких жил, секущих древние кристаллические сланцы. В виде обломков (рис. 76) мышьяк был найден также в районе ст. Джалинда, Амурской ж. д. и в других местах.

В ряде месторождений Саксонии (Фрейберг, Шнееберг, Аннаберг и др.) самородный мышьяк наблюдался в ассоциации с мышьяковистыми соединениями кобальта, никеля, серебра, самородным висмутом и др. Все эти и другие находки этого минерала практического значения не имеют.

ПРИМЕНЕНИЕ

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 (при горении образует ярко-белое пламя).
Некоторые элементоорганические соединения мышьяка являются боевыми отравляющими веществами, например, люизит.

В начале XX века некоторые производные какодила, например, сальварсан, применяли для лечения сифилиса, со временем эти препараты были вытеснены из медицинского применения для лечения сифилиса другими, менее токсичными и более эффективными, фармацевтическими препаратами, не содержащими мышьяк.

Многие из мышьяковых соединений в очень малых дозах применяются в качестве препаратов для борьбы с малокровием и рядом других тяжелых заболеваний, так как оказывают клинически заметное стимулирующее влияние на ряд специфических 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 в обиходе и жаргонно называли «мышьяк» и применяли в стоматологии для локального омертвления зубного нерва. В настоящее время препараты мышьяка редко применяются в зубоврачебной практике из-за их токсичности. Сейчас разработаны и применяются другие методы безболезненного омертвления нерва зуба под местной анестезией.

Мышьяк (англ. Arsenic) — As

КЛАССИФИКАЦИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Мышьяк - тридцать третий элемент Периодической таблицы. Обозначение - As от латинского «arsenicum». Расположен в четвертом периоде, VA группе. Относится к полуметаллам. Заряд ядра равен 33.

Мышьяк встречается в природе большей частью в соединениях с металлами или серой и лишь изредка в свободном состоянии. Содержание мышьяка в земной коре составляет 0,0005%.

Обычно мышьяк получают из мышьяковистого колчедана FeAsS.

Атомная и молекулярная масса мышьяка

Относительной молекулярная масса вещества (M r) - это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии мышьяк существует в виде одноатомных молекул As, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 74,9216.

Аллотропия и аллотропные модификации мышьяка

Подобно фосфору мышьяк существует в виде нескольких аллотропических форм. При быстром охлаждении пара (состоящего из молекул As 4) образуется неметаллическая фракция - желтый мышьяк (плотность 2,0 г/см 3), изоморфный белому фосфору и подобно ему растворимый в сероуглероде. Эта модификация менее устойчива, чем белый фосфор, и при действии света или при слабом нагревании легко переходит в металлическую модификацию - серый мышьяк (рис. 1). Он образует серо-стальную хрупкую кристаллическую массу с металлическим блеском на свежем изломе. Плотность равна 5,75 г/см 3 . При нагревании под нормальным давлением он сублимируется. Обладает металлической электрической проводимостью.

Рис. 1. Серый мышьяк. Внешний вид.

Изотопы мышьяка

Известно, что в природе мышьяк может находиться в виде единственного стабильного изотопа 75 As. Массовое число равно 75, ядро атома содержит тридцать три протона и сорок два нейтрона.

Существует около 33-х искусственных не стабильных изотопов мышьяка, а также десять изомерных состояний ядер, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 73 As с периодом полураспада равным 80,3 дня.

Ионы мышьяка

На внешнем энергетическом уровне атома мышьяка имеется пять электронов, которые являются валентными:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 .

В результате химического взаимодействия мышьяк отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

As 0 -3e → As 3+ ;

As 0 -5e → As 5+ .

Молекула и атом мышьяка

В свободном состоянии мышьяк существует в виде одноатомных молекул As. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу мышьяка:

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Людям элементарный мышьяк и ядовитые свойства его соединений известны очень давно. К такому выводу можно прийти зная, что метод определения смерти от отравления мышьяком, которым пользуются и в настоящее время, создал Джеймс Марше в 1836 году.

Мышьяк или «король ядов» – это простое вещество, изредка встречающееся в природе в свободном виде. Он представляет собой металл хрупкой структуры, серого цвета со слегка зеленоватым оттенком и выраженным стальным отблеском.

В кристаллическом состоянии он похож на другие металлы и обладает хорошей тепло и электропроводностью, но его неметаллические свойства гораздо более выражены. Например, любой гидроксид мышьяка является кислотой.

Элементарный мышьяк, а также любые его соединения, исключительно ядовиты, но получить такие вещества достаточно сложно, поскольку он реагирует со подавляющим большинством металлов и неметаллов только при очень высоких температурах.

В течение тысячелетий, элементарный мышьяк – металл и его оксиды принимали за одно и то же вещество. Ясность была внесена только в конце 18 века. В химической таблице Менделеева название мышьяка (33As) звучит как arsenic, от латинского arsenicum – прямого заимствования из греческого языка, которое в свою очередь является трансформацией zarnik. Именно так древние персы и ассирийцы называли хорошо им известный жёлтый аурипигмент (сульфид мышьяка).

Возникновение русского названия приписывают народному словосочетанию «мышь» и «яд», поскольку оксид на протяжении длительного времени был единственным действенным веществом для борьбы с грызунами.

Производство и области применения

На сегодняшний момент известны чуть более 200 минералов, которые содержат мышьяк. В большинстве случаев он присутствует в залежах серебряной, медной или свинцовой руды. Тем не менее, минерал, который имеет основную промышленную значимость – это мышьяковый колчедан или арсенопирит.

Среди многочисленных способов получения металлического (серого) мышьяка является обжиг арсенопирита с последующим восстановлением его оксида при помощи антрацитного угля, но при этом основная часть сырья перерабатывается в мышьяк белый или триоксид мышьяка - мышьяковистый ангидрид.

Применение мышьяка серого – серебристого крупнокристаллического металла, особо важно для металлургического производства, потому что его используют:

• в качестве флюса или легирующей присадки для производства некоторых сплавов;
• как добавка, повышающая твёрдость свинцовых и медных изделий, и увеличивающая поверхностное натяжение жидкого свинца.

Применение мышьяка III – триоксид мышьяка, гораздо шире:

• в сельском хозяйстве – протравка семян, борьба с болезнями у растений, уничтожение насекомых-вредителей и грызунов;
• в стекольной промышленности – получение стёкол с лёгкой плавкостью, бесцветных стёкол, а также при производстве зеркал;
• в кожевенной промышленности – консервация кожи;
• в лабораторных химических анализах соли мышьяка – аналитические реагенты;
• защита от гниения деревянных изделий наружного применения – шпалы, столбы, ограды;
• нерастворимые соли мышьяка применяются для изготовления материалов для полупроводников, в том числе и ионоселективных мембран;
• производство боевых отравляющих веществ – стойкого люизита и ядовито-дымного адамсита;
• в медицине – для изготовления лекарств, а также при лечении зубов – в качестве анестетика.

Техника безопасности на производстве

В настоящее время утверждены следующие основные меры техники безопасности при работе с мышьяком:

• полная герметичность аппаратуры;
• применение интенсивной вентиляции для удаления газов, порошка и пыли, а также выполнение анализа воздушной среды согласно установленного графика;
• применение индивидуальных средств защиты: очки, перчатки, специальные костюмы, в случае необходимости – противогаз;

Для каждой отрасли производства прописаны свои особые правила, а инструктаж работников по ТБ проводится под подпись ежегодно 1 раз в квартал. К работе с мышьяком не имеют допуска женщины и юноши до 18 лет, а мужчины обязаны проходить ежеквартальные медицинские обследования.

Возможные причины отравления

Можно ли отравиться мышьяком сегодня? Конечно да, ведь никто из работников не застрахован от несчастного случая на производстве, а во время использования ядов на основе мышьяка в быту, возможно его случайное попадание внутрь организма. Иногда фиксируются умышленные случаи отравления – самоубийство или убийство. Все перечисленные эпизоды относят к острым отравлениям.

Отравиться мышьяком можно и при профессиональном воздействии малых доз, а также при длительном употреблении загрязнённой воды или приёме медицинских препаратов. Такие отравления относят к категории хронических.

К особой, подострой категории отравления относятся случаи попадания человека в зону действия адамсита, применяемого полицейскими некоторых стран для разгона массовых демонстраций. В ядах, отнесённых к боевым отравляющим веществам, адамсит занимает позицию среди стернитов – соединений, раздражающих верхние дыхательные пути.

Ещё одной бытовой причиной отравления мышьяком является сбор грибов в местах уничтожения химического оружия или недобросовестной утилизации отходов с содержанием мышьяка. В плодовых телах у грибов, произрастающих в таких местностях, концентрация мышьяка превышает допустимую в 1 000 раз, но при этом ни на вкус, ни на запах они ничем не отличаются от таких же грибов, растущих на соседних «чистых» участках. Более того, учёные пришли к выводу, что мицелии предпочитают почвы богатые мышьяком, поэтому есть грибы, купленные с рук без соответствующего лабораторного анализа, достаточно опрометчиво.

Не следует забывать и о том, что острое, подострое или хроническое отравление мышьяком можно получить и при ненадлежащем мытье овощей или фруктов, поскольку для борьбы с грызунами в хранилищах активно используются препараты на основе мышьяка.

Действие мышьяка на организм человека

Мышьяк быстро и легко проникает через кожные покровы, лёгкие и ЖКТ, при этом неорганические соединения, триоксид мышьяка, абсорбируются легче органических. Наиболее опасен для человека газообразный арсин или мышьяковистый водород. В чистом виде арсин ничем не пахнет, поэтому прежде чем использовать его на производстве к нему добавляют специальную примесь, после чего он приобретает запах чеснока.

После проникновения внутрь, в течение суток мышьяк поражает все внутренние органы, попадая в них с кровотоком, а через 2 недели его следы можно обнаружить в костях, кожных покровах, волосах и ногтях.

Из организма мышьяк выводится достаточно долго, потому что с калом экскретируется только около 7%. И несмотря на то, что моча выводит 93%, даже после принятия единичной дозы, и по прошествии 10 суток, в ней всё ещё присутствуют его следы.

Независимо от пути проникновения, действует мышьяк следующим образом:

• попадая в плазму крови вступает в прочную связь с гемоглобином;
• по кровеносным сосудам достигает всех органов, в том числе и тканей нервной системы;
• вызывает сбой в биохимии клеточного дыхания.

Симптоматика

Характерные симптомы отравления мышьяком зависят от дозы полученного вещества.

Смертельная доза для человека при отравлении мышьяком, в случае если был проглочен триоксид мышьяка, находится в границах между 50 и 340 мг. Её величина напрямую зависит от состояния здоровья и массы человека, а также какого рода было отравляющее вещество.

Для мышьяковистого водорода смертельные показатели следующие:

• вдыхание газа на протяжении 15 мин с концентрацией 0,6 мг/л;
• 5 мин – 1,3 мг/л;
• несколько вдохов – 2-4 мг/л;
• моментально – 5 мг/л.

Признаки отравления зависят от разновидности поражения:

• Острая форма – есть металлический привкус во рту, преследует жжение в горле и спазмы гортани. Кожные покровы становятся синюшными, а склеры глаз и ладони жёлтыми. Падает АД и возникают сильные приступы головокружения. Развивается острая почечная и печёночная недостаточность. Сильно болит живот и возникает неудержимый понос, быстро выводящий из организма жидкость, как результат – обезвоживание. В тяжелых случаях возможны: спазм или отёк лёгких, паралич, потеря сознания и коматозное состояние.
• Подострая форма – сильное раздражение глаз и слизистых оболочек, приводящие к слезотечению и «насморку». Чихание, кашель и стеснение в груди. Возможны тошнота и рвота, с послевкусием металла во рту. Преследует особо тяжёлая головная боль.
• Хроническая форма – анемичные состояния, общее недомогание и быстрая физическая утомляемость. Возникает слабость конечностей, потеря периферической чувствительности, онемение участков кожи и «беганье мурашек». Развивается устойчивый купероз, телеангиэктазии и сосудистые звёздочки по всему телу. Возможны грозные последствия – развитие энцефалопатии и токсического гепатита. Ввиду своей большой канцерогенности, мышьяк может быть толчком к развитию онкологических заболеваний.

Типичный признак хрониеского отравления мышьяком – белые полоски на ногтях

У мужчин, долго работающих на вредном производстве, отравление мышьяком вызывает симптомы и следующие изменения:

• гиперкератоз - чрезмерное разрастание поверхностных слоёв кожи;
• сухость, шелушение и отслоение кожи на всех участках тела;
• усиление пигментации красного оттенка в области висков, век, шеи, под мышками, на сосках и мошонке;
• на ногтях возникают поперечные белые полоски.

Отравление мышьяком в стоматологии

Мышьяк в медицине применяется как составная часть некоторых лекарств, вызывающих местное и общее воздействие. Он может помочь вызвать раздражение, прижечь или обезболить, выступить в роли регулятора обмена веществ и кроветворения. Препараты на основе органических соединений мышьяка широко применяются для химиотерапии, при спирохетозах, других многочисленных болезнях, вызываемых простейшими, а также для лечения сифилиса, возвратного тифа, малярии, ангины Симановского–Венсана.

Поскольку в отечественной стоматологии до сих применяют мышьяковые пасты, то многие люди мучаются вопросами: почему применяют и возможно ли отравление мышьяком при лечении зубов, сколько можно держать мышьяк в зубе и что будет если проглотить мышьяк из зуба? Ответим коротко и по порядку:

• после мышьяка нерв в зубе погибает;
• серые мышьяковые пасты применяют в частных стоматологических кабинетах в качестве анастетика для девитализации пульпы в случае невозможности применения современных средств из-за их непереносимости, а в государственных – это возможно или по старинке, или из-за их дешевизны;
• даже ребёнку, отравиться мышьяковой пастой при лечении зубов невозможно;
• держать девитализирующие пасты можно на однокорневых зубах максимум 24 часа, а на других – только до 48 часов, иначе зуб почернеет;
• пасту Депульпин можно держать 2 недели;
• если съесть ватку с пастой мышьяка ни чего страшного не произойдёт, но всё-таки лучше соблюсти следующие процедуры:
  • тщательно прополоскать ротовую полость и дупло зуба чуть тёплым настоем аптечной ромашки или слабо концентрированным содовым раствором;
  • в полость зуба положить сухой ватный шарик;
  • необязательно, но для «успокоения души», если есть, принять любой вид сорбента или выпить стакан молока, можно скушать 100 г творога;
  • в ближайшее время посетить врача.

На заметку. Терпеть зубную боль под пломбой с мышьяковой пастой не следует. Необходимо внеплановое посещение стоматолога.

Первая помощь при отравлении

Как вести себя при отравлении мышьяком и как вывести его из организма? При оказании первой помощи следует придерживаться следующего алгоритма:

1. Вызвать скорую помощь и обеспечить приток в помещение свежего воздуха.
2. Дать рвотное средство.
3. Обильно промыть желудок.
4. Напоить молоком со сбитым белком или дать любой имеющийся сорбент.
5. Положить на живот горячую грелку.
6. Если есть выпить несколько стаканов раствора – 1 столовая ложка жжёной магнезии, растворённая в 200 мл воды.
7. Запрещено – кислое питьё и вдыхание нашатыря.
8. Если есть судороги – активно растирать конечности.

Есть ли антидот от мышьяка и где взять таковой?

В медицинских пунктах предприятий, где используется мышьяк, в аптечке СП обязательно присутствует специфическое противоядие – унитол.

В случаях неосторожного бытового отравления, следует сообщить о своих подозрениях оператору скорой медицинской помощи, для того чтобы бригада смогла ввести его сразу же по приезду.

Лечение

Терапевтические действия зависят от тяжести проявления интоксикации. При острых отравлениях применяют инъекции димеркапрола (унитола):

• в первые сутки через каждые 6 часов по 2-3 мг/кг;
• 2-5 день после отравления – каждые 12 часов;
• 6-10 день – 1 раз в сутки.

При тяжелой симптоматике доза унитола увеличивается до 3-5 мг/кг.

Для снятия болей в животе применяют уколы атропина с морфином, а для предотвращения оттока жидкости из организма – капельницы физраствора с глюкозой и адреналином, внутривенное введение хлористого кальция и тиосульфата натрия. При болях в животе делают инъекции морфина с атропином. В случае развития острой почечной недостаточности применяют гемодиализ и/или обменное переливание крови.

При лечении хронических форм отравления применяют D-пеницилламин курсами по 5 дней.