Мышьяк

Что это такое? Описание элемента и его физических свойств

Элемент  таблицы Менделеева имеет официальное название  (Arsenicum) или арсеник, что означает желтый аурипигмент, а русское название, скорее всего связано с тем, что его соединения применяются для уничтожения мышей и грызунов. В таблице Менделеева химический элемент располагается под порядковым номером 33 и обозначается  — As.

Мышьяк условно относят к химическим элементам группы полуметаллов, но многие ученые считают, что это все же скорее неметалл. Одной из особенностей, отличающих данный элемент от подобных ему – чрезвычайная плотность, что существенно влияет на физические и химические свойства. Его атом имеет 3 холостых электрона и валентность 3, что определяет химические свойства.

Полуметаллу свойственен стальной цвет, с зеленоватым отливом, но он может быть и желтоватым, некоторые разновидности бывают черными, правда в чистом виде он  встречается редко, являясь сопутствующим компонентом в свинцовых, медных или серебряных рудах.

Наибольшие месторождения, на которых добывают этот элемент, расположены в Грузии, Средней Азии, Казахстане, Великобритании, США, Канаде и других странах Европы и Азии, в некоторых регионах России.

Несмотря на высокий уровень токсичности, арсеник обладает многими важными качествами, используемыми как в медицине, так и в промышленности. В чистом виде As применяется в процессе синтеза полупроводников. Еще один важный метод использования, при изготовлении красок: в создании краски как для живописи, так и для кожевенного производства применяют сульфиды этого вещества. В химической промышленности используется мышьяковая кислота, образуемая в результате окисления исходного материала.

Интересные исторические данные   

В 19 столетии с Штатах и некоторых странах Европы прокатился слух о чудотворном косметическом лекарстве под названием Арсеник, все дамы были уверены, что оно придает коже бледность благородную, а глазам живой блеск.

Дозировки приема лекарства были строго регламентированы, начинались с маленьких доз и постепенно повышались….

А еще описаны моменты использования этого вещества, как средство для похудения. Его мизерными дозами добавляли в таблетки для снижения веса. К чему это приводило в итоге, история умалчивает.

В интернете мне попалось фото вырезки из газеты Нью-Йорка, в которой дается рецепт вкусных вафель с мышьяком.

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.

Примечания

1. Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — С. 157. — 639 с. — 50 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8.
2. Frisk H. Griechisches etymologisches Wörterbuch, Band I. — Heidelberg: Carl Winter’s Universitätsbuchhandlung. — 1960. — С. 152.
3. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965
4. Неорганическая химия: В 3т. /под ред. Ю. Д. Третьякова. Т. 2 : Химия непереходных элементов : учебник для студ. учреждений высш проф. образования/ А. А. Дроздов, В. П. Зломанов, Г. Н. Мазо, Ф. М. Спиридонов — 2-е изд.,перераб. — М. : Издательский центр «Академия», 2011. — 368 с.
5. Фармакология проф. Николаева. 1943 г. 1-е издание
6. , с. 8.
7. Н. В.ПЕТРОВСКАЯ «САМОРОДНОЕ ЗОЛОТО. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ТИПОМОРФИЗМ , ВОПРОСЫ ГЕНЕЗИСА, ИЗДАТЕЛЬСТВО» НЩКЛ, МОСКВА, 1973

Строение атома и способность образовывать связи

Электронная формула мышьяка — 1s22s22p63s23p63d104s24p3 — 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 ковалентные связи 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 As₂O₃. 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.

Исторические сведения.

Мышьяк относится к пяти «алхимическим» элементам, открытым в средние века (удивительно, но четыре из них – As, Sb, Bi и P находятся в одной группе периодической таблицы – пятой). В то же время соединения мышьяка были известны с древних времен, их применяли для производства красок и лекарств. Особенно интересно использование мышьяка в металлургии.

Несколько тысячелетий назад каменный век сменился бронзовым. Бронза – это сплав меди с оловом. Как полагают историки, первую бронзу отлили в долине Тигра и Евфрата, где-то между 30 и 25 вв. до н.э. В некоторых регионах выплавлялась бронза с особо ценными свойствами – она лучше отливалась и легче ковалась. Как выяснили современные ученые, это был сплав меди, содержащий от 1 до 7% мышьяка и не более 3% олова. Вероятно, поначалу при его выплавке спутали богатую медную руду малахит с продуктами выветривания некоторых тоже зеленых сульфидных медно-мышьяковых минералов. Оценив замечательные свойства сплава, древние умельцы затем уже специально искали мышьяковые минералы. Для поисков использовали свойство таких минералов давать при нагревании специфический чесночный запах. Однако со временем выплавка мышьяковой бронзы прекратилась. Скорее всего это произошло из-за частых отравлений при обжиге мышьяксодержащих минералов.

Конечно, мышьяк был известен в далеком прошлом лишь в виде его минералов. Так, в Древнем Китаем твердый минерал реальгар (сульфид состава As₄S₄, реальгар по-арабски означает «рудниковая пыль») использовали для резьбы по камню, однако при нагревании или на свету он «портился», так как превращался в As₂S₃. В 4 в. до н.э. Аристотель описал этот минерал под названием «сандарак». В I в. н.э. римский писатель и ученый Плиний Старший, и римский врач и ботаник Диоскорид описали минерал аурипигмент (сульфид мышьяка As₂S₃). В переводе с латыни название минерала означает «золотая краска»: он использовался как желтый краситель. В 11 в. алхимики различали три «разновидности» мышьяка: так называемый белый мышьяк (оксид As₂O₃), желтый мышьяк (сульфид As₂S₃) и красный мышьяк (сульфид As₄S₄). Белый мышьяк получался при возгонке примесей мышьяка при обжиге медных руд, содержащих этот элемент. Конденсируясь из газовой фазы, оксид мышьяка оседал в виде белого налета. Белый мышьяк использовали с древних времен для уничтожения вредителей, а также…

В 13 в. Альберт фон Больштедт (Альберт Великий) получил металлоподобное вещество, нагревая желтый мышьяк с мылом; возможно, это был первый образец мышьяка в виде простого вещества, полученный искусственно. Но это вещество нарушало мистическую «связь» семи известных металлов с семью планетами; вероятно, поэтому алхимики считали мышьяк «незаконнорожденным металлом». В то же время они обнаружили его свойство придавать меди белый цвет, что дало повод называть его «средством, отбеливающим Венеру (то есть медь)».

Мышьяк был однозначно идентифицирован как индивидуальное вещество в середине 17 в., когда немецкий аптекарь Иоганн Шрёдер получил его в сравнительно чистом виде восстановлением оксида древесным углем. Позднее французский химик и врач Никола Лемери получил мышьяк, нагревая смесь его оксида с мылом и поташом. В 18 в. мышьяк уже был хорошо известен как необычный «полуметалл». В 1775 шведский химик К.В.Шееле получил мышьяковую кислоту и газообразный мышьяковистый водород, а в 1789 А.Л.Лавуазье, наконец, признал мышьяк самостоятельным химическим элементом. В 19 в. были открыты органические соединения, содержащие мышьяк.

Профилактика и контроль

Первоочередным действием для пораженных регионов является предотвращение дальнейшего воздействия мышьяка путем обеспечения безопасного водоснабжения для питья, приготовления пищи и орошения продовольственных сельскохозяйственных культур. Существует ряд способов для снижения уровней содержания мышьяка в питьевой воде.

• Замена источников с высокой концентрацией мышьяка, таких как грунтовые воды, на безопасные с микробиологической точки зрения источники с низкой концентрацией мышьяка, такие как дождевая вода и прошедшая обработку вода из наземных водоемов. Воду с низкой концентрацией мышьяка можно использовать для питья, приготовления пищи и для орошения, в то время как вода с высокой концентрацией мышьяка может быть использована в других целях, например для мытья и стирки белья.
• Разграничение источников с высокой и низкой концентрацией мышьяка. Например, можно протестировать воду на уровень содержания мышьяка и окрасить разными цветами колодцы или ручные колонки. В сочетании с эффективным санитарным просвещением это может быть действенной и недорогой мерой для быстрого уменьшения воздействия мышьяка.
• Смешивание воды с низкой и высокой концентрацией мышьяка для достижения допустимого уровня содержания мышьяка.
• Установка систем для удаления мышьяка — централизованных или индивидуальных — и обеспечение надлежащей утилизации удаленного мышьяка. Технологии для удаления мышьяка включают: окисление, коагуляцию-осаждение, абсорбцию, ионный обмен и мембранные технологии. Возрастает число эффективных и недорогостоящих вариантов устранения мышьяка из небольших и бытовых источников водоснабжения, хотя все еще имеется недостаточно данных о степени, в которой такие системы эффективно используются в течение устойчивых периодов времени.

Для уменьшения воздействия мышьяка на рабочих местах во время производственных процессов необходимы долговременные мероприятия.

Ключевыми факторами для обеспечения успешных мероприятий являются санитарное просвещение и привлечение отдельных сообществ. Необходимо, чтобы члены отдельных сообществ понимали опасности воздействия высоких концентраций мышьяка и знали источники воздействия мышьяка, включая попадание мышьяка в продовольственные сельскохозяйственные культуры (например, рис) из воды, используемой для орошения, и попадание мышьяка в пищу из воды, используемой для ее приготовления.

Необходимо также проводить мониторинг среди групп высокого риска для выявления ранних признаков отравления мышьяком, обычно кожных проблем.

ПРИМЕНЕНИЕ

Мышьяк используется для легирования сплавов свинца, идущих на приготовление дроби, так как при отливке дроби башенным способом капли сплава мышьяка со свинцом приобретают строго сферическую форму, и кроме того, прочность и твёрдость свинца существенно возрастают. Мышьяк особой чистоты (99,9999 %) используется для синтеза ряда полезных и важных полупроводниковых материалов — арсенидов (например, арсенида галлия) и других полупроводниковых материалов с кристаллической решёткой типа цинковой обманки.

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

Молекулярный вес	74.92 г/моль
Происхождение названия	русское название от слова «мышь», в связи с употреблением его соединений для истребления мышей и крыс. Английское от греч. Arsenikon, изначально применялось к минералу аурипигменту
IMA статус	действителен

Биологическая роль и физиологическое действие

Токсикология

Мышьяк и все его соединения ядовиты и канцерогенны. Смертельная доза мышьяка для человека составляет 50-170 мг (1,4 мг/кг массы тела)[источник не указан 198 дней]. При остром отравлении мышьяком наблюдаются рвота, боли в животе, понос, угнетение центральной нервной системы. Сходство симптомов отравления мышьяком с симптомами холеры длительное время позволяло маскировать использование соединений мышьяка (чаще всего, триоксида мышьяка, т. н. «белого мышьяка») в качестве смертельного яда. Во Франции порошок триоксида мышьяка за высокую эффективность получил обиходное название «наследственный порошок» (фр. poudre de succession). Существует предположение, что соединениями мышьяка был отравлен Наполеон на острове Святой Елены. В 1832 году появилась надёжная качественная реакция на мышьяк — проба Марша, значительно повысившая эффективность диагностирования отравлений.

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

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

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

В западных странах мышьяк был известен преимущественно как сильный яд, в то же время в традиционной китайской медицине он почти на протяжении двух тысяч лет использовался для лечения сифилиса и псориаза[источник не указан 374 дня].

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

Для лечения сонной болезни традиционно используют органические соединения мышьяка[источник не указан 374 дня].

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

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

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

В судебной медицине

Метод обнаружения мышьяка в теле человека, трупах и продуктах питания при подозрениях на отравления был разработан в начале XIX в. английским химиком Джеймсом Маршем.

Жизнь на основе мышьяка

Основная статья: Жизнь на основе мышьяка

Известны экстремофильные бактерии, которые способны выживать при высоких концентрациях арсената в окружающей среде. Было высказано предположение, что в случае штамма GFAJ-1 мышьяк замещает фосфор в биохимических реакциях, в частности, входит в состав ДНК, однако это предположение не подтвердилось.

Описание, состав и свойства мышьяка, применяемого в стоматологии

Мышьяк – это химическое вещество, которое в больших количествах крайне негативно воздействует на организм человека. Однако небольшие дозы этого препарата с успехом применяются в стоматологии.

Фото: мышьяк в зубе

Мышьяк выглядит как пломба стального цвета с вкраплениями зеленого оттенка. Некоторые мышьяковистые пасты имеют насыщенный синий цвет, что позволяет легко отличить препарат от пломбировочного материала.

Мышьяк используется при лечении зубов с XIX столетия. Но на сегодняшний день применение этого вещества в чистом виде не практикуется, для удаления нерва (пульпы) используют соединение на основе его ангидрида, которое называется мышьяковистой пастой и имеет следующий состав:

• Ангидрид, который оказывает девитализирующее воздействие на пульпу – 35%.
• Компоненты, которые обезболивают и делают процесс некротизации пульпы безболезненным для пациента – 30%.
• Антисептики, которые нужны, чтобы отмирающий участок пульпы не вызвал интоксикацию организма – 5%.
• Связывающий компонент, благодаря которому можно «носить» пасту в полости зуба необходимое количество суток – 1%.
• Наполнитель, который позволяет накладывать пасту порционно – 29%.

Для чего нужен мышьяк в зубе

Чтобы узнать, зачем в зуб кладут мышьяк, следует понять, как он действует на мягкие ткани. Изначально врачам были известны только анестезирующие свойства этого вещества, затем они установили, что оно токсично и способно оказывать разрушительное действие на ткани. Именно поэтому стоматологи стали применять пасты на основе мышьяковистого ангидрида, но и в этом виде вещество остается высокотоксичным.

Мышьяковистый ангидрид умерщвляет (растворяет) ткани пульпы – кровеносные и лимфатические сосуды, нервные окончания. После отмирания сосудов, прекращается кровоснабжение пульпы, и она отмирает. Из-за «гибели» нерва, становится невозможной передача нервных импульсов, а значит, после накладывания пасты с мышьяком зуб более не болит.

Профилактика

Отравиться мышьяком может каждый человек. Но отдельные категории граждан относятся к группе повышенного риска подвергнуться воздействию мышьяка. Среди них:

• работающие в компаниях, которые занимаются обработкой древесины этим элементом;
• проживающие в регионах, где имеется повышенный уровень мышьяка в природных условиях;
• работающие на предприятиях электронной, стекольной, металлообрабатывающей и в иных отраслях производства, где применяется этот яд.

Для уменьшения риска отравиться мышьяком, необходимо выполнять правила техники безопасности:

• Пить воду, только прошедшую очистку, употреблять продукты, в качестве которых не сомневаетесь.
• Не хранить дома препараты, в которых содержится мышьяк. Если такое по каким-либо причинам сделать невозможно, то храните их в местах, которые недоступны детям. Нужно не забывать, что детский организм сильнее восприимчив к воздействию яда.
• Особенно беречься следует беременным женщинам, так как вред наносится не только будущей матери, но и ребенку, который родится.
• Работая на производстве, где используется мышьяк, например, используйте средства защиты: одежду, маску и перчатки. Не сжигайте древесный материал, обработанный мышьяком.
• Проживающие в районах, где высокий уровень мышьяка в природе, нужно пить воду очищенную и ограниченно контактировать с почвой.

Правила профилактики просты, но если их выполнять безукоризненно, то можно уберечь себя от столько сложного и опасного заболевания.

Симптомы отравления мышьяком и помощь пострадавшему

Пероральное употребленный мышьяк в чистом виде менее токсичен, чем его соединения. Максимальная суточная доза вещества составляет 20 мг, ее превышение опасно для здоровья человека и вызывает интоксикацию.

Причиной острого отравления мышьяком может стать не только избыточное поступление с пищей, водой и воздухом, но и нарушение правил техники безопасности на производстве или попытки суицида.

Признаки острой интоксикации проявляются в течение трех часов после употребления внутрь:

• ожог слизистых рта, гортани;
• раздражение носоглотки, затруднения при глотании;
• сильная тошнота, рвота, диарея;
• боли в области печени и ЖКТ;
• пожелтение кожи, появление сыпи и пигментных пятен;
• моча черного цвета;
• судороги, онемение конечностей, паралич.

При легком отравлении мышьяком доступным противоядием является казеин – белок, который содержится в молоке. С его помощью можно воспрепятствовать дальнейшему всасыванию токсина в стенки желудка. Однако лечение в домашних условиях не рекомендуется, при появлении первых симптомов следует вызвать бригаду медиков и оказать пострадавшему посильную доврачебную помощь.

Облегчить состояние пострадавшего можно следующим образом:

• вывести человека из зоны поражения (если отравление произошло воздушно-капельным путем);
• при попадании яда на кожу, смыть его остатки водой с мылом;
• промыть желудок слабым раствором поваренной соли и дать принять абсорбенты;
• искусственное дыхание и массаж сердца – по необходимости.

В стационаре лечение производится с помощью специфических антидотов мышьяка – унитиола и ДМПС. По необходимости применяют раствор тиосульфата натрия и проводят гемодиализ. Дальнейшее лечение предполагает строгую диету с обязательным употреблением в пищу молочных продуктов и дополнительное введение витаминов и аминокислот.

К последствиям отравления относят ломкость ногтей, выпадение волос, атрофия мышц и увеличение риска возникновения злокачественных кожных образований. Нарушаются функции кровеносной и пищеварительной систем, печени и органов чувств. Часто воздействие токсина на организм провоцирует развитие гастрита, гепатита и появление раковых опухолей. Список последствий передозировки дополняют речевые расстройства, повышенная тревожность, полиневриты и появление склонности к депрессии.