Как сделать мышьяк

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 05.10.2024

Мышья́к — химический элемент с периодической системе , обозначается символом As.

Содержание

История

Происхождение названия

Схема атома мышьяка

Название мышьяка в русском языке связывают с употреблением его соединений для истребления мышей и крыс. Греческое название arsenikon происходит от персидского زرنيخ (zarnik) — «жёлтый Нахождение в природе

Мышьяк — рассеянный элемент. Содержание в земной коре 1,7·10 -4 % по массе. Это вещество может встречаться в самородном состоянии, имеет вид металлически блестящих серых скорлупок или плотных масс, состоящих из маленьких зернышек. Известно около 200 мышьяксодержащих Получение

Открытие способа получения так называемого металлического мышьяка (серого мышьяка) приписывают знаменитому средневековому алхимику Применение

Мышьяк используется для Биологическая роль и физиологическое действие

Мышьяк и все его соединения ядовиты. При остром отравлении мышьяком наблюдаются центральной нервной системы. Сходство симптомов отравления мышьяком с симптомами poudre de succession ). В ПДК в воздухе для мышьяка 0,5мг/м³. Работают с мышьяком в герметичных боксах, используя защитную спецодежду. Из-за высокой токсичности соединения мышьяка использовались Германией как отравляющие вещества в Первую мировую войну . Существует предположение, что соединениями мышьяка был отравлен [1] .

Ссылки

Это незавершённая статья о химическом элементе. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её.

az:Arsen bs:Arsen co:Arsenicu cs:Arsen da:Arsen de:Arsen fur:Arsenic ga:Arsanaic hr:Arsen id:Arsen is:Arsen it:Arsenico lb:Arsen lv:Arsēns nn:Arsen no:Arsen pam:Arsenic pl:Arsen qu:Arsiniku ro:Arsen simple:Arsenic sl:Arzen

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, мышьяк является одним из самых необходимых элементов. При работе с его соединениями необходимо придерживаться правил техники безопасности, что поможет избежать нежелательных последствий.

Свойства мышьяка. Мышьяк – очень интересное вещество. Подобно фосфору, сере, углероду и многим другим элементам, он может быть получен в разных видах. Самым обыкновенным его видоизменением является металлический, или серый, мышьяк. Это кристаллическая масса, по своему цвету похожая на сталь. Она блестит, как металл, и в 2,5 раза лучше ртути проводит электрический ток. Вместе с тем серый мышьяк хрупок. При нагревании до 615 °С он, не расплавляясь, превращается в бесцветные пары. Для того чтобы получить мышьяк в расплавленном виде, его надо нагревать под давлением. При быстром охлаждении паров мышьяка получаются мягкие прозрачные кристаллики желтого цвета. Это желтый мышьяк. Он напоминает желтый фосфор и подобно ему растворяется в сероуглероде, быстро окисляется на воздухе и при этом светится.

Желтый мышьяк очень неустойчив. Стоит немного нагреть его или оставить (в закрытом сосуде) на свету – и перед вами уже блестит серый мышьяк. Если быстро нагревать последний в струе водорода или пропускать соединение мышьяка с водородом АsН₃ через раскаленную стеклянную трубку, то получается черный мышьяк. Этот его вид не окисляется на воздухе, но при 360 °С снова превращается в обыкновенный серый мышьяк.

Если нагреть серый мышьяк на воздухе до 400 °С, он воспламенится. Его пламя синеватого цвета. Горящий мышьяк распространяет вокруг себя облако очень ядовитого белого дыма, сильно пахнущего чесноком, состоящего из частичек триоксида мышьяка Аs₂О₃. В кислороде мышьяк сгорает, образуя ослепительно блестящее пламя. Мышьяк, особенно в виде порошка, моментально сгорает в хлоре.

И сам мышьяк, и большинство его соединений очень ядовиты. Особенной ядовитостью обладают растворимые соединения мышьяка и газообразный мышьяковистый водород АsН₃.

По своему ядовитому действию соединения мышьяка располагаются в следующем порядке: наиболее ядовито газообразное соединение – мышьяковистый водород, за ним следует мышьяковистый ангидрид и соли мышьяковистой кислоты, далее мышьяковая кислота со своими солями. Завершают этот ряд веществ сульфидные соединения. Люди, позвоночные животные, насекомые, растения, бактерии отравляются и гибнут под действием мышьяка и его соединений. Ядовитое действие соединений мышьяка на животных и человека объясняется тем, что эти вещества нарушают деятельность частей мозга, управляющих органами кровообращения, и вызывают паралич дыхательного центра.

Мышьяк в природе. Содержание мышьяка в земной коре очень невелико – всего около одной десятитысячной доли процента. Однако его малые количества могут быть найдены почти всюду в природе: в растениях, каменном угле, морской воде, воде многих источников, в органах животных и человека.

В земной коре это вещество иногда встречается в самородном состоянии, имеет вид металлически блестящих серых скорлупок или плотных масс, состоящих из маленьких зернышек. В России такой мышьяк встречается на Урале. Гораздо чаще можно найти минералы, представляющие собой соединения мышьяка. Довольно часто встречаются два природных соединения мышьяка с серой: оранжево-красный прозрачный реальгар АsS и лимонно-желтый аурипигмент Аs₂S₃.

Одна из наиболее распространенных руд мышьяка – мышьяковый колчедан (арсенопирит) – представляет собой минерал FeS₂•FeAs₂, или FeAsS. Иногда арсенопирит содержит серебро и золото, и его месторождения разрабатываются для добычи этих металлов.

Производство белого мышьяка по Василию Валентину (1404):
в чашах А – руда, содержащая мышьяк; Б – железные руды,
в которых плотным слоем оседает мышьяк; В – крышки

Получение и применение мышьяка из его соединений. Для получения металлического мышьяка чаще всего нагревают арсенопирит в муфельных печах без доступа воздуха. При этом освобождается мышьяк, пары которого превращаются в твердый мышьяк в железных трубках, идущих от печей, и в особых керамиковых приемниках. Остаток в печах потом нагревают при доступе воздуха, и тогда мышьяк превращается в Аs₂O₃. Металлический мышьяк получается в довольно незначительных количествах, и главная часть мышьякоcодержащих руд перерабатывается в белый мышьяк, т.е. в триоксид мышьяка – мышьяковистый ангидрид Аs₂О₃.

Мышьяковая кислота Н₃AsO₄ и ее соли значительно менее ядовиты по сравнению с Аs₂O₃ и солями мышьяковистой кислоты. Мышьяковая кислота получается путем окисления различными способами триоксида мышьяка:

Она применяется в некоторых случаях в химической лабораторной практике при получении органических соединений и в промышленности – для изготовления красителей и в качестве протравы при крашении.

Уже со времени Парацельса известно, что очень небольшие количества соединений мышьяка могут оказывать благоприятное влияние на те живые организмы, которые под действием более значительных доз этих веществ испытывают повреждения и даже гибнут. Лошади, получающие в пище небольшие количества соединений мышьяка, оказываются более других способными к усиленной работе и лучше выглядят. Известно также, что люди, привыкшие к восприятию мышьяковых соединений, отличаются здоровьем и телесной крепостью. В качестве примера часто приводят жителей северо-западной части Штирии, работающих в районе расположения мышьяковых руд. Это обстоятельство находит свое объяснение в том, что небольшие количества соединений мышьяка усиливают работу кроветворных органов и способствуют повышению усвоения азота и фосфора.

Высокочистый мышьяк (99,9999%)
для использования в полупроводниковой
отрасли промышленности

Многие из мышьяковых соединений применяются в качестве лекарств для борьбы с малокровием и рядом тяжелых заболеваний. Из неорганических соединений мышьяка мышьяковистый ангидрид применяется в медицине для приготовления пилюль и в зубоврачебной практике в виде пасты как некротизирующее лекарственное средство.

— Ведь такие вещи случались и раньше, — безжалостно продолжал знаменитый сыщик. — А преступники часто подражают друг другу.

— Но как же узнать, есть там мышьяк или нет? — спросил воображаемый собеседник, растерянно глядя на шоколад.

— Надо сделать небольшой опыт, — спокойно ответил знаменитый сыщик. — Способ Марша. Я как раз этим и собираюсь заняться.

— Как вам сказать. сведущий. Конечно, большую часть своей долгой жизни я посвятил изучению химии, — согласился знаменитый сыщик. — Химия и криминалистика неразделимы, мой юный друг. Понимаете?

Если бы здесь присутствовали бедные родители Калле, они могли бы подтвердить, что большая часть долгой жизни знаменитого сыщика была действительно посвящена изучению химии, и как раз в этом чулане. Правда, они, скорее всего, выразились бы несколько иначе. Они, пожалуй, предпочли бы сказать, что он несколько раз пытался взорвать себя и весь дом, чтобы удовлетворить свое исследовательское любопытство, которое не всегда подкреплялось точными знаниями.

Но воображаемому собеседнику был чужд скепсис, свойственный родителям. Он с интересом наблюдал, как знаменитый сыщик доставал с полки какие-то приборы, спиртовку, разные стеклянные трубки и банки.

— Прежде всего нам нужен аппарат для получения водорода, — важно сказал он. — Вот он. Это обыкновенная колба, в которую я наливаю серную кислоту и кладу несколько кусочков цинка. Тут выделяется водород, так? Если теперь сюда ввести мышьяк в каком угодно виде, то получится газ AsH₃ — мышьяковистый водород. Отсюда газ поступает для просушивания в трубку с сухим хлористым кальцием, а затем вот в эту узенькую трубочку. Здесь мы подогреваем газ на спиртовке, и он распадается на водород и чистый мышьяк, причем мышьяк осаждается на стенках трубки в виде блестящего серо-черного налета. Так называемое мышьяковое зеркало — надеюсь, вы о нем слышали, мой молодой друг?

Его молодой друг никогда ни о чем не слышал, но он с неослабевающим интересом следил за всеми приготовлениями.

— Но не забудьте — я вовсе не утверждаю, что в шоколаде действительно есть мышьяк, — заметил Калле, когда он наконец зажег спиртовку. — Просто я для порядка делаю небольшой опыт и искренне надеюсь, что мои подозрения неосновательны.

В чулане воцарилась тишина. Знаменитый сыщик настолько погрузился в исследования, что совсем позабыл о своем юном друге.

Стеклянная трубочка подогрета. Калле измельчил кусочек шоколада, всыпал его через воронку в колбу и принялся ждать, затаив дыхание.

Что такое? Да это же оно! Мышьяковое зеркало! Страшное доказательство его правоты. Не веря своим глазам, Калле уставился на пробирку. В глубине души он все время сомневался. Теперь сомнения рассеялись. Но ведь это означает. означает что-то ужасное!

Кто же не знает мышьяк!

И при чем здесь мыши?

При взгляде на посиневшее лицо Эммы, все в капельках пота, казалось, что оно покрыто свинцовым налетом. Зубы у нее стучали, расширенные зрачки, должно быть, неясно различали предметы. Между тем кричать она стала громче. Внезапно из груди у нее вырвался глухой стон. После этого она объявила, что ей хорошо, что она сейчас встанет. Но тут ее схватила судорога.

Химики на службе закона

В 1836 году английский химик Джеймс Марш, ассистент знаменитого Майкла Фарадея, усовершенствовал метод Шееле. Он воспользовался нестойкостью арсина к нагреванию: при 300–400° этот газ разлагается, образуя простые вещества. Для тех, кто изучал Периодический закон, это неудивительно, ведь прочность связей в водородных соединениях неметаллов уменьшается в главной подгруппе с возрастанием порядкового номера элемента. Значит, фосфин РН₃ менее прочен, чем аммиак NH₃, а арсин еще менее прочен, чем фосфин. Именно методом Марша и воспользовался Калле. Сначала он восстановил мышьяк до арсина:

затем осушил его, пропуская через безводный хлорид кальция, а потом нагрел трубочку, через которую проходил арсин, и произошло разложение:

а образовавшийся мышьяк в виде блестящего металлического зеркала осел на стенках трубочки. Отдадим должное Астрид Линдгрен (а также переводчице ее чудесной повести Н. Городинской) — техника эксперимента описана толково.

Марш осаждал мышьяк на фарфоровой пластинке, расположенной у отверстия трубки. Такое же зеркало, только сурьмяное, можно наблюдать для соединений сурьмы. Чтобы не перепутать мышьяковое зеркало с сурьмяным, Марш доработал метод. Зеркальный налет окислялся на воздухе и переводился в раствор в виде мышьяковистой кислоты Н₃AsO₃, которая, в отличие от соединений сурьмы, дает желтый осадок с нитратом серебра:

Метод Марша обладал высокой для своего времени чувствительностью, позволяя обнаруживать мышьяк в образцах, содержащих от 0,001 мг этого элемента. Над разработкой своего метода Джеймс Марш работал четыре года. Подтолкнул его к исследованию проблемы судебный казус. Некий Джон Бодл, угостивший своего дедушку кофе с мышьяком, был оправдан судом, потому что результат химического анализа на мышьяк не убедил присяжных. Анализ заключался в пропускании сероводорода через раствор мышьяковой соли, а проводил анализ по делу Бодла Джеймс Марш. Неудача в суде, из-за которой преступник остался безнаказанным, побудила Марша заняться разработкой надежного теста на мышьяк. А Джон Бодл впоследствии сам сознался в своем преступлении.

Родственники мужа, заподозрив неладное, сохранили остатки отравленной пищи. Мари не подозревала, что науке уже известен метод распознавания мышьяка. Первая экспертиза, проведенная двумя не знакомыми с методом Марша врачами, свидетельствовала в пользу Мари, однако прокурор подверг ее результаты сомнению и привлек других экспертов. Они знали о методе Марша, но не обладали практическими навыками в его использовании. Снова неудача. И только парижский врач-токсиколог Матьё Орфила, принявший участие в очередной экспертизе, смог доказать виновность Мари Лафарж, обнаружив в остатках еды и в организме покойного высокое содержание мышьяка. С этого момента метод Марша прочно вошел в криминалистику и отравители мышьяком стали получать по заслугам.

Почему мышьяк ядовит

Оказывается, мышьяк, подобно другим ядовитым веществам, таким, как соединения ртути, свинца, сурьмы и др., вступает в химическую реакцию с сульфгидрильными, или тиольными, группами (-SH), входящими в состав белковых молекул. Поскольку ферменты (катализаторы биохимических процессов в организме) представляют собой белковые молекулы, то понятно, что мышьяк, блокируя сульфгидрильные группы этих молекул, выводит из строя ферменты. При этом нарушается течение биохимических процессов, обеспечивающих, например, передачу нервного импульса, тканевое дыхание и прочее. Отсюда клинические симптомы отравления мышьяком: снижение кровяного давления, признаки нарушения деятельности центральной нервной системы, судороги.

В качестве противоядия для тиоловых ядов, к которым относится мышьяк, используют вещества, содержащие сульфгидрильные группы и способные более прочно, чем белки, связывать соединения мышьяка, ртути и других тяжелых металлов. Одно из таких веществ, унитиол (димеркаптопропансульфонат натрия), является универсальным антидотом (противоядием) при отравлениях мышьяком и тяжелыми металлами. Для профилактики хронического отравления тиоловыми ядами на производстве нужны вещества, не наносящие вред организму при длительном применении. Одним из таких средств оказалась группа природных полисахаридов — пектины. Пектины способны связывать катионы тяжелых металлов и мышьяка. Вырабатываются пектины плодами растений, например яблоками. Яблочный мармелад богат пектинами. Собственно, благодаря пектинам яблоки и образуют мармелад.

Тайна смерти Наполеона

Особо богаты сульфгидрильными группами белки волос и ногтей, поэтому в волосах и ногтях мышьяк (как, впрочем, и сурьма, и ртуть, и свинец, и другие тяжелые металлы) накапливается. При этом по длине волоса он будет распределен неравномерно, если в какие-то периоды жизни в организм его поступало больше, чем обычно. Этот факт позволяет установить динамику поступления мышьяка в организм, если исследователь располагает образцом волос жертвы и надежным методом обнаружения в нем мышьяка.

Такой метод (более чувствительный, чем метод Марша) используют в современной криминалистике начиная с 50-х годов ХХ века. Это нейтронно-активационный анализ. Суть метода в том, что при облучении нейтронами материала, содержащего стабильные изотопы какого-то элемента (например, мышьяка), их ядра поглощают нейтроны и становятся нестабильными, то есть подверженными радиоактивному распаду. По характеру радиоактивного излучения можно судить о том, какой элемент содержится в образце, а по интенсивности излучения — о концентрации этого элемента. Для таких исследований требуется источник медленных нейтронов (к примеру, ядерный реактор) и прибор для фиксации радиоактивного излучения (спектрометр). Автор метода, венгерский химик Дьёрдь де Хевеши были удостоен Нобелевской премии в 1943 году.

Более 30 лет назад в руках английского физикохимика Дэвида Джонса оказался кусок обоев из спальни Наполеона. Анализ показал, что на 1 м 2 площади этих обоев приходилось 0,12 г мышьяка. Но еще в конце XIX века были проведены исследования, доказавшие, что при содержании 0,015 г мышьяка на 1 м 2 обоев жильцы помещения испытывают недомогания, в частности страдают желудочно-кишечными заболеваниями, которые прекращались после смены обоев. Обои с острова Святой Елены содержали мышьяка на порядок больше! Из обоев он мог поступать в воздух, оттуда в легкие. К этому процессу, скорее всего, причастна плесень Scopulariopsis bevcaulis, бытующая на острове. Известно, что эта плесень способна перерабатывать ядовитые для нее соединения мышьяка в газообразный триметиларсин, еще более ядовитый, но уже для людей. Недаром свита Наполеона постоянно жаловалась на желудочные хвори, приступы озноба и опухание конечностей — симптомы хронического отравления мышьяком. А тот факт, что обои в резиденции экс-императора страдали от плесени, подтвержден документально.

Согласно другой версии, в волосах была обнаружена сурьма, по ошибке принятая за мышьяк, а попадала она в организм с лекарством, которое регулярно принимал Наполеон. Сурьма тоже ядовита, но в гораздо меньшей степени, потому что под действием желудочного сока ее соединения превращаются в нерастворимые продукты, не способные всасываться стенками кишечника.

Мышьяк не только для мышей

А в 1851 году в одном из венских журналов появилась публикация о давнем обычае жителей Штирии, горного района в Австрии, поедать мышьяк. Благодаря ему горцы легче передвигались по пересеченной местности, меньше уставали, а кожа и волосы у них становились красивее.

Стоматологическое лечение очень сложное в основном именно из-за болезненности большей части манипуляций и процедур. Сегодня стоматологи применяют большое количество обезболивающих средств, одним из которых является мышьяковистая паста, используемая для депульпироания зуба.

Немного информации о мышьяке

Мышьяк, или арсеникум – это 33 элемент таблицы Менделеева. Его русское название появилось благодаря тому, что раньше мышьяком активно травили крыс и мышей. Мышьяк также токсичен для человека – опасная доза составляет 5-50 миллиграммов внутрь. Нерв мышьяк убивает просто – он оказывает на него прямое цитотоксическое действие, что вызывает нарушение дыхания тканей зуба, гибель белков пульпы и остановку кровоснабжения вкупе с блокадой передачи импульсов к нервным окончаниям.

Стоматологический мышьяк

Разумеется, в стоматологии применяют не чистый мышьяк, а пасты на основе мышьяковистого ангидрида. У них примерно такой состав:

Треть пасты – мышьяковистый ангидрид;
Чуть меньше трети - анестезирующее вещество – новокаин, лидокаин и др.;
5% - антисептики для обеззараживания пульпы и уничтожения вредоносной микрофлоры;
1% - вяжущее вещество, позволяющее продлить действие пасты;
Наполнитель, который заполняет остальную массу пасты.

Как долго держат мышьяк в зубе

Установка мышьяка проходит просто – под анестезией вскрывается пульпа, в нее вносится шарик пасты, накрывается фенолом или камфора, а затем – герметизирующей повязкой из специальной пасты. На однокорневые зубы мышьяк ставят на сутки, на остальные – на двое суток. Врач всегда назначает точное время следующего посещения, и его ни в коем случае нельзя откладывать, даже если зуб перестал болеть (что, скорее всего, и произойдет). Недопустимо держать пасту дольше трех дней – это может привести к серьезным осложнениям, самое малое из которых – почернение зуба.

Как вытащить из зуба мышьяк

Если вы по какой-то причине не можете посетить врача в назначенное вам время, удалить пасту можно и самостоятельно. Для этого тщательно почистите зубы, вымойте руки и продезинфицируйте швейную иглу, иглу шприца или тонкий пинцет. Можно для надежности подержать инструмент в растворе марганцовки или в водке.

Затем у зеркала осторожно расковыряйте мягкую пломбу, стараясь не задевать десну и не углубляться в полость. Вы увидите сероватую пасту, которую и нужно вынуть одним движением, ни в коем случае не проглотив.

После этого прополоскайте рот содовым раствором или отваром ромашки, а в полость положите ватный тампон. Постарайтесь как можно быстрее посетить стоматолога, так как вскоре начнется разложение убитого нерва, что легко может стать причиной воспаления.

Вред от мышьяка

Мышьяк – это очень сильный токсин, так что сейчас стоматологи стараются применять его как можно реже. При передерживании мышьяка могут возникнуть такие последствия, как:

Отек пульпы;
Почернение дентина;
Медикаментозный периодонтит;
Омертвение тканей кости и надкостницы;
Общее отравление.

По причине токсичности мышьяк больше не применяется для лечения зубов детей и беременных. К тому же, существует немало средств, которые позволяют убить пульпу и нервы менее вредным способом.

Тем не менее, мышьяк все равно используется в современной стоматологии – например, из-за аллергий пациентов на анестезию или индивидуальной непереносимости обезболивающих. Кроме того, в некоторых государственных клиниках его просто используют по привычке, как самый дешевый и известный препарат.

Боли в зубе с мышьяком

Теоретически при установке в зуб мышьяковистой пасты любая боль в скором времени должна стихнуть – сначала за счет обезболивающего, а потом из-за блокировки нервных окончаний. Однако иногда бывает так, что боль не только не стихает, но и усиливается. Этому есть несколько причин:

Недостаточная доза или высокий порог чувствительности к мышьяку, из-за чего мышьяк не убивает нерв;
Медикаментозное воспаление тканей из-за мышьяка;
Некроз тканей надкостницы или кости;
Аллергия на мышьяк или другие составляющие пасты;
Неправильная установка мышьяка.

Ни в коем случае не стоит терпеть боль под пломбой с мышьяком – нужно немедленно идти к врачу, чтобы он разобрался в причинах негативной реакции на пасту.

Читайте также: