Fakty o arszeniku

Od czasów Imperium Rzymskiego aż do epoki wiktoriańskiej, arszenik był uważany za „króla trucizn”, jak również za „truciznę królów”. Historia pełna jest opisów zarówno królewskich, jak i pospolitych zabójstw dokonywanych dla osobistych korzyści przy użyciu bezwonnych, pozbawionych smaku – innymi słowy, doskonałych jako trucizna – związków arszeniku.

Ale nawet ze swoją reputacją śmiertelnej substancji, arszenik nadal zajmuje bardzo ważne miejsce w świecie przyrody.

Naturalna substancja chemiczna

W układzie okresowym pierwiastków, arszenik ma numer 33. Atom arsenu ma 33 elektrony i 33 protony z pięcioma elektronami walencyjnymi (tymi, które mogą uczestniczyć w tworzeniu wiązań chemicznych z innymi elektronami) w swojej zewnętrznej powłoce.

Arsen jest krystalicznym metaloidem występującym w skorupie ziemskiej, ale w wolnej postaci jest dość rzadki. Pierwiastek ten jest zwykle spotykany w minerałach, takich jak arsenopiryt, realgar i orpiment, według Koalicji Edukacji Minerałów. Arsenopiryt (FeAsS), siarczek żelaza arsenu, zwany również mispickel, jest najczęstszym minerałem, z którego arsen jest uzyskiwany, według Los Alamos.

Arsen był znany już w IV wieku p.n.e., kiedy Arystoteles odniósł się do jednego z jego siarczków jako „sandarach” lub czerwony ołów, według Chemicool. Albertus Magnus, niemiecki filozof i alchemik, po raz pierwszy wyizolował ten pierwiastek w 1250 roku.

Słowo arszenik pochodzi od perskiego słowa „zarnikh”, co oznacza „żółty orpiment”, który Grecy przyjęli jako „arsenikon”, zgodnie z Los Alamos National Laboratory. Słowo to jest również związane z greckim słowem „arsenikos”, co oznacza „męski” lub „silny”. Łacińskie słowo dla niego stało się „arsenicum.”

Pod standardowym ciśnieniem atmosferycznym, arsen sublimuje, lub zmienia się bezpośrednio ze stanu stałego do stanu gazowego, nie stając się cieczą. Jednak zamieni się w ciecz, gdy zostanie umieszczony pod wysokim ciśnieniem.

Arsen ma wiele form, lub alotropów. Najbardziej powszechne jest metaliczny szary, a następnie żółty, a następnie czarny. Szary arsen, jedyna forma używana w przemyśle, jest najbardziej stabilny z tych trzech i jest najsilniejszym przewodnikiem elektryczności.

Arsen występuje naturalnie w środowisku zarówno w formie organicznej (atomy arsenu związane z węglem) jak i nieorganicznej (bez węgla). Nieorganiczny arsen, najbardziej obfity typ, występuje z wieloma innymi pierwiastkami, szczególnie z siarką, tlenem i chlorem. Arsen nieorganiczny jest typem związanym z bardziej niekorzystnymi skutkami zdrowotnymi dla ludzi.

Tylko fakty

• Liczba atomowa (liczba protonów w jądrze): 33
• Symbol atomowy (na układzie okresowym pierwiastków): As
• Masa atomowa (średnia masa atomu): 74,92160
• Gęstość: 5,776 gramów na centymetr sześcienny
• Faza w temperaturze pokojowej: ciało stałe
• Temperatura topnienia: 1,502.6 stopni Fahrenheita (817 stopni Celsjusza)
• Punkt wrzenia: 1,117.4 F (603 C)
• Liczba izotopów (atomy tego samego pierwiastka z różną liczbą neutronów): 33; 23, których okresy półtrwania są znane; 1 stabilny
• Najczęściej występujące izotopy: As-75 (100 procent naturalnej obfitości)

Niebezpieczeństwa związane z arsenem

Nawet gdy nie ma faulu, arsen nadal stanowi zagrożenie, ponieważ śmiertelne poziomy mogą przedostać się do wody, żywności lub powietrza ludzi. Najpilniejszym problemem jest woda pitna, a w niektórych miejscach ryzyko skażenia arsenem jest szczególnie wysokie.

W 2001 roku, Agencja Ochrony Środowiska (EPA) przyjęła niższy standard dla arsenu w wodzie pitnej. Nowa norma arsenu wynosząca 10 części na miliard (ppb) zastąpiła starą normę 50 ppb.

Bruce A. Stanton, profesor na wydziale mikrobiologii i immunologii w Geisel School of Medicine w Dartmouth College w New Hampshire, powiedział, że w wielu stanach „arsen można znaleźć w wodzie studziennej na poziomie przekraczającym normę EPA wynoszącą 10 ppb.”

„Arszenik w wodzie studziennej jest powyżej normy EPA w aż jednej na pięć studzienek w New Hampshire i wielu innych stanach, w tym Maine, Michigan, Kalifornii, Nowym Meksyku, Arizonie, Kolorado i Nevadzie,” powiedział Live Science. Żywności i Leków (FDA) zwróciła ostatnio uwagę na ryż, który ma tendencję do absorbowania arsenu łatwiej niż inne uprawy. A ponieważ ryż jest podstawą w diecie wielu niemowląt i małych dzieci, FDA ściśle monitoruje ryż pod kątem bezpieczeństwa, zapewniając, że płatki ryżowe dla niemowląt pozostają poniżej 100 części na miliard (ppb) dla poziomów nieorganicznego arsenu.

Jedno z badań, opublikowane w Nutrition Journal, sugeruje, że inne rodzaje żywności, w tym białe wino, piwo i brukselka, mogą być związane z wyższymi poziomami arsenu u ludzi, jak również. FDA podjęła również kroki w celu monitorowania soku jabłkowego.

Problemy zdrowotne

Zatrucie arsenem może powodować wszelkiego rodzaju problemy zdrowotne. Duża dawka może spowodować natychmiastową chorobę i śmierć, podczas gdy długotrwałe narażenie jest związane z wyższymi wskaźnikami raka skóry, pęcherza moczowego i płuc, a także chorób serca, według FDA.

„Na poziomach znalezionych w wodzie studziennej w USA (10-100 ppb), spożycie wody studziennej zawierającej arsen zmniejsza IQ i ma wiele innych niekorzystnych skutków zdrowotnych, w tym wady wrodzone”, powiedział Stanton. „Dobrą wiadomością jest to, że arsen można wykryć w wodzie studziennej za pomocą niedrogich testów i możemy chronić się przed narażeniem na arsen w wodzie studziennej poprzez filtrację (stołowe filtry wody Zero Water) i inne metody.”

Niezbędny składnik odżywczy

Paracelsus, szesnastowieczny szwajcarski niemiecki filozof i toksykolog, kiedyś sławnie powiedział: „wszystkie rzeczy są trucizną i nic nie jest bez trucizny. Tylko dawka pozwala, aby coś nie było trujące.”

Ale czy toksyczny pierwiastek może być naprawdę niezbędny do życia? Rosnąca liczba dowodów mówi, że tak. Niektóre toksyczne metale, w ilościach śladowych, mogą faktycznie być niezbędnymi składnikami odżywczymi, zgodnie z analizą w czasopiśmie EMBO Reports. W rzeczywistości, naukowcy odkryli, że ciało potrzebuje arsenu, na poziomie 0,00001 procenta, do wzrostu i utrzymania zdrowego systemu nerwowego, zgodnie z Chemicool.

Kto wiedział?

• Już w 82 roku p.n.e., rzymski dyktator Lucjusz Korneliusz Sulla próbował zakończyć wysyp zatruć arszenikiem, uchwalając Lex Cornelia, pierwsze znane prawo przeciwko zatruciom, według Dartmouth College.
• W 1836 roku brytyjski chemik James Marsh w końcu opracował test, który mógł wykryć znikome ilości arszeniku zarówno w żywności, jak i w ludzkich szczątkach. Epidemia zatruć arszenikiem w końcu zaczęła słabnąć.
• Choć niepotwierdzona, istnieje uporczywa plotka, że Napoleon Bonaparte został powoli otruty arszenikiem przez kogoś z jego orszaku, co ostatecznie doprowadziło do jego śmierci w 1821 roku. I choć dziś powszechnie uważa się, że zmarł on na zaawansowany przypadek raka żołądka, wielu nadal wierzy, że arszenik odegrał tu pewną rolę.
• Prawdopodobnie najsłynniejszymi trucicielami arszeniku byli Borgiowie, żądna władzy rodzina we Włoszech, która, częściowo dzięki strategicznym otruciom arszenikiem bogatych i prominentnych, wkrótce stała się najpotężniejszą rodziną w okresie renesansu.
• W epoce wiktoriańskiej biały arszenik, czyli trójtlenek arsenu (As2O3), był powszechnie dostępny i sprzedawany w sklepach spożywczych. Kobiety jadły lub wcierały arszenik zmieszany z octem lub kredą w skórę jako środek poprawiający cerę, próbując uczynić swoją skórę bledszą, aby pokazać, że nie pracują na polach.

Zastosowanie w rolnictwie

Ponieważ arsen jest tak silną toksyną, rolnicy, a także rząd Stanów Zjednoczonych, na początku XX wieku wierzyli, że dobrym pomysłem będzie stworzenie z tej substancji trucizn na gryzonie i pestycydów do upraw. Minęło kilka dekad, zanim wszyscy zdali sobie sprawę, jak okropnym pomysłem było rozpylanie tej rakotwórczej substancji chemicznej na produkty spożywcze. W latach 80-tych wszystkie pestycydy zawierające arsen zostały ostatecznie zakazane, ale niektóre z ich pozostałości nadal pozostają w glebie, jak podaje The Lead Group, Inc.

Począwszy od lat 40-tych, środki do konserwacji drewna zawierające arsen, takie jak chromowany arsenian miedzi (CCA), były szeroko stosowane w celu zapobiegania gniciu tarcicy. Chociaż te środki konserwujące nadal nie są oficjalnie zakazane, producenci dobrowolnie zaprzestali produkcji produktów drewnianych impregnowanych arsenem w 2003 roku, zgodnie z EPA.

Użycie medyczne

W 1786 roku brytyjski lekarz Thomas Fowler przedstawił swój oparty na arsenie, leczniczy tonik znany jako roztwór Fowlera. Tonik ten był powszechnie stosowany w leczeniu chorób skóry, takich jak łuszczyca. Niestety, okazało się, że ludzie, którzy używali tego produktu mieli znacznie wyższe ryzyko zachorowania na raka, szczególnie w miejscu, gdzie roztwór został zastosowany. Według Dartmouth College jego stosowanie zostało wycofane między latami 30. a 50. ubiegłego wieku.

W 1910 roku niemiecki farmakolog Paul Ehrlich opracował oparty na arsenie lek Salvarsan, znany również jako arfenamina, jako środek do leczenia kiły, choroby endemicznej i nieuleczalnej w tamtych czasach. Lek był niezwykle skuteczny i pozostał najlepszym lekiem na kiłę do czasu, gdy penicylina stała się dostępna w latach 40-tych, według Chemical & Engineering News.

Rozwój Salwarsanu przez Ehrlicha był pierwszym krokiem w kierunku ukierunkowanej chemioterapii. Dzisiaj, trójtlenek arsenu jest bardzo skutecznym lekiem stosowanym w leczeniu ludzi z ostrą białaczką promielocytową, według Stantona.

Zastosowanie przemysłowe

Arsen jest czasami stopiony z ołowiem, aby stworzyć twardszy, bardziej wytrzymały metal. Niektóre obszary zastosowania obejmują akumulatory samochodowe i pociski. Do niedawna arsen był powszechnie stosowany w produkcji szkła. Jednak ze względu na presję ze strony EPA i ekologów, większość producentów szkła zwolniła lub przestała używać arsenu.

Według Los Alamos National Laboratory:

• Arsen jest często używany jako środek domieszkujący w urządzeniach półprzewodnikowych, takich jak tranzystory.
• Arsenek galu jest używany w laserach, które przekształcają energię elektryczną w spójne światło.
• Związki arsenu, takie jak zieleń paryska, arsenian wapnia i arsenian ołowiu, były używane jako środki owadobójcze i w innych truciznach.
• Arsen jest używany w pirotechnice, aby dać dodatkowy kolor do płomienia.
• Arsen poprawia kulistość ołowiu shot.

.