CC BY
176СПИСОКЛИТЕРАТУРЫ:
1. Amphlett J.T.M., Ogden M.D., Yang W., Choi S. Probing Ni2+ and Co2+ speciation in carboxylic acid based deep eutectic solvents using UV/Vis and FT-IR spectroscopy // Journal of molecular Liquids. 2020. Vol. 318. 114217 (DOI: 10.1016/j.mol-liq.2020.114217).
2. Torraga M.G.F., Colman M.M.E., Giudici R. Hydrolysis of acetic anhydride: In situ, real-time monitoring using NIR and UV-Vis spectroscopy // Chemical Engineering Science. 2019. Vol. 210. 115244 (DOI: 10.1016/j.ces.2019.115244).
3. Gogoi P., Mohan U., Borpuzari M.P., Boruah A., Baruah S.K. UV-Visible spectroscopy and density functional study of solvent effect on halogen bonded charge-transfer complex of 2-Chloropyridine and iodine monochloride // Arabian Journal of Chemistry. 2019. Vol. 12. Iss. 8. P. 4522-4532 (DOI: 10.1016/j.arabjc.2016.07.011).
4. Niermeier Ph., Teichmann L., Neumann B., Stammler H.-G., Mitzel N.W. 1,4,5,8-Tetraethynylan-thracene - Synthesis, UV/Vis Absorption Spectroscopy and its Application as Building Block for Tetradentate Acceptor Molecules // European Journal of organic Chemistry. 2018. Vol. 2018. Iss. 47. P. 6780-6786 (DOI: 10.1002/ejoc.201801317).
5. Zaman A.C., Kaya F., Kaya C. A study on optimum surfactant to multiwalled carbon nanotube ratio in alcoholic stable suspensions via UV-Vis absorption spectroscopy and zeta potential analysis // Ceramics international. Vol. 46. Iss. 18. P. 29120-29129 (DOI: 10.1016/j.ceramint.2020.08.085).
6. Калекин Р.А. Удельный показатель поглощения как фактор идентификации и количественного определения нейролептиков производных бензамида // Вестник ВГУ. Серия: Химия, Биология, Фармация. 2012. № 2. С. 249-251.
7. Биглова Ю.Н., Крайкин В.А., Торосян С.А., Михеев В.В., Мустафин А.Г., Колесов С.В., Мифта-хов М.С. УФ-спектроскопия производных метано-фуллеренов с различной степенью замещения // Журнал физической химии. 2013. Т. 87. № 10. С. 1705-1708.
8. Хатымова Л.З., Кинзябулатов Р.Р., Хво-стенко О.Г. Синглетные и триплетные переходы в УФ-спектрах оптического поглощения пентацена // Химия высоких энергий. 2018. Т. 52. № 1. С. 24-30 (DOI: 10.7868/S0023119718010052).
9. Сартаков М.П., Комиссаров И.Д., Дерябина Ю.М. Исследование электронных спектров поглощения гуминовых кислот торфов среднетаеж-ной зоны Западной Сибири // Вестник КрасГАУ. 2016. № 7. С. 48-55.
10. Клюбин В.В., Клюбина К.А., Маковецкая К.Н. Зависимость электронных спектров поглощения водных растворов иода от концентрации // Журнал физической химии. 2017. Т. 91. № 6. С. 973978 (DOI: 10.7868/S0044453717060140).
11. Куликов М.А. Конденсация 4-диметиламинобензальдегида с несимметричными метилалкилкетонами // Norwegian Journal of development of the International Science. 2019. № 35. Vol. 2. P. 6-11.
12. Куликов М.А. Азометиновые производные Аш-кислоты и замещенных алкилстирилкетонов // Вестник технологического университета. 2020. Т. 23. № 1. С. 12-15.
13. Куликов М.А. Взаимодействие замещенных алкилстирилкетонов с сульфаниловой кислотой // Вестник технологического университета. 2019. Т. 22. № 12. С. 5-8.
14. Куликов М.А. Взаимодействие замещенных алкилстирилкетонов с 4-нитроанилином // Вестник технологического университета. 2019. Т. 22. № 10. С. 5-8.
15. Куликов М.А. Конденсация замещенного этилстирилкетона с 4-нитроанилином // Материалы международной научно-практической конференции «Наука сегодня: история и современность» (г. Вологда, 30 октября 2019 г.). - Вологда: ООО «Маркер». 2019. С. 6-7.
16. Преч Э., Бюльманн Ф., Аффольтер К. Определение строения органических соединений. Таблицы спектральных данных. - М.: Мир; БИНОМ. Лаборатория знаний. 2006. 438 с.
ARSENIC IN THE HUMAN BODY
Subkhankulova E.
Student:
1 course of the Faculty of Chemistry FSBEI HE «Bashkir State University»
Ufa
МЫШЬЯК В ТЕЛЕ ЧЕЛОВЕКА
Субханкулова Э.И.
Студентка: 1 курса химического факультета ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет»
Уфа
Abstract
This article discusses the biological role of arsenic and collects little-known information about this element. Is explained why arsenic has become such a famous poison. Аннотация
Рассматривается биологическая роль мышьяка, собрана малоизвестная информация об элементе. Объясняется, почему мышьяк стал таким знаменитым ядом.
Keywords: arsenic, toxicity, poisoning, poison, arsenic compound, human body, dosage. Ключевые слова: мышьяк, токсичность, отравление, яд, соединение мышьяка, организм человека, дозировка.
Введение
Мышьяк As (Arsenicum, от греч. Arsen -сильно действующий) [5]. Простое вещество 15-ой группы периодической системы. Хрупкий полуметалл цвета стали. Кристаллическое вещество, внешне напоминает чугун. Обладает средней химической активностью и имеет полиморфизм, который обуславливает двоякую форму мышьяка- элемент амфотерен в любой химической форме, следовательно, его можно отнести как к металлам, так и к неметаллам. Мышьяк состоит из одного стабильного изотопа с массовым числом 75, искусственно выделены радиоактивные изотопы с массовыми числами 73, 74, 76 и 77 [6]. Электропроводность хуже, чем у серебра. В чистом виде в природе встречается редко, однако известно много соединений/минералов, содержащих мышьяк.
Цель работы
Целью данной работы является определение, посредством теоретических исследований, биологической роли мышьяка в жизни человека.
Мышьяк как химический элемент
Существует несколько аллотропных модификаций:
1. Желтый мышьяк (неметаллическая модификация).
2. Серый мышьяк (металлическая модификация).
3. Черный мышьяк.
Желтый мышьяк - это мягкое аморфное вещество, имеющее тетраэдрическую кристаллическую решетку. Свойствами он напоминает белый фосфор, но менее устойчив. Серая модификация является хрупким веществом, имеет гексагональную кристаллическую решетку. Черный мышьяк- нестабильную аморфную форму.
Нагретый на воздухе мышьяк горит голубовато-белым пламенем, выделяя плотные белые пары мышьяковистого ангидрида. При нагревании он взаимодействует с кислородом, водородом, другими неметаллами, металлами и с разными органическими соединениями. Соляная кислота слабо взаимодействует с мышьяком, образуется хлорид [5].
Мышьяк имеет достаточно высокую упругость пара. Чтобы определить упругость пара в области высоких давлений использовали различные варианты метода точек кипения и статического метода. Работу [7] выполнили методом Кнудсена и показали, что полученные значения скорости испарения мышьяка сильно занижены из-за малой величины коэффициента испарения. Все это происходит благодаря тому, что в кристаллической решетке мышьяка нет молекул As4, из которых состоит пар, и в эффузионной камере не устанавливается равновесное давление пара.
В табл. 1 даны точки кипения мышьяка (°К) при различных давлениях (мм. рт. ст.) [8].
_Таблица 3.
Молекула пара 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4
As4 342 359 377 397 420 445 474
As2 492 515 545 578 613 649 686
As 747 779 812 846 881 937 1012
Молекула пара 10-3 10-2 10-1 1 10 100 760
As4 507 546 590 644 710 792 885
As2 722 758 793 827 860 905 950
As 1110 1246 1440 1696 1970 2222 2392
Мышьяк как яд
Мышьяк знаком человечеству с давних времен. Так как он встречается в оловянных рудах в литературе средних веков описывали случаи смерти людей, которые выпивали содержимое из оловянных сосудов.
Мышьяк может провоцировать развитие рака кожи. Повышенный уровень загрязнения мышьяком и его соединениями регистрируется в городах вблизи медеплавильных производств на Урале.
Алхимическим символом мышьяка служило изображение извивающейся змеи с раскрытой пастью [рис.1], всё это было по причине его ядовитости [10].
Рис.1. Змея - алхимический символ мышьяка
Для смертельного отравления мышьяком человеку достаточно вдохнуть один раз газообразный мышьяковистый водород или проглотить щепотку его оксида.
Об этом элементе как о яде знает почти каждый человек. Почему мышьяк получил такую популярность? Все это из-за того, что он не имеет ни вкуса, ни запаха.
Мышьяк очень двойственный элемент, ведь он сам достаточно инертен, а некоторые его соединения и вовсе не смертельны для нас. Он используется как яд, но в тоже время входит в состав лекарств.
Токсичность зависит от нескольких факторов:
1. Скорость и пути распределения в тканях.
2. Строение соединения.
3. Растворимость.
4. Метаболизм животного и др.
А.Л. Ривес писал о других 11-ти элементах, которые имеют пороговые дозы ниже, чем мышьяк: Be, Cd, Ag, W, еь, Te, ¡П, Se, И [3].
Считают, что As (+3) более опасен, чем As (+5). Это обусловлено тем, что они имеют разное токсическое действие: As (+3) блокирует SH-группы ферментов, As (+5) влияет на процессы окислительного фосфорилирования.
Биологическая роль мышьяка
Многие заблуждаются, считая мышьяк ненужным элементом для нашего организма. Для начала, он необходим для более полного усвоения фосфора и азота. Мышьяк улучшает обмен веществ и кроветворение. Он является активатором ферментов и действует как заместитель фосфата. Еще
«arcemcum», попадая в организм, взаимодействует с кислотами и тиоловыми группами в белках.
Соединения мышьяка стали первыми синтетическими лекарственными препаратами, соответственно, положили начало химиотерапии.
Китайская медицина использовала мышьяк как оружие против псориаза и сифилиса на протяжении нескольких тысяч лет.
Рост костей в толщину и длину обуславливается применением мышьяка в малых дозировках для растущего организма человека или животного.
Таким образом, мышьяк является жизненно важным элементом, суточная доза которого для человека составляет примерно 12 мкг.
Мышьяк имеет большую биологическую роль.
Действие яда
Отмечается, что многие разновидности рыб показывают высокую устойчивость к мышьяк содержащим соединениям. Следовательно, для водных организмов мышьяк является менее токсичным, чем, например, кадмий.
Все это благодаря тому, что в морской воде происходят окислительно-восстановительные реакции, в которых соединения мышьяка принимают участие.
В мире существует множество мышьяков содержащих веществ, каждое из них имеет собственные свойства [2].
Арсенаты
Арсенаты таких металлов как: кальций и калий токсичны для насекомых, при этом их дозы до-
вольно велики. По отношению к животным арсе-наты металлов являются менее токсичными, чем арсениты.
Арсениты
Соли металлов натрия и калия хорошо растворимы в воде. Токсичность зависит от того, в каком виде вводится вещество: если арсенит натрия добавить в питьевую воду, то острое отравление и смерть животного наступят через несколько часов. Летальная доза этой соли составляет 150-200 мг/кг.
Оксид мышьяка (|||)
аб20з - хорошо растворимое вещество, точка кипения 460- 500°С. Существует в нескольких модификациях. Белый мышьяк является основным отходом цветной металлургии. Это наиболее известный яд, его токсичность исследовали подробно. Он малорастворим в воде, поэтому форма вводимого препарата оказывает значительное влияние на результаты.
Для человека летальная доза при пероральном введении значительно больше, чем для животных. Триоксид мышьяка не обладает мутагенными и канцерогенными свойствами.
Арсин
Это вещество, пожалуй, самый высокотоксичный промышленный газ. В 1775 году его открыл Шееле, а токсические свойства были обнаружены спустя 40 лет.
Он отличается от других соединений мышьяка своими токсическими свойствами:
• Вызывает гемолиз красных кровяных клеток
• Образовывает метгемоглобин
Летальная доза мышьяковистого водорода для
человека - 5000 мг/м3 .
Другие соединения
Галогенарсины оказывают кожно-нарывное и раздражающее действие. Они относятся к боевым отравляющим веществам.
Ароматические соединения мышьяка обладают кожно-нарывным действием.
Скорости проникновения соединений мышьяка в ткани различаются. Они распределяются по всем органам, большая их концентрация в почках и печени, меньшая - в мозге. Это связано с малой скоростью проникновения мышьяка в нервную ткань.
В основном, мышьяк выводится через почки, так же выход происходит через волосы, ногти, легкие, роговые ткани, с потом.
Использование мышьяка как яд в истории
В 1384 году наваррский герцог Карл дал своему менестрелю такую инструкцию: «Иди в Париж. Ты сможешь сослужить великую службу. Ты сделаешь так. Есть одна вещь, которая называется мышьяком. Ты его найдешь в Бордо, в Байоне и во многих других городах, через которые проедешь, в лавках аптекарей.
И когда ты будешь в доме короля... бросай этот порошок в овощи, мясо и вины, если сможешь сделать это без опасности для себя.» [9].
Таинственные яды, которые не оставляют улик и действуют безотказно. Еще в средневековье при
помощи мышьяка разрешались любовные треугольники, устранялись политические противники. Он стал знаменитым ядом благодаря его очень интересному свойству: любое отравление им не оставляет следов в теле человека (в трупном материале его можно обнаружить через несколько лет после наступления летального исхода), мышьяк не имеет ни вкуса, ни запаха, поэтому отравители подмешивали мышьяк в пищу жертвы, после чего наступала мучительная смерть.
Мышьяк поражает сразу несколько функциональных систем организма, это является мучительным процессом для жертвы.
При остром отравлении соединениями мышьяка они накапливаются в основном в паренхиматозных органах (печень, селезенка, эндокринные и эк-зокринные железы, головной мозг и другие), а при хронических отравлениях - в костях и ороговевших тканях (покровы кожи, ногти, волосы и др.).
После того, как жертва примет яд, она теряет аппетит, слабеет и погибает.
На протяжении целой эпохи люди неосознанно травили себя мышьяком так как он содержался в книгах, в одежде и в других предметах. Все это из-за того, что аристократы тех времен очень любили глубокий зелёный цвет, который получали при помощи соединений мышьяка с медью. После чего этой краской покрывали множество вещей и писали разные картины, которые до сих пор хранятся в музеях мира.
Противоядие
При отравлении мышьяком следует принять водный раствор тиосульфата натрия, промыть желудок, принять молоко и творог; существует и специфическое противоядие - унитиол. Казеин молока образует с мышьяком нерастворимое соединение, тем самым снижает поступление мышьяка в кровеносную систему. Тиосульфат натрия при взаимодействии с мышьяком образует неядовитые сульфиды.
Содержание мышьяка в организме человека
В организме человека мышьяк содержится примерно в таком же количестве, что и марганец, олово, йод; даже превышает количество некоторых элементов: кобальта, молибдена, хрома. В теле человека присутствует от 14 до 21 мг.
Нет точных цифр о содержании мышьяка в различных органах человека, но известно, что в головном мозге находится низкое количество этого вещества, а волосах, ногтях, коже и мышцах - высокое.
Это объясняется тем, что волосяные и роговые образования не принимают активное участие в общем обмене веществ, т.е. возможна непосредственно пассивная адсорбция мышьяка из окружающей среды этими пограничными структурами. Обмен веществ является одним из путей выведения этого токсического вещества.
Содержание мышьяка в моче человека составляет от 30 до 50 мкг/л. Эти данные используют для оценки токсического воздействия соединений мышьяка на организм.
Источники мышьяка
Морские представители содержат намного большее количество мышьяка, чем пресноводные. Отдельные виды рыб имеют очень высокое содержание мышьяка, это определяется районом обитания и условиями существования, например, сом может содержать до 25 мг/кг сухой массы [1].
Таблица 2.
Вывод
Мышьяк присутствует в тканях человека и животных, являясь неотъемлемой составляющей живых организмов. Известно, что он имеет благотворное влияние на укрепление костей, увеличение массы тела человека, обмен веществ, кроветворение, скорость роста тканей, рост волос и чистоту кожи.
Обладает свойствами как яда, так и жизненно важного микроэлемента, зависит от периода и дозы потребления мышьяка.
Химическое взаимодействие мышьяка с другими микроэлементами в живых организмах мало изучено, но достаточно известна взаимосвязь с селеном и йодом. Таким образом, токсичность селенитов снижается в присутствии мышьяка, а потребность в йоде увеличивается. Это обусловлено тем, что мышьяк способствует выведению селена из организма с желчью.
По данным [4] суточная доза мышьяка для организма человека должна составлять 10-15 мкг.
Мышьяк содержится в молочных продуктах, куриных яйцах, баранине, говядине, свинине. В овощных, зерновых и растительных культурах мышьяк так же присутствует. Он содержится даже в какао, чае, кофе, вине и во многих других продуктах питания и напитках. В табл. 2 расписано содержание мышьяка в продуктах животного происхождения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Н.И. Копылов, Ю.Д. Каминский/ мышьяк/2004.
2. В.С. Гамаюрова/ мышьяк в экологии и биологии/1993.
3. Reeves A.L./ Health effects of occupational lead and arsenic exposure/1975.
4. Nieisen F.H./Bull.N.Y. Acad. Med./1984.
5. Рцхиладзе В. Г./ Мышьяк/ 1969.
6. Заозерский Р.В./ Неорганическая химия/ 1963.
7. Brewer L., Kune I./ Phys. Chem./ 1955.
8. Несмеянов А.Н. / Давление пара химических элементов/ 1961.
9. Ю.В. Ходаков/ Неорганическая химия/ 1972.
10. Г.Н. Фадеев/ Пятая вертикаль периодической системы/ 1973.
11. Коломийцева М.Г., Габович Р.Д./ Микроэлементы в медицине/ 1970.
12. Arnold W./ Offen. Gesundhendswessen/ 1987.
Продукт As, мк/кг влажной массы Источник
Минимальное Максимальное
Творог 0,03 0,15 [11]
Сыр 0,003 0,03 [12]
Яйцо куриное 0,03 1,41 [11]
Масло 0,01 0,02 [12]
Баранина (мясо) 0,05 0,8 [11]
Говядина(мясо) 0,12 0,65 [11]
Свинина(мясо) 0,1 0,53 [11]
