Мышьяк элемент. Свойства мышьяка. Применение мышьяка

Что такое мышьяк и где он применяется

Мышьяк, он же на латыни Arsenicum — элемент химической таблицы Менделеева, полуметалл. Несмотря на то, что это сильный яд для человеческого организма, мышьяк обладает и полезными свойствами, что делает его незаменимым в разных сферах:

• сельское хозяйство (пестициды),
• дератизация и дезинсекция (элемент входит в состав многих средств от вредителей),
• производство полупроводников и электроники,
• стекольная промышленность,
• металлургия (для придания прочности сплавам и повышения их антикоррозийной устойчивости),
• деревообработка (для пропитки деревянных изделий),
• кожевенная и меховая промышленность (в качестве антисептика для изделий),
• медицина (в частности, стоматология).

В природе Arsenicum в определенных количествах присутствует в месторождениях руд, горных и земных пластах, откуда с дождями может вымываться в близлежащие водоемы. А при использовании такой воды отравление весьма вероятно. Но это не единственная ситуация, при которой мышьяк может вызвать отравление.

Как был открыт Мышьяк

Такой химический элемент как мышьяк был известен людям с древнейших времен. Еще в третьем тысячелетии до Нашей Эры люди сталкивались с этим элементом когда добывали медь, где он является побочным продуктом. Позднее его начали использовать в качестве примеси в сплаве, который по своим свойствам напоминает бронзу. Сегодня предполагается, что первым человеком который выделил мышьяк, является немецкий католик Альберт Великий. Это событие предположительно произошло в 1250 году. Он восстанавливал этот элемент углем. Так же в 1649 году Иоганн Шредер опубликовал 2 разных способа получения чистого мышьяка. В дальнейшем, его изучение учеными позволило узнать многие его свойства. Он был достаточно популярен и находил применение во многих областях. К таким направлениям относятся медицина(косметика и лекарство), военное дело(химическое оружие) и литейное производство.

Читайте: Германий как химический элемент таблицы Менделеева

Пути и способы отравления

Путей интоксикации всего 3: при вдыхании, попадании внутрь и на кожу. Произойти это может по-разному:

• при попытках убийства или суицида, несчастных случаях на производствах,
• при проживании на зараженных мышьяком территориях,
• вдыхание отравленного воздуха,
• после употребления морепродуктов из зараженных вод,
• от использования пестицидов, консервантов (пищевых), гербицидов и средств против насекомых, грызунов и грибка,
• после употребления сырой воды,
• при непосредственном контакте с полуметаллом на производстве,
• нарушение техники безопасности при работе с мышьяком.

Иными словами, столкнуться с мышьяком можно практически повсюду. Но произойдет отравление у человека или нет — будет зависеть от концентрации яда, попавшего в организм.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Мышьяк в стоматологии — опасно ли это

Еще не так давно с помощью мышьяковистой пасты успешно умерщвляли зубной нерв, помещая ее в полость вскрытого больного зуба. Предполагалось, что за 2 последующих дня яд сведет чувствительность к нулю, нерв будет удален, а зуб залечен.

Казалось бы, все очень просто. Но и тут есть свои нюансы: носить в полости рта мышьяк можно не дольше 2 дней. После этого времени визит к стоматологу нужно нанести повторно для удаления пасты. Из-за этого часто возникает вопрос: а можно ли отравиться, нося во рту мышьяковистую пасту?

Как ни странно, но многие люди, боясь еще раз почувствовать боль, ходят с мышьяком во рту большее количество дней, чем положено, чтобы наверняка «добить» нерв. Итог здесь может быть один: яд начинает разрушительно действовать на зуб и мягкие ткани, что приводит к воспалениям и скорому разрушению самого зуба.

Вопреки существующему мифу, что пломба с мышьяком способна отравить организм, хочется сказать, что это вовсе не та доза яда, которая действительно могла бы привести к интоксикации. С мышьяком, лечение зубов не приведет к отравлению, даже если:

Прочтите также: Отравление у человека изониазидом

• зубная пломба с мышьяком выпала и была случайно проглочена,
• пациент — ребенок,
• произошла передержка мышьяковистой пломбы во рту.

Минимальное количество мышьяка в составе лечебной пасты неспособно отравить целый организм. Но поскольку это может навредить зубу, использовать это вещество в стоматологии стали редко. В основном, если только у пациента аллергия на современные местные анестетики.

И хотя отравление мышьяком при лечении зубов невозможно, стоматологи и сами все чаще отказываются применять изживший себя метод умерщвления нерва ради сохранения зуба и его мягких тканей. На смену этому пришли сильные анестезирующие средства, способные снизить неприятные ощущения до нуля, что позволяет безболезненно лечить зуб и сохранить его надолго.

МОРФОЛОГИЯ

Мышьяк обычно наблюдается в виде корок с натечной почковидной поверхностью, сталактитов, скорлуповатых образований, в изломе обнаруживающих кристаллически-зернистое строение. Самородный мышьяк довольно легко узнается по форме выделений, почерневшей поверхности, значительному удельному весу, сильному металлическому блеску в свежем изломе и совершенной спайности. Под паяльной трубкой улетучивается, не плавясь (при температуре около 360°), издавая характерный чесночный запах и образуя белый налет As2О3 на угле. В жидкое состояние переходит лишь при повышенном внешнем давлении. В закрытой трубке образует зеркало мышьяка. При резком ударе молотком издает чесночный запах.

Воздействие на организм

Итак, отравиться данным полуметаллом при лечении зубов невозможно. Однако при попадании яда в организм другими способами и в больших количествах здоровью наносится серьезный вред.

Смертельная доза мышьяка для взрослого человека может равняться 0,1 – 0,2 г яда. Ребенку же иногда достаточно ничтожно малой дозы 0,05 г.

Под воздействием мышьяка (после его быстрого всасывания в кровь) поражаются все органы и их системы. Особенно страдают печень, сердце, легкие и почки, и происходит это всего за сутки. Через 2 недели вещество обнаруживается уже и в костях, ногтях, волосах и на коже. При этом:

• нарушаются биохимические процессы,
• поражается нервная система,
• сбивается кислородный обмен в клетках,
• вещество быстро связывается с гемоглобином и пр.

Выведение яда из организма при отравлении мышьяком происходит с калом и мочой, причем с мочой гораздо быстрее. Остатки полученной дозы сохраняются в тканях и органах, продолжая оказывать губительное действие.

Первая помощь при отравлении мышьяком

Первая помощь при отравлении мышьяком осуществляется стандартно.

1. Вызвать скорую помощь.
2. При отсутствии сознания пострадавшего человека уложить набок.
3. Если нет признаков жизни, — проводится сердечно-лёгочная реанимация.
4. частое питье небольшими порциями

   Избавиться от остатков токсина. Когда человек в сознании, необходимо сделать промывание желудка с большим количеством воды. Можно добавить 2 чайные ложки соли на литр воды. С кожи этот яд легко удаляется с помощью воды, мыла и мочалки.

5. Борьба с интоксикацией и обезвоживанием включает частое питье небольшими порциями.
6. Можно принять активированный уголь. Но ждать сильного эффекта не стоит, так как уголь слабо связывает мышьяк. Слабительные лучше не принимать.

При лёгкой степени отравления госпитализация может не потребоваться. Пострадавшие в тяжёлом состоянии, а также средней степени тяжести должны быть направлены в стационар.

Симптомы

Признаки отравления мышьяком в острой форме довольно характерны. Такая специфичность помогает вовремя определить проблему:

• повышение температуры,
• жажда, обезвоживание,
• рвота с тошнотой,
• резкие боли разной интенсивности в желудке,
• снижение диуреза,
• слабость,
• жидкий стул, внешне напоминающий отвар риса,
• онемение рук и ног,
• привкус металла во рту,
• судороги,
• частичная потеря зрения,
• характерный запах чеснока изо рта отравившегося,
• сердечные сбои, тахикардия, снижение АД.

Прочтите также: Отравление у человека грибами

Эти симптомы отравления мышьяком указывают на острую форму. Но при постоянных контактах с этим ядом (например, при работе на производстве, где используется Arsenicum), интоксикация приобретает форму хроническую.

Хроническое отравление мышьяком не будет заметно сразу, но в итоге оно выльется в очень серьезные проблемы из-за растущего количества яда, накапливающегося в организме постепенно:

• верхние слои кожи разрастаются, становятся похожими на коросту (гиперкератоз),
• на ногтевых пластинах рук и ног появляются белесые полоски,
• отшелушивается и отслаивается кожа даже на тех участках тела, которые всегда были защищены от контактов с ядом,
• появляются красные пятна на голове, груди, в подмышках и на мошонке,
• развиваются энцефалопатия и нейропатия,
• конвульсии,
• разрушение эритроцитов — гемолиз,
• токсический гепатит,
• ожоги гортани, язвы пищевода, кровотечение в области ЖКТ,
• почечная недостаточность с кровью в потемневшей из-за гемолиза моче,
• кома.

Если острому отравлению мышьяком сопутствуют симптомы, развивающиеся через полчаса после принятия дозы яда, то при хронической форме заметить признаки интоксикации можно только спустя 0,5 – 2 месяца.

Диагностика отравления

В основном наличие мышьяка в организме диагностируется при помощи лабораторных исследований. При его наличии в крови снижается гемоглобин, снижается или увеличивается количество лейкоцитов. В анализах мочи отмечается гематурия, протеинурия и наличие цилиндров. При хронических стадиях места накопления мышьяка можно выявить с помощью рентгенологического исследования.

Возможные последствия

Так как мышьяк влияет на все органы и системы, то чаще всего после отравления нарушается работа печени, почек и лёгких. В тяжёлых случаях из-за воздействия на нервную систему больной может остаться инвалидом. При тяжёлых отравлениях нередко случается летальный исход.

Как помочь пострадавшему

Несмотря на то, что при легкой форме отравления стационарное лечение не требуется, определить степень серьезности проблемы может только врач. Поэтому, прежде всего, нужно вызвать бригаду скорой, а за время ее пути самостоятельно помочь пострадавшему:

• обеспечить свежий воздух,
• дать выпить 1 стакан или 1 литр подкисленной воды (с 1 л. уксуса или 3-мя г лимонной кислоты) для очистки желудка,
• если в доме есть сероводородная вода — дать ее раствор (100 мл) для нейтрализации яда и превращения его в безопасное вещество — мышьяк сернистый,
• дать сорбенты (любые, кроме бесполезного в этой ситуации активированного угля),
• при обезвоживании отпаивать пострадавшего понемногу, но часто,
• если ядовитое вещество попало на кожу — смыть его мыльной водой.

Вряд ли в любом доме найдутся препараты на каждый случай жизни, а тем более антидоты против мышьяка. Поэтому все остальные действия проведут медики.

Исторические сведения.

Также по теме:
МЫШЬЯК И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

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.

Лечение в стационаре

Если отравление определено как тяжелое, больного перевезут в отделение. Там под врачебным контролем ему будет проведено нужное лечение:

Прочтите также: Отравление у человека бензином

1. Антидоты. Введение противоядия — необходимый момент в лечении отравлений. При острой интоксикации мышьяком в этой роли выступит Унитиол как основной антидот. Он нейтрализует яд, превращая его в безопасное соединение, и выводит из организма вместе с мочой. Вводится внутривенно (инъекция или капельница) или внутримышечно. При хронической форме в качестве противоядия применяется D-пеницилламин — внутрь по грамму 4 раза в день.
2. Кислород. Ингаляции с ним показаны при отравлении парами мышьяка.
3. Атропин + морфин. Вводятся инъекционно при сохранении болей в желудке.
4. Гемодиализ, переливание крови, повышение диуреза. Проводятся выборочно в зависимости от того, насколько сильно пострадали почки.
5. Новокаин + глюкоза при наличии крови в моче.
6. Хлористый кальций (или физраствор + глюкоза + адреналин) для поддержания АД и сохранения объема жидкости в организме.

Лечение после сильного отравления может длиться до 2 лет. Поэтому после стационарного курса необходимо придерживаться реабилитационных норм: не нарушать питьевой режим, принимать ванны со щелочами, соблюдать предписанную диету, продолжать витаминотерапию.

СТРУКТУРА

Кристаллическая структура мышьяка дитригонально-скаленоэдрическая симметрия. Сингония тригональная, в. с. L633L23PC. Кристаллы крайне редки, имеют ромбоэдрический или псевдокубический габитус.

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/см3; 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 10-6cm2/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 As4, от 800 до 1700° С — из смеси As4 и As2, выше температуры 1700° С — только из As2. При быстрой конденсации паров мышьяк на поверхности, охлаждаемой жидким воздухом, образуется желтый мышьяк— прозрачные мягкие кристаллы кубической системы с плотностью 1,97 г/см3. 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/см3. Выше температуры 270° С эти модификации переходят в серый мышьяк.

Последствия

Тяжелые отравления зачастую отражаются на организме довольно серьезно, оставляя после себя дополнительные проблемы со здоровьем. После сильного (или длительного) отравляющего воздействия мышьяка (даже после проведенного качественного лечения) могут проявиться:

• полиневрит,
• снижение иммунитета с последующим проявлением имеющихся хронических заболеваний,
• недостаточности печени, легких, почек, сердца,
• боли головы после воздействия на ЦНС (в основном ощущаемые в области затылка, лба и висков).

Особенно тяжелы результаты последствий отравления у детей: у них происходят нарушения речи, слуха и координации движений.

Мышьяк — сильный канцероген, способный после отравления вызвать рак простаты, легких, почек, мочевого пузыря или печени.

Источники поступления химического элемента в организм

Подобно другим химическим элементам полуметалл попадает в организм преимущественно через питьевую воду и продукты питания. В развитых странах содержание этого элемента в воде соответствует норме, в бедных государствах существует проблема недостаточного контроля состава воды, вследствие чего, местные жители массово становятся жертвами последствий отравления.

Наиболее богатые мышьяком продукты – виноградное вино и соки, рыба и морепродукты, немало его в рисе, зерновых культурах и хлебе, чечевице, а также некоторых овощах (прежде всего моркови), ягодах, растениях.

Так лечебное комнатное растение денежное дерево или толстянка содержит в своем составе этот химический элемент. Читайте более подробно, пройдя по ссылке.

Часть соединений попадает в организм с медицинскими препаратами, фруктами и овощами, содержащими гербициды и пестициды.

Профилактика

Поскольку мышьяк — яд, способный спровоцировать не только инвалидность, но и смерть человека, соблюдение профилактических мер крайне важно.

Чтобы обезопасить себя и окружающих от пагубного воздействия мышьяка, достаточно придерживаться простых правил:

• на производстве соблюдать все необходимые меры безопасности (защитная форма, аккуратность и т. д.),
• не уклоняться от прохождения медкомиссий,
• не пить сырую воду,
• не покупать продукты с рук у незнакомых людей,
• не хранить вещества с содержанием мышьяка в доме.

Но если, все же, избежать отравления по каким-то причинам не удалось, главное — помнить о необходимости немедленного вызова врача. Своими силами ни определить тяжесть интоксикации, ни полностью вывести яд из организма здесь не получится.

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 (As2О3). 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.

Правила безопасности

Покупая рис, следует помнить, что в нём могут оставаться следы ядовитого вещества. Поэтому купленный рис на развес должен быть тщательно промыт и высушен. Еще один способ обезопасить свой организм от воздействия вредных примесей – это увеличение воды при варке риса, в соотношении 1:6. Эффективным, хотя и нетрадиционным, способом может быть приготовление риса с использованием кофеварки. Эта идея появилась у американских ученых. Устройство позволяет выпаривать рис, тем самым уничтожая ядовитые компоненты.

Чтобы избежать возможного отравления мышьяком рис, следует варить в большом количестве воды

Учитывая вредоносность мышьяка, присутствующего в рисе, стоит сократить его ежедневное потребление и частично заменить другими продуктами. Специалисты по питанию рекомендуют амарант, ячмень, пасту из цельной пшеницы. Очевидно, что не следует навязчиво избавляться от запасов риса, так как поедание продукта в небольших количествах вовсе не повредит организму. Стоит лишь соблюдать умеренность и сохранять здравый смысл. Берегите себя и будьте всегда здоровы!