砷的基本性质20140313
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传统的毒药----砷
砷――元素的一种,不能再分解,在工业生产上应用广泛,因此比
较容易取得,包括很多家用产品:墙纸、涂料、油漆等等。
人体中都
有微量的砷存在,其在自然界最常见的103种元素中列第20位。
名称:砷、三氧化砷、氧化亚砷、白砷、灰砷、金属砷,砒霜。
毒性:5级
性质:纯净的砷是灰色的晶体,具有金属性;自然状况下是白色的粉
末状。
谋杀中,多以固体吞食物出现,其实作为汽状一样可以用作毒
药使用。
但固体与气体中毒症状是有区别的.
症状:中毒者的皮肤会出现皮疹,甚至导致皮肤癌变。
最常见的则是
胃剧痛,还有腹泻并带血,呕吐,体温下降,血压下降,头晕,痉挛,严峻的是昏迷,血液循环停止导致死亡。
假如不是猝死,则中毒者会
出现头疼、语言混乱或瘫痪,几天之内,砷会侵入肝脏和肾脏。
砷一
般可以在患者的头发、指甲和尿液中找到,但如果是猝死者,则砷会
在消化系统中被找到。
慢性中毒者手脚会极度疼痛,局部肿胀,脱发,心力衰竭等。
发作时间:症状最快会在1.5个小时内出现,急性中毒者会在24小时内
死亡。
解毒:洗胃,注射“凝固剂”,肾透析手术
留意:砷中毒的症状与胃炎有相似之处,慢性砷中毒会引发结肠炎。
使用推荐:三星半(满分五星),有效,容易取得,难以解救,但是
使用的太多而导致太容易被发觉,没有个性,且中毒者发作的太慢。
化学元素知识:砷-有毒元素和半导体材料的重要元素砷是属于第15族的元素,化学符号为As,原子序数为33。
砷是一种有毒元素,由于其在自然界中广泛存在,对人类与环境造成的危害很大。
但在半导体材料中,砷也是一种极其重要的元素,因为它在实现高电子迁移率方面具有卓越的性能。
本文将会深入探讨砷这一元素的性质和它在有毒和半导体材料领域中的应用。
首先,让我们来看看砷的基本性质。
砷的原子结构包括33个质子和相应数量的中子和电子。
砷的电子排布情况为2, 8, 18, 5。
这意味着砷原子有33个质子和33个电子,并且5个电子在它的最外层。
这5个外层电子中的3个为价电子,可与其他元素形成化合物。
砷的化合价为-3,0,+3,+5。
砷是一种灰色、有金属光泽的半金属元素,具有脆性和易碎性。
它的密度为5.73g/cm³,熔点为817℃,沸点为613℃。
尽管在有毒物质的列表中,砷可能不是最为人知的,但它是世界卫生组织和其他机构认可的致癌物之一并且是高度毒性的神经毒剂。
砷能够在无氧的条件下以氢砷酸盐或者硫化物的形式存在,并被广泛用于杀虫剂生产和火药制造过程中。
砷还存在于一些非常普通的家居和日常用品中,例如家具、婴儿用品、食品和染料等。
因为砷的毒性,其在环境和人体的危害越来越引起了人们的重视。
砷中毒症状包括恶心,呕吐,腹泻,头痛,皮肤瘙痒,腹痛,高血压,贫血,抽搐甚至导致死亡。
砷在自然界中的化学循环和它被人类使用的方式也会引起它及其衍生物在土壤、水、空气和食物中的污染。
人类、动物和植物摄入砷的过量量,也会产生类似中毒的副作用。
因此,电子制品公司们现在正努力减少砷在产品中的使用,以减少对人体和环境的危害。
除了砷的有毒性外,它还是半导体材料领域中极其重要的元素之一。
半导体材料是指那些电学特性介于导体和绝缘体之间的材料。
而在半导体材料的制造中,砷作为一种高电子迁移率的材料主要用作掺杂剂。
掺杂剂是半导体材料中添加非纯元素来改变其电学特性的材料。
砷化学元素
摘要:
1.砷化学元素的概述
2.砷的性质和用途
3.砷的摄取和健康影响
4.砷的环保问题和处理方法
5.砷在我国的发展前景
正文:
砷是一种化学元素,它的化学符号为As,原子序数为33。
砷是一种非金属元素,它的外观呈现出灰黑色或者褐色。
砷的性质和用途非常广泛,它主要用于制造半导体材料、合金材料和农药等。
此外,砷还可以用于制造染料、荧光剂和电池等。
砷的摄取和健康影响也是人们非常关注的问题。
砷是一种有毒元素,如果人们长期接触或者摄入砷,会对人体健康造成很大的危害。
砷可以引起各种疾病,例如皮肤病、神经系统疾病和肝脏疾病等。
因此,人们在使用砷的时候需要非常小心谨慎,避免砷的摄入。
砷的环保问题和处理方法也是人们非常关注的问题。
砷可以对环境造成污染,例如对土壤和水体的污染。
因此,在砷的开采、加工和使用过程中,需要采取有效的环保措施,例如封闭式处理、过滤和吸附等,以减少砷对环境的污染。
砷在我国的发展前景非常广阔。
我国是世界上最大的砷生产国和消费国之
一,砷在我国的用途非常广泛,例如用于制造半导体材料、合金材料和农药等。
随着科技的不断发展,砷在我国的应用前景也将更加广阔。
砷是一种非常重要的化学元素,它的用途非常广泛。
然而,砷也是一种有毒元素,人们对其摄入和健康影响需要非常关注。
砷的化学性质
砷的化学性质主要取决于其氧化状态,即五价砷和三价砷。
1.五价砷As5+,见以As2O5形式存在。
五价砷酸被结晶为三元酸,用2AsO4H3·H2O分子式表示。
在溶液中的解离平衡:
2.三价砷As3+,其固态物料常见以As2O3形式存在,液体中则以砷化物——亚砷酸的阳离子存在。
结晶盐常见亚砷酸钠、亚砷酸银和亚砷酸铜等。
亚砷酸的解离如下:
砷由磷的电子结构及原子半径相类似,因而这两种元素的化学性质亦非常相似,尤以五价正酸的酸度几乎一样,因而可利用这些性质来改善从水中除砷的效率。
自然界的砷矿物主要有硫砷铜矿(Cu3AsS4)、三硫化二砷或称雌黄(As2S3)、砷钴矿(CoAsS2)、砷黄铁矿或称毒砂(FeAsS)等,这些矿物的pH值呈中性,微溶于水,当通过化学处理回收有用共生元素金时,将转为易溶的砷化合物。
如对硫化矿回收金的工艺过程中,矿石进行酸化焙烧,砷则变为细粉末状的亚砷氧化物,通过气相和焙烧矿氰化而溶解于液相需进行处理,否则对
环境造成污染。
砷化学元素砷化学元素,符号As,是一种非金属元素,位于元素周期表的第5周期、第16族。
砷在地壳中含量较高,常以砷化物形式存在。
砷的化学性质与磷相似,具有一定的毒性。
本文将对砷的基本信息、性质与用途、毒性及其影响、环境分布与污染来源以及防治措施进行介绍。
一、砷的基本信息砷化学元素是一种灰白色固体,分子量为74.92,熔点为115℃,沸点为2200℃。
砷在自然界中主要以砷矿石的形式存在,也可通过生物合成。
砷的氧化态为+3和+5,常见的砷化合物有砷酸盐、亚砷酸盐等。
二、砷的性质与用途砷具有多种性质,包括半导体性能、催化性能、抗菌性能等。
在工业上,砷及其化合物广泛应用于半导体材料、农药、医药、染料等领域。
此外,砷还用于制作合金、玻璃着色以及木材防腐等。
三、砷的毒性及其影响砷具有较高的毒性,人体摄入一定剂量后可导致中毒。
砷中毒的主要症状包括神经系统损害、肝脏损害、肾脏损害等。
长期暴露于砷污染环境中,还可能导致皮肤癌、肺癌等恶性肿瘤。
四、砷的环境分布与污染来源砷在地壳中含量较高,自然环境中普遍存在。
然而,人类活动导致砷污染的现象日益严重。
砷污染的主要来源包括砷矿开采与加工、含砷废水排放、农药使用、煤炭燃烧等。
五、砷污染的防治措施针对砷污染,我国政府采取了一系列防治措施。
包括加强砷矿资源管理、规范砷化工产业发展、提高废水处理技术、推广无砷农药、优化煤炭燃烧技术等。
此外,还需加强砷污染监测和风险评估,提高公众对砷污染的认识,切实保障人民群众的健康权益。
总之,砷化学元素作为一种非金属元素,在自然界中广泛存在。
然而,砷的毒性使其对环境和人体健康造成潜在威胁。
一、砷元素的形态及其特性砷(As)是一个广泛存在并且具有准金属特性的元素,呈灰色斜方六面体结晶,有金属光泽,既不溶解于水又不溶解于酸,为非人体必需元素。
克拉克值为5×10-4,宇宙丰度为4.0。
除发现少量的天然砷外,已知有150多种含砷矿物。
最普通的矿物是:砷化物矿,硫化物矿,氧化物矿,砷酸盐矿。
砷的毒性与它的化学性质和价态有关。
长期饮用高砷水,会引起花皮病或皮肤角质化等皮肤病,黑脚病,神经病,血管损伤,以及增加心脏病发病。
天然水中的砷来源于农业和林业使用砷化合物药剂,还来源于冶金、化工、化学制药、制革、纺织、木材加工、玻璃、油漆颜料和陶瓷等工业废水对天然水体的污染。
近年来,由于采煤及其它工业污染,使地下水中砷的浓度不断增加,砷污染已经成为一个潜在的公共卫生问题,亚洲地区特别是孟加拉国地下水的砷污染问题已经受到国际社会特别的关注。
由于饮用水中含有的砷超过一定限量会引起慢性中毒,因此世界卫生组织规定生活饮用水安全标准为每升含砷不超过0.05毫克。
2001年1月,EPA提出一个新的标准,即生活饮用水标准每升含砷不超过0.01毫克,并决定从2006年起实施,欧盟也计划实行这一标准。
据卫生部的统计,我国目前有11个省的部分地区受到地下水中砷的污染,内蒙古、新疆、台湾等地饮水中含砷量高达0.2-2.0mgAs/l,严重超过我国现行饮水卫生标准<0.05mgAs/l(饮用水新标准GB5749-2006的砷标准值为<0.01mgAs/l),导致地方性砷中毒,饮用水除砷是防治地方性砷中毒的关键措施,所以,安全、有效、经济的饮水除砷方法的研究显得尤为重要。
二、除砷技术和方法(1)介质过滤法研究表明,利用介质过滤对As(Ⅴ)的去除效果明显好于As(Ⅲ)。
所以在除砷过程中常对所处理的水进行预氧化,把三价As(Ⅲ)氧化为五价As(Ⅴ)。
然后,通过填充无烟煤、石英砂的滤层进行截留。
介质过滤方法对于高砷水的去除效果优于低砷水,较难达到饮用水新标准要求。
砷(一)基本概念和性质砷是一种以有毒而著名的类金属,并有许多的同素异形体。
砷元素广泛的存在于自然界,共有数百种的砷矿物是已被发现。
砷与其化合物被运用在农药、除草剂、杀虫剂,与许多种的合金中。
在古代,三氧化二砷被称为砒霜。
理化性质砷有有黄、灰、黑褐三种同素异形体。
其中灰色晶体是最常见的单质形态,脆而硬,具有金属光泽(故砷单质也称为金属砷),易导热导电,易被捣成粉末。
熔点817℃(28大气压),加热到613℃,便可不经液态,直接升华,成为蒸气,砷蒸气具有一股难闻的大蒜臭味。
砷的化合价+3和+5。
第一电离能9.81电子伏特。
如果使砷蒸气在360℃以上晶析时,可得到六方晶型α-砷(灰色金属状,相对密度5.72);在300℃以下蒸镀时,就得到玻璃状β-砷(灰或黑色,相对密度4.73)。
将砷蒸气骤冷可得到正方晶形γ砷(黄色,相对密度2.03)。
γ-砷可溶于二硫化碳。
砷在化学元素周期表的位置正好位于磷的下方,正是由于两者化学习性相近,所以砷很容易被细胞吸收导致中毒。
砷可区分为有机砷及无机砷,其中以无机砷毒性强。
另外有机砷及无机砷中又分别分为三价砷(As2O3)及五价砷(NaAsO3) ,在生物体内砷价数可互相转变。
砷与汞类似,被吸收后容易跟硫化氢根(sulfhydryl)或双硫根(disulfide)结合而影响细胞呼吸及酵素作用;甚至使染色体发生断裂最常见的化合物为砷的氢化物或称胂、五氧化二砷和三氧化二砷,及其对应的水化物-砷酸和亚砷酸。
砒霜分子式是AsO2是三价砷,亚砷的氧化物。
一些重要的生物砷化合物:一甲基胂,二甲基胂,三甲基胂,甲基胂酸,二甲基次胂酸。
砷单质很活泼,在空气中加热至约200℃时,会发出光亮,于400℃时,会有一种带蓝色的火焰燃烧,并形成白色的三氧化二砷烟。
金属砷易与氟和氧化合,在加热情况亦与大多数金属和非金属发生反应。
不溶于水,溶于硝酸和王水,也能溶解于强碱,生成砷酸盐。
砷可以被O₂ F₂等氧化:2.砷作为非金属,也可发生:3Mg+2As=点燃=Mg3As2,同时Mg3As2可以发生水解反应:Mg3As2+6H2O=3Mg(OH)2+2AsH3↑三氧化二砷俗称砒霜,是毒性很强的物质,可用于治疗癌症,三氧化二砷是两性氧化物:(二)标准中的限量值食品中砷限量指标见表1。
表1 食品中砷限量指标(三)毒性危害:饮料中含砷较低时(10~30mg/g),导致生长滞缓,怀孕减少,自发流产较多,死亡率较高。
骨骼矿化减低,在羊和微型猪还观察至心肌和骨骼肌纤维萎缩,线粒体膜有变化可破裂。
砷在体内的生化功能还未确定,但研究提示砷可能在某些酶反应中起作用,以砷酸盐替代磷酸盐作为酶的激活剂,以亚砷酸盐的形式与巯基反应作为酶抑制剂,从而可明显影响某些酶的活性。
有人观察到,在做血透析的患者其血砷含量减少,并可能与患者中枢神经系统紊乱、血管疾病有关。
单质砷无毒性,砷化合物均有毒性。
三价砷比五价砷毒性大,约为60倍;有机砷与无机砷毒性相似。
人口服三氧化二砷中毒剂量为5~50mg,致死量为70~180mg(体重70kg的人,约为0.76~1.95mg/kg,个别敏感者1mg可中毒,20mg可致死,但也有口服10g以上而获救者)。
人吸入三氧化二砷致死浓度为0.16mg/m3(吸入4h),长期少量吸入或口服可产生慢性中毒。
在含砷化氢为1mg/L的空气中,呼吸5~10分钟,可发生致命性中毒。
三价砷会抑制含-SH的酵素,五价砷会在许多生化反应中与磷酸竞争,因为键结的不稳定,很快会水解而导致高能键 ( 如 ATP) 的消失。
氢化砷被吸入之后会很快与红血球结合并造成不可逆的细胞膜破坏。
低浓度时氢化砷会造成溶血 ( 有剂量 - 反应关系 ) ,高浓度时则会造成多器官的细胞毒性。
肠胃道、肝脏、肾脏毒性:肠胃道症状通常是在食入砷或经由其它途径大量吸收砷之后发生。
肠胃道血管的通透率增加,造成体液的流失以及低血压。
肠胃道的黏膜可能会进一步发炎、坏死造成胃穿孔、出血性肠胃炎、带血腹泻。
砷的暴露会观察到肝脏酵素的上升。
慢性砷食入可能会造成非肝硬化引起的门脉高血压。
急性且大量砷暴露除了其它毒性可能也会发现急性肾小管坏死,肾丝球坏死而发生蛋白尿。
心血管系统毒性:因自杀而食入大量砷的人会因为全身血管的破坏,造成血管扩张,大量体液渗出,进而血压过低或休克,过一段时间后可能会发现心肌病变,在心电图上可以观察到QRS 较宽, QT interval 较长, ST 段下降, T 波变的平缓,及非典型的多发性心室频脉。
至于流行病学研究显示慢性砷暴露会造成血管痉挛及周边血液供应不足,进而造成四肢的坏疽,或称为乌脚病,在台湾饮用水含量为 10-1820ppb 的一些地区曾有此疾病盛行。
有患乌脚的人之后患皮肤癌的机会也较高,不过研究也显示这些饮用水中也有其它造成血管病变的物质,应该也是引起疾病的一部份原因。
在智利的 Antotagasta 曾经发现饮用水中的砷含量高到 20-400ppb ,同时也有许多人因此而有雷诺氏现象及手足发钳,解剖发现小血管及中等大小的血管已纤维化并增厚以及心肌肥大。
神经系统毒性:砷在急性中毒24-72小时或慢性中毒时常会发生周边神经轴突的伤害,主要是末端的感觉运动神经,异常部位为类似手套或袜子的分布。
中等程度的砷中毒在早期主要影响感觉神经可观察到疼痛、感觉迟钝,而严重的砷中毒则会影响运动神经,可观察到无力、瘫痪( 由脚往上 ) ,然而,就算是很严重的砷中毒也少有波及颅神经,但有可能造成脑病变,有一些很慢性中毒较轻微没有临床症状,但是做神经传导速度检查有发现神经传导速度变慢。
慢性砷中毒引起的神经病变需要花也许长达数年的时间来恢复,而且也很少会完全恢复。
追踪长期引用砷污染的牛奶的儿童发现其发生严重失聪、心智发育迟缓、癫痫等等脑部伤害的机率比没有暴露砷的小朋友高。
(但失聪并没有在其它砷中毒的研究中发现)。
皮肤毒性:砷暴露的人最常看到的皮肤症状是皮肤颜色变深,角质层增厚,皮肤癌。
全身出现一块块色素沈积是慢性砷暴露的指标 ( 曾在长期饮用 >400ppb 砷的水的人身上发现 ) ,较常发生在眼睑、颞、腋下、颈、乳头、阴部,严重砷中毒的人可能在胸、背及腹部都会发现,这种深棕色上散布白点的病变有人描述为「落在泥泞小径的雨滴」。
砷引起的过度角质化通常发生在手掌及脚掌,看起来像小粒玉米般突起,直径约 0.4-1cm。
在大部分砷中毒的人皮肤上的过度角质化的皮肤病变可以数十年都没有癌化的变化,但是有少部分人的过度角质化病灶会转变为癌症前期病灶,跟原位性皮肤癌难以区分。
呼吸系统毒性:极少见暴露于高浓度砷粉尘的精炼工厂工人会发现其呼吸道的黏膜发炎且溃疡甚至鼻中隔穿孔。
研究显示这些精炼工厂工人和暴露于含砷农药杀虫剂的工人有得肺癌机率升高的情形。
血液系统毒性:不管是急性或慢性砷暴露都会影响到血液系统,可能会发现骨髓造血功能被压抑且有全血球数目下降的情形,常见白血球、红血球、血小板下降,而嗜酸性白血球数上升的情形。
红血球的大小可能是正常或较大,可能会发现嗜碱性斑点。
生殖危害:砷会透过胎盘而我们发现脐带血中砷的浓度和母体内砷的浓度是一致的,曾有一个怀孕末期服用砷的个案报告,马上生产而新生儿在 12 个小时内就死去,解剖发现肺泡内出血,脑中、肝脏、肾脏中含砷浓度都很高。
针对住在附近或在铜精炼厂工作的妇女做的研究发现她们体内的砷浓度都有升高,而她们发生流产及生产后发现先天畸形的机会都较高,先天畸形是一般人的两倍,而多次生产皆发现先天畸形的机会是一般人的五倍,不过因为这些妇女还有暴露于铅、镉、二氧化硫,所以不能排除是其它化学物质引起的。
致癌性:在动物实验中并没有发现癌症增加的情形。
皮肤癌:在长期食用含无机砷的药物、水以及工作场所暴露砷的人的研究中常常会发现皮肤癌。
通常是全身的,但是在躯干、手掌、脚掌这些比较没有接触阳光的地方有较高的发生率。
而一个病人有可能会发现数种皮肤癌,发生的频率由高到低为原位性皮肤癌、上皮细胞癌、基底细胞癌、以及混合型。
在台湾乌脚病发生的地区有72% 发生皮肤癌的病人也同时发现皮肤过度角质化以及皮肤出现色素沉积。
一些过度角质化的病灶(边缘清楚的圆形或不规则的 1mm 到 >10cm 的块状)后来变为原位性皮肤癌,而最后就侵犯到其它地方。
砷引起的基底细胞癌常常是多发而且常分布在躯干,病灶为红色、鳞片状,萎缩,难和原位性皮肤癌区分。
砷引起的上皮细胞癌主要在阳光不会照到的躯干,而紫外线引起的常常在头颈部阳光常照射的地方发生,我们可以靠分布来区分砷引起的或是紫外线引起的,然而我们却很难分是砷引起的还是其它原因引起的。
流行病学研究发现砷的暴露量跟皮肤癌的发生有剂量—反应效应。
而在葡萄园工作由皮肤及吸入暴露砷的工人的流行病学研究发现因为皮肤言而死亡的比率有升高。
肺癌:暴露三氧化二砷的精炼厂工人及五价砷农药的研究校正过二氧化硫及抽烟的暴露之后显示肺癌发生的机率较高。
砷中毒的症状可能很快显现,也可能在饮用含砷水十几年甚至几十年之后才出现。
这主要取决于所摄入砷化物的性质、毒性、摄入量、持续时间及个体体质等因素。
急性砷中毒:急性砷中毒多为大量意外地砷接触所致,主要损害胃肠道系统、呼吸系统、皮肤和神经系统。
砷急性中毒的表现症状为可有恶心、呕吐、口中金属味、腹剧痛、米汤样粪便等,较重者尿量减少、头晕、腓肠肌痉挛、发绀以至休克,严重者出现中枢神经麻痹症状,四肢疼痛性痉挛、意识消失等。
注意:皮肤癌与摄入砷和接触砷有关,肺癌与吸入砷尘有关。
(四)安全措施世界卫生组织指出,每升低于10微克的砷含量对人体是安全的。
催吐或洗胃,肌注5% 二巯基丙磺酸钠。
急性暴露:送到医院前应确保病人呼吸道畅通且有呼吸及脉搏,并与就近的毒理单位联络。
若是皮肤暴露就要冲洗,但是对小孩或老人要注意不可造成失温。
若是眼睛暴露也是用水冲洗至少15 分钟,假如可以的话应该移除隐形眼镜。
若食入大量砷,在食入一小时内给予活性碳(1mg/Kg ,大人通常为60-90mg ,小朋友通常是25-50mg) 最有效,若没有呕吐也可以洗胃,此时必须确定病人意识清醒且要注意呼吸道的畅通,避免呕吐及吸入呼吸道。
因为体液的大量流失,有症状的病人必须要从静脉补充并以机器监视心脏节律,就算是没有低血压症状的病人也应补充水分,并且我们要纪录尿量以评估体液补充的情形,若有需要,病人应送入加护病房随时补充体液,若有肾衰竭应接受透析治疗。
可以考虑螯合治疗的药物DMSA(dimercaptosuccinic acid) (口服),建议使用剂量为每八小时10 μ g/Kg 或是350mg/m2 给五天,之后每十二小时给10 μ g/Kg 给14 天。
至于口服D-penicillamine 虽然有报告对小孩子的急性砷中毒有效,但是对实验动物却没有效果。