أرسينات

أيون الزرنيخات هو أيون صيغته الكيميائية AsO₃⁻⁴ . [ ¹ ] ^تتكون الرابطة في الزرنيخات من ذرة زرنيخ مركزية ، ذات حالة أكسدة +5، مرتبطة برابطة ثنائية مع ^ذرة أكسجين واحدة، وبرابطة أحادية مع ثلاث ذرات أكسجين أخرى . ^{[ 2 ]} تتجه ذرات الأكسجين الأربع حول ذرة الزرنيخ في شكل رباعي الأوجه . ^{[ 2 ]} يعمل الرنين على توزيع شحنة الأيون -3 على ذرات الأكسجين الأربع.

يتفاعل الزرنيخ بسهولة مع المعادن لتكوين مركبات الزرنيخ المعدنية . ^{[ 2 ] [ 3 ]} يُعد الزرنيخ مؤكسدًا متوسطًا ومستقبلًا للإلكترونات ، ويبلغ جهد اختزاله إلى الزرنيخيت +0.56 فولت . ^{[ 4 ]} نظرًا لأن الزرنيخ له نفس التكافؤ ونصف قطر ذري مشابه للفوسفور ، فإن الزرنيخ يشترك مع الفوسفات في هندسة وتفاعلية مماثلة . ^{[ 5 ]} يمكن للزرنيخ أن يحل محل الفوسفات في التفاعلات الكيميائية الحيوية ، وهو سام لمعظم الكائنات الحية . ^{[ 5 ] [ 6 ]}

توجد الزرنيخات بشكل طبيعي، في صورتيها المائية واللامائية ، في مجموعة متنوعة من المعادن . ومن أمثلة المعادن المحتوية على الزرنيخات: الأداميت ، والألارسيت ، والأنابيرجيت ، والإريثريت ، والليغرانديت . [ ^{7 ] عندما} يتوازن شحن أيوني الزرنيخات في الصيغة، يُطلق عليها اسم ثنائي الزرنيخات ، على سبيل المثال ثنائي زرنيخات الزنك _، Zn3 ( _AsO4 ) ₂ .

كانت المبيدات الحشرية القائمة على الزرنيخات، مثل زرنيخات هيدروجين الرصاص، شائعة الاستخدام حتى تم استبدالها بمبيدات حشرية أحدث مثل DDT ، ثم حظرتها العديد من الهيئات التنظيمية بسبب المخاوف الصحية. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

تتميز مركبات الزرنيخات المعدنية الانتقالية بألوانها الزاهية ، وقد استُخدمت في صناعة الأصباغ . كان زرنيخات النحاس مركباً ثانوياً يُستخدم في الصبغة الزرقاء المصرية التي استخدمها المصريون القدماء والرومان . ^{[ 10 ]} صُنعت صبغة البنفسجي الكوبالتي من زرنيخات الكوبالت قبل أن تؤدي سميتها إلى استبدالها بفوسفات الكوبالت . ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

يُعدّ زرنيخات النحاس الكروماتي (CCA) مادة حافظة للأخشاب شائعة الاستخدام منذ ثلاثينيات القرن العشرين. ^{[ 14 ]} وقد أدّت المخاوف المتعلقة بالسلامة إلى التوقف التدريجي عن استخدام الأخشاب المعالجة بـ CCA في المشاريع السكنية في العديد من البلدان. ^{​​[ 14 ]} ولا يزال CCA خيارًا شائعًا واقتصاديًا لمعالجة الأخشاب في الاستخدامات غير السكنية، مثل الزراعة . ^{[ 14 ] [ 15 ]}

بحسب درجة الحموضة ، يمكن أن يوجد الزرنيخات على هيئة زرنيخات _ثلاثي الهيدروجين (أي _حمض الزرنيخ H₃AsO₄ )، أو زرنيخات ثنائي الهيدروجين ( _{H₂AsO₄⁻} ) ، أو زرنيخات الهيدروجين ( HAsO₂⁻⁴ )، أو زرنيخات ( AsO₃⁻⁴ ). ^{[ 5 ]} يُعرف زرنيخات ثلاثي الهيدروجين أيضًا باسم حمض الزرنيخ . عند درجة حموضة معينة ، يمكن تحديد توزيع هذه الأنواع من الزرنيخات من خلال ثوابت تفكك الحمض الخاصة بها . ^{[ 17 ]}

H ₃ AsO ₄ + H ₂ O ⇌ H ₂ AsO − 4 + [ H ₃ O] ⁺  (p K _a1 = 2.19)

H ₂ AsO − 4 + H ₂ O ⇌ HAsO 2− 4 + [ H ₃ O] ⁺  (p _Ka2 = 6.94)

HAsO 2− 4 + H ₂ O ⇌ AsO 3− 4 + [ H ₃ O] ⁺ H  (p K _a3 = 11.5)

تتشابه هذه القيم مع قيم حمض الفوسفوريك . ويسود كل من زرنيخات الهيدروجين وزرنيخات ثنائي الهيدروجين في المحلول المائي عند درجة حموضة قريبة من التعادل. ^{[ 17 ]}

يؤثر جهد الاختزال (pe) للمحلول أيضًا على أنواع الزرنيخات. في المياه الطبيعية، يُعد محتوى الأكسجين المذاب العامل الرئيسي المؤثر على جهد الاختزال. توجد الزرنيخات في المياه المؤكسجة، التي تتميز بجهد اختزال مرتفع، بينما تُعد الزرنيخيتات النوع الرئيسي للزرنيخ في المياه اللاهوائية ذات جهد الاختزال المنخفض. ^{[ 16 ]}

يوضح مخطط بوربيه التأثير المشترك لدرجة الحموضة و pe على تحديد أنواع الزرنيخات.

تُعدّ الزرنيخات، إلى جانب الزرنيخيت، مصدرًا هامًا للتلوث في بعض مصادر المياه الطبيعية ، وقد تؤدي إلى التسمم بالزرنيخ مع التعرض المتكرر لها. ^{[ 18 ] [ 19 ]} وتُعتبر الدول التي تحتوي رواسبها وصخورها على مستويات عالية من معادن الزرنيخ، مثل بنغلاديش ، معرضة بشكل خاص لخطر التلوث بالزرنيخات. ^{[ 20 ] [ 19 ]}

يُعدّ الزرنيخ ضارًا بالإنسان والحيوان لأنه يُعيق عمليتي تحلل الجلوكوز ودورة كريبس . يحلّ الزرنيخ محلّ الفوسفات غير العضوي في خطوة تحلل الجلوكوز التي تُنتج 1،3-ثنائي فوسفوجليسيرات من جليسرالدهيد 3-فوسفات . ينتج عن ذلك 1-أرسينو-3-فوسفوجليسيرات ، وهو مركب غير مستقرّ ويتحلّل مائيًا بسرعة ، مُشكّلًا المركب الوسيط التالي في المسار، وهو 3-فوسفوجليسيرات . بالتالي، يستمرّ تحلل الجلوكوز، ولكن جزيء ATP الذي كان سيُنتج من 1،3-ثنائي فوسفوجليسيرات يُفقد - فالزرنيخ يُفصل عملية تحلل الجلوكوز، مما يُفسّر سميته. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

كما هو الحال مع مركبات الزرنيخ الأخرى، يرتبط الزرنيخات بحمض الليبويك ، مما يثبط تحويل البيروفات إلى أسيتيل-CoA ، ويمنع دورة كريبس ، وبالتالي يؤدي إلى فقدان المزيد من ATP. ^{[ 22 ]}

• التصنيف: الزرنيخات