الزرنيخ

📅 آخر تحديث: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

في الكيمياء، يُعرف الأرسنيت بأنه مركب كيميائي يحتوي على أنيون أكسجيني للزرنيخ، حيث يكون للزرنيخ حالة أكسدة +3. تجدر الإشارة إلى أنه في المجالات التي تتعامل عادةً مع كيمياء المياه الجوفية، يُستخدم مصطلح الأرسنيت بشكل عام للإشارة إلى أنيونات الزرنيخ الثلاثي الذائبة . وقد أوصى الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) بتسمية مركبات الأرسنيت باسم أرسينات (III)، فعلى سبيل المثال، يُطلق على الأورثو-أرسنيت اسم ثلاثي أكسيدو أرسينات (III). ويُعدّ الأورثو-أرسنيت مختلفًا عن الأنيونات المقابلة للعناصر الأخف وزنًا في المجموعة 15 ، وهي الفوسفيت ( HPO₄²⁻ ) والنتريت ( NO₂⁻ ) المنحني . [ 1 ]

هناك عدد من أنواع أنيونات الزرنيخ المختلفة المعروفة:

  • AsO 3− 3 أورثو-أرسينيت، أيون من حمض الأرسينوز ، ذو شكل هرمي [ 1 ]
  • (AsO − 2 ) n ميتا-أرسينيت، وهو أنيون سلسلة بوليمرية. [ 2 ]
  • كما 2 O 4− 5 زرنيخيت حراري, [ O 2 As−O−AsO 2 ] 4−
  • كما 3 O 5− 7 كاتينا -تريارسينيت، [ O 2 As−O−As(O)−O−AsO 2 ] 5− [ 3 ]
  • كما 4 O 6− 9 كاتينا -tetraarsenite, [ O 2 As−O−As(O)−O−As(O)−O−AsO 2 ] 6− [ 3 ]
  • As 4 O 4− 8 cyclo -tetraarsenite [ 4 ]
  • (As 6 O 4− 11 ) n ، أنيون بوليمري

في جميع هذه المركبات، يكون الشكل الهندسي حول مراكز الزرنيخ الثلاثي (As III ) مثلثيًا تقريبًا، ويكون الزوج الإلكتروني الحر على ذرة الزرنيخ نشطًا كيميائيًا فراغيًا. [ 1 ] من الأمثلة المعروفة على الزرنيخات: ميتا -زرنيخ الصوديوم الذي يحتوي على أنيون خطي متعدد، (AsO₂⁻ ) ₙ ، وأورثو-زرنيخ الفضة، Ag₃AsO₃ ، الذي يحتوي على أنيون AsO₃⁻³ المثلثي .

تحضير الزرنيخ

يمكن تحضير بعض أملاح الأرسنيت من محلول مائي لأكسيد الزرنيخ الثلاثي ( As₂O₃ ) . ومن أمثلة هذه الأملاح أملاح الميتا-أرسنيت، وعند درجات حرارة منخفضة ، يمكن تحضير أملاح هيدروجين الأرسنيت ، مثل Na₂H₂As₄O₈ و NaAsO₂ · 4H₂O و Na₂HAsO₃ · 5H₂O و Na₅ ( HAsO₃ ) ( AsO₃ ) · 12H₂O . [ 5 ]

معادن الزرنيخ

تحتوي العديد من المعادن على أنيونات الزرنيخيت : الرينيريت ، Zn₃ ( AsO₃ ) ₂ ؛ [ 2 ] الفينيمانيت ، Pb₅Cl ( AsO₃ ) ₃ ؛ [ 2 ] البولموريت ، Pb₂As₂O₅ ؛ [ 2 ] الستينهوجاريت ، CaFeSbAs₂O₇ ( يحتوي على أنيون بوليمري معقد ) ؛ [ 2 ] الشنايدرهونيت ، Fe²⁺الحديد III 3 (AsO 3 )(As 2 O 5 ) 2 ؛ [ 6 ] ماجنوسونيت ، Mn 5 (OH) (AsO 3 ) 3 ؛ [ 2 ] التريبكيت , CuAs 2 O 4 ; [ 2 ] تريجونيت ، Pb 3 Mn(AsO 3 ) 2 (HAsO 3 ) ؛ [ 2 ] تويليت , Fe 6 (AsO 3 ) 4 (SO 4 )(OH) 4 · 4H 2 O . [ 7 ]

الزرنيخ في البيئة

يمكن أن يتسرب الزرنيخ إلى المياه الجوفية نتيجة وجوده الطبيعي في طبقات أعمق أو من أعمال التعدين. ويمكن إزالة الزرنيخ الثلاثي من الماء بعدة طرق، منها أكسدة الزرنيخ الثلاثي إلى الزرنيخ الخماسي، على سبيل المثال باستخدام الكلور، ثم التخثير باستخدام كبريتات الحديد الثلاثي، على سبيل المثال. وتشمل الطرق الأخرى التبادل الأيوني والترشيح. ويكون الترشيح فعالاً فقط إذا كان الزرنيخ موجوداً على شكل جزيئات، أما إذا كان الزرنيخيت ذائباً في الماء، فإنه يمر عبر غشاء الترشيح. [ 8 ]

الاستخدامات

يُستخدم أرسنيت الصوديوم في تفاعل تحويل غاز الماء لإزالة ثاني أكسيد الكربون. يتكون محلول فاولر، الذي طُرح لأول مرة في القرن الثامن عشر ، من As₂O₃ [ 9 ] كمحلول لميتا أرسنيت البوتاسيوم، KAsO₂ . [ 10 ]

يُستخدم الزرنيخ في صورة ثلاثي أكسيده، As₂O₃ ( الاسم التجاري: Trisenox، ATO) ، كدواء للعلاج الكيميائي ضد ابيضاض الدم النخاعي الحاد (APL) ، وهو نوع من ابيضاض الدم النخاعي. [ 11 ] لا تزال آلية عمله الدقيقة غير معروفة، ولكن يُشتبه في أنه يُسرّع موت الخلايا المبرمج للخلايا السرطانية. يُحفّز ثلاثي أكسيد الزرنيخ تغيرات مورفولوجية وتفتت الحمض النووي في نموذج NB4 المختبري لـ APL. كما أنه يُحلّل مستقبل حمض الريتينويك ألفا (RARA) . [ 12 ] يُعدّ جين RARA مُنظِّمًا هامًا لتطور الخلايا المناعية قبل النخاعية، وتمايزها، وموتها المبرمج. [ 13 ]

البكتيريا التي تستخدم وتنتج الزرنيخ

تحصل بعض أنواع البكتيريا على طاقتها عن طريق أكسدة أنواع مختلفة من الوقود مع اختزال الزرنيخات لتكوين الزرنيخيتات. وتُعرف الإنزيمات المشاركة في ذلك باسم مختزلات الزرنيخات .

في عام 2008، تم اكتشاف بكتيريا تستخدم نوعًا من عملية التمثيل الضوئي تعتمد على الزرنيخات كمصدر للإلكترونات ، منتجةً الزرنيخات (تمامًا كما تستخدم عملية التمثيل الضوئي العادية الماء كمصدر للإلكترونات، منتجةً الأكسجين الجزيئي). افترض الباحثون أن هذه الكائنات الحية التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي كانت تنتج تاريخيًا الزرنيخات التي سمحت للبكتيريا المختزلة للزرنيخات بالازدهار. [ 14 ]

في البشر، يثبط الزرنيخ إنزيم نازع هيدروجين البيروفات (مركب PDH) في تفاعل البيروفات مع أسيتيل مرافق الإنزيم أ ، وذلك عن طريق الارتباط بمجموعة الثيول (-SH) في الليبوأميد ، وهو مرافق إنزيم مشارك. كما يثبط مركب نازع هيدروجين الأوكسوغلوتارات بنفس الآلية. ويؤدي تثبيط هذه الإنزيمات إلى تعطيل إنتاج الطاقة .

مراجع

  1. 1 2 3 غرينوود، نورمان ن .؛ إيرنشو، آلان (1997). كيمياء العناصر (  الطبعة الثانية). باتروورث-هاينمان. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 كارمالت، سي جيه ونورمان، إن سي (1998). "الفصل 1: الزرنيخ والأنتيمون والبزموت". في نورمان، إن سي (محرر). كيمياء الزرنيخ والأنتيمون والبزموت . بلاكي أكاديميك آند بروفيشنال. ص 118-121 . ISBN  07514-0389-X.
  3. 1 2 حميدة، م. بن؛ ويكيلدر، MS (2006). "Die neuen Catena-Polyarsenite [As 3 O 7 ] 5− und [As 4 O 9 ] 6− ". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie . 632 ( 12 - 13): 2109. دوى : 10.1002/zaac.200670065 . ISSN 0044-2313 . 
  4. ^ كانغ، دونغ هي؛ شليد ، توماس (2006). "Sm 2 As 4 O 9 : Ein ungewöhnliches Samarium(III)-Oxoarsenat(III) Gemäß Sm 4 [As 2 O 5 ] 2 [As 4 O 8 ]". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie . 632 (1): 91. دوى : 10.1002/zaac.200500333 . ISSN 0044-2313 . 
  5. ^ شيلدريك، وس. هوسلر، H.-J. (1987). "Zur Kenntnis von Natriumarseniten im Dreistoffsystem Na 2 O – As 2 O 3 –H 2 O bei 6 ° C". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie . 549 (6): 177– 186. دوى : 10.1002/zaac.19875490618 . ISSN 0044-2313 .  
  6. ↑ هاوثورن، فرانك سي. "شنايدرهوهنيت، Fe 2+Fe 3+ 3 As 3+ 5 O13 ، بنية أرسينيت كثيفة التعبئة."The Canadian Mineralogist23.4(1985): 675–679.
  7. ↑ مورين، ج.؛ روس، ج.؛ إلكايم، إ. (2007). "البنية البلورية للتوليت، Fe6 (AsO3)4SO4(OH)4 • 4H2O ، وهو معدن جديد من أرسنيت الحديد أوكسي هيدروكسي كبريتات ذو صلة بتصريف المياه الحمضية من المناجم". عالم المعادن الأمريكي . 92 (1): 193-197 . Bibcode : 2007AmMin..92..193M . doi : 10.2138/am.2007.2361 . ISSN 0003-004X . S2CID 98312889 .  
  8. ↑ وكالة حماية البيئة الأمريكية، التقرير رقم 815R00012، "التقنيات والتكاليف لإزالة الزرنيخ من مياه الشرب"، ديسمبر 2000
  9. ↑ إدارة الزرنيخ في البيئة: من التربة إلى صحة الإنسان ، بقلم ر. نايدو، دار نشر سي إس آي آر أو، 2006، رقم ISBN 978-0643068681
  10. ↑ جوليف، د.م. (1993). " تاريخ استخدام الزرنيخ في الإنسان" . مجلة الجمعية الملكية للطب . 86 (5): 287-289 . doi : 10.1177/014107689308600515 . PMC 1294007. PMID 8505753 .  
  11. ↑ "أكسيد الزرنيخ الثلاثي (ترايسينوكس، ATO)" . www.cancerresearchuk.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أغسطس 2023 .
  12. ↑ وكالة الأدوية الأوروبية (17-09-2018). "ترايسينوكس" . وكالة الأدوية الأوروبية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16-08-2023 .
  13. ↑ "مستقبل حمض الريتينويك ألفا RARA [ الإنسان العاقل (Homo sapiens) ] - جين - المركز الوطني لمعلومات التقانة الحيوية (NCBI)" . www.ncbi.nlm.nih.gov . تاريخ الاسترجاع: 16 أغسطس 2023 .
  14. ↑ "بكتيريا محبة للزرنيخ تعيد كتابة قواعد التمثيل الضوئي" ، عالم الكيمياء ، 15 أغسطس 2008