砷。生命与虚无之间

尊敬的读者，感谢您在百忙之中阅读我的文章，这是对我努力的肯定，也是持续创作的动力，向您致以我最诚挚的敬意，希望能得到您的一个"关注"，在此感谢！

今天我们将讨论一种化学元素，它让全人类数千年来都处于恐惧之中。它的原子核中有33个质子。它的名字叫砒霜。它是一种半金属，有时以纯净形式存在于自然界中。这个星球上所有天然砷都由一种同位素 - 75As 代表。

这个元素有很多名字。它们都是不祥的：“毒药之王”、“国王之毒”，或者最明显的是“继承人的粉末”。

与我们在之前的一篇文章中讨论过的诸如锗之类的元素不同，砷因其相当丰富的存在而早已为人们所知。尽管许多世纪以来人们主要将其用作化合物的一部分。你是怎么用的？是的，事实上，他用它杀人了。因为砷对所有多细胞生物无一例外都有很强的毒性。

是的，人们经常用它来对付人。然而，砷的用途并不限于此。许多含砷化合物自古以来就被用作杀虫剂或灭鼠剂，比第一种工业毒药的研制早了数千年。具有讽刺意味的是，这种方法拯救了许多人的生命，因为它在控制破坏粮食供应的害虫方面非常有效。

为什么有毒，砒霜？

但为什么砷对几乎所有生物来说都是一种可怕而有效的毒药呢？

在一些非常重要的细胞生化反应中，砷可以取代这里的“合法”元素磷。毕竟，砷的化学性质与磷非常相似，但同时又与磷有很大不同，以至于所得分子似乎与所需的分子相似，但无法发挥其生物学功能。这非常简单。

也就是说，如果摄入足够的砷，它会随着扩散到全身而逐渐杀死细胞。最有可能的是，首先出现在肾脏和肝脏等地方，然后出现在其他器官中。当吸入砷时，也会发生类似的情况，但在这种情况下，肺部首先受到影响。

摄入一定剂量的砷会导致死亡（如果不采取任何措施）。器官相继停止运作。但即使一点一点地吃砒霜，一些器官的细胞仍然会逐渐死亡，从而影响其功能。而最终，这件事不会有好结果。

简而言之，砒霜是毒药。而且相当可怕。

而且，由于该元素几乎影响任何器官，因此摄入它不会出现任何明显的特殊症状。当然，现在你可以检测到体内砷的存在，但想象一下生活在中世纪：引起类似砷中毒症状的疾病数量如此之多，以至于几乎不可能知道一个人是否死于砷中毒。

这种半金属的一个特征是它的纯净形式和几乎所有与其他元素的化合物形式都是有毒的。

美丽的。但有毒

例如，从古代起，人们就知道两种非常相似的品种：雄黄和雌黄，它们的颜色鲜艳，外观非常美丽，但同时却有毒。

雄黄形成美丽的晶体，在某些情况下类似于红宝石，因为其极其强烈的红色。它有时被称为“砷红宝石”。它的名字来源于阿拉伯语 rahj al-ġār，意为“洞穴灰尘”，因为它通常出现在洞穴或矿井中。

这种矿物迷人的红色非常有吸引力，因此经常被用来制造红色染料。然而，很快人们发现雄黄不仅美丽，而且毒性很大。

毒性如此之大，以至于在世界许多地方，这种石头被压碎并用来杀死或驱除昆虫和老鼠。

古代中国人和希腊人就知道砷，他们也将其用作杀虫剂（他们在中世纪几乎整个欧洲继续这样做）。

雄黄经常与另一个非常相似的品种联系在一起。又美丽又有毒。这块石头具有华丽的黄色。几个世纪以来，它一直被用来制造黄色油漆和染料。这就是它的名字的由来。在拉丁语中，它听起来像“aurumpigmentum”（金色颜料）。

与雄黄一样，雌黄几个世纪以来一直被用作毒药和杀虫剂。然而，在这种情况下，它的名字反映了它作为染料的更重要的用途。比雄黄大得多。

发生这种情况的原因是——除了雄黄之外，人们还知道其他鲜红色的染料。但对于黄色的人来说，情况就很紧张。事实上，直到 19 世纪，雌黄一直是这种颜色的主要“供应商”。直到那时，化学家才发现了黄色染料的其他来源，它们同样美丽，但毒性较小。例如——镉。

此外，雄黄和雌黄的反应性使得它们在与某些其他化合物混合时几乎没有用处，因为它们会与它们反应并改变混合物的颜色。

中世纪的炼金术士知道这两种岩石具有相似的特性。这非常有趣。他们对这两种矿物进行了许多实验。出于显而易见的原因，他们对雌黄更感兴趣。许多炼金术士认为黄色颜料的唯一来源必然含有黄金，或者是黄金的某种“亲戚”。当他们试图从这种有毒的岩石中提取贵金属时，他们的研究经常会遇到可怕的长期后果。

连老鼠都受伤了

不幸的是，砷的受害者不仅仅是老鼠和昆虫，这是不可避免的。例如，在古代韩国，它被用于死刑，而在中世纪和文艺复兴时期，该元素被广泛用作毒药，以消灭不受欢迎的政治人物。

但是，像许多其他可怕的毒药一样，砷也被用作药物。由于砷有毒，自古以来就被用来治疗某些传染病。这是一次非常艰难的治疗。就像现代积极的化疗一样。

纯砷具有三种同素异形体（即成分相同，但原子键合不同）。从外观上看，纯的普通灰砷看起来像金属。它的两种同素异形体更不稳定且毒性更大：黄砷和黑砷。由于它们的不稳定，它们只能在实验室中制备才能获得。但即使是最稳定的普通灰砷，在自然界中也很少发现，因为它很容易与几乎所有元素发生反应。

一旦能够大量生产砷，该元素作为毒物在医学和农业中的重要性就增加了。它甚至被用作化妆品有一段时间（尽管今天很难相信！）：如果将氧化砷 As2O3 涂在皮肤上，皮肤就会变得苍白，并带有神秘的哑光色调（当然，这并不奇怪） ）。

对今天的我们来说，这似乎很疯狂，但在维多利亚时代的英国，女性穿蛾白色是非常流行的。为此，女性吞下与醋和粉笔粉混合的砷（！）。

然后他们是地球上最美丽的。但不长久。

抗生素的出现导致砷在医学中的使用显着减少，但即使在今天，氧化砷仍然用于治疗某些对其他治疗方法有抵抗力的癌症。然而，这种情况很少发生。

人们继续在家禽和牲产中使用砷也可能令人惊讶。它被小剂量添加到鸡和猪的饲料中，因为该元素可以预防某些疾病，并且由于科学未知的原因，它会加速动物的体重增加。

畜生

另一方面，正如技术使砷在许多用途中变得过时一样，它也使其成为工业的重要元素。由两种准金属形成的化合物砷化镓 (GaAs) 已被证明是一流的半导体，在某些情况下甚至优于硅。

也许毫不奇怪，砷被用来生产化学武器。例如，美国在越南使用它作为广谱除草剂((CH3)2AsO·OH)的一部分。美国人用它喷洒水稻种植园，让越南人饿死，让这个人口稀少的国家实现民主，人权不再受到侵犯。

好吧，甜点：在了解完上述关于砷的毒性之后，一个惊喜等待着我们：一些细菌不仅能够在砷的存在下生存，而且还利用它来进行生化过程！

科学早已知道存在一种能够在缺氧条件下“呼吸”、使用砷盐作为氧化剂的奇特细菌。当燃料氧化时，这些盐中的砷从 As+5 转变为 As+3，后者更稳定且更丰富。

2010年，美国宇航局天体生物学研究所发现了更进一步的细菌。生活在加利福尼亚州莫诺湖（非常咸！）的盐单胞菌科的一些成员将砷而不是磷纳入其生物过程中。真是幸运，他们只需要少量的第二元素。

最初人们认为这些细菌的 DNA 中甚至使用了砷，但后来的研究并未证实这一假设。这些极端的细菌对天体生物学来说非常有趣，因为它们表明，当生命似乎无路可走时，生命总能找到出路。并以毒为生命必需元素。

是的，我们生活在某种简单的神奇世界中。