Arsenāts (AsO4^3−) — definīcija, īpašības un toksicitāte

Arsenāts (AsO4^3−): definīcija, ķīmiskās īpašības un toksicitāte — uzzini par toksiskuma mehānismiem, šūnu bojājumiem un arsenāta lomu dabā.

Arsenāts (AsO₄^3-) ir jons — tetraedrisks anjons, kas rodas, deprotonējoties arsēna skābei (H₃AsO₄). As atoms arsenātā parasti ir +5 oksidācijas stāvoklī, un anjona forma atgādina fosfāta (PO₄^3-) struktūru.

Īpašības un ķīmiskā uzvedība

Arsenāti parasti veido sāļus (piemēram, nātrija arsenāts Na₃AsO₄). Tie ir polāri, labāk šķīst ūdenī nekā daudzi minerāli, un var uzvesties arī kā oksidētāji atkarībā no apstākļiem. No arsēna skābes ne vienmēr tiek atdalīti visi protoni; pakāpeniska protonēšana dod divas starpproduktu formas — HAsO₄^2- un H₂AsO₄^- — kuru relatīvā koncentrācija ir atkarīga no pH. Aptuvenie pKa vērtības H₃AsO₄ sistēmai ir apm. pKa1 ≈ 2.2, pKa2 ≈ 6.9 un pKa3 ≈ 11.5, tāpēc vides pH ietekmē, vai dominē arsenāts vai tā skābākas formas.

Arsenāta līdzība ar fosfātu un toksicitāte

Fosfāts un arsenāts ir strukturāli līdzīgi, tāpēc arsenāts var aizstāt fosfātu bioloģiskajās sistēmās. Tomēr arsenāts neveic fosfāta funkcijas tāpat — tas veido nestabilas analogās savienības (piem., arsenāta analogi ATP reakcijās), kas ātri hidrolizējas, traucējot enerģijas pārvadi un citus metabolisma procesus. Tāpēc arsenāti ir toksiski daudzām šūnām un organismiem. Būtiski ir arī tas, ka arsenīta (As(III)) formas mijiedarbība ar tiolu grupām parasti ir toksiskāka nekā arsenāta (As(V)), tomēr abas formas rada nopietnas veselības un vides problēmas.

Arsenāts un mikrobioloģija

Dažas baktērijas ir attīstījušas mehānismus, kas ļauj izdzīvot arsenāta klātbūtnē: vienas grupas mikroorganismi to reducē par mazāk oksidētiem savienojumiem, citas izmanto arsenātu kā elektronpieņēmēju elpošanā (arsenāta respirācija). Ir arī mikrobi, kas spēj izmantot arsenātu vai tolerēt tā aizvietošanu vietā, kur parasti tiek izmantots fosfāts; šādus organismus dažkārt sauc par arsēna baktērijām. Šie procesi ik pa laikam ietekmē arsenāta mobilitāti un noturību vidē.

Vides jautājumi, analīze un attīrīšana

Arsenāts bieži sastopams gruntsūdeņos un augsnē; tā koncentrācija var palielināties, pateicoties dabīgiem avotiem (piem., minerālu izšķīdināšanās) vai cilvēka darbībai (rūpniecība, lauksaimniecība). Arsenāta uzvedība vidē ir atkarīga no redoksapstākļiem — oksidētos (okssiskos) apstākļos arsenāts parasti adsorbējas uz dzelzs (hydr)oksīdiem un tā mobilitāte samazinās, bet reducēšanās apstākļos arsenāts var tikt reducēts līdz arsenitam, kas ir mobils un toksisks. Dzeramā ūdens drošības vadlīnijas (piem., PVO/WHO) ierobežo kopējo arsēnu koncentrāciju līdz zems līmenim (parasti ap 10 µg/L), jo ilgtermiņa ekspozīcija palielina veselības riskus.

Analītiskajās laboratorijās arsenāta un citu arsēna formu noteikšanai izmanto metodes kā ICP‑MS, AAS un speciālās kromatogrāfijas metodes, kas ļauj diferencēt As(V) un As(III). No vides ūdeņiem arsenāta noņemšanai izmanto fizikāli‑ķīmiskas metodes: koagulāciju/filtrāciju, adsorbciju uz aktivētas alumīnija vai dzelzs oksīdu virsmām, jonapmaiņu, atpakaļējo osmozi un dažkārt bioremediācijas pieejas.

Kopsavilkums

Arsenāts (AsO₄^3-) ir arsēna +5 oksidācijas stāvokļa anjons, kas veidojas no arsēna skābes un var pastāvēt vairākās protonētās formās (HAsO₄^2-, H₂AsO₄^-). Tas ir ķīmiski līdzīgs fosfātam, spēj mijiedarboties ar bioloģiskajām sistēmām un tādējādi būt toksisks. Vides uzraudzība, precīza analīze un efektīvi attīrīšanas paņēmieni ir būtiski, lai samazinātu arsenāta izraisītus riskus cilvēku veselībai un ekosistēmām.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir arsenāts?

J: Kāds ir arsēna oksidācijas stāvoklis arsenātā?

J: Kas ir arsenāti?

J: Kas ir ūdeņraža arsenāta sāļi?

J: Kāpēc arsenāti ir toksiski?

J: Kas ir arsēna baktērijas?

J: Vai arsenāti var aizstāt fosfātu šūnās?

Meklēt pēc burta