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三氧化二砷
來源:互聯網

三氧化二( trioxide),俗稱砒霜,是砷的氧化物化學式為As2O3,有劇毒。三氧化二砷呈白色或透明,玻璃狀無定形塊狀或結晶粉末。天然產出的三氧化二砷礦物為砷華立方體)和白砷石(單斜體)。其在常溫下穩定,加熱時易升華,溶于稀鹽酸堿金屬氫氧化物碳酸根溶液中。

三氧化二砷是一種古老的毒物,古時多稱砒霜,古時已應用于醫療領域,包括內科、外科、婦科學皮膚科以及惡性腫瘤等,也用于伴種以殺蟲脒防病。

三氧化二砷具有生物毒性,主要影響神經系統和毛細血管通透性,對皮膚和黏膜有刺激作用,會出現急性中毒,甚至導致癌癥,人口服微量即可致死。同時三氧化二砷也被用來治療急性早幼粒細胞白血病原發性肝癌晚期等疾病。工業上被用作玻璃的去氧和脫色劑、澄清劑,浸洗羊毛,制作砷合金和半導體原料,還可用于涂料和染料制造及化學分析試劑,以及陶瓷和搪[táng]瓷等工業。農業上可用于防治病蟲害及作其他砷鹽農藥的原料等。

作為毒物的歷史

砒霜記載于南北朝雷敦所著《雷公炮炙論》,證明其已有1400余年的應用歷史。《開寶本草》云:“飛煉砒黃而成。”說明古代所用砒霜多由砒石經燒煉升華而得。宋慈的《洗冤集錄》總結了砷中毒的診斷方法:“砒霜野葛毒,得一伏時,遍身發小皰作青黑色,眼睛聳出,腹肚關脹,十指甲青黑”;“若驗服毒(砒霜)用銀釵”等。元代頒布的《元醫藥政令》中規定的毒藥包括砒霜等,2005年版《中華人民共和國藥典》中對大毒、有毒類中藥的描述與其基本一致。

中國古代砒霜也應用于醫療領域,在內科用于治療哮喘、瘧疾、痢疾、牛帶絳蟲絳蟲[tāo chóng]),在外科病用于治療瘡瘍腫痛,在皮膚科及五官科用于治療癬瘡、喉痹、牙痛,在婦科學用于治療閉經、少腹疼痛等,以及噎膈[yē gé]、脅下癖、血積聚、翻花瘤和翻花痔、皮膚癌等惡性腫瘤。《天工開物》中還介紹了北方農民用砒霜伴種,以達到殺蟲防病效果的技術。

古人所說的鶴頂紅,是古文化對砒霜的一個美學化的稱謂,其實就是不純的三氧化二砷,呈緋紅色,又叫紅礬

此外,有將砒霜誤作“碳酸鈉”“Talcum powder”“面粉”“番薯面”而引起急性中毒。也有把盛過砒霜的麻袋,未經徹底掃凈清洗后又裝糧食而誤食中毒。家庭配制毒餌以滅鼠,兒童不明情況誤食中毒。配制含砷的殺蟲脒噴霧劑,使用不慎吸入而致中毒。

物化性質

物理性質

三氧化二砷呈白色或透明,玻璃狀無定形塊狀或結晶粉末。微溶于水,但溶解非常緩慢,20 °C時溶解度為1.2~3.7 g/100ml;更易溶于熱水。在潮濕存在下對金屬有腐蝕性。無嗅,水溶液略帶甜味。其摩爾質量為197.841 g/摩爾

三氧化二砷有無色立方晶型、無色單斜晶系晶型和無定型三種變體。天然產出的三氧化二砷礦物為砷華立方體)和白砷石(單斜體)。

立方晶系轉化為單斜晶系的溫度為221 ℃,單斜晶系轉化為無定形的溫度為258.4 ℃(1.69 kPa)。三氧化二砷在低溫氣相時,以As4O6的形態存在,而As2O3只存在于高溫氣相中,即800 ℃以下時(包括常溫)的形態為As4O6,加熱至800 ℃以上時As4O6分解為As2O3。一般工業品以八面體狀的立方晶型為主,或者為三者混合物,有時亦為無定型玻璃狀物。因所含雜質不同,略呈現紅色、灰色或黃色。

化學性質

三氧化二砷極緩慢地溶于冷水中成亞砷酸(H3AsO3),水溶液略帶甜味。單斜晶體,立方晶體溶于乙醇;無定形體不溶于乙醇。As2O3不燃,有劇毒。

與酸或堿反應

As2O3溶于稀鹽酸、堿金屬的氫氧化物或碳酸鹽溶液中。As2O3顯兩性,酸性強于堿性,所以它較易溶于強堿,生成亞砷酸鹽或偏亞砷酸鹽,溶于酸時生成三價的砷鹽。例如:

氧化反應

As2O3常溫下穩定,不易被氧化,在堿性溶液中容易被氧化。As2O3可被HClO氧化為H3AsO4,反應如下:

As2O3遇硝酸、臭氧和過氧化氫等強氧化劑生成五氧化二砷。

還原反應

As2O3易被還原劑還原成元素砷,工業上用碳還原As2O3以制備高純砷。

As2O3在鹽酸溶液或硫酸中,都可被金屬鋅還原成無色的、極毒的砷化氫AsH3氣體,與水煮沸也會生成AsH3氣體:

與鹽反應

As2O3與鹽類反應可生成各種砷酸鹽

主要用途

醫學用途

美國食品藥品監督管理局(美國食品藥品監督管理局,Food and Drug Administration)認證臭氧二砷為抗腫瘤藥,用于治療難治性或復發性急性早幼粒細胞白血病,新診斷的急性早幼粒細胞白血病。中國藥典臨床用藥須知記載,三氧二砷的適應癥為急性早幼粒細胞白血病,原發性肝癌晚期。需要注意的是,三氧化二砷屬于醫療用毒性藥品,毒性劇烈、治療量與中毒劑量相近,使用不當會致人中毒或死亡的藥品。

工業用途

工業上三氧化二砷用以制造乳白色的玻璃以及玻璃的去氧和脫色劑、澄清劑;用作浸洗羊毛、皮毛的消毒防腐;還可用于涂料和染料制造及化學分析試劑;也用作防腐劑和鍋爐防垢劑以及用于陶瓷和搪瓷、顏料、制革、焰火等工業。還可用作氣體脫硫劑,鋅選礦及魚網防護劑,子彈頭用鉛的硬化劑,也用于提煉純砷,制造金屬砷和砷化物。在新興電子工業方面可用于生產半導體砷化鎵,三氧化二砷還可以提煉生產元素砷,進一步制備砷合金和半導體材料。

三氧化二砷也用于有機合成催化劑及助催化劑。如采用過磷酸鉀-硫酸亞鐵(K4P2O7-FeSO4)催化劑進行丁二烯-苯乙烯聚合時,加入少量三氧化二砷可改變單體轉化率的比值。三氧化二砷對一些金屬催化劑具有較強的致毒作用,如鉑(Pt)、五氧化二釩(V2O5)等。

農業用途

農業方面三氧化二砷可用于防治病蟲害及作其他砷鹽農藥的原料,防腐劑、殺菌劑、除草劑、皮革保存劑。三氧化二砷也是常用的殺鼠藥。還可用作為電桿及柱樁的防腐。

制備方法

三氧化二砷的制備方法主要有火法工藝和濕法工藝。火法工藝主要有焙燒法、蒸餾法及熔煉法。濕法工藝主要有熱水浸出法、氧化浸出-還原法、硫酸銅置換法、硫酸鐵法等。

氧化焙燒法

雄黃礦石或雌黃礦石在反射爐或沸騰爐氧化焙燒經焙燒,除塵和沉降等處理后制得三氧化二砷,副產二氧化硫可回收利用。

副產法

大規模回收砷的礦石主要有銅砷礦、砷鈷礦[shēn gǔ kuàng],砷金礦、砷鉛礦、砷錫礦、砷鐵礦、砷汞礦等,將破碎的礦石進行氧化焙燒,生成的氣體經除塵、冷卻、捕集,即得三氧化二砷。

實驗室制法

三氯化砷溶于熱電導水中,放置過夜,則析出三氧化二砷結晶。

安全事宜

毒理

毒理學數據

男人(經口)的半數致死量為1430 μg/kg,人口服致死劑量低于5 mg/kg。

GHS分類

GHS信號:危險

GHS危害聲明:

H300:吞咽致命 [危險急性毒性,口服]

H314:造成嚴重的皮膚灼傷和眼睛損傷 [危險 皮膚腐蝕/刺激]

H331:吸入有毒 [危險 吸入急性毒性]

H341:懷疑引起遺傳缺陷 [警告配子致突變性]

H350:可能致癌 [致癌危險性]

H372:長期或反復接觸會對器官造成損害[危險 特定靶器官毒性,反復接觸]

H410:對水生生物有劇毒,影響持久 [警告 對水生環境有害,長期危害]

主要影響神經系統和毛細血管通透性,對皮膚和黏膜有刺激作用。口服中毒出現惡心,嘔吐,腹痛,大便有時混有血液,四肢痛性肌肉痙攣,少尿,無尿昏迷,抽搐,呼吸麻痹而死亡。可在急性中毒的1~3周內發生周圍神經病。可發生中毒性心肌炎肝炎。大量吸入可引起急性中毒,但消化道癥狀輕,指(趾)甲上出現米氏紋。消化系統癥狀,肝腎損害,皮膚色素沉著、角化過度或疣狀增生[yóu zhuàng zēng shēng],以及多發性周圍神經炎。可致肺癌、皮膚癌。

防護措施

防止粉塵擴散,避免孕婦接觸,避免一切接觸。局部排氣通風或進行呼吸防護。需佩戴防護手套,穿防護服。如果為粉末,需佩戴安全護目鏡或眼睛防護結合呼吸防護。工作時不得進食、飲水或吸煙。進食前洗手。

空氣中最高允許濃度為0.3 mg/m3。美國職業安全及衛生管理局標準一空氣時間加權平均值10 g/m3。

急救措施

吸入者需迅速脫離現場至空氣新鮮處,休息,如呼吸困難,給輸氧,給予醫療護理。皮膚接觸者需脫去污染的衣服,沖洗,然后用水和肥皂沖洗皮膚,給予醫療護理。眼睛接觸者先用大量水沖洗幾分鐘(如可能易行,摘除隱形眼鏡),然后就醫。食入者需漱口,催吐(僅對清醒病人),休息并給予醫療護理。

儲存運輸

塑料袋外套木箱貯運,需有“劇毒品”標志。應密閉貯存。

消防措施

周圍環境著火時,允許使用各種滅火劑。火災時須戴自給正壓式呼吸器,穿全身防火防毒服。

泄露應急處理

撤離危險區域,不要讓該化學品進入環境,將泄漏物清掃進有蓋的可密封的、塑料容器中。適當情況下,首先潤濕防止揚塵。小心收集殘余物中,然后按照當地規定儲存和處置。?個人防護用具需要全套防護服包括自給式呼吸器。如果出現水污染,立即通知環保部門。?

測定方法

可按照《國家標準GB 1256-2008 工作基準試劑 三氧化二砷》進行測定,方法為碘溶液滴定法。具體方法為:三氧化二砷加入氫氧化鈉溶解,以phenolphthalein為指示液,用硫酸溶液中和后,加碳酸氫鈉及淀粉指示液,用碘標準溶液滴定至溶液呈淺藍色。根據碘標準滴定溶液用量計算三氧化二砷的含量。

天然形態

三氧化二砷是一種劇毒藥,天然產出的叫砷華。砷華是一種砷的氧化物礦物,俗稱砒石,人工煉成的叫砒霜。立方晶系晶體八面體,有時有菱形十二面體;集合體常呈雪花狀、土狀、粉末狀,或皮殼狀、葡萄狀、鐘乳狀。無色或白色,有時帶藍色、淡黃色或淡紅等色調,玻璃光澤,絲絹光澤,透明;莫氏硬度1.5,完全解理;有劇毒。

白砷石是另外一種砷的氧化物礦物,屬白砷石族。與砷華呈同質二象。單斜晶系。晶體常呈片狀、柱狀、針狀、纖維狀、板狀(類似石膏薄板狀),滲透或接觸雙晶常見;集合體呈皮殼狀。無色、白色、橘紅色,玻璃光澤,解理面上呈珍珠光澤,透明或半透明;摩氏硬度2.5,完全解理;有劇毒。

參考資料 >

Arsenic oxide (As2O3).pubchem.2023-07-31

三氧化二砷.International Labour Organization.2023-08-15

Arsenic Trioxide (Monograph).Drugs.com.2023-08-15

ARSENIC TRIOXIDE.ATAMAN CHEMICALS.2023-08-15

《醫療用毒性藥品管理辦法》(國務院令第23號).國家藥品監督管理局.2023-08-15

三氧化二砷.國際化學品安全卡.2023-07-31

標準號:GB 1256-2008.國家標準全文公開系統.2023-07-31

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