ARSENUL (As)

ARSENUL

As

Istoric

Din timpuri vechi se foloseau in Orient farduri si pasta epilatorie (denumita Rusama), ambele pe baza de auripigment, care au ocazionat multe accidente, uneori si crime.

Accidentele toxice atribuite arsenului au fost descrise inca de Galenus, Celsius si Pliniu, in special la folosirea auripigmentului.

Otravirile criminale au adus compusilor arsenicali o trista "celebritate", pana in secolul trecut majoritatea otravitorilor folosind aceasta arma. Totodata, numarul mare de crime prin arsen a impulsionat cercetarile toxicologice in acest domeniu, incat astazi intoxicatia cu arsen este una dintre cele mai bine cunoscute.

In Imperiul Roman se cunosc crime prin arsen, care se produceau chiar in anturajul imparatilor (v. si fasc. I).

In vremea papei Alexandru al VI-lea Borgia (1492 - 1503), a trait vestita otravitoare Toffana, care folosea solutia otravitoare numita "aqua Toffana". Tot in Italia acelui timp se utiliza si "aquetta di Napoli" si "aquetta di Peruggia", toate pe baza de As₂O₃.

In Franta sec. XVII, dupa cazul Brinvilliers, a urmat o serie mare de otraviri, in care, pe langa otravitoarea Voisin, au fost compromise si inalte personaje de la curtea regelui. Ludovic al XIV-lea. Instituirea "curtii ardente", unde s-au pronuntat 87 de condamnari la moarte in 2 ani, a facut sa scada pentru un timp numarul crimelor.

In sec. al XIX-lea au fost in Franta cateva otraviri criminale cu arsen ramase celebre.

In 1840, s-a judecat cazul Lafarge, care a provocat o disputa aprinsa intre toxicologi de renume ca Orfila si Raspail - acesta din urma sustinand ca mica cantitate de arsen gasita in cadavru , la expertiza, de Orfila nu justifica acuzarea de crima. Totusi, acuzata a fost condamnata la munca silnica pe viata, apoi gratiata in 1852, an in care a si murit. Valva facuta in jurul acestui caz a influentat puternic opinia publica a vremii si se pare ca doamna Lafarge a constituit izvorul de inspiratie al lui Flaubert pentru eroina sa, doamna Bovary.

In 1847, ducele de Praslin isi ucide sotia si, fiind condamnat la moarte, se otraveste cu As₂O₃ . Intoxicatia puternica cedeaza peste cateva minute, apoi revine cu si mai mare intensitate, ducand la moarte. Cum in acel timp nu se stia ca in intoxicatia acuta cu arsen esate caracteristica perioada de remisiune, s-a crezut ca i s-a inlesnit condamnatului ingerarea unei noi prize de otrava.

Cazul Duval (1878) este deosebit de interesant pentru modul de interpretare a rezultatelor analizei. Doi experti au conchis ca s-a produs otravire, desi, s-a gasit in totalitatea viscerelor sub 1 mg arsen. La contra expertiza s-au cercetat separat viscerele si s-a infirmat prima concluzie, deoarece s-au gasit doar cantitati infime in intestin. Cu toate acestea, acuzatul a fost condamnat la munca silnica pe viata. Dupa 27 de ani a fost gratiat si dupa alti 18 ani a fost reabilitat in urma unei a treia expertize.

Dupa descoperirea aparatului Marsh (1836) si imbunatatirea lui succesiva (Orfila, Gauthier, Bertrand etc.), ceea ce acrescut sensibilitatea la 1 microgram, ca si prin publicitatea facuta in urma procesului Lafarge, cazurile de intoxicatie criminala cu arsen au scazut considerabil; in prezent, in Franta sunt de 50 de ori mai putine otraviri criminale cu arsen decat acum un secol.

La sfarsitul sec. trecut s-au produs doua tentative de crime cu urmari fatale pentru colectivitate: la Saint-Denis (Franta) si Wurzburg (Germania) s-a introdus anhidrida arsenioasa in saci cu faina, ceea ce a ocazionat moartea a sute de persoane.

La noi in tara se cunosc cazurile "otravitoarei" din Siria (langa Arad) si a Alexandrinei din Giurgiu.

Intoxicatiile accidentale sunt uneori colective. In cateva regiuni din Anglia s-au produs intoxicatii cu bere ce continea arsen provenit din H₂SO₄ (Manchester, 1900, 4000 de intoxicati, 300 de cazuri mortale). Se cunosc si cazuri de intoxicatii cu arsen din vin, rezultat din arsenicalele cu care se stropise vita de vie (Algeria, 1936).

La inceputul sec. al XIX-lea se introduc derivatii arsenicali in terapie: la 1899 Gauthier a folosit pentru prima data acidul cacodilic. Au urmat derivatii organici antitropanonici si antitropanezemici. Intre 1920 si 1925 s-a extins utilizarea compusilor de arsen ca substante fitofarmaceutice.

Pe de alta parte, dezvoltarea industriei a marit numarul muncitorilor expusi la toxic. Astfel, intoxicatiile cronice au luat locul intoxicatiilor acute, care au devenit tot mai rare.

Descoperirea BAL (IMP) in Anglia in timpul razboiului de catre Peters, Stocken etc. (unde s-a pastrat secretul pana la sfarsitul razboiului din cauza banuielii ca se vor folosi intensiv unii produsi arseniacali in scop de agresiune de catre Germania) a adus un progres enorm, nu numai in terapeutica intoxicatiei cu arsen, dar si a unor metale cu acelasi mecanism de actiune toxica.

In natura

Arsenul se gaseste rareori in stare nativa. De obicei insoteste galena, pirita si blenda sub forma de:

sulfuri: bisulfura, realgar (As₂S₂) si trisulfura, auripigment (As₂S₃);

sulfoarseniuri: arsenopirita, mispichel (FeAsS), cobaltina (CoAsS), prostita (Ag₃AsS₃);

arseniuri metalice: smaltina (CoAs₂), nichelina (Ni₂As₂), lllingita (FeAs₂);

arsenolit (As₂O₃)

Solul sontine arsen in proportii variate (cateva miligrame sau zeci de miligrame/Kg) chiar in lipsa folosirii pesticidelor cu arsen.

Arsenul este unul din constituentii materiei vii. Aceasta chestiune de mare interes pentru interpretarea toxicologica a fost mult timp dezbatuta. Abia in 1899 Gauthier a putut demonstra cu ajutorul unui aparat Marsh modificat prezenta arsenului in organismele animale. Ulterior s-a dovedit existenta a mici cantitati de arsen in majoritatea plantelor si animalelor (astfel, legumele si fructele contin 0-0,07 mg / 100 g si cantitati mult mai crescute daca sunt stropite cu arsenicale, iar in unele specii de animale marine, arsenul se gaseste in proportie de 0,12-1,1 mg / 100 g, deoarece apa de mare contine urme de arsen).

Organismul uman contine in total sub 1 mg de arsen, repartizat astfel:

organe: 5-35 micrograme / 100 g (cu valori mult mai mario in unghii si par)

sange: 3,7-10 micrograme / 100 ml.

urina:15-60 -100 micrograme / litru (variaza mult cu alimentatia)

Derivati de arsen

Compusii de arsen pot fi clasificati in compusi anorganici si organici, in fiecare din aceste categorii arsenul putand fi trivalent sau pentavalent.

Compusi anorganici cu As³⁺

a. - Anhidrida arsenioasa As₂O₃, denumita si "soricioaica" este cel mai toxic dintre compusii de arsen. Este mult folosita in industrie, atat ca atare cat si la prepararea altor derivati arsenicali.

Se prezinta ca pulbere alba, fina, cristalina sau masa usor galbuie, translucida, amorfa (forma sticloasa) care trece treptat in stare opaca, cristalina (forma portelanoasa).

Are gust usor acru.

Este inodora, atat in stare solida, cat si ca vapori, insa in contact cu carbuni aprinsi, sau prin incalzire cu acetat de sodiu anhidru se dezvolta un miros puternic aliaceu, datorita amestecului de cacodil:

As₂O₃ este greu solubila in apa, unde ramane la suprafata sub forma de grunji, din cauza dificultatii de a fi inmuiata in apa (la autopsierea persoanelor intoxicate se regaseste uneori As₂O₃ sub aceasta forma in tubul digestiv).

Din punct de vedere chimic, As₂O₃ este redus la As de reducatori ca KCN, carbune, acid hipofosforos; cu hidrogen in stare nascanda reducerea este mai avansata si trece la H₃As - Cu H₂S, As₂O trece in S₃As₂ (galbena). As₂O₃ este insa si reducator, putand da, sub influenta oxidantilor (HNO₃, Cl, Br etc. in prezenta apei) acid arsenic (H₃AsO₄). Este anhidrida acidului ipotetic arsenios H₃AsO₃, ale caror saruri sunt arsenitii.

b.            Arsenitii cei mai importanti sunt:

arsenitii de Na si K, solubili in apa, folositi ca ierbicide si in medicina (solutia Flower);

arsenitul de cupru (verdele lui Schelle, sau verdele de Suedia):

acetoarsenitul de cupru (verdele lui Schweinfurt, verde de Paris).

c      Sulfuri

realgarul S₂As₂, masa rosie-bruna, intrebuintat ca pigment;

auripigmentul S₃As₂, galben-auriu, folosit de asemenea in pictura, ca depilator in industria pielariei, tabacarie, etc. Desi insolubile in apa, ambele sulfuri sunt toxice pentru ca in stare impura (industriala) contin si As₂O₃.

Compusi anorganici cu As⁵⁺

a.       Acidul arsenic H₃AsO , acidul anhidridei arsenice As₂O₅.

Este folosit ca oxidant in industria colorantilor.

Se prezinta ca pulbere alba, nevolatila, care este redusa cu KCN la cald in As, iar cu H nascand terce in H₃As. La temperatura inalta se descompune in As₂O₃ si oxigen.

b.      Arseniatii

arseniatii de Na si K sunt singurii solubili in apa; arseniatul de sodiu este folosit in medicina (solutia Pearson), tesatorie (la imprimarea desenului pe panza) si ca xiloprotector (substanta fungicida si insecticida folosita pentru protectia lemnului);

arseniatul biplumbic si

arseniatul tricalcic, ambii folositi ca substante fitofarmaceutice (in cultura vitei de vie, pomilor fructiferi, cartofilor, etc.)

Compusi organici (alchilici) cu As⁵⁺

Exista cativa compusi de arsen, care, desi organici, nu actioneaza prin molecula organica, ci pun in libertate in organism, in mod lent, arsen anorganic. Ela sunt medicamente cu efect stimulator, care au inlocuit, in medicina, compusii anorganici, fiind mai putin toxici.

acidul cacodilic (acid dimetil-arsinic)este primul compus organic de arsen intrebuintat in medicina.

cacodilatul de sodiu: deoarece se descompune in intestin, punand in libertate cacodilatul de cacodil, toxic, este folosit numai pe cale parenterala.

Cloroarsenolul (solarson) are proprietati asemanatoare cacodilatului de Na.

Compusi organici (arilici) cu As³⁺ si As⁵⁺

Au fost mult timp folositi in terapeutica. Desi compusii cu As pentavalent sunt transformati in organism in As trivalent, totusi actiunea terapeutica este net influentata de valenta arsenului din molecula. Astfel, arsenicalele trivalente au actiune treponemicida, gasindu-si aplicatii in tratamentul sifilisului, pe cand derivatii pentavalenti sunt activi impotriva protozoarelor superioare (Tripanozoma din boala somnului) si a amebiazelor.

Sintetizarea lor, incepand din primul deceniu al secolului nostru, a adus o adevarata revolutie in terapia acestor boli. Indata insa ce s-au cunoscut antibioticele, compusii organici de arsen au fost inlocuiti in aproape toate indicatiile terapeutice, prezentand astazi mai mult interes istoric.

Din punct de vedere chimic, ele se impart in trei categorii:

arsfenamine (derivati arseno) cu As³⁺

R - C₆H₄ - As = As - C₆H₄ -R₁

arsenoxizi (derivati arsenezo) cu As³⁺

R - C₆H₄ - As = 0

derivati ai acidului arsonic cu As⁵⁺

in toate cazurile R fiind un radical organic (arilic).

Arsfenaminele au jucat un rol de seama in terapia sifilisului.

Capul de serie a fost arsfenamina (descoperita in 1907) numita si "salvarsan" sau "606", clorhidrat de dihidroxi-diamino-arsenobenzen :

Este o pulbere galbena, insolubila in apa. Se foloseste in injectii, in solutie alcalina. La aer se oxideaza in arsenoxid.

acesta fiind de fapt produsul cu actiune antitrepanemica.

Cercetarile pentru gasirea unui compus solubil in apa au dus la descoperirea neoarsfenaminei ("neosalvarsan, novarsenobenzen, 914"):

Care a inlocuit complet salvarsanul.

Alti compusi ca sulfarsfenamina, bismarsenul, etc. au fost in curind depasiti de aparitia arsenoxizilor.

Arsenoxizii. Primul din aceasta categorie a fost: oxofenarsina (arsenoxidul) care desi considerat foatre toxic de catre Ehrlich      a inlocuit complet arsfenaminele in terapia sifilisului pana la descoperirea

penicilinei.

Diclorofenarsina are avantajul de a fi in stare uscata mai stabil decat arsenoxidul. In solutie, substanta se oxideaza la arsenoxid, care este produsul activ.

Derivati ai acidului arsonic ; dintre acestia s-au folosit:

atoxilul (p. aminobenzenarsinat de sodiu, anilarsinat de sodiu), primul compus organic de arsen incercat in tripanozomiaza (1905). Succesul obtinut l-a determinat pe Ehrlich sa intreprinda seria de cercetari care au dus la descoperirea salvarsanului.

triparsamida (N-carbamil-metil p. amido-benzen arsonat de sodiu) folosit in tratamentul neurosifilisului, dar mai ales in combaterea tripanozomei din boala somnului.

acetarsona (derivatul acetilat al acidului meta-amino-parahidroxifenilarsenic, numit si stevarsol):

sulfoxilatul de fenarsona

ambele recomandate in tratamentul vaginitei cu Trichomonas, dar astazi inlocuite cu metronidazol.

Etiologia intoxicatiilor

A.    Intoxicatiile acute se pot produce in urmatoarele imprejurari:

1. Utilizarea in scop criminal ; desi a devenit mult mai rara decat in trecut, se mai intalneste si astazi datorita:

absentei gustului si culorii albe (As₂O₃) care permit utilizarea in amestec cu alimentele;

toxicitate mare;

posibilitarea de a confunda simptomele cu acelea ale unei toxiinfectii alimentare sau boli infectioase gastrointestinale;

usurinta de procurare, chiar din comert.

2. Utilizarea in scop de sinucidere ; este mai rara. Se folosesc in special raticide si As₂O₃.
3. Intoxicatii accidentale

1. alimentare, care pot fi adesea colective:

prin confuzie: As₂O₃ luata drept faina, zahar pudra si servind la prepararea de paine, patiserie, etc.;

consumare de fructe si legume crude, impurificate cu pesticide de As;

prezenta arsenului in produse ce servesc la prepararea alimentelor (malt tratat cu H₂SO₄ cu As, folosit la fabricarea berii);

2. terapeutice

prin confuzie: As₂O₃ luat in loc de ZnO

prin supradozare sau intoleranta

unele medicamente (MgSO₄) contin arsen din H₂SO₄ care a servit la prepararea lor (s-a gasit intr-o doza de 30 g o cantitate de arsen corespunzatoare la 0,06-0,15 g arseniat de sodiu).

3. Alte cauze

inhalare de pulberi de pe tapete vopsite cu culori de As; in incaperile umede, sub actiunea mucegaiului Penicillium glaucum, acestea se transforma in produsi volatili foarte toxici, ca dietilarsina;

accidente survenite cu arsenicalele folosite la conservarea pieselor (in special pasari) in muzeele de zoologie.

4. Profesionale: sunt rareori acute si se produc in special prin inhalarea a mari cantitati de pesticide arsenicale.

B.     Intoxicatiile cronice : arsenul fiind un toxic cumulativ, aparitia fenomenelor grave, chiar mortale, se produce la absorbtia repetata a cantitatii mult inferioare dozei unice cu efect letal.

Originea intoxicatiilor cronice este:

Organizarea in scop criminal : se cunosc mai multe cazuri in care otravitorul era perfect informat despre doza si conditiile de administrare, ca sa determine o intoxicatie lenta, cu simptome ce simuleaza diferite boli.

Intoxicatii accidentale

1. alimentare : prin tratarea sistematica a vitei de vie cu insecto-fungicide arsenicale solubile in mediu acid, ca arseniatul de calciu. In anumite conditii (stropire in perioada formarii ciorchinelui, lipsa de ploi care sa indeparteze toxicul) arsenul trece in vin, unde este solubilizat in mediul slab acid. Din contra, sarurile insolubile, ca arseniatul de plumb, se depoziteaza in timpul vinificatiei in drojdie, fiind apoi indepartat;
2. terapeutice : tratamente indelungate;
3. profesionale (arsenacism): riscul toxic este prezent la:

extragerea As din minereuri prin prajire (formare de As₂O₃ volatil) si a As₂O₃ din mispickel;

aglomerarea unor minereuri (Pb, Zn, Cd);

prepararea aliajelor cu As (care confera duritate Pb si rezistenta la coroziune Cu);

fabricarea H₂SO₄ la prajirea piritelor se degaja, impreuna cu SO₂, si As₂O₃ care se condenseaza sub forma de pulbere pe filtre, de unde poate fi inhalat la curatirea acestora. In procedeul de contact nu se permit urme de As₂O₃ in SO₂, pentru ca inactiveaza catalizatorul, deci H₂SO₄ de contact, spre deosebire de cel de "camere", nu contine As;

prepararea compusilor de arsen: in industria farmaceutica si a insectofungicidelor;

folosirea compusilor de arsen;

in agricultura si viticultura: arsenitii si arseniatii sunt folositi in combaterea daunatorilor; s-au descris intoxicatii la muncitorii care le manipuleaza si chiar la aviatorii care le raspandesc.

Mici cantitati de acid arsenilic in hrana porcilor au efect anabolizant;

in industria colorantilor: colorantii verzi, mult folositi in trecut, sunt astazi interzisi;

in industria sticlei si ceramicei (email, sticla de opal): As₂O₃;

la conservarea pieilor (sulfuri cu continut de As₂O₃).