في الكيمياء يعد حمض الزرنيخ عبارة عن حمض أوكسيد الزرنيخ ويتكون من ثلاث مجموعات هيدروكسي متصلة بذرة زرنيخ مركزية واحدة، وهو حمض متقارن من الزرنيخ (-1).
حمض الزرنيخ
إن حمض الزرنيخ عبارة عن مركب كيميائي للزرنيخ، كما وإنه عبارة عن الشكل المتحلل لثالث أكسيد الزرنيخ ويوجد في المحاليل المائية، وعنصر الزرنيخ بشكل عام هو عبارة عن عنصر كيميائي له الرمز As والرقم الذري 33، وهو عبارة عن معدن سام له العديد من الأشكال المتآصلة منها الشكل الأصفر (الجزيئي غير المعدني) والعديد من الأشكال السوداء والرمادية (الفلزات) هي عدد قليل من الأشكال التي يمكن رؤيتها.
ينتمي هذا المركب إلى فئة المركبات غير العضوية المعروفة باسم الزرنيخات المتنوعة، وهذه المركبات غير عضوية يكون فيها أكبر أكسيد معدني هو الزرنيخ، والذي لا يرتبط به أي ذرة غير معدنية، إن آلية سمية الزرنيخ ومستقبلاته تعطل إنتاج (ATP) من خلال عدة آليات.
وعلى مستوى دورة حامض الستريك، فإنه يثبط الزرنيخ بيروفات ديهيدروجين، ومن خلال التنافس الذي يكون مع الفوسفات فإنه يعمل على فصل الفسفرة المؤكسدة، وبالتالي يعمل على تثبط عمليات اختزال (NAD+) وتنفس الميتوكوندريا وتخليق (ATP) المرتبط بالطاقة، كما ويتم أيضًا زيادة إنتاج بيروكسيد الهيدروجين، مما قد يشكل أنواعًا من الأكسجين التفاعلي والإجهاد التأكسدي.
تتأثر قابلية معدن الزرنيخ للسرطان من خلال الترابط الزرنيخي للتوبيولين، مما يؤدي إلى حدوث اختلال بالصيغة الصبغية وتعدد الصبغيات والاعتقالات الانقسامية، حيث أنه قد يتسبب ارتباط أهداف بروتين الزرنيخ الأخرى أيضًا في تغيير نشاط إنزيم إصلاح الحمض النووي وتغيير أنماط مثيلة الحمض النووي وتكاثر الخلايا.
التمثيل الغذائي للزرنيخ يتم امتصاصه بشكل رئيسي عن طريق إما الاستنشاق أو الابتلاع، وبدرجة أقل من خلال التعرض الجلدي، ثم بعد ذلك يتم توزيعه في جميع أنحاء الجسم، حيث أنه يتم تقليله إلى معدن الزرنيخ إذا لزم الأمر، ثم ميثيلته إلى أحادي ميثيل لارسينيك (MMA) وحمض ثنائي ميثيلارسينيك (DMA) بواسطة الزرنيخيت ميثيل ترانسفيراز.
يُفرز الزرنيخ ومستقلباته بشكل أساسي في البول، ومن المعروف أن الزرنيخ يحفز بروتين ميتالوثيونين المرتبط بالمعادن، مما يقلل من التأثيرات السامة للزرنيخ والمعادن الأخرى عن طريق ربطها وجعلها غير نشطة بيولوجيًا، وكذلك العمل كمضاد للأكسدة.
يستخدم معدن الزرنيخ ومركباته في مبيدات الآفات والمواد الحافظة للأخشاب والدهانات، كما ويستخدم في الأصباغ والسبائك المعدنية المختلفة (الإلكترونيات)، كما أنه يمكن العثور على كميات صغيرة من المواد اللاصقة في الهواء الملوث، والماء، وبعض منتجات اللحوم، وخاصة المأكولات البحرية.
يمكن أن يؤدي التسمم بالزرنيخ إلى الوفاة نتيجة فشل أعضاء أجهزة متعددة، ربما بسبب موت الخلايا النخرية وليس موت الخلايا المبرمج، والزرنيخ هو أيضًا مادة مسرطنة معروفة خاصة في سرطانات الجلد والكبد والمثانة والرئة، الأعراض يمكن أن يسبب التعرض لمستويات منخفضة من الزرنيخ الغثيان والقيء وانخفاض إنتاج خلايا الدم الحمراء والبيضاء وعدم انتظام ضربات القلب، بالإضافة إلى تلف الأوعية الدموية والإحساس بـ “دبابيس وإبر” في اليدين والقدمين.
يمكن علاج التسمم بالزرنيخ عن طريق العلاج بالاستخلاب، باستخدام عوامل مخلبية مثل ديمركابرول، أو (EDTA) أو (DMSA) كما ويمكن أيضًا استخدام أقراص الفحم في الحالات الأقل خطورة، وبالإضافة إلى ذلك فإن اتباع نظام غذائي غني بالكبريت يساعد في التخلص من الزرنيخ في الجسم.
خصائص As(OH)3
أن جزيء 3(OH) عبارة عن جزيء هرمي يتكون من ثلاث مجموعات هيدروكسيل مرتبطة بعنصر الزرنيخ، ويتكون طيف (1H NMR) من محاليل حمض الزرنيخ من إشارة واحدة تتوافق مع التناظر العالي للجزيء، وفي المقابل يتبنى حمض الفوسفور المرتبط اسميًا (H3PO3) الهيكل (HPO(OH)2).
إن التماثل الهيكلي لحمض الزرنيخ As(OH)3 هو (P(OH)3) هو عبارة عن عنصر توازن ثانوي جدًا لمثل هذه الحلول، كما وتعكس السلوكيات المختلفة لمركبات (As) و (P) الاتجاه، حيث تكون حالات الأكسدة العالية أكثر استقرارًا للأعضاء الأخف وزنًا في عناصر المجموعة الرئيسية من نظائرها الثقيلة.
تفاعلات As(OH)3
مع كون (pKa) الأول 9.2 كما أن 3(OH) هو عبارة عن حمض ضعيف، وترجع التفاعلات المنسوبة إلى ثالث أكسيد الزرنيخ المائي إلى حمض الزرنيخ وقواعده المقترنة، ومثل ثالث أكسيد الزرنيخ، يكون حمض الزرنيخ في بعض الأحيان مذبذبًا، وعلى سبيل المثال يتفاعل مع أحماض الهيدروكلوريك والهيدروبروميك والأحماض المائية لإنتاج ثلاثي كلوريد الزرنيخ وثلاثي البروميد وثلاثي اليود.
3OH + 3 HCl ⇌ AsCl3 + 3 H2O
3OH + 3 HBr ⇌ AsBr3 + 3 H2O
3OH + 3 HI ⇌ AsI3 + 3 H2O
