砷酸鹽 是所有帶有砷酸根離子 (化學式 :As O 4 3− )的化合物 的統稱,包括砷酸 形成的各种盐。砷酸鹽中,砷原子的氧化態 為+5,所以砷酸鹽的系統命名作砷(V)酸鹽 。
由於砷和磷 都屬於元素週期表 的第五族 ,且砷酸鹽和磷酸鹽 的氧化態都是+5,所以砷酸鹽和磷酸鹽的化學性質 甚為相似。砷酸鹽是中等強度的氧化劑 ,還原 成亞砷酸鹽 的标准电极电势 為+0.56V。
自然來源
砷酸鹽存在於多種礦物 中;含水和脫水的砷酸鹽都能在大自然中找到。跟自然中的磷酸鹽不同的是,砷酸鹽不會因為風化作用 而流失。[ 1]
離子狀態
在強酸 性環境裡,砷酸鹽離子以砷酸 (H3 AsO4 )的形式存在;
在弱酸性環境裡,砷酸鹽離子以砷酸二氫根 (H2 AsO4 − )的形式存在;
在弱鹼 性環境裡,砷酸鹽離子以砷酸一氫根 (HAsO4 2− )的形式存在;
在強鹼性環境裡,砷酸鹽離子不帶氫原子,單獨存在(AsO4 3− )。
毒性
糖解作用 中,甘油醛-3-磷酸 加入無機磷酸鹽 離子後會生產1,3-雙磷酸甘油酸 ,後者再轉化成3-磷酸甘油酸 ,途中釋放出一個三磷酸腺苷 分子。砷酸鹽可以代替磷酸鹽,將甘油醛-3-磷酸轉換成1-砷酸-3-磷酸甘油酸 ;這個分子相當不穩定,並會自動水解 成3-磷酸甘油酸,途中不會釋放三磷酸腺苷。結果,糖解作用繼續,但損失了一個三磷酸腺苷分子。這損失便是砷酸鹽的毒性 所在。[ 2]
砷酸鹽跟其他砷化合物一樣,也可以抑制丙酮酸 變成乙醯輔酶A 的化學作用,從而抑制克氏循環 ,造成更大毒性。[ 3]
自然生產和消耗砷酸鹽的細菌
有些細菌 品種用砷酸鹽作氧化劑,氧化 燃料以取得能量,同時生產亞砷酸鹽 。這個化學反應所涉及的酶 稱為砷酸還原酶 。
2008年,美國地質調查局 的科學家發現了一種用亞砷酸鹽來進行光合作用 的細菌。一般的光合作用使用水 作為電子供體 ,反應後生成氧氣 ;這種細菌則用亞砷酸鹽 作為電子供體,反應後生成砷酸鹽。發現這種細菌的研究者認為,這些細菌經光合作用所產生的砷酸鹽,鼓勵了其他耗用砷酸鹽的細菌生長和擴散。[ 4]
2010年,美國太空總署 天體生物學研究院的一隊研究者成功培殖了一些帶有耐砷性的GFAJ-1 細菌樣本。他們從莫諾湖 取得這些細菌,並在砷酸鹽濃度偏高、磷酸鹽濃度低的環境下培育這些細菌。他們的研究成果顯示了這些細菌能用砷酸鹽代替磷酸鹽,合成各種生物分子 ,包括脫氧核糖核酸 。[ 5] [ 6] 不過,這個研究成果的有效性仍存爭議。[ 7]
參考資料
^ Mineralienatlas - Mineralklasse Phosphate, Arsenate, Vanadate . (德文)
^ Hughes, Michael F. Arsenic toxicity and potential mechanisms of action (PDF) . Toxicology Letters. 2002, (133): 4. [失效連結 ] (英文)
^ Kim Gehle; Selene Chou; William S. Beckett, Arsenic Toxicity Case Study , Agency for Toxic Substances and Disease Registry, 2009-10-01 [2011-08-22 ] , (原始内容存档 于2015-04-23) (英文)
^ Arsenic-loving bacteria rewrite photosynthesis rules (页面存档备份 ,存于互联网档案馆 ), Chemistry World, 2008-08-15. (英文)
^ A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus (页面存档备份 ,存于互联网档案馆 ). Wolfe-Simon F, Blum JS, Kulp TR, Gordon GW, Hoeft SE, Pett-Rdige J, Stolz JF, Webb SM, Weber PK, Davies PCW, Anbar AD, Oremland RS. Science Express. 2010-12-02. (英文)
^ NASA Finds New Arsenic-Based Life Form in California (页面存档备份 ,存于互联网档案馆 ), Wired Science , 2010-12-02. (英文)
^ Novel expansion of living chemistry or just a serious mistake? (页面存档备份 ,存于互联网档案馆 ). Silver S, Phung LT. FEMS Microbiology Letters . 12 January 2011. 315: 79-80. (英文)