Arsenat: Ion, kemiske egenskaber, toksicitet og biologisk rolle
Lær om arsenat: kemiske egenskaber, toksicitet, hvordan det erstatter fosfat i celler, og dets rolle i miljøet samt arsenatbakteriers overlevelse.
Arsenat er en ion. Dens kemiske formel er AsO43-. Den indeholder arsen i oxidationstrin +5 (ofte omtalt som As(V)). As(V)-formen er almindelig i oxiderende, iltholdige miljøer og har en tetraedrisk oxyanionsstruktur, analog med fosfat.
Kemiske egenskaber
Arsenater er salte og estere af arsensyre (H3AsO4). I vandige opløsninger er arsenatspecier pH-afhængige: fuldt deprotoneret AsO43-, ionerne HAsO42- og H2AsO4- samt den fuldt protonerede syre kan eksistere afhængigt af pH. Nogle fjernes ikke alle protonerne fra arsensyren, og der dannes derfor hydrogenarsenat-salte med formler som HAsO42- eller H2AsO4-. Arsenater kan fungere som oxidationsmidler i visse kemiske reaktioner (As(V) kan reducere til As(III)).
Toksicitet og virkning i celler
Arsenat har en biologisk effekt fordi det kemisk ligner fosfat og derfor kan erstatte fosfat i en række cellulære processer. Når arsenat indsættes i metaboliske reaktioner, dannes ofte ustabile arsonatforbindelser, som hurtigt hydrolyseres og forstyrrer cellens energimetabolisme. Dette hindrer effektiv dannelse og udnyttelse af ATP, hvilket kan føre til cellefunktionssvigt og celledød — derfor er arsenater giftige for mange organismer.
Nogle bakterier har dog udviklet mekanismer til at tolerere eller endda anvende arsenat. Visse arter kan enten reducere arsenat til arsenit som en del af deres metabolisme eller bruge arsenat direkte i deres energihøstning; disse omtales ofte som arsenatbakterier. Andre mikroorganismer kan methylere arsenforbindelser og dermed ændre toksicitet og mobilitet.
Miljø, forekomst og fjernelse
Arsenat forekommer naturligt i jord og vand, især i områder med arsenholdige mineraler eller som følge af industriel forurening (fx minedrift, visse pesticider og metalforarbejdning). I iltholdige, sure til neutrale miljøer er As(V) (arsenat) dominerende, mens As(III) (arsenite) er mere udbredt under reducerende forhold og generelt er mere toksisk og mobil.
Fjernelse af arsenat fra drikkevand og spildevand sker ved metoder som fældning/koagulation med jern- eller aluminiumsalte, adsorption på jernhydroxider eller aktiv alumina, ionbytning og membranteknologier (f.eks. omvendt osmose). Valg af metode afhænger af vandets sammensætning, pH og arsenkoncentration.
Sundhed og regulering
Arsen i uorganiske former (herunder arsenat) er forbundet med akutte og kroniske sundhedseffekter ved høje eksponeringer, herunder gastrointestinale symptomer, hudforandringer, og øget risiko for visse kræftformer ved langvarig eksponering. Verdenssundhedsorganisationen anbefaler en guidelineværdi på 10 µg/L for samlet arsen i drikkevand som et mål for at mindske sundhedsrisici.
Samlet set er arsenat en kemisk vigtig, ofte toksisk oxyanion, med betydning i både miljøkemi, vandbehandling og mikrobiologi. Mens det generelt er skadeligt for de fleste eukaryote organismer, viser nogle bakterier evne til at udnytte eller tolerere arsenat, hvilket påvirker arsenkskemi i naturen.
Forekomst
Arsenater forekommer naturligt i en række forskellige mineraler. Disse mineraler kan indeholde hydrerede eller vandfri arsenater. I modsætning til fosfater forsvinder arsenater ikke fra et mineral under forvitring. Eksempler på arsenatholdige mineraler er adamit, alarsit, annabergit, erythrit og legrandit.
Spørgsmål og svar
Q: Hvad er arsenat?
A: Arsenat er en ion med den kemiske formel AsO43-.
Q: Hvad er oxidationstrinnet for arsen i arsenat?
A: Arsenik har oxidationstrin +5 i arsenat.
Q: Hvad er arsenater?
A: Arsenater er salte af arsensyre, der kan fungere som oxidationsmidler.
Q: Hvad er hydrogenarsenatsalte?
A: Hydrogenarsenatsalte dannes, når ikke alle protoner er fjernet fra arsensyre, og kan have de kemiske formler HAsO42- eller H2AsO4-.
Q: Hvorfor er arsenater giftige?
A: Arsenat kan erstatte fosfat i celler, men fungerer ikke på samme måde, hvilket resulterer i celledød.
Q: Hvad er arsenbakterier?
A: Nogle bakterier kan bruge arsenat i stedet for fosfat og kaldes derfor arsenbakterier.
Q: Kan arsenater erstatte fosfat i celler?
A: Ja, arsenat kan erstatte fosfat i celler, men det fungerer ikke på samme måde og kan være giftigt.
Søge