砷酸盐
| 砷酸盐 | |
|---|---|
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| IUPAC名 arsorate | |
| 识别 | |
| CAS号 | 12523-21-6 
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| PubChem | 27401 |
| ChemSpider | 25498 |
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | DJHGAFSJWGLOIV-DFZHHIFOAQ |
| 性质 | |
| 化学式 | AsO43- |
| 摩尔质量 | 138.919 g·mol⁻¹ |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
砷酸盐是所有带有砷酸根离子（化学式：AsO43−）的化合物的统称，包括砷酸形成的各种盐。砷酸盐中，砷原子的氧化态为+5，所以砷酸盐的系统命名作砷(V)酸盐。
由于砷和磷都属于元素周期表的第五族，且砷酸盐和磷酸盐的氧化态都是+5，所以砷酸盐和磷酸盐的化学性质甚为相似。砷酸盐是中等强度的氧化剂，还原成亚砷酸盐的标准电极电势为+0.56V。
自然来源
砷酸盐存在于多种矿物中；含水和脱水的砷酸盐都能在大自然中找到。跟自然中的磷酸盐不同的是，砷酸盐不会因为风化作用而流失。[1]
离子状态
- 在强酸性环境里，砷酸盐离子以砷酸（H3AsO4）的形式存在；
- 在弱酸性环境里，砷酸盐离子以砷酸二氢根（H2AsO4−）的形式存在；
- 在弱碱性环境里，砷酸盐离子以砷酸一氢根（HAsO42−）的形式存在；
- 在强碱性环境里，砷酸盐离子不带氢原子，单独存在（AsO43−）。
毒性
糖酵解作用中，甘油醛-3-磷酸加入无机磷酸盐离子后会生产1,3-双磷酸甘油酸，后者再转化成3-磷酸甘油酸，途中释放出一个三磷酸腺苷分子。砷酸盐可以代替磷酸盐，将甘油醛-3-磷酸转换成1-砷酸-3-磷酸甘油酸；这个分子相当不稳定，并会自动水解成3-磷酸甘油酸，途中不会释放三磷酸腺苷。结果，糖酵解作用继续，但损失了一个三磷酸腺苷分子。这损失便是砷酸盐的毒性所在。[2]
砷酸盐跟其他砷化合物一样，也可以抑制丙酮酸变成乙酰辅酶A的化学作用，从而抑制克氏循环，造成更大毒性。[3]
自然生产和消耗砷酸盐的细菌
有些细菌品种用砷酸盐作氧化剂，氧化燃料以取得能量，同时生产亚砷酸盐。这个化学反应所涉及的酶称为砷酸还原酶。
2008年，美国地质调查局的科学家发现了一种用亚砷酸盐来进行光合作用的细菌。一般的光合作用使用水作为电子供体，反应后生成氧气；这种细菌则用亚砷酸盐作为电子供体，反应后生成砷酸盐。发现这种细菌的研究者认为，这些细菌经光合作用所产生的砷酸盐，鼓励了其他耗用砷酸盐的细菌生长和扩散。[4]
2010年，美国太空总署天体生物学研究院的一队研究者成功培殖了一些带有耐砷性的GFAJ-1细菌样本。他们从莫诺湖取得这些细菌，并在砷酸盐浓度偏高、磷酸盐浓度低的环境下培育这些细菌。他们的研究成果显示了这些细菌能用砷酸盐代替磷酸盐，合成各种生物分子，包括脱氧核糖核酸。[5][6]不过，这个研究成果的有效性仍存争议。[7]
参考资料
- ^ Mineralienatlas - Mineralklasse Phosphate, Arsenate, Vanadate. （德文）
- ^ Hughes, Michael F. Arsenic toxicity and potential mechanisms of action (PDF). Toxicology Letters. 2002, (133): 4.[失效链接]（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）