33. Arsen (As) - Das Gift der Könige

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0:24 Es gibt Elemente, die einen Ruf haben, einen Ruf, der so alt ist, so tief in der menschlichen Geschichte verankert, dass er das wissenschaftliche Bild fast überlagert. Arsen ist eines dieser Elemente, wer das Wort hört, denkt sofort an Gift, an Mord, an dunkle Geschichten aus Fürstenhöfen und viktorianischen Schlafzimmern, an Agatha Christie, an die Borgha. Und dieser Ruf ist nicht ganz unverdient. Arsen hat tatsächlich eine lange, blutige Geschichte als Mordwaffe, aber Arsen ist so viel mehr als das, es ist ein Element mit einer komplexen Chemie, einer spannenden Geologie, einer überraschenden Geschichte, in der Medizin und einer alarmierenden Gegenwart als globaler Umweltschadstoff es ist ein Element, das tötet, aber

1:16 unter bestimmten Umständen auch heilt. Ein Element, das in der Erdkruste ubiquitär vorkommt und gleichzeitig in vielen Regionen der Welt das Trinkwasser vergiftet. Arsen, ordnungszahl, 33, chemisches Symbol as, abgeleitet vom lateinischen Arsenicum, das wiederum auf das griechische Arsenicum zurückgeht, ein Wort, das so viel bedeutet wie männlich oder kraftvoll.

1:48 Vielleicht wegen der Intensität seiner Wirkung, vielleicht wegen seiner Präsenz in goldgelben Mineralien, die die alten beeindruckten. Lass uns die Geschichte dieses faszinierenden, gefürchteten Elements gemeinsam erkunden. Arsen selbst ist ein sogenanntes Metaloid oder Halbmetall, ähnlich wie das im letzten Podcast besprochene Germanium.

2:14 Es verhält sich in mancher Hinsicht wie ein Metall, in anderer Hinsicht wie ein Nichtmetall diese Zwischenstellung verleiht ihm eine chemische Vielseitigkeit, die seine breite Wirkung in der Natur, in der Geschichte und in der Technik erklärt. Arsen kommt in mehreren allotropen Formen vor. Das bedeutet, dasselbe Element kann in unterschiedlichen Strukturen auftreten, die ganz verschiedene Eigenschaften haben.

2:42 Die stabilste Form ist das sogenannte graue oder metallische Arsen, es hat einen silbergrauen Glanz, ist spröde und leitet Elektrizität moderat. Daneben gibt es gelbes Arsen, eine instabile molekulare Form, die aus AS 4 Molekülen besteht und stark giftig ist, und schwarzes Arsen, das eine amorphe glasartige Struktur besitzt.

3:10 Die Atommasse von Arsen beträgt 74,922 Einheiten interessant, Arsen hat nur ein einziges stabiles Isotop Arsen 75. Das ist vergleichsweise ungewöhnlich und macht Arsen zu einem sogenannten Reinelementopoisotop, also einem Element, das in der Natur ausschließlich als ein einziges stabiles Isotop vorkommt. Der Schmelzpunkt von Arsen ist eine Besonderheit Arsen Sublimiert unter Normaldruck, das heißt, es geht direkt vom Festen in den gasförmigen Zustand über, ohne vorher zu schmelzen.

3:50 Bei etwa 887 Grad Celsius wird dieser Übergang vollzogen. Erst unter erhöhtem Druck schmilzt Arsen tatsächlich Arsen ist in der Erdkruste mit einer durchschnittlichen Konzentration von etwa 1,5 bis 2 Milligramm pro Kilogramm vertreten, ähnlich wie Germanium. Es ist damit nicht selten, aber auch nicht häufig. Arsen kommt selten als gediegenes Element vor. Viel häufiger findet es sich in Verbindungen, vor allem als Arsenid oder Arsensulfid.

4:26 Das bekannteste Arsenmineral ist Arsenkis, auch Arsenopyrit genannt, mit der chemischen Formel FEASS eine Verbindung aus Eisen, Arsen und Schwefel. Arsenkis ist das häufigste Arsenmineral der Erdkruste und tritt häufig in Hydrothermalen Erzgängen auf. Oft vergesellschaftet mit Gold tatsächlich ist Arsen ein wichtiger geologischer Indikator für Goldvorkommen, wo sich Arsenkies findet, lohnt es sich, nach Gold zu suchen weitere wichtige Arsen Verbindungen sind REALGAR as 4, S 4, ein leuchtend rotes Mineral und Auripigment as 2 S 3, ein goldgelbes Mineral, dessen Name buchstäblich goldfarbe bedeutet. Beide wurden in der Antike und im Mittelalter als Pigmente und als Ausgangsstoffe für Arsenverbindungen genutzt. Arsen ist eng mit vulkanischer

5:30 Aktivität verknüpft, in vulkanischen Gebieten tritt Arsen aus heißen Quellen aus und reichert sich in Böden, Sedimenten und Gewässern an. Der Yellowstone Nationalpark in den USA etwa enthält natürlicherweise erhöhte Arsenkonzentrationen in seinen Thermalgewässern. Besonders bedeutsam ist das Vorkommen von Arsen im Grundwasser in vielen Regionen der Welt, vor allem in Teilen Bangladeschs, Indiens, Chinas, Argentiniens und Chiles.

6:04 Liegen die Arsenkonzentrationen im Grundwasser weit über den von der Weltgesundheitsorganisation empfohlenen Grenzwerten von 10 Mikrogramm pro Liter? Diese natürliche Arsenbelastung des Trinkwassers ist eine der größten Umwelt und Gesundheitskatastrophen unserer Zeit, auf die wir später noch ausführlich eingehen werden. Die Geschichte des Arsens von der Antike bis zur Renaissance. Die Geschichte des Arsens reicht weit zurück. Schon in der Antike kannten Menschen arsenhaltige Mineralien, auch wenn sie das Element selbst nicht in reiner Form isolieren konnten.

6:43 Auripigment, das goldgelbe Arsensulfid, wurde im alten Ägypten und in der Antike als Pigment für Malereien und als Enthaarungsmittel verwendet, Real gar diente ebenfalls als Farbpigment und fand Verwendung in der Feuerwerkerei. Da es beim Verbrennen eine charakteristische Flamme erzeugt, die Griechen und Römer kannten die Giftigkeit von Arsen Dioscurides der griechische Arzt des ersten Jahrhunderts nach Christus beschrieb sowohl Auripigment als auch Realgar in seinem pharmakologischen Hauptwerk und warnte vor ihrer Giftigkeit. Wann Arsen zum ersten Mal als gezieltes Mordwerkzeug eingesetzt wurde, lässt sich nicht genau sagen. Mit Sicherheit aber sehr früh.

7:36 Der Übergang von der Kenntnis einer giftigen Substanz zu ihrer bewussten Verwendung als Waffe ist in der Geschichte des Menschen erschreckend kurz, das reine metallische Arsen wurde wahrscheinlich im 13 Jahrhundert erstmals isoliert, üblicherweise. Wird Albertus Magnus, der bedeutende mittelalterliche Gelehrte und Naturforscher, als Erster genannt, der metallisches Arsen durch Erhitzen von Arsenkis mit Seife darstellte? Damit war das Element in seiner reinen Form zugänglich und damit auch Arsenoxid, das aus der Verbrennung von Arsen entsteht, ARSENTRIOXID as 2 o 3 ist das berühmteste Arsengift der Geschichte, das.

8:24 Es ist ein weißes, geruchloses Pulver, das sich langsam in Wasser löst und praktisch geschmacklos ist. Diese Eigenschaften machten es zum idealen Mordmittel es ließ sich problemlos in Speisen oder Getränken verstecken und die Vergiftungssymptome Erbrechen. Durchfall, Schwäche, Herz, Kreislauf, versagen, ähnelten bis ins 19 Jahrhundert hinein stark den Symptomen von Cholera oder anderen damals häufigen Krankheiten. Ohne forensische Mittel war Arsenvergiftung kaum von natürlichem Tod zu unterscheiden, Arsen bekam deshalb den makaberen Beinamen Erbschaftspulver poudre de Succession auf Französisch.

9:09 Weil es so effektiv dabei eingesetzt wurde, unliebsame Verwandte zu beseitigen und Erbschaften zu beschleunigen. In Europa des Mittelalters und der frühen Neuzeit war Arsenvergiftung so verbreitet, dass es zeitweise die häufigste Mordmethode in bestimmten gesellschaftlichen Kreisen gewesen sein dürfte. Keine Erzählung über Arsen als Gift kommt an 2 historischen Kapiteln vorbei, den Borgia und Napoleon Bonaparte. Die Familie Borgia, insbesondere Rodrigo Borgia Papst Alexander I.

9:44 Sechste und seine Kinder Cesare und Lucretia, gilt in der Populärkultur als die giftige Familie schlechthin. Der Mythos um Lucretia Borgia, die angeblich Gift in Schmuckstücken trug, ist legendär. Wieviel davon historische Wahrheit und wieviel politische Verleumdung ist, lässt sich heute nicht mehr vollständig trennen, was sicher ist. Die Renaissance war eine Zeit, in der Gift und insbesondere Arsen als politisches Instrument wohl keine theoretische Größe war.

10:18 Napoleons Tod auf der Insel St. Helena im Jahr 1821 hat Historikerinnen und Naturwissenschaftlerinnen über Jahrzehnte beschäftigt, die offizielle Todesursache war Magenkrebs. Doch im 20 Jahrhundert wurden Haarproben Napoleons analysiert und dabei fand sich ein erstaunlich hoher Arsengehalt, vielfach höher als bei der durchschnittlichen Bevölkerung seiner Zeit war Napoleon vergiftet worden, möglicherweise von seinen britischen Bewachern.

10:54 Die Forschung hat diese Frage zunehmend differenzierter beantwortet. Zum einen war der Arsengehalt im Haar auch bei anderen Menschen des frühen 19 Jahrhunderts allgemein hoch. Arsen war in Farben, Tapeten, Medikamenten und Pestiziden allgegenwärtig, zum anderen wurde in den Räumen auf St. Helena ein Tapetenmuster verwendet, das einen arsenhaltigen grünen Farbstoff enthielt, Schieles Grün eine Kupfer arsenit Verbindung.

11:25 In der feuchten Raumluft der Insel konnten Schimmelpilze diesen Farbstoff in flüchtige Arsenverbindungen umwandeln, die dann eingeatmet wurden. Napoleon war also möglicherweise nicht absichtlich vergiftet worden, sondern langsam durch seine eigene Tapete erkrankt, ein grotesk tragisches Bild dieser Fall illustriert übrigens, wie weit verbreitet Arsen im 19 Jahrhundert war. Scheeles Grün und das ähnliche Pariser Grün waren populäre Pigmente, die in Tapeten, Textilien und Gemälden verwendet wurden.

12:05 Die gesundheitlichen Folgen für die Menschen, die in diesen Räumen lebten und arbeiteten, waren erheblich, und kaum jemand erkannte den Zusammenhang. Das änderte sich mit einer entscheidenden Entdeckung im Jahr 1836. Der britische Chemiker James Marsh entwickelte einen chemischen Test, der in der Lage war, winzige Mengen von Arsen in organischem Material, Mageninhalt Körpergewebe, zuverlässig nachzuweisen. Die sogenannte Marschprobe A nutzt die Reaktion von Arsen mit Wasserstoff zu gasförmigem Arsen Wasserstoff. Der beim Verbrennen einen charakteristischen Arsenspiegel, einen glänzenden schwarzen Belag auf einer Porzellanfläche hinterlässt.

12:57 Die Marschprobe war ein Meilenstein der forensischen Chemie. Zum ersten Mal war es möglich, Arsenvergiftungen wissenschaftlich zu beweisen. Einer der ersten prominenten Einsätze der Methode fand im Fall Marie Lafarge im Jahr 1840 in Frankreich statt. Die Methode wurde vor Gericht eingesetzt, um den Tod ihres Mannes auf Arsenvergiftung zurückzuführen.

13:23 Der Fall erregte ganz Europa und zeigte, dass die Wissenschaft nun in der Lage war, Mörderinnen zu überführen, die sich bisher sicher gefühlt hatten, die Zahl der Arsenvergiftungen in Europa soll danach spürbar zurückgegangen sein, Arsen hatte seinen Nimbus der Unentdeckbarkeit verloren Jachen. Arsen ist giftig, aber, und das klingt wie ein Paradox, Arsen ist auch ein Heilmittel.

13:54 Diese doppelte Natur ist eines der faszinierendsten Kapitel seiner Geschichte, die medizinische Verwendung von Arsenpräparaten reicht ebenfalls weit zurück in der traditionellen chinesischen Medizin wurde Arsentrioxid seit Jahrhunderten zur Behandlung verschiedener Erkrankungen eingesetzt. Im Europa des 18 und 19 Jahrhunderts war Foulers Solution eine wässrige Lösung von Kaliumarsenid, ein weit verbreitetes Tonikum.

14:27 Thomas Fouler stellte diese Lösung 1786 vor, und sie wurde für Jahrzehnte gegen eine beeindruckend lange Liste von Beschwerden verordnet, Fieber, Malaria, Syphilis, nervenleiden, Hautkrankheiten. Sogar als Stärkungsmittel. Heute würde man bei einer solchen Liste die Augen verdrehen. Damals war das medizinischer Alltag der erste echte Durchbruch der modernen Chemotherapie basierte auf Arsen.

15:03 Paul Ehrlich, der deutsche Arzt und Nobelpreisträger, entwickelte in den ersten Jahren des 20 Jahrhunderts systematisch chemische Verbindungen zur Behandlung von Infektionskrankheiten. Im Jahr 1909 entdeckte sein Team Salvasan Arsphenamin, eine organische Arsenverbindung, die wirksam gegen den Erreger der Syphilis, treponema pallidum, war. Es war das erste wirklich spezifische Chemotherapeutikum der Geschichte, das sogenannte Zauberkugelkonzept in die Praxis umgesetzt, eine chemische Substanz, die gezielt den Krankheitserreger trifft, ohne den Patienten oder die Patientin zu vernichten.

15:49 Salvarsem revolutionierte die Medizin und ebnete den Weg für die gesamte spätere Antibiotikaentwicklung. Heute verwendet man Salvarsan nicht mehr Penicillin und andere Antibiotika haben es ersetzt, aber Arsen ist in der modernen Medizin keineswegs verschwunden. Arsentrioxid, das weiße Gift der Renaissance Mörder ist heute ein zugelassenes Medikament zur Behandlung einer bestimmten Form von Leukämie, der akuten Promillozytenleukämie, kurz apl. Arsentrioxid induziert in den Leukämiezellen einen programmierten Zelltod, die Apoptose, und führt in vielen Fällen zu einer vollständigen Remission in Kombination mit anderen Wirkstoffen gehört die APL heute zu den am besten behandelbaren Leukämieformen das

16:42 Gift der Könige rettet Leben, wenn man die Dosis kontrolliert Phosphat, also der phosphorsäurerest Po 43 minus. Spielt eine zentrale Rolle in der Biochemie lebender Organismen. Es ist Bestandteil der DNA und RNA der Zellmembranen und vor allem des Adenosintriphosphats, kurz ATP, dem universellen Energieträger der Zelle.

17:10 Jede Reaktion, die in einer Zelle Energie verbraucht oder freisetzt, läuft über ATP Arsenert. Aso 43 Minus hat eine fast identische Größe und Ladungsverteilung wie Phosphat. Die Enzymsysteme der Zelle können diese beiden Ionen kaum unterscheiden. Arsenat wird deshalb in biochemische Prozesse eingebaut, wo eigentlich Phosphat hingehört, das führt zur Bildung von Arsenat Estern anstelle von Phosphat estern.

17:44 Aber diese Arsenatverbindungen sind chemisch instabil und zerfallen sofort. Das Ergebnis, der Energiestoffwechsel der Zelle bricht zusammen, die ATP Synthese wird entkoppelt, die Zelle kann keine Energie mehr speichern oder nutzen, Arsen in der dreiwertigen Form, also arsenit as 3 plus, wirkt über einen anderen Mechanismus.

18:11 Es bindet mit hoher Affinität an Schwefelatome in Proteinen, insbesondere an sogenannte thiol Gruppen in Enzymen. Viele zentrale Enzyme des Zellstoffwechsels enthalten solche thiol Gruppen an ihren aktiven Zentren, wenn Arcinit diese Gruppen blockiert, werden die Enzyme inaktiviert, der Zellstoffwechsel kommt zum Erliegen.

18:37 Beide Mechanismen wirken zusammen und führen zu den klinischen Symptomen einer akuten Arsenvergiftung Übelkeit, Erbrechen, Durchfall, Krämpfe, Herzrhythmusstörungen, Multiorganversagen bei chronischer Arsenexposition durch verseuchtes Trinkwasser etwa entwickeln sich über Jahre hinweg andere Zeichen. Charakteristische Hautverfärbungen und Verhornungen, sogenannte Hyperkeratosen, Periphere Neuropathien, also Nervenschäden, und ein erhöhtes Krebsrisiko für Haut, Lunge, Blase und weitere Organe in weiten Teilen Süd und Südostasiens, besonders in Bangladesch und den angrenzenden Regionen West Bengalens in Indien enthält das Grundwasser natürlich hohe Mengen gelösten Arsens.

19:30 Diese Arsenbelastung hat ihre Ursache in der Geologie im Gangesdelta haben sich über Jahrtausende Sedimente abgelagert, in denen arsenhaltige Eisenminerale vorkommen. Unter bestimmten chemischen Bedingungen. Wenn Grundwasser sauerstoffarm wird und der PH wert sich verändert, löst sich das Arsen aus den Mineralien und geht ins Grundwasser über.

19:56 Tragischerweise wurde das Problem durch gut gemeinte Entwicklungshilfemaßnahmen der 1970er und 80er Jahre verschärft, um die Bevölkerung vor kontaminiertem Oberflächenwasser und den dadurch verursachten Durchfallerkrankungen zu schützen, wurde damals massenhaft Tiefbrunnen gebohrt, Millionen von Röhrenbrunnen, die Wasser aus tieferen Grundwasserschichten zu Tage fördern. Dieses Wasser war tatsächlich frei von Bakterien und Viren, aber es war in vielen Fällen mit Arsen belastet. Ein Problem, das niemand vorhergesehen hatte, weil systematische Arsenuntersuchungen fehlten. Die Folgen sind verheerend Schätzungen zufolge sind in Bangladesch allein viele Millionen Menschen chronisch arsenbelastetem Trinkwasser

20:48 ausgesetzt. Die WHO bezeichnet die Arsenbelastung des Grundwassers in Bangladesch als die größte Massenvergiftung in der Geschichte der Menschheit. Chronische Arsenbelastung verursacht dort in großem Maßstab Hautkrebs, Lungenkrebs, Blasenkrebs, Neuropathien und andere Erkrankungen. Die betroffenen Menschen sind häufig die ärmsten der armen Menschen ohne politische Lobby, ohne Zugang zu sauberem Wasser aus anderen Quellen, ohne ausreichende medizinische Versorgung.

21:25 Hinzu kommt eine von Menschen gemachte Arsenbelastung, der Abbau von Buntmetallerzen, Kupfer, Blei, Zink bringt arsenreiche Gesteine an die Oberfläche, wo Arsen durch Verwitterung in Boden und Wasser gelangen kann. Alte Bergbaugebiete in Europa, Nordamerika und anderswo sind häufig erheblich mit Arsen belastet.

21:49 Auch die Verwendung arsenhaltiger Pestizide, die vor allem im 20 Jahrhundert in der Landwirtschaft weit verbreitet war, hat zu einer dauerhaften Kontamination von Ackerböden geführt. In der Halbleitertechnik spielt Gallium Arsenid, kurz Gas, eine wichtige Rolle. Geesis ist ein Verbindungshalbleiter mit einer direkten Bandlücke von 1,42 Elektronenvolt.

22:14 Damit ist es hervorragend geeignet für die Emission und Absorption von Licht. Ga as Bauelemente finden sich in Laserdioden, Leuchtdioden, Solarzellen für Weltraumanwendungen und Hochfrequenztransistoren für Mobilfunk und Radar. Die Elektronenmobilität in Gas ist deutlich höher als in Silizium, was schnellere Bauelemente erlaubt. Gallium Arsenid ist das Material, aus dem viele der schnellen elektronischen Komponenten moderner Smartphones gefertigt sind, Indium, Arsenid und andere arsenid Verbindungen werden in der Infrarotsensorik und in spezialisierten Halbleiterbauelementen eingesetzt. In der Vergangenheit wurde Arsen als Legierungsbestandteil in Blei und Kupferlegierungen verwendet, um deren Härte zu erhöhen.

23:15 Arsenhaltige Pestizide wurden in der Landwirtschaft eingesetzt, darunter Bleiarsenat und Calciumarsenat als Insektizide und Pariser Grün als Fungizid. Diese Verwendungen sind in den meisten Ländern heute verboten oder stark eingeschränkt, nicht zuletzt wegen der oben beschriebenen Bodenbelastung.

23:38 Die größte Herausforderung rund um Arsen heute ist nicht die eines Giftmörders aus dem Mittelalter, es ist die Stille, schleichende Vergiftung durch Trinkwasser und kontaminierte Böden. Ein Problem, das Millionen von Menschen betrifft und das unsere kollektive Aufmerksamkeit verdient. Technologien zur Arsenentfernung aus Trinkwasser existieren Eisenbasierte, Adsorptionsfilter, Koagulation und Flockung Umkehrosmose.

24:10 All das kann Arsen aus dem Wasser entfernen, das Problem ist Verfügbarkeit und Kosten. In armen ländlichen Regionen Bangladeschs oder Indiens sind diese Technologien für viele Menschen nicht erreichbar. Internationale Hilfsorganisationen und Regierungen arbeiten an Lösungen, Fortschritte werden erzielt, aber das Tempo ist angesichts der Dimension des Problems unzureichend, Arsen ist überall in den Böden, unter unseren Füßen, im Wasser, das aus manchen Brunnen kommt. In den Glasfasern, die unser Internet tragen, als Dotierungsspuren in Medikamenten, die Leben retten, in Halbleiterbauelementen, die in unseren Smartphones stecken. Das war die heutige Folge der Wissensreise durch das Periodensystem der Elemente über

25:05 Arsen, das Gift der Könige, das Heilmittel der Moderne, das stille Umweltproblem unserer Zeit. Wenn dir diese Folge gefallen hat, bewerte den Podcast gerne und empfehle ihn weiter. Schau auch in unsere anderen Reihenreihen Wissensreise durch die Uhrzeit und Wissensreise durch die Länder der Erde erwarten dich mit ebenso faszinierenden Themen bis zur nächsten Folge.

25:34 Bleib neugierig, bleib wachsam.