Što je arsen? Značajke, svojstva i primjena

Arsen - kemijski element dušik skupina (Skupina 15 u periodičkom sustavu). Ta siva metalni sjaj lomljiva tvar (α-arsen) sa romboedarski kristalne rešetke. Kad se zagrije na 600 ° C kao sublimirati. Nakon hlađenja, a pare, novi modifikacija - Žuta arsen. Iznad 270 ° C svi Kako se kreću u crnu arsena.

Povijest otkrića

Činjenica da je ovaj arsen je bio poznat mnogo prije priznavanje svojih kemijskih elemenata. IV c. Prije Krista. e. Aristotel govorio tvar koja se zove „sandarak”, koji se sada vjeruje da su realgar ili arsen sulfida. A prije Krista sam stoljeća. e. Pliniy Starshy i autori Pedany Dioscoride opisano auripigment - boja kao ₂ S _3. U XI u. br. e. razlikovao tri vrste "arsen" bijelim (kao ₄ O _6), žuto (kao ₂ S _3), i crvene (kao ₄ S _4). Sam predmet vjerojatno je prvi put izoliran u XIII stoljeću, Albert Veliki, koji je ukazao na pojavu metala poput tvari kada Ars, također poznat kao Što se ₂ S ₃ grije se sa sapunom i vodom. No, povjerenje u činjenicu da je prirodoslovac bio čista arsen, br. Prvi pravi dokaz o raspodjeli čistog kemijskog elementa je datiran u 1649. Njemački farmaceut Iogann Shreder dobije arsen, zagrijavanjem u prisustvu ugljičnog monoksida. Poslije Nicolas Lemery, francuski liječnik i kemičar promatrao nastajanje tog kemijski element zagrijavanjem smjese oksidom, i kalij sapuni. Do početka XVIII stoljeća, arsen je već bio poznat kao jedinstveni polu-metala.

rasprostranjenost

Zemljinoj kori i niska koncentracija arsen je 1.5 ppm. Ona je pronađena u tlu i mineralima, a može dobiti u zrak, vodu i tlo, zbog erozije vjetra i vode. Nadalje, element ulazi u atmosferu iz drugih izvora. Kao rezultat vulkanske erupcije u zraku je pušten oko 3000. T arsen godišnje, mikroorganizmi čine 20 tisuća. T hlapljive metilarsina godišnje, a kao posljedica spaljivanja fosilnih goriva u istom razdoblju izdvojila 80 tisuća. T.

Unatoč činjenici da su Kao - smrtonosan otrov, ona je važna komponenta snage nekih životinja i eventualno ljudi, iako je neophodna doza ne smije biti veća od 0,01 mg / dan.

Arsen je vrlo teško prevesti u vodi topivi ili hlapljive države. Činjenica da je to vrlo mobilni, znači da velika koncentracija tvari na jednom mjestu ne može pojaviti. S jedne strane, to je dobro, ali s druge strane - lakoća s kojom se širi, je razlog da je arsen kontaminacija postaje veći problem. Zbog ljudskih aktivnosti, uglavnom kroz rudarstvo i taljenje, obično nepokretnih kemijskih elemenata migrata, a sada se mogu naći ne samo u mjestima svog prirodnog koncentracije.

Količina arsena u kori približno 5 g po toni. U prostoru, procjenjuje se kao koncentracija 4 ugljikova atoma silicija na milijun. Ovaj element široko rasprostranjena. Mala količina je prisutno u izvornom stanju. Tipično, 90-98% formiranje čistoću arsena javljaju zajedno s metalima, kao što antimona i srebro. Većina toga, međutim, dio je više od 150 različitih minerala - sulfida, arsenides, sulphoarsenides i arsenita. Arsenopirit FeAsS je jedan od najčešćih Kao nose minerala. Drugi uobičajeni spojevi arsena - minerala kao realgar _{4S, 4} auripigment kao _{2S, 3} loellingite FeAs i enargit ₂ Cu ₃ Ass _4. Također je uobičajeno arsen oksid. Većina ovog materijala je nusprodukt taljenje bakra, olova, kobalta i zlata rude.

U prirodi postoji samo jedan stabilan izotop arsena - ⁷⁵ As. Među umjetnih radioaktivnih izotopa objavio ⁷⁶ Kao c poluraspada 26.4 sati. Arsena-72, -74 i -76 koriste u medicinskoj dijagnostici.

Industrijska proizvodnja i uporaba

Metalni arsen arsenopirit dobiva zagrijavanjem na 650-700 ° C, bez pristupa zraka. Ako arsenopirit i druge metalne rude grije kisikom je kao lako reagira s njima u obliku spoja lako sublimira kao ₄ O _6, također poznat kao „bijele” arsena. oksid Pare se skupe i koncentriraju, a nakon toga ponovno pročišćena sublimacije. Većina Kao što je dobiven redukcijom ugljika bijeli arsen tako dobivene.

Svjetska potrošnja metalik arsena je relativno mala - samo nekoliko stotina tona godišnje. Velik dio onoga što se potroši, dolazi iz Švedske. To se koristi u metalurgiji zbog svojih metaloidnih svojstva. Oko 1% od arsena se koristi u proizvodnji sačme, što poboljšava oblina od rastaljenih kapljica. Svojstva legure olova ležaja na temelju poboljšana kako na toplinska i mehanička svojstava, kada sadrže oko 3% arsena. Prisutnost male količine tog kemijskog elementa u olovne legure ćudi ih za korištenje u baterije i kabel oklop. Mali nečistoće su arsen otpornost na povećanje na koroziju i toplinska svojstva bakra i mesinga. Čisti elementarne kemijske Kao bronca koristi se za nanošenje premaza i pirotehnike. Visoko arsen nalazi primjenu u poluvodičke tehnologije, gdje se koristi sa silicijem i germanij, kao i u obliku arsenida (GaAs galij) u diode, te lasera tranzistora.

kao spojevi

Budući arsen valencija 3 i 5, a to je više od oksidacijsko stanje -3 +5, element može tvoriti razne vrste spojeva. Najvažniji komercijalnu važnost njegove okside, osnovni oblici koje su kao ₄ O ₆ i kao ₂ O _5. Arsenous oksid, obično poznata kao bijela arsen, - nusproizvod pečenje rude bakra, olova i nekih drugih metala, kao sulfidnih ruda i arsenopirit. On je polazni materijal za većinu drugih spojeva. Osim toga, ona se koristi u pesticida, a koristi se sredstvo za uklanjanje boje u proizvodnji stakla i konzervans za kožu. arsen pentoksid formira kada je izložen oksidansa (npr dušične kiseline) u obliku bijele arsena. To je glavni sastojak insekticida, herbicida i ljepilo za metal.

Arsine (pepeo _3), toksični bezbojni plin sastoji od vodika i arsena, - je još poznata tvar. Supstanca, također se naziva arsenski vodik, pripremljeni su hidrolizom metalnih arsenides, i metalni oporavak od arsena spojeva u kiselim otopinama. On je pronašao primjenu kao dopiranje u poluvodičima i vojne otrovnog plina. U poljoprivredi, veliku važnost arsen kiselina ₍₃ H Aso _4), olovo arsenatne (PbHAsO ₄₎ i kalcij arsenatne _[Ca3 (ASO _{4) 2],} koji se koriste za kontrolu sterilizira tla i štetočina.

Arsen - kemijski element tvori više organskih spojeva. Kakodin _{(CH3) 2} kao što je _{(-CH3) 2,} na primjer, koji se koristi u pripremi sredstva za sušenje (široko se koriste sredstva za sušenje) za - cacodylic kiseline. Kompleks organski spoj elementa koji se koristi u liječenju nekih bolesti kao što su amoebic dizenterija uzrokovanih mikroorganizmima.

fizikalna svojstva

Što je arsen u obliku fizičkih svojstava? U većini stabilnom stanju, to je krhak čelična sive boje s niskim toplinske i električne vodljivosti. Iako su neki oblici Kao što su metal-kao, njegov zadatak da nemetala - točniji karakterizacija arsena. Postoje i druge vrste arsena, ali oni nisu dobro studirao, pogotovo žuti metastabilnog oblika, koji se sastoji od molekula Kao _4, kao što je bijeli fosfor P _4. Arsena sublimira pri temperaturi 613 ° C, te u obliku pare postoji kao što je _{4 molekule,} koje ne disocira na temperaturi od oko 800 ° C Kompletan disocijacija molekula na što su ₂ odvija na 1700 ° C

Atomske strukture i sposobnost stvaranja veze

Elektronički arsen formula - 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ^{3 -} kao dušik i fosfor koji ima pet elektrona u vanjske ljuske, ali se razlikuje od njih, u prisustvu 18 elektrona u predzadnjem ljuske umjesto dva ili osam. Dodatak od 10 pozitivnih naboja u jezgri tijekom punjenja pet 3d-orbitale često uzrokuje opći pad oblaka elektrona i povećanje Elektronegativnost elemenata. Arsen u periodnom sustavu može se usporediti s drugim skupinama, koje jasno pokazuju ovaj obrazac. Na primjer, općenito je prihvaćeno da je cink više od elektro magnezija i galija - od aluminija. Međutim, u sljedećem skupini, ta razlika se smanjuje, a mnogi ne slažu s činjenicom da Njemačka elektronegativnosti silicija, unatoč obilju kemijske dokaza. Prijelaz iz 8- do 18-staničnu membranu od fosfora na arsen može povećati elektronegativnosti, ali ostaje kontroverzna.

Sličnost Kao vanjske ljuske i P označava da se može oblikovati tri kovalentne veze po atom, u prisutnosti dodatnog nevezani elektronski par. Oksidacija stoga mora biti +3 ili -3, ovisno o međusobnom odnosu na elektronegativnosti. Struktura arsena također ukazuje na mogućnost korištenja vanjskog d-orbitale za širenje oktetnim koji omogućuje element tvore 5 veza. To se ostvaruje samo u reakciji s fluorom. Prisutnost parom slobodnih elektrona za stvaranje kompleksnih spojeva (putem elektronskog donacije) iz atoma pojavljuje znatno manji od fosfora i kisika.

Arsen je stabilan u suhom zraku nego u vlažnom pokriven crnim oksida. Njegove pare se sagorijeva lako dobije kao ₂ O _3. Što je arsen u slobodnom stanju? To je praktički nisu izloženi vodi, lužine i neoksidirajućoj kiseline, ali se oksidira s dušičnom kiselinom u stanje + 5. Budući da reakcija arsena halogena, sumpor, a mnogi metala tvore arsenides.

analitička kemija

Supstanca se može detektirati kvalitativno arsen kao žuta orpiment taloži pod djelovanjem 25% otopine klorovodične kiseline. Tragovi As, obično određuje njene pretvorbe u arsine, koji se mogu detektirati pomoću testa ožujka. Arsine termički raspada, čime se dobije crno ogledalo arsena unutar uske cijevi. Postupkom Gutzeit sonda impregniran živina klorida pod djelovanjem arsine zamračenoj zbog taloženja žive.

arsena toksikološkim svojstvima

stanična toksičnost i njezini derivati su jako varira u širokom rasponu, od izrazito otrovnih arsine i njegovih derivata organske jednostavno kao što je relativno inertna. To je arsen, spomenuti upotrebu svojih organskih spojeva kao kemijski rat sredstava (luizit) i blister defolijaciju sredstva ( „sredstvo blue” temelji se na vodenoj smjesi 5% cacodylic kiseline, 26% -tni natrijev sol).

Općenito, derivati ovog kemijski element nadražiti kožu i uzrokovati dermatitis. Također preporuča zaštitu od udisanja praha arsena sadrže, ali većina trovanja se javlja kada se proguta. Maksimalna dopuštena koncentracija As u prašine po osam sati dnevno je 0,5 mg / ^m3. Za dozu arsine je smanjena na 0,05 dijelova na milijun. Uz upotrebu spojeva iz kemijski element kao herbicidi i pesticidi, arsen primjena u farmakologiji dala salvarsan - prvi uspješan lijek protiv sifilisa.

Utjecaj na zdravlje

Arsen je jedan od najvažnijih toksičnih elemenata. Anorganski spojevi kemijskih prirodno nalaze u malim količinama. Korisnici mogu biti izloženi arsenu putem hrane, vode i zraka. Izloženost može se javiti i nakon kontakta kože sa zagađenom tlu ili vodi.

arsen sadržaj je vrlo niska u hrani. Međutim, njegova razina u ribama i školjkama može biti vrlo visoka, jer oni apsorbiraju kemijski aktivni element vode u kojoj žive. Značajna količina anorganskog arsena u riba može biti opasnost za ljudsko zdravlje.

Učinci tvari su također podložni ljudi koji rade s njima, žive u kućama izgrađenim od drva tretiranog s njima, a na poljoprivrednim zemljištima koja su u prošlosti koristili pesticide.

Anorganski arsen može izazvati različite zdravstvene učinke, kao što su iritacije želuca i crijeva, smanjena proizvodnja crvenih i bijelih krvnih stanica, promjene kože i iritacije pluća. Pretpostavlja se da je apsorpcija značajnu količinu ove supstance mogu povećati šanse za rak razvoju, posebno raka kože, pluća, jetre i limfni sustav.

Vrlo visoke koncentracije anorganskog arsena su uzrok neplodnosti i spontanih pobačaja u žena, dermatitis, spuštanje otpornost na infekcije, srčane probleme i oštećenja mozga. Nadalje, ovaj kemijski element sposoban oštećenja DNA.

Letalna doza arsen je 100 mg.

Organski spoj elementa ili raka, ili oštetiti genetski kod ne uzrok, ali visoke doze mogu uzrokovati štetu na ljudsko zdravlje, kao što su da uzrokuje živčani poremećaji ili bol u trbuhu.

Kao svojstvima

Osnovna kemijska i fizikalna svojstva arsen sljedeće:

• Atomski broj - 33.
• Atomska težina - 74,9216.
• Talište sive plijesni - 814 ° C pri tlaku od 36 atmosfera.
• Gustoća sive plijesni - 5,73 g / ^cm3 na 14 ° C
• Gustoća žuta pjena - 2,03 g / ^cm3 pri 18 ° C
• Elektronički arsen formula - 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p _^3.
• oksidacijsko stanje - -3, +3, +5.
• Valencija arsena - 3, 5.