Što je arsen? Karakteristike, svojstva i aplikacije

Arsen - hemijski element dušik grupa (Grupa 15 periodnog sistema). Ovaj sivi metalik sjaj krhki tvari (α-arsen) sa romboedarski kristalne rešetke. Kada se zagrije na 600 ° C Kao sublimira. Nakon hlađenja, a pare, nova modifikacija - Žuta arsen. Iznad 270 ° C sve Kako se kreće u crnu arsen.

Povijest otkrića

Činjenica da je ovaj arsen je dugo poznat prije priznavanja svojih kemijskih elemenata. IV c. BC. e. Aristotel je govorio o supstanci pod nazivom "sandarak", koja se sada veruje da je realgara ili arsen sulfid. A u BC I stoljeća. e. Pliniy Starshy i pisci Pedany Dioscoride opisao auripigment - boja As ₂ S _3. U XI u. n. e. razlikovali tri vrste "arsen" bijele (As ₄ O _6), žuta (As ₂ S _{3) i} crvena (As ₄ S _4). Samu stavku vjerojatno je prvi put izoliran u XIII stoljeću, Albert Veliki, koji je ukazao na pojavu kao metal supstanca kada Ars, također poznat kao As ₂ S ₃ je grije sapunom i vodom. Ali povjerenje u činjenici da je prirodni naučnik bila čista arsen, br. Prvi pravi dokaz o raspodjeli čistog hemijskog elementa datira u 1649. Njemački farmaceut Iogann Shreder pripremljen arsen, grijanje je u prisustvu ugljičnog monoksida. Kasnije Nicolas Lemery, francuski liječnik i kemičar poštovati formiranje ovog hemijskog elementa zagrijavanjem mješavina oksida, i potaša sapuni. Do početka XVIII stoljeća, arsen je već bio poznat kao jedinstven polu-metal.

rasprostranjenost

Zemljine kore i niske koncentracije arsena iznosila je 1,5 ppm. Ona se nalazi u tlu i minerala i može ući u zrak, vodu i tlo zbog vjetra i erozije vode. Osim toga, element ulazi u atmosferu iz drugih izvora. Kao rezultat vulkanske erupcije u zraku se oslobađa oko 3 tisuće. T arsen godišnje, mikroorganizmi čine 20 hiljada. T nestabilna metilarsina godinu dana, a kao rezultat spaljivanja fosilnih goriva u istom periodu je izdvojeno 80 hiljada. T.

Unatoč činjenici da je As - smrtonosni otrov, to je važna komponenta moć neke životinje, a možda i ljudski, iako je potrebno doza ne prelazi 0,01 mg / dan.

Arsen je izuzetno teško prevesti u topiv u vodi ili nestabilna država. Činjenica da je sasvim mobilni, znači da je velika koncentracija tvari u bilo kojem 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 nepokretni hemijski element Prelazi, a sada se može naći ne samo u mjestima svog prirodnog koncentracije.

Iznos od arsena u kori je oko 5 g po toni. U svemiru se procjenjuje kao koncentracija 4 atoma po miliona atoma silicijuma. Ovaj element je široko rasprostranjena. Mala količina je prisutan u iskonsko stanje. Tipično, formiranje 90-98% čistoće arsen javljaju zajedno sa metalima, kao što su antimon i srebra. Većina je, međutim, dio je više od 150 različitih minerala - sulfidi, arsena, sulphoarsenides i arsenite. Arsenopirit FeasS je jedan od najčešćih As-ležaj minerala. Drugi česti jedinjenja arsena - minerala realgara Kao ₄ S _4, auripigment As ₂ S _3, loellingite FEAS i enargite ₂ Cu ₃ ASS _4. Također zajednički arsen oksid. Većina ovog materijala je nusproizvod topljenje bakra, olova, kobalta i rude zlata.

U prirodi, postoji samo jedan stabilan izotop arsena - ⁷⁵ As. Među umjetnih radioaktivnih izotopa pušten ⁷⁶ Kao c poluraspada od 26,4 sati. Arsen-72, -74 i -76 se koriste u medicinskoj dijagnostici.

Industrijska proizvodnja i upotreba

Metal arsena arsenopirit pripremio grijanje na 650-700 ° C bez pristupa zraka. Ako arsenopirit i drugim metalnim rudama grije sa kiseonikom, As lako reagira s njima u spoj obliku lako sublimira Kao ₄ O _6, također poznat kao "bijeli arsen". oksid isparenja su prikupljeni i zgusnuta, a potom ponovno pročišćen sublimacija. Većina Kao što je proizveden redukcijom ugljika bijeli arsen time dobiti.

svjetske potrošnje metalnih arsena je relativno mali - samo nekoliko stotina tona godišnje. Mnogo toga što se troši, dolazi iz Švedske. Koristi se u metalurgiji zbog nemetala svojstva. Oko 1% arsena se koristi u proizvodnji olova šut, jer poboljšava zaobljenosti rastopljene kapljice. Svojstva legure ležaj na osnovu olova su poboljšani kako u termičke i mehaničke karakteristike kada sadrže oko 3% arsena. Prisustvo malih količina ovog hemijskog elementa u olovnih legura strasti ih za upotrebu u baterije i kabel oklop. Sitne nečistoće su arsen otpornost na povećanje koroziju i termička svojstva bakra i mesinga. Čisti elementarni hemijski Kao bronze se koristi za primjenu premaza i pirotehniku. Visoko arsen pronalazi primjenu u poluvodičke tehnologije, gdje se koristi sa silikonskim i germanij, kao iu obliku galij arsenid (GaAs) u diode, laseri i tranzistora.

spojevi

Od arsen valence je 3 i 5, a ima nekoliko oksidacije država od -3 do +5, element može formirati različite vrste spojeva. Najvažniji komercijalni značaj njegovih oksida, osnovni oblici koji su As ₄ O ₆ i As ₂ O _5. Arsenous oksid, poznatiji kao bijeli arsen, - nusprodukt prženje ruda bakra, olova i nekih drugih metala, kao i rude sulfid i arsenopirit. On je početni materijal za većinu drugih jedinjenja. Osim toga, koristi se u pesticidima, koristi decolorizing agent u proizvodnji stakla i konzervans za kožu. arsen pentoksid se formira kada su izloženi oksidansa (npr dušične kiseline) na bijeli arsen. To je glavni sastojak insekticida, herbicida i ljepilo za metal.

Arsen (ASH _3), toksični bezbojni gas koja se sastoji od vodika i arsena, - je još jedna poznata supstanca. Supstancu, koja se naziva arsena hidrogen su pripremljeni hidrolizom metala arsena i metal oporavak od arsena jedinjenja kiselina rješenja. On je našao aplikaciju kao dopant u poluvodiča i vojne bojnih otrova. U poljoprivredi, veliki značaj arsen kiselina (H ₃ ASO _4), olovo arsenat (PbHAsO ₄₎ i kalcijum arsenat [Ca ₃ (ASO _{4) 2],} koji se koriste za sterilizaciju tla i štetočina.

Arsen - hemijski element formira pluralitet organskih spojeva. Kakodin (CH _{3) 2} As-As _{(CH3) 2,} na primjer, koristiti u pripremi naširoko koristi za sušenje (agent sušenje) - cacodylic kiselina. Kompleks organski spoj elementa koji se koriste u liječenju nekih bolesti kao što su amebični dizenterija uzrokovane mikroorganizmima.

fizičke osobine

Ono što je arsen u smislu njegove fizičke osobine? U svom stabilnom stanju, to je lomljiva čvrsta čelična sive boje sa niskom toplotnom i električnu provodljivost. Iako su neki oblici Kao i metala kao što su, njegov zadatak da nemetala - preciznije karakterizacija arsena. Postoje i druge vrste arsena, ali oni nisu dobro proučavao, posebno žuta metastabilna oblik, koji se sastoji od molekula kao _4, kao što su beli fosfor P _4. Arsen sublimira na temperaturi od 613 ° C, a kao para postoji kao molekula kao _4, koji ne distancira na temperaturi od oko 800 ° C. Kompletna disocijacije molekula na As ₂ odvija na 1700 ° C.

Atomske strukture i sposobnost stvaranja obveznice

Elektronski arsena konfiguracija - 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ^{3 -} kao što su azot i fosfor koji ima pet elektrona u vanjskoj ljusci, ali se razlikuje od njih u prisustvu 18 elektrona u pretposljednjem ljuske umjesto dva ili osam. Osim toga od 10 pozitivnih optužbi u jezgru tokom punjenja pet 3d-orbitale često dovodi do opšteg pada elektrona oblaka i povećanje elektronegativnosti elemenata. Arsen u periodnog sistema može da se uporedi sa drugim grupama, koji jasno pokazuju ovaj obrazac. Na primjer, to je generalno prihvaćeno da cink je elektronegativniji od magnezijuma i galij - od aluminija. Međutim, u sljedećim grupa, ta razlika se smanjuje, a mnogi se ne slažu sa činjenicom da je Njemačka elektronegativnosti silikona, bez obzira na obilje kemijskih dokaza. Ovaj prelazak iz 8- do 18-ćelijsku membranu od fosfora na arsen može povećati elektronegativnosti, ali je i dalje kontroverzna.

Sličnost Kao vanjske ljuske i P ukazuje na to da oni mogu formirati tri kovalentne veze po atom u prisustvu dodatnih nevezanog elektronskog para. Oksidacije stoga mora biti 3 ili -3, ovisno o međusobnom relativnom elektronegativnosti. Struktura arsena također ukazuje na mogućnost korištenja eksternog d-orbitala za proširenje oktet koji omogućava element za formiranje 5 veza. To se ostvaruje samo u reakciji sa fluorom. Prisustvo slobodnih elektrona par za formiranje kompleksnih spojeva (preko donacija elektrona) Kao u atomu se pojavljuje mnogo manja od fosfora i azota.

Arsen je stabilan u suhim zrakom, ali u vlažnim prekrivene crnim oksida. Njegova isparenja spaljenog lako obliku ₂ O _3. Ono što je arsen u slobodnom stanju? To je praktično nije izložen vodi, baze i ne oksidacije kiseline, ali se oksidira sa dušične kiseline u državi +5. Od arsen reagirati halogeni, sumpor, i mnoge metale formiraju arsena.

analitičke kemije

Supstanca se može otkriti kvalitativno arsena kao žuti orpiment taloži pod djelovanjem 25% rastvora klorovodične kiseline. Tragovi As, obično određuje njegovo pretvaranje u Arsen, koji se mogu otkriti testom marta. Arsen se termički razlaže da formira crne ogledalo arsena u okviru uskih cijevi. Metodom Gutzeit sonde impregniran sa živom klorida pod djelovanjem Arsen potamnela zbog padavina žive.

arsen toksikološke karakteristike

toksičnost ćelije i njenih derivata su široko varira u širokom rasponu, od izuzetno otrovne Arsen i organskog derivata jednostavno kao što je relativno inertan. To je arsen, rekao upotrebu svojih organskih spojeva kao bojnih otrova (Luizit) i defoliant blister agent ( "agent plavi" na vodenom mješavina 5% cacodylic kiseline, 26% natrij soli).

U principu, derivati ovog hemijskog elementa iritirati kožu i izazvati dermatitis. Takođe se preporučuje zaštita od udisanja prašine arsen sadrže, ali većina trovanja se javlja kada se proguta. Maksimalno dozvoljena koncentracija Kao iu prašine po osam sati dnevno je 0,5 mg / m ^3. Za Arsen doza se smanjuje na 0.05 dijelova na milion. Pored upotreba spojeva kemijski element kao herbicida i pesticida, arsen primjenu u farmakologije dalo Salvarsan - prvi uspješan lijek protiv sifilisa.

Utjecaj na zdravlje

Arsen je jedna od najotrovnijih elemenata. Neorganska jedinjenja kemijski prirodno nalazi u malim količinama. Korisnici mogu biti izložene arsenu putem hrane, vode i zraka. Izloženost može se javiti nakon kontakta kože sa kontaminiranom zemljom ili vodom.

je sadržaj arsena je prilično nizak u hrani. Međutim, njegova nivoima u ribe i školjki može biti vrlo visoka, jer upijaju hemijski aktivni element vode u kojoj žive. Značajna količina anorganskog arsena u riba može biti opasnost za ljudsko zdravlje.

Efekti supstance su također predmet za ljude koji rade s njima, žive u kuće izgrađene od drveta tretirana sa njima, i na poljoprivredno zemljište, koja je u prošlosti koriste pesticidi.

Anorganskog arsena može izazvati različite efekte po zdravlje poput iritacije želuca i crijeva, smanjenu proizvodnju crvenih i bijelih krvnih zrnaca, promjene na koži, i iritacije pluća. Pretpostavlja se da je apsorpcija značajnu količinu ove supstance mogu povećati šanse od raka u razvoju, posebno raka kože, pluća, jetre i limfnog sistema.

Vrlo visokim koncentracijama anorganskog arsena su uzrok neplodnosti i pobačaja kod žena, dermatitis, smanjujući otpornost na infekcije, srčane probleme i oštećenja mozga. Nadalje, ovaj hemijski element je sposoban za oštećenja DNK.

Smrtonosna doza bijeli arsen je 100 mg.

Organski spoj elementa ili rak ili oštetiti genetski kod ne izazivaju, ali visokim dozama može uzrokovati štetu po ljudsko zdravlje, kao što su da uzrokuje nervne poremećaje ili bol u trbuhu.

kao svojstva

Osnovne hemijske i fizičke osobine arsena sljedeće:

• Atomski broj - 33.
• Atomska težina - 74,9216.
• Topljenja siva plijesan - 814 ° C pri pritisku od 36 atmosfera.
• Gustoća sive plijesni - 5.73 g / cm ³ na 14 ° C.
• Gustoća žute forme - 2.03 g / cm ³ na 18 ° C
• Elektronski arsena konfiguracija - 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p _^3.
• oksidacijskog stanja - -3, +3, +5.
• Valencija arsena - 3, 5.