Hva er arsen? Funksjoner, egenskaper og bruksområder

Arsen - grunnstoff nitrogengruppen (gruppe 15 i det periodiske system). Det grå metalliske glans sprø substans (α-arsen) med en romboedrisk krystallgitter. Ved oppvarming til 600 ° C som sublimerer. Ved avkjøling, en damp, en ny modifikasjon - Gul arsen. Over 270 ° C alle de som beveger seg inn i det svarte arsen.

History of oppdagelse

Det faktum at dette arsen var kjent lenge før den erkjennelse av dens kjemiske elementer. IV c. BC. e. Aristoteles snakket om et stoff som heter "sandarak", som nå antas å ha vært realgar eller arsen sulfid. Og i det jeg århundre f.Kr.. e. Pliniy Starshy og forfattere Pedany Dioscoride beskrevet auripigment - dye As ₂ S _3. I XI i. n. e. avvek tre varianter "arsen" hvit (As ₄ O _6), gul (As ₂ S _3), og røde (As ₄ S _4). Selve elementet sannsynligvis ble først isolert i de XIII århundre, Albert den store, som bemerket utseendet av metall-lignende substans når Ars, også kjent som As ₂ S ₃ ble oppvarmet med såpe og vann. Men tillit til at naturvitenskapsmann var ren arsen, nei. Den første virkelige bevis for tildeling av ren kjemisk element er datert til 1.649. Tysk farmasøyt Iogann Shreder fremstilt arsen, oppvarme den i nærvær av karbonmonoksyd. Senere Nicolas Lemery, fransk lege og kjemiker observeres dannelsen av dette grunnstoff ved å oppvarme en blanding av et oksyd, og kaliumsåper. Ved begynnelsen av XVIII århundre ble arsen allerede kjent som en unik halvmetallet.

utbredelsen

Jordskorpen og er lite arsen-konsentrasjon var 1,5 ppm. Den finnes i jord og mineraler, og kan komme inn luft, jord og vann på grunn av vind og vann erosjon. Videre går et element i atmosfæren fra andre kilder. Som et resultat av vulkanutbrudd i luften slippes ut omtrent 3,000. T arsen pr år, mikroorganismer som danner 20 tusen. T flyktig metilarsina et år, og som et resultat av forbrenning av fossile brensler i den samme periode er allokert 80.000. T.

Til tross for det faktum at de som - en dødelig gift, er det en viktig komponent av kraften i noen dyr og eventuelt mennesker, selv om nødvendige dose ikke overstiger 0,01 mg / dag.

Arsen er ekstremt vanskelig å oversette til en vannløselig eller flyktig tilstand. Det faktum at det er svært mobil, som betyr at en stor konsentrasjon av stoffet i et hvilket som helst sted ikke kan vises. På den ene siden er dette bra, men på den andre - den enkle som det sprer seg, er grunnen til at arsenforurensning blir et større problem. På grunn av menneskelig aktivitet, hovedsakelig gjennom gruvedrift og smelting, vanligvis immobile kjemiske element migrerer, og nå kan det bli funnet ikke bare i steder av sin naturlige konsentrasjon.

Mengden av arsen i jordskorpen er ca. 5 g per tonn. I rommet er det beregnet som den konsentrasjon av 4 atomer per million silisiumatomer. Dette elementet er utbredt. En liten mengde er tilstede i naturlig tilstand. Typisk dannelsen av 90-98% renhet arsen forekommer sammen med metaller som antimon og sølv. Det meste av det, men er en del av mer enn 150 forskjellige mineraler - sulfider, arsenides, sulphoarsenides og arsenite. Arsenkis FeAsS er en av de vanligste Som bærende mineraler. Andre vanlige arsenforbindelser - mineraler realgar As ₄ S _4, auripigment As ₂ S _3, loellingite FEAS og enargite ₂ Cu ₃ AsS _4. Også vanlig arsen oksyd. Mesteparten av dette materialet er et biprodukt ved smelting av kobber, bly, kobolt, gull og malmer.

I naturen er det bare en stabil isotop av arsen - ⁷⁵ As. Blant kunstige radioaktive isotoper utgitt ⁷⁶ som C halveringstid på 26,4 timer. Arsen-72, -74 og -76 er brukt i medisinsk diagnostikk.

Industriell produksjon og bruk

Metall arsen arsenkis fremstilt ved oppvarming til 650-700 ° C uten tilgang på luft. Hvis arsenkis og andre metallholdig malm oppvarmes med oksygen, den som reagerer lett med dem i form av en forbindelse lett sublimerer som ₄ O _6, også kjent som "white arsen". oksid damper ble oppsamlet og kondensert, og deretter på nytt renset ved hjelp av sublimasjon. Det meste Som det er fremstilt ved karbonreduksjon av hvite arsen således oppnådd.

Verdens forbruk av metallisk arsen er relativt liten - bare noen få hundre tonn per år. Mye av det som forbrukes, kommer fra Sverige. Den brukes i metallurgi grunn av sin metalloidrester egenskaper. Omtrent 1% av arsenet er brukt i framstillingen av blyhagl, som det forbedrer rundheten av de smeltede små dråper. Egenskapene til den legeringer, basert på bly er forbedret både i de termiske og mekaniske egenskaper for når de inneholder ca 3% av arsen. Nærværet av små mengder av dette grunnstoffet i tempers blylegeringer dem for bruk i batterier og kabelarmeringen. Små forurensninger er arsenikk øker korrosjonsbestandigheten og termiske egenskaper av kobber og messing. Den rene elementære kjemiske Som bronse brukes for påføring av belegg og i pyroteknikk. Sterkt arsen finner anvendelse innen halvlederteknologi, hvor den benyttes sammen med silisium og germanium, så vel som i form av galliumarsenid (GaAs) i de dioder, lasere og transistorer.

som forbindelser

Da arsen valens er 3 og 5, og den har flere oksydasjonstilstander -3-5, kan elementet danne forskjellige typer av forbindelser. De viktigste kommersielle betydning sine oksyder, basiske former av disse er den som ₄ O ₆ og As ₂ O _5. Arsenous oksid, vanligvis kjent som hvit arsen, - et biprodukt steking av malmer av kobber, bly og andre metaller, så vel som sulfidmalmer og arsenkis. Han er utgangsmateriale for de fleste av de andre forbindelser. I tillegg er det brukt i plantevernmidler, som brukes decolorizing middel for fremstilling av glass og konserveringsmiddel for lær. arsenpentoksid dannes når de utsettes for oksidanten (f.eks, salpetersyre) for å hvit arsen. Det er den viktigste bestanddel i insekticider, herbicider og limet for metallet.

Arsin (ASH _3), giftig fargeløs gass som består av hydrogen og arsen, - er en kjent substans. Den substans, også kalt arsenical hydrogen, fremstilles ved hydrolyse av metall arsenides, og metallgjenvinning fra arsenforbindelser i sure oppløsninger. Han har funnet programmet som en dopings i halvledere og militær giftgass. I landbruket stor betydning arsensyre _(H-3 ASO _4), bly arsenat (PbHAsO _4), kalsium-arsenat [Ca ₃ (ASO _{4) 2],} som brukes til å sterilisere jorden og skadedyrkontroll.

Arsen - kjemisk element som danner en flerhet av organiske forbindelser. Kakodin _{(CH3) 2} As-As _{(CH3) 2,} for eksempel, som brukes ved fremstilling av en mye brukt tørkemiddel (tørkemiddel) - Cacodylic syre. Kompleks organisk forbindelse av et element som brukes i behandling av visse sykdommer så som amøbisk dysenteri forårsaket av mikroorganismer.

fysiske egenskaper

Hva er arsen i form av sine fysiske egenskaper? I sin mest stabile tilstand, er det et sprøtt faststoff stål grå farge med lav termisk og elektrisk ledningsevne. Selv om noen former for As er metall-aktig, hans oppdrag til ikke-metaller - en mer nøyaktig karakterisering av arsen. Det finnes andre typer av arsen, men de er ikke svært godt studert, særlig gul metastabil form, som består av molekyler som _4, som hvitt fosfor P _4. Arsen sublimerer ved en temperatur på 613 ° C, og som en damp den eksisterer som molekyler som _4, som ikke dissosierer til en temperatur på ca. 800 ° C. Fullstendig dissosiasjon av molekyler på som ₂ finner sted ved 1700 ° C.

Atom struktur og evne til å danne bindinger

Elektronisk arsen formel - 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ^{3 -} som nitrogen og fosfor, som har fem elektroner i det ytre skallet, men den skiller seg fra dem i nærvær av 18 elektroner i den nest ytterste skallet i stedet for to eller åtte. Tilsetning av 10 positive ladninger i kjernen under fylling fem 3d-orbitaler fører ofte generell nedsettelse av elektronskyen og økende elektronegativitets elementer. Arsen i det periodiske system kan sammenlignes med andre grupper, som tydelig viser dette mønsteret. For eksempel, er det generelt akseptert at sink er mer elektronegativt enn magnesium og gallium - enn aluminium. Men i følgende gruppe, reduseres denne forskjellen, og mange er ikke enig med det faktum at Tyskland elektro av silisium, til tross for overflod av kjemiske bevis. Denne overgang fra 8- til 18-cellemembran fra fosfor og arsen kan øke elektronegativitet, men det er fortsatt kontroversielt.

Likhet Ettersom det ytre skall og P indikerer at de kan danne tre kovalente bindinger per atom, i nærvær av ytterligere ikke-bundet elektron-par. Oxydasjonen må derfor være tre eller -3, avhengig av den innbyrdes relative elektronegativitet. Strukturen av arsen antyder også muligheten for å bruke en ekstern d-orbitaler for utvidelse av oktett som gjør det mulig for elementet å danne en 5 bånd. Det innses bare i reaksjonen med fluor. Tilstedeværelsen av et fritt elektronpar for dannelse av komplekse forbindelser (via elektron donasjon) Som i atom vises mye mindre enn den fosfor og nitrogen.

Arsen er stabilt i tørr luft, men i fuktig dekket med svart oksid. Gass forbrennes lett form som ₂ O _3. Hva er arsen i fri tilstand? Det er praktisk talt ikke utsatt for vann, alkalier og ikke-oksiderende syrer, men oksyderes med salpetersyre til en tilstand 5. Siden arsen reagere halogener, svovel, og mange metaller danner arsenides.

analytisk kjemi

Stoffet kan påvises kvalitativt arsen som en gul orpiment utfelles under påvirkning av 25% saltsyreløsning. Spor av As, vanligvis bestemt av dets omdannelse til arsin, som kan påvises ved den mars testen. Arsin dekomponeres termisk for å danne et svart speil av arsen i det smale rør. Ved metoden Gutzeit sonde som er impregnert med kvikksølv-klorid under innvirkning av arsin mørknet på grunn av utfelling av kvikksølv.

arsen toksikologiske egenskaper

celletoksisitet og dets derivater er varierer innenfor et vidt område, fra ekstremt giftig arsin og dets organiske derivater til som, noe som er forholdsvis inert vidt. Det er arsen, idet bruk av de organiske forbindelser som kjemiske stridsmidler (lewisite) og defoliant blister middel ( "middel blue" basert på en vandig blanding av 5% av Cacodylic syre, 26% natriumsalt).

Generelt er derivater av dette grunnstoffet irritere huden og forårsake eksem. anbefales også beskyttelse mot inhalering av arsenholdig støv, men de fleste forgiftning forekommer ved inntak. Maksimalt tillatte konsentrasjon av As i støv pr åtte-timers dag er 0,5 mg / ^m3. For arsine dosen reduseres til 0,05 parts per million. Ved siden av anvendelsen av forbindelsene med den kjemiske element som herbicider og plantevernmidler, arsen anvendelse i farmakologien ga salvarsan - første vellykkede legemiddel mot syfilis.

Innvirkning på helsen

Arsen er en av de mest giftige elementer. Uorganiske forbindelser av den kjemiske finnes naturlig i små mengder. Brukere kan bli eksponert for arsen gjennom mat, vann og luft. Eksponeringen kan også oppstå ved kontakt av hud med forurenset jord eller vann.

arseninnholdet er ganske lav i matvarer. Imidlertid kan dens nivåene i fisk og skalldyr være meget høy, da de absorberer kjemisk aktivt element av vannet de lever. En betydelig mengde av uorganisk arsen i fisken kan være en fare for menneskers helse.

Effektene av stoffene er også gjenstand for de som jobber med dem, bor i hus bygd av tre behandlet med dem, og på jordbruksområder, som i det siste brukt plantevernmidler.

Uorganisk arsen kan føre til ulike helseplager som irritasjon i mage og tarm, redusert produksjon av røde og hvite blodlegemer, hud endring og lungeirritasjon. Det antas at absorpsjon av en betydelig mengde av dette stoff som kan øke sjansene for å utvikle kreft, spesielt kreft hud, lunge, lever og lymfesystemet.

Meget høye konsentrasjoner av uorganisk arsen er årsaken til infertilitet og abort hos kvinner, dermatitt, senking motstand mot infeksjoner, hjerteproblemer og hjerneskade. Videre er denne kjemiske element i stand til å skade DNA.

Dødelig dose hvit arsen er 100 mg.

Den organiske forbindelse av et element eller kreft, eller skade den genetiske koden forårsaker ikke, men høye doser kan føre til skade for menneskers helse, slik at den forårsaker nervøse forstyrrelser eller smerte i magen.

som egenskaper

Grunnleggende kjemiske og fysiske egenskaper av arsen følgende:

• Atomnummer - 33.
• Atomvekten - 74,9216.
• Smeltepunkt grå mugg - 814 ° C ved et trykk på 36 atmosfærer.
• Tetthet grå mugg - 5,73 g / ^cm3 ved 14 ° C.
• Tettheten av den gule formen - 2,03 g / ^cm3 ved 18 ° C.
• Elektronisk arsen formel - 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s 4p ^{2 _3.}
• oksydasjonstilstand - -3, 3, 5.
• Valens av arsen - 3, 5.