Τι είναι το αρσενικό; Χαρακτηριστικά, ιδιότητες και εφαρμογές

Αρσενικό - ομάδα χημικό στοιχείο αζώτου (Ομάδα 15 του περιοδικού πίνακα). Αυτό γκρι μεταλλική λάμψη εύθραυστα ουσία (α-αρσενικό) με ένα ρομβοεδρικός κρυσταλλικό πλέγμα. Όταν θερμαίνεται στους 600 ° C Οπως εξάχνιση. Κατά την ψύξη, ενός ατμού, μια νέα τροποποίηση - Κίτρινο αρσενικού. Πάνω από 270 ° C όλοι οι Καθώς κινούνται στη μαύρη αρσενικού.

Η ιστορία της ανακάλυψης

Το γεγονός ότι αυτό το αρσενικό ήταν γνωστό πολύ πριν από την αναγνώριση των χημικών στοιχείων της. Η IV c. Π.Χ.. ε. Ο Αριστοτέλης μίλησε για μια ουσία που ονομάζεται «sandarak», η οποία είναι πλέον πιστεύεται ότι ήταν realgar, ή το αρσενικό σουλφίδιο. Και το έχω αιώνα π.Χ.. ε. Pliniy Starshy και συγγραφείς Pedany Dioscoride περιγράφεται auripigment - χρωστική ως ₂ S _3. Σε ΧΙ. n. ε. διέφεραν τρεις ποικιλίες "αρσενικού" λευκό (Όπως ₄ O _6), κίτρινο (Όπως ₂ S _3), και το κόκκινο (Όπως ₄ S _4). Το ίδιο το στοιχείο πιθανώς απομονώθηκε για πρώτη φορά στο XIII αιώνα, Albert ο Μέγας, ο οποίος επισημαίνει την εμφάνιση του μετάλλου-όπως ουσία όταν Ars, επίσης γνωστή ως Όπως ₂ S ₃ θερμάνθηκε με σαπούνι και νερό. Αλλά η εμπιστοσύνη στο γεγονός ότι το φυσικό επιστήμονα ήταν καθαρό αρσενικό, όχι. Η πρώτη πραγματική απόδειξη της διάθεσης των καθαρών χημικό στοιχείο χρονολογείται στο 1649. Γερμανικά φαρμακοποιό Iogann Shreder παρασκευάζονται αρσενικού, θέρμανση υπό την παρουσία μονοξειδίου του άνθρακα. Αργότερα Nicolas Lemery, γαλλική γιατρός και χημικός παρατηρήθηκε ο σχηματισμός αυτού του χημικού στοιχείου με θέρμανση ενός μίγματος από ένα οξείδιο, και σαπούνια ποτάσα. Μέχρι τις αρχές του XVIII αιώνα, το αρσενικό ήταν ήδη γνωστή ως ένα μοναδικό ημι-μέταλλο.

επικράτηση

κρούστα και της γης είναι χαμηλή συγκέντρωση αρσενικού ήταν 1,5 ppm. Βρίσκεται στο έδαφος και τα ανόργανα άλατα και μπορεί να πάρει στον αέρα, το νερό και το έδαφος λόγω του ανέμου και τη διάβρωση του νερού. Επιπλέον, ένα στοιχείο εισέρχεται στην ατμόσφαιρα από άλλες πηγές. Ως αποτέλεσμα της εκρήξεις ηφαιστείων στον αέρα απελευθερώνεται περίπου 3 χιλιάδες. Τ αρσενικού ανά έτος, μικροοργανισμοί σχηματίζουν 20 χιλιάδες. Τ πτητικό metilarsina ένα χρόνο, και ως αποτέλεσμα της καύσης ορυκτών καυσίμων κατά την ίδια περίοδο κατανέμεται 80 χιλιάδες. T.

Παρά το γεγονός ότι το AS - ένα θανατηφόρο δηλητήριο, είναι ένα σημαντικό συστατικό της δύναμης κάποιων ζώων και, ενδεχομένως, του ανθρώπου, αν και δεν είναι η αναγκαία δόση υπερβαίνει τα 0,01 mg / ημέρα.

Το αρσενικό είναι εξαιρετικά δύσκολο να μεταφραστεί σε μια υδατοδιαλυτή ή πτητική κατάσταση. Το γεγονός ότι είναι αρκετά κινητά, σημαίνει ότι δεν μπορεί να εμφανιστεί μια μεγάλη συγκέντρωση της ουσίας σε οποιαδήποτε θέση. Από τη μία πλευρά, αυτό είναι καλό, αλλά από την άλλη - η ευκολία με την οποία εξαπλώνεται, είναι ο λόγος που το αρσενικό μόλυνση γίνεται ένα μεγαλύτερο πρόβλημα. Λόγω των ανθρώπινων δραστηριοτήτων, κυρίως μέσω της εξόρυξης και τήξης, συνήθως ακίνητη μεταναστεύει χημικό στοιχείο, και τώρα μπορεί να βρεθεί όχι μόνο στους χώρους της φυσικής συγκέντρωσης της.

Η ποσότητα του αρσενικού στο φλοιό είναι περίπου 5 g ανά τόνο. Στο διάστημα, εκτιμάται ως η συγκέντρωση της 4 άτομα ανά εκατομμύριο άτομα πυριτίου. Αυτό το στοιχείο είναι πολύ διαδεδομένο. Μια μικρή ποσότητα είναι παρούσα στην φυσική κατάσταση. Τυπικά, ο σχηματισμός του 90-98% αρσενικού καθαρότητα συμβαίνουν μαζί με μέταλλα όπως αντιμόνιο και το ασήμι. Το μεγαλύτερο μέρος του, ωστόσο, είναι ένα μέρος του πάνω από 150 διαφορετικά ορυκτά - σουλφίδια, arsenides, sulphoarsenides και αρσενίτη. Αρσενοπυρίτη FeAsS είναι ένα από τα πιο κοινά Όπως φέρουν ορυκτά. Άλλες ενώσεις κοινή αρσενικού - ορυκτά realgar Όπως ₄ S _4, auripigment Όπως ₂ S _3, loellingite Feas και εναργίτη ₂ Cu ₃ ASS _4. Επίσης κοινή αρσενικού οξείδιο. Το μεγαλύτερο μέρος αυτού του υλικού είναι ένα υποπροϊόν της τήξης του χαλκού, μολύβδου, κοβαλτίου, και χρυσό μεταλλεύματα.

Στη φύση, υπάρχει μόνο ένα σταθερό ισότοπο του αρσενικού - ⁷⁵ Όπως. Μεταξύ των τεχνητών ραδιενεργών ισοτόπων κυκλοφορήσει ⁷⁶ Δεδομένου ότι ο χρόνος ημίσειας ζωής 26,4 ώρες. Αρσενικό-72, -74 και -76 χρησιμοποιούνται στην ιατρική διάγνωση.

Βιομηχανική παραγωγή και χρήση

Μεταλλικά αρσενικού αρσενοπυρίτη που παρασκευάζεται με θέρμανση στους 650-700 ° C χωρίς πρόσβαση του αέρα. Εάν αρσενοπυρίτη και άλλα μεταλλεύματα θερμαίνεται με οξυγόνο, το As αντιδρά εύκολα με τους υπό μορφή ενώσεως εξαχνούνται ευκόλως Όπως ₄ O _6, επίσης γνωστό ως «λευκό αρσενικό». ατμοί οξειδίου συλλέχθηκαν και συμπυκνώθηκαν, και στη συνέχεια εκ νέου καθαρίζεται με εξάχνωση. Οι περισσότεροι Όπως παράγεται με αναγωγή του άνθρακα των λευκών αρσενικού που λαμβάνεται έτσι.

Η παγκόσμια κατανάλωση μεταλλικού αρσενικού είναι σχετικά μικρό - μόνο μερικές εκατοντάδες τόνους ετησίως. Πολλά από αυτά που καταναλώνεται, προέρχεται από τη Σουηδία. Χρησιμοποιείται στη μεταλλουργία, λόγω των ιδιοτήτων μεταλλοειδή της. Περίπου 1% του αρσενικού χρησιμοποιείται στην παρασκευή του μολύβδου πυροβολισμό, καθώς βελτιώνει την στρογγυλότητα των τηγμένου σταγονιδίων. Οι ιδιότητες του κράματος εδράνου με βάση μόλυβδο βελτιώθηκε τόσο στα θερμικά και μηχανικά χαρακτηριστικά του, όταν περιέχουν περίπου 3% του αρσενικού. Η παρουσία μικρών ποσοτήτων αυτού του χημικού στοιχείου σε κράματα μολύβδου αυτούς μετριάζει για χρήση σε μπαταρίες και η πανοπλία καλώδιο. Μικρές προσμίξεις είναι αρσενικού αντίσταση αύξηση στη διάβρωση και θερμικές ιδιότητες του χαλκού και ορειχάλκου. Το καθαρό στοιχειακή χημική Όπως χάλκινο χρησιμοποιείται για την εφαρμογή επιχρισμάτων και πυροτεχνήματα. Εξαιρετικά αρσενικού βρίσκει εφαρμογή στην τεχνολογία των ημιαγωγών, όπου χρησιμοποιείται με το πυρίτιο και το γερμάνιο, καθώς και με τη μορφή του αρσενικούχου γαλλίου (GaAs) στις διόδους, λέιζερ και τρανζίστορ.

Όπως ενώσεις

Δεδομένου ότι το αρσενικό σθένους είναι 3 και 5, και έχει αρκετές καταστάσεις οξείδωσης -3 έως 5, το στοιχείο μπορεί να σχηματίζει διάφορους τύπους ενώσεων. Τα πιο σημαντικά εμπορικά σημασία της οξείδια, βασικές μορφές των οποίων είναι το As ₄ O ₆ και As ₂ O _5. Αρσενικώδους οξείδιο, κοινώς γνωστό ως λευκό αρσενικό, - ένα υποπροϊόν ψήσιμο μεταλλεύματα χαλκού, μολύβδου και κάποια άλλα μέταλλα, καθώς και θειούχα ορυκτά και αρσενοπυρίτη. Είναι η πρώτη ύλη για την πλειονότητα των άλλων ενώσεων. Επιπλέον, χρησιμοποιείται σε παρασιτοκτόνα, χρησιμοποιούμενος παράγοντας αποχρωματισμού στην παραγωγή υάλου και συντηρητικού για το δέρμα. πεντοξείδιο του αρσενικού σχηματίζεται όταν εκτίθεται στο οξειδωτικό (π.χ., νιτρικό οξύ) σε λευκό αρσενικό. Είναι το κύριο συστατικό εντομοκτόνων, ζιζανιοκτόνων και η κόλλα για το μέταλλο.

Αρσίνη (ASH _3), τοξικό άχρωμο αέριο που αποτελείται από υδρογόνο και αρσενικού, - είναι ένα άλλο γνωστό ουσία. Η ουσία, που ονομάζεται επίσης αρσενικού υδρογόνο παρασκευάζονται με υδρόλυση των μεταλλικών arsenides, και ανάκτησης μετάλλων από ενώσεις αρσενικού σε όξινα διαλύματα. Έχει βρει εφαρμογή ως ουσία νόθευσης σε ημιαγωγούς και στρατιωτικές δηλητηριώδη αέρια. Στη γεωργία, μεγάλη σημασία αρσενικού οξέος (H ₃ ASO _4), μολύβδου αρσενικικό (PbHAsO ₄₎ και αρσενικικό ασβεστίου [Ca ₃ (ASO _{4) 2],} τα οποία χρησιμοποιούνται για την αποστείρωση του ελέγχου του εδάφους και των παρασίτων.

Αρσενικό - χημικό στοιχείο που σχηματίζει ένα πλήθος οργανικών ενώσεων. Kakodin _{(CH3) 2} As-As _{(CH3) 2,} για παράδειγμα, που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή ενός ευρέως χρησιμοποιούμενο αποξηραντικό (παράγων ξηράνσεως) - κακοδυλικού οξέος. Συγκρότημα οργανική ένωση ενός στοιχείου που χρησιμοποιείται για τη θεραπεία ορισμένων ασθενειών, όπως η αμοιβαδική δυσεντερία που προκαλούνται από μικροοργανισμούς.

φυσικές ιδιότητες

Τι είναι το αρσενικό από την άποψη των φυσικών ιδιοτήτων του; Στην πιο σταθερή του κατάσταση, είναι ένα εύθραυστο στερεό χάλυβα γκρι χρώμα με χαμηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα. Παρά το γεγονός ότι ορισμένες μορφές Όπως είναι μέταλλο-όπως, αποστολή του να μη μέταλλα - μια πιο ακριβή χαρακτηρισμό του αρσενικού. Υπάρχουν άλλοι τύποι αρσενικού, αλλά δεν είναι πολύ καλά μελετηθεί, ειδικά κίτρινο μετασταθής μορφή, αποτελείται από μόρια Όπως _4, όπως το λευκό φωσφόρο P _4. Αρσενικό εξαχνούται σε θερμοκρασία 613 ° C, και σαν ατμός υφίσταται ως μόρια Όπως _4, οι οποίες δεν διασπώνται σε μία θερμοκρασία περίπου 800 ° C. Πλήρης διαστάσεως των μορίων επί της Όπως ₂ λαμβάνει χώρα στους 1700 ° C.

Ατομική δομή και την ικανότητα να σχηματίζουν δεσμούς

Ηλεκτρονική τύπου αρσενικό - 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ^{3 -} όπως αζώτου και φωσφόρου που έχει πέντε ηλεκτρόνια στο εξωτερικό κέλυφος, αλλά διαφέρει από αυτές με την παρουσία 18 ηλεκτρονίων στον προτελευταίο κέλυφος αντί δύο ή οκτώ. Η προσθήκη 10 θετικά φορτία στον πυρήνα κατά την πλήρωση πέντε 3d τροχιακά συχνά προκαλεί γενική μείωση του νέφους ηλεκτρονίων και αυξάνοντας στοιχεία ηλεκτραρνητικότητα. Αρσενικό στον περιοδικό πίνακα μπορεί να συγκριθεί με άλλες ομάδες, οι οποίες καταδεικνύουν σαφώς αυτό το μοτίβο. Για παράδειγμα, είναι γενικά αποδεκτό ότι ο ψευδάργυρος είναι περισσότερο ηλεκτραρνητικό από μαγνήσιο και γαλλίου - από το αλουμίνιο. Ωστόσο, στην ακόλουθη ομάδα, η διαφορά αυτή μειώνεται, και πολλοί δεν συμφωνούν με το γεγονός ότι η Γερμανία ηλεκτραρνητικότητα του πυριτίου, παρά την αφθονία των χημικών στοιχείων. Αυτή η μετάβαση από 8- έως 18-κυτταρικής μεμβράνης από φωσφόρο με το αρσενικό μπορεί να αυξήσει την ηλεκτραρνητικότητα, αλλά παραμένει αμφιλεγόμενη.

Ομοιότητα Καθώς το εξωτερικό κέλυφος και Ρ δείχνει ότι μπορούν να σχηματίσουν τρεις ομοιοπολικούς δεσμούς ανά άτομο με την παρουσία των πρόσθετων μη συνδεδεμένου ζεύγους ηλεκτρονίων. Η οξείδωση θα πρέπει επομένως να είναι +3 ή -3, ανάλογα με την αμοιβαία σχετική ηλεκτραρνητικότητα. Η δομή του αρσενικού προτείνει επίσης τη δυνατότητα της χρήσης ενός εξωτερικού d-τροχιακά για την επέκταση της οκτάδας που επιτρέπει στο στοιχείο για να σχηματίσουν ένα 5 δεσμούς. Είναι πραγματοποιηθεί μόνο στην αντίδραση με φθόριο. Η παρουσία ενός ελεύθερου ζεύγους ηλεκτρονίων για τον σχηματισμό των συμπλόκων ενώσεων (μέσω δωρεάς ηλεκτρονίων) Όπως στο άτομο φαίνεται πολύ μικρότερη από την φωσφόρο και άζωτο.

Αρσενικό είναι σταθερό σε ξηρό αέρα, αλλά σε υγρή καλύπτονται με μαύρο οξείδιο. Οι ατμοί του καίγεται εύκολα μορφή ως ₂ O _3. Τι είναι αρσενικό σε ελεύθερη κατάσταση; Είναι πρακτικά δεν εκτίθεται σε νερό, αλκάλια και μη-οξειδωτικά οξέα, αλλά οξειδώνεται με νιτρικό οξύ σε μια κατάσταση +5. Δεδομένου ότι το αρσενικό αντιδρούν αλογόνα, θείο, και πολλά μέταλλα σχηματίζουν arsenides.

αναλυτική χημεία

Η ουσία μπορεί να ανιχνευθεί ποιοτικά αρσενικού ως ένα κίτρινο κίτρινη βαφή καθιζάνει υπό την επίδραση του διαλύματος υδροχλωρικού οξέος 25%. Ίχνη Όπως, συνήθως καθορίζεται από την μετατροπή του σε αρσίνη, η οποία μπορεί να ανιχνευθεί με τη δοκιμή Μάρτιο. Αρσίνη αποσυντίθεται θερμικώς για να σχηματίσει ένα μαύρο καθρέφτη του αρσενικού εντός του στενού σωλήνα. Με τη μέθοδο Gutzeit καθετήρα εμποτισμένου με χλωριούχο υδράργυρο υπό τη δράση της αρσίνης σκοτεινό λόγω καταβύθισης του υδραργύρου.

αρσενικό τοξικολογικά χαρακτηριστικά

κυτταρική τοξικότητα και τα παράγωγά της είναι ευρέως ποικίλλει εντός μιας ευρείας περιοχής, από εξαιρετικά τοξικό αρσίνης και οργανικά παράγωγα του απλά ως, η οποία είναι σχετικά αδρανές. Δηλαδή αρσενικού, η εν λόγω χρήση των οργανικών ενώσεων του ως παράγοντες χημικού πολέμου (λιουισίτης) και παράγοντα αποφυλλωτική blister ( «μπλε παράγων» βασίζεται σε ένα υδατικό μίγμα από 5% των κακοδυλικού οξέος, 26% άλας νατρίου αυτού).

Σε γενικές γραμμές, τα παράγωγα του χημικού αυτού στοιχείου να ερεθίσουν το δέρμα και να προκαλέσει δερματίτιδα. Επίσης, συνιστάται η προστασία από την εισπνοή του αρσενικού που περιέχουν σκόνη, αλλά οι περισσότεροι δηλητηρίαση συμβαίνει όταν καταπίνεται. Μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση Όπως σε σκόνη ανά οκτάωρο είναι 0,5 mg / m ^3. Για δόση αρσίνη μειώνεται σε 0,05 μέρη ανά εκατομμύριο. Εκτός από τη χρήση των ενώσεων του χημικού στοιχείου ως ζιζανιοκτόνα και φυτοφάρμακα, αρσενικού εφαρμογή στη φαρμακολογία απέδωσε Salvarsan - πρώτη επιτυχημένη φάρμακο κατά της σύφιλης.

Επιπτώσεις στην υγεία

Το αρσενικό είναι ένα από τα πιο τοξικά στοιχεία. Ανόργανες ενώσεις του χημικού βρίσκονται φυσικά σε μικρές ποσότητες. Οι χρήστες μπορούν να εκτεθούν σε αρσενικό μέσω των τροφίμων, του νερού και του αέρα. Η έκθεση μπορεί επίσης να προκύψει κατά την επαφή του δέρματος με μολυσμένο έδαφος ή το νερό.

η περιεκτικότητα σε αρσενικό είναι αρκετά χαμηλή σε τρόφιμα. Ωστόσο, τα επίπεδα της σε ψάρια και οστρακοειδή μπορεί να είναι πολύ υψηλό, δεδομένου ότι απορροφούν το χημικό ενεργό στοιχείο του νερού στο οποίο ζουν. Μία σημαντική ποσότητα ανόργανου αρσενικού στα ψάρια μπορεί να είναι ένας κίνδυνος για την ανθρώπινη υγεία.

Οι επιπτώσεις των ουσιών που υπόκεινται επίσης στους ανθρώπους που εργάζονται μαζί τους, ζουν σε σπίτια χτισμένα από ξύλο για την κατεργασία τους, καθώς και για τις γεωργικές εκτάσεις, οι οποίες στο παρελθόν χρησιμοποιηθεί φυτοφάρμακα.

Ανόργανου αρσενικού μπορεί να προκαλέσει διάφορες επιδράσεις στην υγεία όπως ερεθισμό του στομάχου και των εντέρων, μειωμένη παραγωγή των κυττάρων ερυθρά και λευκά αιμοσφαίρια, αλλαγή του δέρματος, και ερεθισμό των πνευμόνων. Υποτίθεται ότι η απορρόφηση μιας σημαντικής ποσότητας της ουσίας αυτής μπορεί να αυξήσει τις πιθανότητες της ανάπτυξης καρκίνου, ιδιαίτερα του καρκίνου του δέρματος, του πνεύμονα, του ήπατος και του λεμφικού συστήματος.

Πολύ υψηλές συγκεντρώσεις ανόργανου αρσενικού είναι η αιτία της στειρότητας και αποβολής σε γυναίκες, δερματίτιδα, μειώνοντας την αντίσταση στις μολύνσεις, καρδιακά προβλήματα και εγκεφαλική βλάβη. Επιπλέον, αυτό το χημικό στοιχείο είναι ικανό να βλάπτει το DNA.

Θανατηφόρος δόση λευκό αρσενικό είναι 100 mg.

Η οργανική ένωση ενός στοιχείου ή καρκίνου, ή να βλάψει το γενετικό κώδικα δεν προκαλούν, αλλά υψηλές δόσεις μπορεί να προκαλέσει βλάβη στην ανθρώπινη υγεία, όπως είναι για να προκαλέσει διαταραχές του νευρικού ή πόνος στην κοιλιακή χώρα.

Όπως ακίνητα

Βασικές χημικές και φυσικές ιδιότητες του αρσενικού εξής:

• Ατομικό αριθμό - 33.
• Ατομικό βάρος - 74.9216.
• Σημείο τήξεως γκρι μούχλα - 814 ° C σε πίεση 36 ατμοσφαιρών.
• Πυκνότητα γκρι μούχλα - 5,73 g / cm ³ στους 14 ° C.
• Η πυκνότητα του κίτρινου εντύπου - 2,03 g / cm ³ στους 18 ° C.
• Ηλεκτρονική τύπου αρσενικό - 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p _^3.
• κατάσταση οξείδωσης - -3, +3, +5.
• Σθένος του αρσενικού - 3, 5.