Vad är arsenik? Funktioner, egenskaper och användningsområden

Arsenik - grundämne kvävegrupp (grupp 15 i det periodiska systemet). Denna gråa metallisk lyster spröd substans (α-arsenik) med en romboedrisk kristallgitter. Vid upphettning till 600 ° C Som sublimeras. Vid kylning, en ånga, en ny modifikation - Gul arsenik. Ovan 270 ° C alla Som flyttar in den svarta arsenik.

History of discovery

Det faktum att denna arsenik var känd långt innan erkännandet av kemiska element. IV-c. BC. e. Aristoteles talade om ett ämne som kallas "sandarak", som nu tros ha varit REALGAR eller arsenik svavelväte. Och i I-talet före Kristus. e. Pliniy Starshy och författare Pedany Dioscoride beskrivna auripigment - färgämne Som ₂ S _3. I XI. n. e. skilde tre sorter "arsenik" vit (Som ₄ O _6), gul (Som ₂ S _3), och röd (Som ₄ S _4). Själva försändelsen förmodligen isolerades först i XIII-talet, Albert den store, som observerat uppkomsten av metall-liknande substans när Ars, även känd som Som ₂ S ₃ värmdes med tvål och vatten. Men förtroende i det faktum att den naturliga vetenskapsman var ren arsenik, nej. Den första riktiga bevis för fördelningen av rent kemiskt grundämne dateras till 1649. German farmaceut Iogann Shreder ställdes arsenik, att värma den i närvaro av kolmonoxid. Senare Nicolas Lemery, franska läkare och kemist observerade bildandet av denna kemiskt element genom uppvärmning av en blandning av en oxid, och pottaska tvålar. I början av XVIII-talet, var arsenik redan känd som en unik halvmetall.

prevalens

Jordskorpan och är låg arsenikkoncentrationen var 1,5 ppm. Det finns i jord och mineraler och kan komma in i luft, vatten och mark på grund av vind och vattenerosion. Vidare inträder ett element atmosfären från andra källor. Som ett resultat av vulkaniska utbrott i luften släpps ca 3 tusen. T arsenik per år, mikroorganismer bildar 20 tusen. T flyktiga metilarsina ett år, och som ett resultat av förbränning av fossila bränslen under samma period allokeras 80 tusen. T.

Trots det faktum att de Såsom - ett dödligt gift, är det en viktig del av kraften i vissa djur och möjligen människor, även om den nödvändiga dosen inte överskrida 0,01 mg / dag.

Arsenik är oerhört svårt att översätta till ett vattenlösligt eller flyktigt tillstånd. Det faktum att det är ganska mobil, innebär att en stor koncentration av substansen i någon plats inte kan visas. Å ena sidan är detta bra, men å andra sidan - den lätthet med vilken den sprider, är anledningen till att arsenikförorening blir ett större problem. På grund av mänskliga aktiviteter, främst genom gruvdrift och smältning, vanligtvis orörliga grundämne migrerar, och nu kan hittas inte bara i de platser i sin naturliga koncentration.

Mängden arsenik i jordskorpan är ungefär 5 g per ton. I rymden, beräknas som den koncentration av 4 atomer per miljon kiselatomer. Detta element är vitt utbredd. En liten mängd föreligger i det nativa tillståndet. Typiskt, bildandet av 90-98% renhet arsenik förekommer tillsammans med metaller, såsom antimon och silver. Det mesta är dock en del av mer än 150 olika mineraler - sulfider, arsenider, sulphoarsenides och arsenit. Arsenikkis FeAsS är en av de vanligaste som Bärande mineraler. Andra vanliga arsenikföreningar - mineraler REALGAR Som ₄ S _4, auripigment Som ₂ S _3, loellingite Feas och enargit ₂ Cu ₃ ASS _4. Även vanliga arsenikoxid. Det mesta av detta material är en biprodukt av smältning av koppar, bly, kobolt, och guldmalmer.

I naturen finns det bara en stabil isotop av arsenik - ⁷⁵ As. Bland artificiella radioaktiva isotoper frisatta ⁷⁶ Som c halveringstid på 26,4 timmar. Arsenik-72, -74 och -76 används i medicinsk diagnostik.

Industriell produktion och användning

Metall arsenik arsenikkis framställd genom upphettning till 650-700 ° C utan lufttillträde. Om arsenikkis och andra metallmalmer värms med syre, As reagerar enkelt med dem i föreningsform sublimerar lätt Som ₄ O _6, även känd som "vit arsenik". ångor oxid uppsamlades och kondenserades, och sedan återinförts renades genom sublimering. Mest Som det är framställt genom reduktion av vit arsenik kol sålunda.

Världskonsumtionen av metalliskt arsenik är relativt liten - bara några hundra ton per år. Mycket av det som konsumeras kommer från Sverige. Det används inom metallurgin grund av dess metalloid egenskaper. Ca 1% av arseniken används vid tillverkning av blyhagel, eftersom den förbättrar rundhet av de smälta dropparna. Egenskaperna hos lagerlegering baserad på bly är förbättrade både i de termiska och mekaniska egenskaperna hos när de innehåller ca 3% av arsenik. Närvaron av små mängder av detta grundämne i Blylegeringar humöret dem för användning i batterier och kabelarmeringen. Små föroreningar är arsenik ökning korrosionsbeständighet och termiska egenskaperna hos koppar och mässing. Den rent elementärt Chemical som brons används för att applicera beläggningar och pyroteknik. Höggradigt arsenik finner tillämpning i halvledarteknologi, där den används med kisel och germanium, samt i form av galliumarsenid (GaAs) i de dioder, lasrar och transistorer.

som föreningar

Eftersom arsenik valens är 3 och 5, och det har flera oxidationstillstånd från -3 till 5, kan elementet bilda olika typer av föreningar. De viktigaste kommersiella betydelse dess oxider, grundläggande former av som är den Som ₄ O ₆ och As ₂ O _5. Arseniktrioxid oxid, allmänt känd som vit arsenik, - en biprodukt rostning malmer av koppar, bly och vissa andra metaller, liksom sulfidmalmer och arsenikkis. Han är utgångsmaterialet för de flesta av de andra föreningarna. Dessutom används det i bekämpningsmedel, används avfärgande medel vid tillverkning av glas och konserveringsmedel för läder. arsenikpentoxid bildas när den utsätts för oxidationsmedlet (exempelvis salpetersyra) till vit arsenik. Det är den viktigaste ingrediensen av insekticider, herbicider och lim för metall.

Arsin _(ASH3), toxisk färglös gas bestående av väte och arsenik, - är en annan känd substans. Substansen, även kallad arsenik väte, framställes genom hydrolys av metall arsenider, och metallåtervinningen från arsenikföreningar i syralösningar. Han har funnit användning som ett dopningsmedel i halvledare och militär giftgas. Inom jordbruket, stor vikt arseniksyra (H ₃ AsO _4), bly arsenat (PbHAsO ₄₎ och kalcium arsenat [Ca ₃ (AsO _{4) 2],} vilka används för att sterilisera jord och skadedjursbekämpning.

Arsenik - kemiskt element bildar ett flertal organiska föreningar. Kakodin (CH _{3) 2} As-As _{(CH3) 2,} till exempel, som används vid framställning av ett brett använt torkmedel (torkmedel) - kakodylsyra. Komplex organisk förening av ett element som används vid behandling av vissa sjukdomar såsom amöbadysenteri som orsakas av mikroorganismer.

fysikaliska egenskaper

Vad är arsenik i termer av dess fysikaliska egenskaper? I sitt mest stabila tillstånd, är det en spröd färg grått fast stål med låg termisk och elektrisk ledningsförmåga. Även om vissa former av som är metalliknande, sitt uppdrag till icke-metall - en mer exakt karakterisering av arsenik. Det finns andra typer av arsenik, men de är inte mycket väl studerat, särskilt gul metaform, bestående av molekyler som _4, som vit fosfor P _4. Arsenik sublimerar vid en temperatur av 613 ° C, och som en ånga den existerar som molekyler Som _4, som inte dissocierar till en temperatur av omkring 800 ° C. Fullständig dissociation av molekyler på Såsom ₂ sker vid 1700 ° C.

Atomstruktur och förmåga att bilda bindningar

Elektronisk arsenik formeln - 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ^{3 -} som kväve och fosfor som har fem elektroner i det yttre skalet, men det skiljer sig från dem i närvaro av 18 elektroner i den näst sista skalet i stället för två eller åtta. Tillsats av 10 positiva laddningar i kärnan under fyllning fem 3d-orbitaler orsakar ofta allmän minskning av elektronmolnet och ökande electronegativity element. Arsenik i det periodiska systemet kan jämföras med andra grupper, som tydligt visar detta mönster. Till exempel, är det allmänt accepterat att zink är mer elektro än magnesium och gallium - än aluminium. Men i den följande gruppen, denna skillnad minskar, och många håller inte med det faktum att Tyskland elektronegativitet av kisel, trots överflödet av kemiska bevis. Denna övergång från 8- till 18-cellmembranet från fosfor till arsenik kan öka elektronegativitet, men det är fortfarande kontroversiell.

Likheten Som det yttre skalet och P anger att de kan bilda tre kovalenta bindningar per atom i närvaro av ytterligare obundet elektronpar. Oxidationen måste därför vara 3 eller -3, beroende på den inbördes relativ elektronegativitet. Strukturen av arsenik föreslår också möjligheten att använda en extern d-orbitaler för expansion av oktetten som medger att elementet för att bilda en 5 band. Det förverkligas endast i reaktionen med fluor. Närvaron av ett fritt elektronpar för bildandet av komplexa föreningar (via elektrondonation) Såsom i atom visas mycket mindre än fosfor och kväve.

Arsenik är stabil i torr luft men i fuktig täckt med svart oxid. Dess ångor förbränns enkelt bilda Som ₂ O _3. Vad är arsenik i fritt tillstånd? Det är praktiskt taget inte utsätts för vatten, alkalier och icke-oxiderande syror, men oxideras med salpetersyra till ett tillstånd 5. Eftersom arsenik reagera halogener, svavel, och många metaller bildar arsenider.

analytisk kemi

Substansen kan detekteras kvalitativt arsenik som en gul Orpiment utfälles under verkan av 25% saltsyralösning. Spår av As, oftast bestäms av dess omvandling till arsin, som kan detekteras av mars testet. Arsin sönderdelas termiskt för att bilda en svart spegel av arsenik inom det smala röret. Genom metoden Gutzeit sonden impregnerad med kvicksilverklorid under verkan av arsin förmörkade på grund av utfällning av kvicksilver.

arsenik toxikologiska egenskaper

celltoxicitet och dess derivat är allmänt varierar inom ett brett område, från extremt giftiga arsin och dess organiska derivat till enkelt som, som är relativt inert. Som är arsenik, nämnda användning av dess organiska föreningar som kemiska stridsmedel (lewisit) och avlövningsmedel blister medel ( "agent blue" baserat på en vattenhaltig blandning av 5% av kakodylsyra, 26% natriumsalt därav).

I allmänhet, derivat av detta grundämne irritera huden och orsaka dermatit. rekommenderas också skydd mot inandning av arsenik som innehåller damm, men de flesta förgiftning uppstår vid förtäring. Högsta tillåtna koncentration av As i damm per åtta timmars arbetsdag är 0,5 mg / m ^3. För arsin dosen reduceras till 0,05 delar per miljon. Förutom användningen av föreningarna med det kemiska elementet som herbicider och pesticider, arsenik tillämpning i farmakologi gav Salvarsan - första framgångsrikt läkemedel mot syfilis.

Inverkan på hälsan

Arsenik är en av de mest giftiga ämnen. Oorganiska föreningar av den kemiska finns naturligt i små mängder. Användare kan utsättas för arsenik via livsmedel, vatten och luft. Exponeringen kan också förekomma vid kontakt med huden med förorenad mark eller vatten.

arsenikhalten är ganska låg i livsmedel. Emellertid kan dess nivåer i fisk och skaldjur vara mycket hög, eftersom de absorberar kemiskt aktiv del av vattnet där de bor. En betydande del av oorganiskt arsenik i fisk kan vara en fara för människors hälsa.

Effekterna av ämnen är också föremål för de människor som arbetar med dem, bor i hus byggda av trä som behandlats med dem, och på jordbruksmark, som tidigare använts bekämpningsmedel.

Oorganisk arsenik kan orsaka olika hälsoeffekter såsom irritation i mage och tarmar, minskad produktion av röda och vita blodkroppar, hudförändringar och lungirritation. Det antas att absorptionen av en betydande mängd av detta ämne kan öka risken för att utveckla cancer, speciellt hudcancer, lungor, lever och lymfsystemet.

Mycket höga halter av oorganiskt arsenik är orsaken till infertilitet och missfall hos kvinnor, dermatit, sänka motståndskraft mot infektioner, hjärtproblem och hjärnskador. Dessutom är detta kemiska element med förmåga att skada DNA.

Letal dos vit arsenik är 100 mg.

Den organiska föreningen av ett grundämne eller cancer, eller skada den genetiska koden inte orsakar, men höga doser kan orsaka skador på människors hälsa, såsom att orsaka nervösa störningar eller smärta i buken.

som egenskaper

Grundläggande kemiska och fysikaliska egenskaper av arsenik följande:

• Atomnummer - 33.
• Atomvikt - 74,9216.
• Smältpunkt gråmögel - 814 ° C vid ett tryck av 36 atmosfärer.
• Densitet gråmögel - 5,73 g / cm ³ vid 14 ° C.
• Densiteten hos den gula formen - 2,03 g / cm ³ vid 18 ° C.
• Elektronisk arsenik formeln - 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p _^3.
• oxidationstillstånd - -3, 3, 5.
• Valens av arsenik - tre, fem.