Kas ir arsēns? Funkcijas, īpašības un pielietojums

Arsēna - ķīmiskais elements slāpeklis grupa (periodiskās tabulas 15 Group). Šis pelēks metālisks spīdums trausli viela (α-arsēna) ar rhombohedral kristāla režģi. Kad uzkarsēts līdz 600 ° C, kā sublimācija. Pēc dzesēšanas, ar tvaiku, jauna modifikācija - Yellow arsēna. Virs 270 ° C, visi kā kustas melnajā arsēna.

Vēsture atklāšana

Fakts, ka šis arsēns bija zināms ilgi pirms atzīšanas savu ķīmisko elementu. IV c. BC. e. Aristotelis runāja par vielu, ko sauc par "sandarak", kas tagad tiek uzskatīts, ka ir realgar, vai arsēna sērūdeņradis. Un es gadsimtā pirms mūsu ēras. e. Pliniy Starshy un rakstnieki Pedany Dioscoride aprakstīts auripigment - krāsu kā ₂ S _3. In XI in. n. e. atšķīrās trīs šķirnes "arsēna" balts (kā ₄ O _6), dzeltenā (kā ₂ S _{3) un} sarkana (kā ₄ S _4). Pati punkts, iespējams, pirmo reizi tika izolēts no XIII gadsimtā, Alberts Lielais, kurš atzīmēja izskatu metāla līdzīgu vielu, ja Ars, kas pazīstams arī kā kā ₂ S ₃ tika apsildīta ar ziepēm un ūdeni. Bet uzticība, ka dabas pētnieks bija tīra arsēns, nē. Pirmais reālais pierādījumu par tīra piešķiršanu ķīmiskā elementa ir datēta ar 1649.. Vācu farmaceits Iogann Shreder sagatavots arsēna, karsējot to klātbūtnē oglekļa monoksīda. Vēlāk Nicolas Lemery, franču ārsts un ķīmiķis novērota veidošanos šo ķīmisko elementu sildot maisījumu oksīda, un potaša ziepes. Ar sākumā XVIII gadsimtā, arsēns jau bija pazīstams kā unikālu semi-metāla.

izplatība

Zemes garozā, un ir zems arsēna koncentrācija bija 1,5 ppm. Tas ir atrodams augsnē un minerālvielām, un tās var nokļūt gaisā, ūdenī un augsnē, pateicoties vēja un ūdens erozijas. Turklāt, elements nonāk atmosfērā no citiem avotiem. Tā rezultātā vulkānu izvirdumu, kas gaisā izdalās apmēram 3000. T arsēns gadā, mikroorganismi veido 20 tūkstošus. T gaistošs metilarsina gadā, un kā rezultātā, dedzinot fosilo kurināmo tajā pašā laika posmā tiek piešķirti 80 tūkstoši. T.

Neskatoties uz to, ka kā - nāvējoša inde, tā ir svarīga sastāvdaļa jaudas dažu dzīvnieku un, iespējams, cilvēka, gan nepieciešamā deva nedrīkst pārsniegt 0,01 mg / dienā.

Arsēns ir ļoti grūti tulkot ūdens šķīstošā vai gaistošu stāvoklī. Fakts, ka tas ir diezgan mobils, nozīmē, ka liela vielas koncentrācija nevienā vietā nevar parādīties. No vienas puses, tas ir labi, bet, no otras puses - vieglums, ar kādu tā izplatās, ir iemesls, ka arsēns piesārņojums kļūst lielāka problēma. Sakarā ar cilvēka darbību, galvenokārt ieviešot kalnrūpniecības un kušanas, parasti nekustīgs ķīmisko elementu Pārceļošanas, un tagad to var atrast ne tikai vietās tās dabisko koncentrāciju.

No arsēna garozas daudzums ir aptuveni 5 g per ton. Telpā, tas ir novērtēts kā koncentrāciju 4 atomiem uz miljons silīcija atomu. Šis elements ir plaši izplatīta. Neliels daudzums ir klāt dzimtajā valstī. Parasti veidošanās 90-98% tīrības arsēna rasties kopā ar metālu, piemēram, antimonu un sudraba. Lielākā daļa no tā, tomēr, ir daļa no vairāk nekā 150 dažādu minerālu - sulfīdi, arsenides, sulphoarsenides un arsenite. Arsenopyrite FeAsS ir viens no visbiežāk Kā saturošās minerāliem. Citas bieži arsēna savienojumi - minerāli realgar kā ₄ S _4, auripigment Kā ₂ S _3, loellingite FeAs un enargite ₂ Cu ₃ Ass _4. Arī kopējā arsēna oksīds. Lielākā daļa šo materiālu ir blakusprodukts kausēšanā vara, svina, kobalts, un zelta rūdas.

Dabā, ir tikai viens stabils izotops arsēna - ⁷⁵ As. Starp mākslīgo radioaktīvo izotopu izlaisti ⁷⁶ c pusperiodu 26.4 stundas. Arsēna-72, -74 un -76 izmanto ārstnieciskā diagnostikā.

Rūpnieciskā ražošana un izmantošana

Metāla arsēns arsenopyrite, sildot līdz 650-700 ° C, sagatavots bez piekļuves gaisa. Ja arsenopyrite un cita metāla rūdas silda ar skābekli, tad kā viegli reaģē ar tiem savienojums forma viegli sublimējas kā _4. O _{6, kas} pazīstams arī kā "balto arsēna". oksīda tvaiki tika savākti un kondensēts, un pēc tam atkārtoti attīrīts ar sublimāciju. Lielākā daļa kā tas ir ražots ar oglekļa samazināšanu baltā arsēna tādējādi iegūst.

World patēriņš metāla arsēna ir salīdzinoši neliels - tikai daži simti tonnu gadā. Daudz no tā, kas tiek patērēts, nāk no Zviedrijas. To izmanto metalurģijā, jo tā nemetāls īpašības. Apmēram 1% no arsēna izmanto ražošanā svina skrošu, jo tā uzlabo apaļums no izkausēta pilienu. No nesošā sakausējuma, pamatojoties uz svina īpašumi uzlabojās gan termisko un mehānisko īpašību, ja tie satur apmēram 3% no arsēna. Klātbūtne nelielu daudzumu šo ķīmisko elementu svina sakausējumi mīkstina tos lietošanai baterijām un kabeļa bruņas. Mazie piemaisījumi arsēna palielinātu izturību pret koroziju un siltuma īpašības vara un misiņa. Tīra elementārā ķīmiskā Kā bronzas izmanto piemērotu pārklājumu un pirotehniku. Ļoti arsēns atrod pieteikumu pusvadītāju tehnoloģijas, kur tas tiek izmantots ar silīcija un germānija, kā arī formā gallija arsenīda (GaAs), kas uz diodes, lāzeri un tranzistoru.

kā savienojumi

Tā kā arsēna valence ir 3 un 5, un tai ir vairāki slāpekļa oksidēšanas no -3 līdz +5, elements var veidot dažāda veida savienojumu. Svarīgākie komerciāla nozīme ir tā oksīdi, pamata formas, kuras ir kā ₄ O ₆ un kā ₂ O _5. Arsēna oksīds, pazīstams kā balta arsēna, - blakus produkts grauzdēšanas rūdām vara, svina un dažiem citiem metāliem, kā arī sulfīda rūdu un arsenopyrite. Viņš ir izejviela lielākajai daļai citu savienojumu. Turklāt tas tiek izmantots pesticīdiem, ko izmanto decolorizing aģents ražošanā stikla un konservantu ādas. arsēna pentoksīds veidojas, kad saskaras ar oksidantu (piemēram, slāpekļskābes) līdz baltā arsēna. Tā ir galvenā sastāvdaļa insekticīdu, herbicīdu un līme metāla.

Arsine (osis _3), toksisks bezkrāsaina gāze, kas sastāv no ūdeņraža atoma un arsēna, - ir vēl viena zināma viela. Viela, ko sauc arī arsenical ūdeņraža sagatavo hidrolīzē metāla arsenides, un metāla reģenerācijai no arsèna savienojumiem skābos šķīdumos. Viņš ir atradis pieteikumu kā piemaisījumu pusvadītāju un militāro indīgo gāzi. Lauksaimniecībā, liela nozīme arsēna acid (H ₃ Aso _4), svina arsenāta (PbHAsO ₄₎ un kalcija arsenāts [Ca ₃ (Aso _{4) 2],} kas tiek izmantoti, lai sterilizē augsnes un kaitēkļu kontroli.

Arsēna - ķīmiskais elements tiek formētas vairākas organisko savienojumu. Kakodin (CH _{3) 2} As-As _{(CH3) 2,} piemēram, ko izmanto, lai sagatavotu plaši izmanto žāvētāju (žāvēšanas aģenta) - cacodylic skābi. Komplekss organisks savienojums no elementa, ko izmanto, ārstējot konkrētu slimību, piemēram, amebiālu dizentērijas, ko izraisa mikroorganismi.

fizikālās īpašības

Kas ir arsēns ziņā tā fiziskajām īpašībām? Tā visstabilākā stāvoklī, tas ir trausls cieta tērauda pelēkā krāsā ar zemu siltuma un elektrisko vadītspēju. Kaut arī daži As veidi ir metāla, piemēram, viņa uzdevums uz nemetālu - precīzāk raksturojums arsēna. Ir arī citi veidi, arsēna, bet tie nav ļoti labi pētīta, jo dzeltenā metastable forma, kas sastāv no molekulām kā _4, piemēram, baltā fosfora P _4. Arsēna sublimējas temperatūrā 613 ° C, un kā tvaiku tā eksistē kā molekulas, kā _4, kas netiek nenošķirts pie temperatūras ap 800 ° C. Pilnīga disociācija molekulām uz kā _2. notiek 1700 ° C

Atomu struktūras un spēja veidot saites

Electronic arsēna formula - 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ^{3 -} piemēram, slāpekļa un fosfora, kas ir pieci elektroni ārējā apvalka, bet tas atšķiras no tiem, klātesot 18 elektroniem priekšpēdējā korpusa divu vietā vai astoņi. Papildinājums no 10 pozitīvajiem maksām kodolā aizpildot piecus 3D orbitālēm laikā bieži izraisa vispārēju samazinājumu elektronu mākonis un palielinot Elektronegativitāte elementi. Arsēns periodiskā tabula var salīdzināt ar citām grupām, kas skaidri pierāda šo modeli. Piemēram, tas ir vispāratzīts, ka cinks ir vairāk electronegative nekā magnija un gallija - nekā alumīnija. Tomēr šādā grupā, šī atšķirība samazinās, un daudzi nepiekrīt tam, ka Vācijas Elektronegativitāte silīcija, neskatoties uz pārpilnība ķīmisko pierādījumiem. Šī pāreja no 8 līdz 18 šūnu membrānu no fosfora arsēnu var palielināt Elektronegativitāte, bet tas joprojām ir strīdīgs.

Līdzība kā ārējo apvalku un P norāda, ka tie var veidot trīs kovalentas saites vienā atoma klātbūtnē papildu nesaistītā elektronu pāri. Tāpēc oksidēšanās jābūt 3 vai -3, atkarībā no savstarpējās relatīvo Elektronegativitāte. Arsēna struktūra arī iesaka iespēju izmantot ārēju d-orbitālēm paplašināšanai ar okteta kas ļauj elements, lai veidotu 5 saites. Tā tiek realizēta tikai reakcijā ar fluoru. Brīvas elektronu pāri klātbūtne veidošanās kompleksiem savienojumiem (izmantojot elektronu ziedošanas), kā tas atoma parādās daudz mazāks par fosfora un slāpekļa.

Arsēns ir stabils sausā gaisā, bet mitra pārklāta ar melnu oksīda. Tās tvaiki tiek sadedzināts viegli veidot kā ₂ O _3. Kas ir arsēna brīvā valstī? Tas praktiski nav pakļauts ūdens, sārmu un neoksidējošas skābes, bet oksidē ar slāpekļskābi uz valsts +5. Tā kā arsēna reaģēt halogēnu, sēru, un daudzas metāli veido arsenides.

analītiskā ķīmija

Šo vielu var atklāti kvalitatīvi arsēna kā dzeltens orpiment nogulsnes saskaņā ar darbības 25% sālsskābes šķīdumu. Pēdas As, parasti nosaka tās pārveidošanu uz arsine, ko var noteikt ar testa martam. Arsine termiski sadalīt, lai veidotu melno spoguli arsēna ietvaros šauru cauruli. Ar metodi Gutzeit zonde impregnēts ar dzīvsudraba hlorīdu saskaņā ar darbības arsine aptumšotie izgulsnēšanās dēļ dzīvsudraba.

arsēna toksikoloģiskajām īpašībām

šūnu toksicitāte un tā atvasinājumi ir plaši variē plašās robežās, no ārkārtīgi toksisko arsine un tās organisko atvasinājumu vienkārši par, kas ir relatīvi inerta. Tas ir arsēna, minētā izmantot tās organisko savienojumu kā ķīmisko kaujas vielu (luizīts) un defoliant blistera aģents ( "aģents blue", pamatojoties uz ūdens maisījuma 5% cacodylic skābes, 26% nātrija sāls tā).

Kopumā, atvasinājumi šo ķīmisko elementu kairināt ādu un izraisīt dermatītu. Tāpat ieteicams aizsardzību no ieelpošanas arsēnu saturošu putekļu, bet lielākā daļa saindēšanās notiek tad, kad norīta. Maksimālā pieļaujamā koncentrācija tāpat kā putekļu uz astoņu stundu darba dienu ir 0,5 mg / m ^3. Par arsine deva tiek samazināta līdz 0,05 ppm. Papildus izmantošanas savienojumu ķīmiskā elementa kā herbicīdu un pesticīdu, arsēns pieteikums farmakoloģijā deva salvarsan - pirmo veiksmīgo medikamentu pret sifilisu.

Ietekme uz veselību

Arsēns ir viens no visvairāk toksisko elementu. Neorganiskie savienojumi ķīmiskās atrast dabiski nelielā daudzumā. Lietotāji var tikt pakļauti arsēna caur pārtiku, ūdeni un gaisu. Ekspozīcija var notikt arī pēc kontakta ar ādu ar piesārņotu augsni vai ūdeni.

arsèna saturs ir diezgan zems pārtiku. Tomēr tās līmenis zivju un vēžveidīgo, var būt ļoti liels, jo tie absorbē ūdens, kurā viņi dzīvo ķīmisko aktīvo elementu. Ievērojams daudzums neorganiskā arsēna zivīs var būt bīstami cilvēka veselībai.

Vielu iedarbība ir pakļauti cilvēki, kuri strādā ar viņiem, dzīvo mājās būvēti no koksnes, kas apstrādāta ar tiem, kā arī par lauksaimniecības zemēm, kas līdz šim izmantoto pesticīdu arī.

Neorganiskā arsēns var izraisīt dažādas ietekmi uz veselību, piemēram, kairinājumu kuņģa un zarnu, samazināts eritrocītu un leikocītu, ādas izmaiņas un plaušu kairinājumu. Tiek pieņemts, ka absorbcija ievērojamu daudzumu šīs vielas var palielināt izredzes saslimt ar vēzi, it īpaši ādas vēzis, plaušu, aknu un limfātisko sistēmu.

Ļoti augstas koncentrācijas neorganiskā arsēna ir cēlonis neauglību un aborts mātītēm, dermatītu, samazinot pretestību pret infekcijām, sirds problēmas un smadzeņu bojājumus. Turklāt šis ķīmiskais elements spēj bojāt DNS.

Letālā deva balts arsēna ir 100 mg.

The organic Savienojums saskaņā ar elementa vai vēža vai bojāt ģenētisko kodu neizraisa, bet lielas devas var izraisīt kaitējumu cilvēka veselībai, piemēram, lai izraisītu nervu traucējumi vai sāpes vēderā.

Kā īpašumiem

Ķīmiskās un fizikālās īpašības arsēns šādi:

• Atomu skaits - 33.
• Atomic svars - 74,9216.
• Melting point pelēko puvi - 814 ° C pie spiediena no 36 atmosfēru.
• Blīvums pelēko puvi - 5.73 g / cm ³ pie 14 ° C.
• No dzeltenā formā blīvums - 2.03 g / ^cm3 pie 18 ° C.
• Electronic arsēna formula - 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p _^3.
• oksidācijas state - -3, +3, +5.
• Valence arsēna - 3, 5.