Kaj je arzen? Značilnosti, lastnosti in aplikacije

Arzen - kemični filter element dušik (skupina 15 periodnega sistema). To siva kovinsko lesk krhka snov (α-arzen) z romboedričen kristalni mreži. Pri segrevanju do 600 ° C, kot sublimira. Po ohladitvi na pare, novo spreminjanje - rumena arzen. Nad 270 ° C vsi Kot se gibljejo v črni arzena.

Zgodovina odkritja

Dejstvo, da je bil ta arzen znan že dolgo pred priznanjem svojih kemijskih elementov. Intravenoznega c. BC. e. Aristotel je govoril o snovi, imenovane "sandarak", ki je sedaj verjel, da so bili realgar ali arzen sulfida. In pred našim štetjem sem stoletja. e. Pliniy Starshy in piscev Pedany Dioscoride opisano auripigment - barvilo Kot _{2S 3.} V XI v. n. e. razlikovala tri sorte "arzen" belo (kot ₄ O _6), rumeno (Ker _{2s 3) in} rdečega (kot ₄ S _4). Sam element Verjetno je bil prvič izolirali v XIII stoletju, Albert Veliki, ki je ugotovil, videz kovinsko podobnih snovi pri Ars, znan tudi kot Ker je bil _{2S 3} segrevamo z milom in vodo. Toda zaupanje v to, da je bil naravoslovec čisto arzen, št. Prvi pravi dokaz o razporeditvi čistega kemijskega elementa je datiran v 1649. Nemščina farmacevta Iogann SHREDER pripravimo arzen, segrevanjem v prisotnosti ogljikovega monoksida. Kasneje Nicolas Lemery, francoski zdravnik in kemik opazili nastanek tega kemijskega elementa s segrevanjem zmesi oksida, in kalijevih mil. Do začetka XVIII stoletja arzen že znan kot edinstven polkovina.

razširjenost

Zemeljski skorji in je nizka koncentracija arzena je bila 1,5 ppm. To se nahaja v zemlji in mineralov in lahko pride v zrak, vodo in tla zaradi vetra in erozije vode. Poleg tega je element vstopi v atmosfero iz drugih virov. Kot rezultat vulkanski izbruhi v zrak sprosti približno 3000. T arzena letno, mikroorganizmi tvorijo 20 tisoč. T hlapno metilarsina letno, in kot posledica gorenja fosilnih goriv v istem obdobju dodeljenih 80 tisoč. T.

Kljub temu, da so kot -, se je smrtonosni strup pomemben sestavni del moči nekaterih živali in morda človek, čeprav je potrebno odmerek ne sme presegati 0,01 mg / dan.

Arzen je zelo težko prevesti v vodi topnega ali hlapnih stanju je. Dejstvo, da je precej mobilni, pomeni, da je velika koncentracija snovi v enem mestu ne pojavi. Po eni strani je to dobro, ampak po drugi strani - enostavnost, s katero se širi, je razlog, da je arzen onesnaženje postaja večji problem. Zaradi človekovih dejavnosti, predvsem s pomočjo rudarjenja in taljenja, ponavadi nepokretnih seli kemijskih elementov, in sedaj ga je mogoče najti le v krajih svoje naravne koncentracije.

Količina arzena v skorji je približno 5 g na tono. V prazen prostor, se ocenjuje kot koncentracija 4 atome na milijon atomov silicija. Ta element je zelo razširjen. Majhno količino prisoten v naravni obliki. Značilno je, da tvorba 90-98% čistota arzena pride skupaj s kovinami, kot so antimon in srebra. Največ od tega pa je del več kot 150 različnih mineralov - sulfidov, arzenidi, sulphoarsenides in arsenite. Arzenopirit FeAsS je ena izmed najpogostejših As-nosijo mineralov. Drugi pogosti arzenove spojine - minerali realgar Kot _{4S 4} auripigment Kot _{2S 3,} loellingite Feas in enargite ₂ Cu ₃ Ass _4. Tudi skupni arzen oksid. Večina tega materiala je stranski produkt taljenje bakra, svinca, kobalt in zlatih rud.

V naravi obstaja samo en stabilen izotop arzena - ⁷⁵ As. Med umetnih radioaktivnih izotopov sproščenega ⁷⁶ c razpolovni čas 26,4 ur. Arzena 72, -74 in -76 se uporabljajo v medicinski diagnostiki.

Industrijska proizvodnja in uporaba

Kovinske arzen arzenopirit s segrevanjem do 650-700 ° C, pripravljeni brez dostopa zraka. Če arzenopirit in drugih kovin segrevamo s kisikom je tako lahko reagira z njimi Spojina oblika zlahka sublimira kot ₄ O _6, znan tudi kot "belo arzen". Hlapi oksid zberemo in kondenzirali in nato ponovno očistimo-s sublimacijo. Najbolj Kot je proizveden z redukcijo ogljikovega belega arzena tako dobljene.

Svetovna poraba kovinskega arzena, je relativno majhna - le nekaj sto ton na leto. Veliko tega, kar se porabi, prihaja iz Švedske. Uporablja se v metalurgiji zaradi svojih kovini lastnosti. Približno 1% arzena se uporablja pri proizvodnji svinčenih krogel, saj izboljšuje okroglost raztaljenih kapljic. Lastnosti nosilne zlitine na osnovi svinčevih so izboljšane tako v termičnih in mehanskih lastnosti, če vsebujejo okrog 3% arzena. Prisotnost majhnih količin tega kemijskega elementa v svinčeve zlitine njih pa Živce za uporabo v baterijah in kabel oklep. Majhne nečistoče so arzen odpornost povečan koroziji in termične lastnosti bakra in medenine. Čisti elementarni kemične Kot bron se uporablja za nanašanje premazov in pirotehnike. Visoko arzen uporabljati v polprevodniško tehniko, kjer se uporablja z silicija in germanija, kot tudi v obliki galijevega arzenida (GaAs) v diode, laserji in tranzistorjev.

kot spojine

Ker arzen valenca je 3 in 5, in ima več oksidacijska stanja od -3 do +5, je lahko element tvorijo različne vrste spojin. Najpomembnejše komercialnega pomena njegove oksidi osnovne oblike, ki so kot ₄ O ₆ in As ₂ O _5. Arsenous oksid, splošno znan kot beli arzen, - stranski produkt praženje rude bakra, svinca in nekaterih drugih kovin, kot tudi sulfidnih rud in arzenopirit. On je začetni material za večino drugih spojin. Poleg tega se uporablja v pesticidi, ki se uporablja sredstvo za razbarvanje pri proizvodnji stekla in konzervansa za usnje. arzenov pentoksid tvorjen, kadar je izpostavljen oksidanta (npr dušikove kisline) v beli arzen. To je glavna sestavina insekticidi, herbicidi in lepilo za kovine.

Arzin (Ash _3), strupeno brezbarven plin, ki obstoji iz vodika in arzen, - je druga znana snov. Snov, ki se imenuje tudi arsenical vodik pripravimo s hidrolizo kovinskih arzenidi ter predelavi kovin iz arzenovih spojin v kislih raztopinah. Našel je vlogo kot dopanta polprevodnikov in vojaške strupenega plina. V kmetijstvu velik pomen arzenove kisline (H ₃ Aso _4), svinec in arzen (PbHAsO ₄₎ in kalcijev arzenata [Ca ₃ (Aso _{4) 2],} ki se uporabljajo za sterilizacijo nadzor tal in škodljivcev.

Arzen - kemični element tvori več organskih spojin. Kakodin _{(CH3) 2} Kot-As _{(CH3) 2,} na primer, uporabljena pri pripravi široko uporablja sušilno sredstvo (sušilnim sredstvom) - cacodylic kisline. Kompleks organska spojina iz elementa, ki se uporablja pri zdravljenju določenih bolezni, kot amoebic griže jih povzročajo patogeni mikroorganizmi.

fizikalne lastnosti

Kaj je arzen v smislu njegovih fizikalnih lastnosti? V svojem najbolj stabilnem stanju, je krhka trdna jeklena sive barve z nizko toplotno in električno prevodnost. Čeprav so nekatere oblike so kovine, kot so, njegova naloga, da nekovin - natančnejša opredelitev arzena. Obstajajo tudi druge vrste arzena, vendar niso zelo dobro raziskano, zlasti rumenega metastabilne oblike, ki sestoji iz molekul kot _4, tako kot bel fosfor _P4. Arzena sublimira pri temperaturi 613 ° C, kot pare obstaja kot molekule _4, ki se ne razkrojijo pri temperaturi okoli 800 ° C. Celotna disociacija molekul na As ₂ poteka pri 1700 ° C.

Atomska struktura in sposobnost, da tvorijo vezi

Elektronska arzen formulo - 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ^C6 3d ¹⁰ 4s ² 4p ^{3 -} kot dušik in fosfor, ki ima pet elektronov v zunanji lupini, vendar se razlikuje od njih v prisotnosti 18 elektronov v predzadnji lupini namesto dveh ali osem. Dodajanje 10 pozitivnih nabojev v jedru med polnjenjem pet 3D orbitalami pogosto povzroči splošno zmanjšanje elektronov oblaka in večje elektronegativnosti elementov. Arzen v periodnem sistemu lahko primerjamo z drugimi skupinami, ki jasno dokazujejo ta vzorec. Na primer, je splošno sprejeto, da je cinkov več elektro razen magnezija in galija - od aluminija. Vendar pa je v naslednji skupini, ta razlika zmanjšuje, in mnogi ne strinjajo s tem, da Nemčija elektronegativnosti silicija, kljub številčnosti kemijske dokazov. Prehod od 8- do 18-celično membrano iz fosforja arzena lahko poveča elektronegativnost, vendar je še vedno sporna.

Podobnost Kot zunanje lupine in P pomeni, da lahko tvorijo tri kovalentne vezi na atomu v prisotnosti dodatnega nevezanega elektronskim parom. Oksidacija Zato mora biti 3 ali -3, odvisno vzajemno relativne elektronegativnosti. Struktura arzena kaže tudi možnost uporabe zunanjega d-orbitalami za širitev oktetu ki omogoča element, da se tvori 5- vezi. To se realizira le v reakcijo s fluorom. Prisotnost prost elektronski par za tvorbo kompleksnih spojin (prek elektronskega darovanjem) po atomom zdi precej manjši od fosforja in dušika.

Arzen je stabilen v suhem zraku, vendar v vlažno prekrita s črno oksida. Njegovi hlapi sežge zlahka tvorijo kot ₂ O _3. Kaj je arzen v prostem stanju? To je praktično ni izpostavljen vodi, alkalije in neoksidacijski kislin, vendar se oksidira z dušikovo kislino v stanje +5. Ker arzen reagirajo halogene, žvepla in veliko kovine tvorita arzenidi.

analitska kemija

Snov se lahko zazna kvalitativno arzen kot rumeno avripigment obori pri učinkovanju 25% raztopine klorovodikove kisline. Sledi As, ponavadi določena z njegovo pretvorbo v Arzin, ki jih lahko zaznamo z testom marca. Arzin toplotno razgradi, da dobimo črno ogledalo arzena v ozki cevi. Z metodo Gutzeit sonda impregniran z živim srebrom kloridom pod vplivom arzin temnem zaradi obarjanja živega srebra.

arzenove toksikološke lastnosti

Toksičnost celic in njegovi derivati so široko spreminja v širokem razponu od zelo strupenih arzin in njenih organskih derivatov preprosto Kot, ki je relativno inertni. To je arzen, pri čemer uporablja svoja organskih spojin kot so kemijska bojnih strupov (lewisit) in defoliant blister sredstvom ( "sredstvo modro" na osnovi vodne zmesi 5% cacodylic kislino, 26% natrijevim sol).

Na splošno velja, derivati tega kemičnega elementa dražijo kožo in povzroči dermatitis. Priporočljivo tudi zaščito pred vdihavanjem prahu, ki vsebujejo arzen, vendar je večina zastrupitev se zgodi, ko zaužije. Največja dovoljena koncentracija As v prahu na osem ur dan je 0,5 mg / ^m3. Za odmerek arzin se zmanjša na 0,05 delov na milijon. Poleg uporabe spojin kemijskega elementa kot herbicidi in pesticidi, arzen uporaba farmakološko dobimo salvarsana - prvo uspešno zdravilo proti sifilis.

Vpliv na zdravje

Arzen je ena izmed najbolj strupenih elementov. Anorganske spojine kemikalije najdemo v majhnih količinah. Uporabniki so lahko izpostavljeni arzenu preko hrane, vode in zraka. Izpostavljenost se lahko pojavi tudi ob stiku kože z onesnaženo zemljo ali vodo.

arzenova vsebina je precej nizka v živilih. Vendar pa je njegova raven v ribah in školjkah je zelo visoka, saj absorbirajo kemično aktivni element vode, v kateri živijo. Velik del anorganskega arzena v ribah, je lahko nevarnost za zdravje ljudi.

Učinki snovi, veljajo tudi za ljudi, ki delajo z njimi, živijo v hišah, zgrajenih iz lesa, obdelanega z njimi, in o kmetijskih zemljiščih, ki so v preteklosti, ki se uporabljajo pesticidi.

Anorganski arzen lahko povzroči različne učinke na zdravje, kot so draženje želodca in črevesja, zmanjšano proizvodnjo rdečih in belih krvnih celic, spremembe na koži, in draženje pljuč. Predpostavlja se, da se lahko absorpcija znatne količine te snovi poveča možnosti za raka v razvoju, še posebej kožnega raka, pljuč, jeter in limfni sistem.

Zelo visoke koncentracije anorganskega arzena so vzrok neplodnosti in spontanega splava pri ženskah, dermatitis, spuščanje odpornost proti okužbam, bolezni srca in možganske poškodbe. Poleg tega ta kemijski element je sposoben poškodovanje DNK.

Smrtno dozo bel arzen je 100 mg.

Organsko Spojina elementa ali raka ali poškodujejo genetski zapis ne povzroča, vendar visoke doze lahko povzroči nevarnost za zdravje ljudi, tako, da bi živčne bolezni ali bolečine v trebuhu.

kot lastnostih

Osnovne kemijske in fizikalne lastnosti arzen naslednje:

• Atomska številka - 33.
• Atomska teža - 74,9216.
• Tališče siva plesen - 814 ° C pri tlaku 36 atmosfer.
• Gostota siva plesen - 5,73 g / ^cm3 pri 14 ° C.
• Gostota rumeno obliki - 2,03 g / ^cm3 pri 18 ° C.
• Elektronska arzen formule - 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ^C6 3d ¹⁰ 4s ² 4p _^3.
• oksidacijsko stanje - -3, 3, 5.
• Valenco arzena - 3, 5.