Quin és l'arsènic? Característiques, propietats i aplicacions

Arsènic - grup de classes de productes químics del nitrogen (Grup 15 de la taula periòdica). Aquesta gris lluentor metàl·lica substància fràgil (α-arsènic) amb una xarxa cristal·lina romboèdrica. Quan s'escalfa a 600 ° C Com es sublima. Després de la refrigeració, un vapor, una nova modificació - arsènic groc. Per sobre de 270 ° C tots els Com s'estan movent en l'arsènic negre.

Història del descobriment

El fet que aquest arsènic era coneguda molt abans que el reconeixement dels seus elements químics. El IV c. BC. e. Aristòtil va parlar d'una substància anomenada "sandarak", que ara es creu que ha estat rejalgar, o de sulfur d'arsènic. I en el segle I abans de Crist. e. Pliniy Starshy i escriptors Pedany Dioscòrides Pedaci descriu auripigment - colorant Com ₂ S _3. En XI. n. e. diferia tres varietats blanc "arsènic" (As ₄ O _6), groc (As ₂ S _{3) i} vermell (As ₄ S _4). L'article en si mateix, probablement, va ser aïllat per primera vegada al segle XIII, Albert Magne, qui va observar l'aparició d'una substància similar al metall quan Ars, també conegut com As ₂ S ₃ es va escalfar amb aigua i sabó. Però la confiança en el fet que el científic natural era pura arsènic, no. La primera evidència real de l'assignació de pur element químic està datat en 1649. farmacèutic alemany Iogann Shreder va preparar arsènic, escalfant-en presència de monòxid de carboni. Més tard Nicolas Lemery, metge i químic francès s'observa la formació d'aquest element químic per escalfament d'una mescla d'un òxid, i sabons de potassi. Pel principi del segle XVIII, arsènic ja era conegut com un semi-únic del metall.

predomini

escorça i de la terra és baixa concentració d'arsènic va ser de 1,5 ppm. Es troba a terra i minerals i pot entrar en l'aire, aigua i sòl a causa de l'erosió del vent i l'aigua. A més, un element entra en l'atmosfera d'altres fonts. Com a resultat d'erupcions volcàniques en l'aire s'allibera d'aproximadament 3 mil. T arsènic per any, els microorganismes formen de 20 mil. T metilarsina volàtil un any, i, com a resultat de la crema de combustibles fòssils en el mateix període s'assigna de 80 mil. T.

Tot i que els Com - un verí mortal, és un component important de la potència d'alguns animals i possiblement humà, encara que la dosi necessària no excedeix de 0,01 mg / dia.

L'arsènic és molt difícil de traduir en un estat soluble en aigua o volàtil. El fet que és bastant mòbil, vol dir que no pot aparèixer una gran concentració de la substància en un sol lloc. D'una banda, això és bo, però de l'altra - la facilitat amb què es propaga, és la raó que la contaminació per arsènic s'està convertint en un problema més gran. A causa de les activitats humanes, principalment a través de la mineria i de fusió, migra element químic generalment immòbils, i ara es pot trobar no només en els llocs de la seva concentració natural.

La quantitat d'arsènic en l'escorça és d'aproximadament 5 g per tona. A l'espai, s'estima com la concentració de 4 àtoms per milió d'àtoms de silici. Aquest element està àmpliament distribuït. Una petita quantitat és present a l'estat natiu. Típicament, la formació de 90-98% arsènic puresa ocorren junts amb metalls tals com antimoni i plata. La major part d'ella, però, és una part de més de 150 minerals diferents - sulfurs, arseniuros, sulphoarsenides i arsenit. Arsenopirita FeAsS és un dels més comuns minerals com rodaments. Altres compostos d'arsènic comú - minerals rejalgar Com ₄ S _4, auripigment Com ₂ S _3, lletges löllingita i enargita ₂ Cu ₃ ass _4. També òxid d'arsènic comú. La major part d'aquest material és un subproducte de la fosa de coure, plom, cobalt, i minerals d'or.

A la natura, hi ha només un isòtop estable de l'arsènic - ⁷⁵ com. Entre els isòtops radioactius artificials alliberats ⁷⁶ Com c vida mitjana de 26.4 hores. Arsènic-72, -74 i -76 s'utilitzen en el diagnòstic mèdic.

la producció i l'ús industrial

arsenopirita arsènic metàl·lic preparat per escalfament a 650-700 ° C sense accés d'aire. Si arsenopirita i una altra minerals metàl·lics escalfats amb l'oxigen, el Com reacciona fàcilment amb ells en forma de compost fàcilment sublima Com ₄ O _6, també conegut com "arsènic blanc". vapors d'òxid es van recollir i es condensen, i posteriorment va tornar a purificar per sublimació. La major part ja que es produeix per la reducció del carboni d'arsènic blanc així obtingut.

El consum mundial d'arsènic metàl·lic és relativament petit - només uns pocs centenars de tones per any. Gran part del que es consumeix, prové de Suècia. S'utilitza en la metal·lúrgia causa de les seves propietats de metal·loides. Aproximadament l'1% de l'arsènic s'utilitza en la fabricació de granalla de plom, ja que millora la rodonesa de les gotetes foses. Les propietats de l'aliatge per coixinets sobre la base de plom es milloren tant en les característiques tèrmiques i mecàniques de quan contenen aproximadament un 3% d'arsènic. La presència de petites quantitats d'aquest element químic en aliatges de plom els tempera per al seu ús en bateries i l'armadura del cable. Petites impureses són arsènic resistència augment corrosió i propietats tèrmiques de coure i llautó. La química pura elemental com el bronze s'utilitza per a l'aplicació de recobriments i en pirotècnia. Altament arsènic troba aplicació en la tecnologia de semiconductors, on s'utilitza amb el silici i el germani, així com en forma de arsenur de gal·li (GaAs) en els díodes, làser i transistors.

com compostos

Des valència arsènic és 3 i 5, i té diversos estats d'oxidació -3-5, l'element pot formar diversos tipus de compostos. Els més importants de significació comercial seus òxids, bàsics formularis dels quals són el As ₄ O ₆ i As ₂ O _5. òxid arsenioso, conegut comunament com l'arsènic blanc, - un subproducte rostir menes de coure, plom i altres metalls, així com minerals de sulfur i arsenopirita. Ell és el material de partida per a la majoria dels altres compostos. A més, s'utilitza en els pesticides, utilitza un agent decolorant en la fabricació de vidre i conservant per cuir. pentòxid d'arsènic es forma quan s'exposa al oxidant (per exemple, àcid nítric) a l'arsènic blanc. És l'ingredient principal dels insecticides, herbicides i l'adhesiu per a metall.

Arseen _(AsH3), gas incolor tòxic que consisteix en hidrogen i arsènic, - és una altra substància coneguda. La substància, també anomenat hidrogen arsenical es preparen per hidròlisi de arseniuros metàl·lics, i la recuperació de metalls a partir de compostos d'arsènic en solucions àcides. S'ha trobat aplicació com dopant en els semiconductors i gas verinós militar. En l'agricultura, àcid arsènic gran importància (H ₃ AsO _4), arseniat de plom (PbHAsO ₄₎ i arseniat de calci [Ca ₃ (ASO _{4) 2],} que s'utilitzen per esterilitzar al control de plagues del sòl i.

element químic formar una pluralitat de compostos orgànics - arsènic. Kakodin _{(CH3) 2} Com-As _{(CH3) 2,} per exemple, usat en la preparació d'un (agent d'assecat) dessecant àmpliament utilitzat - àcid cacodílico. compost orgànic complex d'un element utilitzat en el tractament de certes malalties com ara la disenteria amebiana causada per microorganismes.

propietats físiques

Quin és l'arsènic en termes de les seves propietats físiques? En el seu estat més estable, que és un color gris acer sòlid fràgil amb baixa conductivitat tèrmica i elèctrica. Encara que algunes formes de Com són de metall com, la seva assignació als no metalls - una caracterització més exacta d'arsènic. Hi ha altres tipus d'arsènic, però no estan molt ben estudiats, la forma metastable especialment groc, que consisteix en molècules com a _4, com el fòsfor blanc P _4. sublima arsènic a una temperatura de 613 ° C, i com un vapor que existeix com a molècules com _4, que no es dissocien a una temperatura d'aproximadament 800 ° C. dissociació completa de les molècules en l'AS ₂ té lloc a 1700 ° C.

l'estructura atòmica i capacitat de formar enllaços

fórmula arsènic Electronic - 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ^{3 -} com el nitrogen i el fòsfor que té cinc electrons en la capa exterior, però difereix d'elles en presència de 18 electrons en la penúltima shell en lloc de dos o vuit. L'addició de 10 càrregues positives en el nucli durant l'ompliment 05:00 3d-orbitals sovint causa disminució general del núvol d'electrons i l'augment d'elements d'electronegativitat. L'arsènic en la taula periòdica pot ser comparat amb altres grups, que demostren clarament aquest patró. Per exemple, en general s'accepta que el zinc és més electronegatiu que el magnesi i gal·li - que l'alumini. No obstant això, en el grup següent, aquesta diferència disminueix, i molts no estan d'acord amb el fet que Alemanya electronegativitat de silici, tot i l'abundància d'evidència química. Aquesta transició de 8 a 18 membrana de cèl·lules de fòsfor a l'arsènic pot augmentar l'electronegativitat, però segueix sent controvertit.

Similitud Com la closca externa i P indica que poden formar tres enllaços covalents per àtom, en presència de parell d'electrons no unit addicional. Per tant, l'oxidació ha de ser 3 o -3, depenent de l'electronegativitat relativa mútua. L'estructura d'arsènic també suggereix la possibilitat d'utilitzar un externs orbitals d per a l'expansió de l'octet que permet que l'element per formar maig 1 llaços. Es realitza solament en la reacció amb fluor. La presència d'un parell d'electrons lliures per a la formació de compostos complexos (a través de la donació d'electrons) Com en àtom apareix molt més petit que el fòsfor i el nitrogen.

L'arsènic és estable en l'aire sec, però en humit cobert amb òxid negre. Els seus vapors es cremen fàcilment formulari com ₂ O _3. Quin és l'arsènic en estat lliure? Pràcticament no s'exposa a l'aigua, àlcalis i àcids no oxidants, però s'oxida amb àcid nítric a un estat 5. Des arsènic reaccionar halògens, sofre, i molts metalls formen arseniuros.

química analítica

La substància es pot detectar qualitativament arsènic com orpiment groc precipita sota l'acció d'una solució d'àcid clorhídric al 25%. Les petjades de Com, generalment determinats per la seva conversió a arsina, que pot ser detectat per la prova de març. Arsina es descompon tèrmicament per formar un mirall negre d'arsènic dins del tub estret. Pel mètode de la sonda Gutzeit impregnat amb clorur de mercuri sota l'acció de arsina a les fosques a causa de la precipitació de mercuri.

característiques toxicològiques d'arsènic

toxicitat cel·lular i els seus derivats són àmpliament varia dins d'un ampli interval, de arsina extremadament tòxic i els seus derivats orgànics simplement com, que és relativament inert. Això és arsènic, aquest ús dels seus compostos orgànics com a agents de guerra química (Lewisita) i agent defoliant blíster ( "agent blau", basada en una barreja aquosa de 5% d'àcid cacodílico, sal de sodi 26% del mateix).

En general, els derivats d'aquest element químic irriten la pell i causen dermatitis. També la protecció contra la inhalació de pols que conté arsènic recomanat, però la majoria enverinament es produeix quan s'ingereix. La concentració màxima permissible de Com en pols per dia de vuit hores és de 0,5 mg / ^m3. Per a la dosi de arsina es redueix a 0,05 parts per milió. A més de l'ús dels compostos de la element químic com herbicides i pesticides, l'aplicació d'arsènic en farmacologia va produir Salvarsan - primer fàrmac amb èxit contra la sífilis.

Impacte en la salut

L'arsènic és un dels elements més tòxics. Compostos inorgànics de la substància química que es troben naturalment en petites quantitats. Les persones poden ser sotmesos a l'arsènic a través d'aliments, aigua, aire. L'exposició també pot ocórrer després del contacte de la pell amb el sòl contaminat o aigua.

el contingut d'arsènic és força baixa en aliments. No obstant això, els seus nivells en el peix i el marisc poden ser molt altes, ja que absorbeixen element actiu químic de l'aigua en què viuen. Una quantitat significativa d'arsènic inorgànic en el peix pot ser un perill per a la salut humana.

Els efectes de les substàncies també estan subjectes a les persones que treballen amb ells, viuen en cases construïdes de fusta tractada amb ells, i en terres agrícoles, que en el passat van utilitzar pesticides.

L'arsènic inorgànic pot causar diversos efectes sobre la salut, com ara irritació de l'estómac i els intestins, disminució de la producció de glòbuls vermells i blancs, el canvi de la pell, i irritació pulmonar. Se suposa que l'absorció d'una quantitat significativa d'aquesta substància pot augmentar les possibilitats de desenvolupar càncer, especialment càncer de pell, pulmó, fetge i sistema limfàtic.

Molt altes concentracions d'arsènic inorgànic són la causa de la infertilitat i avortament involuntari en les dones, dermatitis, disminució de la resistència a les infeccions, problemes del cor i dany cerebral. A més, aquest element químic és capaç de danyar l'ADN.

dosi d'arsènic blanc Lethal és de 100 mg.

El compost orgànic d'un element o càncer, o danyar el codi genètic no causen, però altes dosis pot causar dany a la salut humana, com ara per causar trastorns nerviosos o dolor a l'abdomen.

com propietats

propietats físiques d'arsènic següent químiques bàsiques i:

• Nombre atòmic - 33.
• El pes atòmic - 74.9216.
• Punt de fusió floridura grisa - 814 ° C a una pressió de 36 atmosferes.
• Densitat floridura grisa - 5,73 g / cm ³ a 14 ° C.
• La densitat de la forma groga - 2,03 g / cm ³ a 18 ° C.
• fórmula arsènic Electronic - 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p _^3.
• estat d'oxidació - -3, 3, 5.
• València d'arsènic - 3, 5.