Mi az arzén? Jellemzők, tulajdonságok és alkalmazások

Arzén - kémiai elem, nitrogéntartalmú csoportot (15. csoport a periódusos táblázat). Ez a szürke fémes csillogással rideg anyag (α-arzén) egy rhombohedrális kristályrácsban. Amikor melegítjük 600 ° C-on Amint szublimál. Lehűtés során a gőzt, egy új módosítás - Sárga arzén. Fent 270 ° C az összes Ahogy mozog a fekete arzént.

A felfedezések története

Az a tény, hogy ez az arzén ismert volt sokáig a felismerés a kémiai elemek. A IV c. BC. e. Arisztotelész beszélt nevű anyag „sandarak”, amely most vélhetően arzénszulfid, vagy arzén-szulfid. És az I században. e. Pliniy Starshy és írók Pedany Dioscoride leírt auripigment - festéket, mint ₂ S _3. A XI. n. e. különböztek három fajta "arzén" fehér (Mint ₄ O _6), sárga (As ₂ S _3), és a piros (Mint ₄ S _4). Az elem maga valószínűleg izoláltak először a XIII században, Albert a Nagy, aki megjegyezte a megjelenése fém-szerű anyag, amikor Ars, más néven néven _{2S 3-ra} melegítjük, szappannal és vízzel. De a bizalom a tény, hogy a természettudós volt tiszta arzént, nem. Az első igazi bizonyíték elosztásának tiszta kémiai elem -én és 1649. Német gyógyszerész Iogann Shreder elő arzén, melegítve a szén-monoxid jelenlétében. Később Nicolas Lemery, francia orvos és kémikus megfigyelt a kialakulását a kémiai elem melegítésével keverékét oxid, és a kálium szappanok. Az elején a XVIII században, arzén már ismert volt, mint egy egyedülálló félig fém.

prevalenciája

A földkéreg és alacsony arzén koncentrációja 1,5 ppm. Ez megtalálható a talajban, ásványi anyagok és kerülhetnek a levegőbe, vízbe és talajba miatt a szél és a víz eróziója. Továbbá, egy elem belép a légkörbe más forrásokból. Ennek eredményeként vulkánkitörések a levegőben megjelent mintegy 3000. T arzén évente, mikroorganizmusok alkotják a 20 ezret. T illékony metilarsina egy év, és ennek eredményeként a fosszilis tüzelőanyagok ugyanabban az időszakban kiosztott 80 ezer. T.

Annak ellenére, hogy az As - halálos méreg, ez egy fontos eleme a teljesítmény bizonyos állatok és valószínűleg emberek, bár a szükséges dózis nem haladhatja meg a 0,01 mg / nap.

Az arzén rendkívül nehéz lefordítani egy vízben oldható vagy illékony állapotban. Az a tény, hogy elég mobil, azt jelenti, hogy nagy az anyag koncentrációja egy helyen nem jelenhetnek meg. Egyrészt, ez jó, de a másik - a könnyedség, amellyel terjed, ez az oka, hogy a arzéntartalmú egyre nagyobb probléma. Az emberi tevékenység, főként a bányászat és olvadási, általában immobilis kémiai elem vándorol, és most már megtalálható nem csak a helyeken a természetes koncentráció.

Az összeg arzén a földkéreg mintegy 5 g per tonna. Az űrben, a becslések az a koncentrációja, 4 atom per millió szilíciumatomot tartalmaz. Ez az elem a széles körben elterjedt. Egy kis mennyiség is jelen vannak a természetes állapot. Jellemzően, a formáció a 90-98% tisztaságú arzén együtt fordulnak elő fémek, mint az antimon és az ezüst. Ennek legnagyobb részét, azonban egy része több mint 150 különböző ásványi anyagok - szulfidok, arsenides, sulphoarsenides és arzenit. Arzenopirit FeAsS az egyik leggyakoribb As-ásványokat. Egyéb gyakori arzénvegyületek - ásványok arzénszulfid Amint ₄ S _4, auripigment Ahogy ₂ S _3, loellingite Feas és enargit ₂ Cu ₃ ASS _4. Szintén közös arzén-oxid. A legtöbb ez az anyag egy mellékterméke a beolvasztására réz, ólom, a kobalt, és az arany ércek.

A természetben csak egy stabil izotópja arzén - ^75.. Között mesterséges radioaktív izotópok megjelent ⁷⁶ c felezési 26,4 óra. Arzén-72, -74 és -76 használják az orvosi diagnosztikában.

Az ipari termelés és használat

Fém arzén arzenopirit állítjuk elő, hogy 650-700 ° C-on való hozzáférés nélkül a levegő. Ha arzenopirit és egyéb fém ércek melegítjük oxigénnel, a Mint könnyen reagál velük összetett formában, amely könnyen szublimál Amint _{4O 6,} más néven „fehér arzén”. -oxid gőzöket összegyűjtöttük és kondenzáljuk, majd ezt követően újra tisztítjuk szublimáció. A legtöbb Mivel ez a termék a szén-dioxid csökkentése fehér arzén így kapott.

A világ fogyasztása fémes arzén viszonylag kicsi - csak néhány száz tonna évente. Sok dolog, amit fogyasztunk, jön Svédországból. Ezt használják a kohászat, mert a metalloid tulajdonságait. Körülbelül 1% -a arzén gyártásához használt ólom lövedékekkel, mivel javítja a kereksége az olvadt cseppecskék. A tulajdonságait a csapágyfém ötvözet alapján ólom javulnak mind a termikus és mechanikai jellemzőit, amikor tartalmaznak mintegy 3% arzént. A kis mennyiségben jelen van ezen kémiai elem ólom ötvözetek mérsékel használható elemek és a kábel páncélját. Kis szennyeződések arzén növekedése korrózióállóság és termikus tulajdonságai réz és bronz. A tiszta elemi kémiai néven bronz alkalmazzuk arra bevonatok és pirotechnika. Erősen arzén találja alkalmazás félvezető technológia, ahol alkalmazzák a szilícium és germánium, valamint formájában gallium arzenid (GaAs) a diódák, lézerek és tranzisztorok.

Mivel a vegyületek

Mivel az arzén vegyértéke 3, és 5, valamint hogy számos oxidációs állapotban -3 és +5, az elem képezhet különböző típusú vegyületeket. A legfontosabb kereskedelmi jelentősége annak oxidok, alapvető formái, amelyek az As _{4O 6} és As ₂ O _5. Arzén-oxid, közismert nevén fehér arzén, - egy mellékterméke pörkölés ércek réz, ólom és néhány egyéb fémek, valamint a szulfid ércek és arzenopirit. Ő a kiindulási anyag többsége a más vegyületek. Ezen kívül, hogy használják a peszticidek, használt színtelenítő szer az üveg gyártása és tartósító bőrhöz. arzén-pentoxid képződik, amikor kitéve az oxidálószer (például salétromsav) fehér arzén. Ez a fő összetevője az inszekticidek, herbicidek és a ragasztó fém.

Arsine (ASH _3), mérgező színtelen gáz, amely hidrogénatom és az arzén, - egy másik ismert anyag. Az anyag, más néven arzénes hidrogénatom, előállíthatók az hidrolízisével fém arsenides, és fém kilábalás arzénvegyületek savas oldatokban. Ő talált alkalmazást adalékanyagot félvezetők és katonai mérgező gáz. A mezőgazdaságban, nagy jelentőséget arzénsavval (H ₃ AsO _4), ólom-arzenát (PbHAsO ₄₎ és kalcium-arzenát [Ca ₃ (ASO _{4) 2],} amelyek segítségével sterilizálja a talaj és a kártevők elleni védekezésre.

Arzén - kémiai elem sokaságát képezzük szerves vegyületek. Kakodin (CH _{3) 2} A-As _{(CH 3) 2,} például elkészítéséhez használt egy széles körben használt szárítószert (szárítószer) - cacodylic savat. Komplex szerves vegyület egy elem kezelésére használt bizonyos betegségek, mint például az amőbás dizentéria mikroorganizmusok által okozott.

fizikai tulajdonságok

Mi az arzén tekintetében a fizikai tulajdonságai? A legstabilabb állapot, hanem egy rideg tömör acél, szürke színű, alacsony hő- és elektromos vezetőképesség. Bár bizonyos formái, amelyek fém-szerű, a feladat, hogy a nem-fémek - pontosabb jellemzése arzént. Vannak más típusú arzén, de ezek nem nagyon tanulmányozták, főleg sárga metastabil forma, amely molekulák Amint _4, mint a fehér foszfor P _4. Arzén szublimál hőmérsékleten 613 ° C-on, és a gőz úgy létezik, mint molekulákat _4, amelyek nem disszociálnak, hogy a hőmérséklet körülbelül 800 ° C-on Teljes disszociációja molekulák Amint ₂ zajlik 1700 ° C-on

Atomic szerkezete és képességét, hogy kötést képezzen

Elektronikus arzén képletű - 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4S ² 4p ^{3 -} mint a nitrogén és a foszfor, amely öt elektronok a külső héj, de abban különbözik tőlük jelenlétében 18 elektronok az utolsó előtti héj helyett két vagy nyolc. Hozzáadunk 10 pozitív töltések a magban a töltés közben öt 3D-pályák gyakran okoz általában csökkennek a elektron felhő és a növekvő elektronegativitás elemek. Az arzén a periódusos lehet hasonlítani más csoportokkal, amelyek világosan mutatják, ezt a mintát. Például, általánosan elfogadott, hogy a cink több elektronegatív, mint a magnézium és a gallium -, mint az alumínium. Azonban a következő csoport, ez a különbség csökken, és sokan nem ért egyet azzal a ténnyel, hogy Németország elektronegativitási szilíciumot, annak ellenére, hogy a rengeteg kémiai bizonyítékot. Ez az átmenet a 8- és 18-sejtmembrán a foszfor az arzén növelheti a elektronegativitása, de továbbra is ellentmondásos.

Hasonlóság Mivel a külső héj és a P jelzi, hogy ezek képezik a három kovalens kötések atomonként jelenlétében további kötetlen elektronpár. Az oxidációs kell tehát +3 vagy -3, attól függően, hogy a kölcsönös relatív elektronegativitási. A szerkezet a arzén is javasolja a lehetőségét, hogy egy külső d-pályák a bővítése az oktett, amely lehetővé teszi, hogy az elemet alkotnak 5 kapcsolatokat. Ez valósul csak a reakció fluoratommal. A jelenléte szabad elektronpár kialakulásának komplex vegyületek (via elektron adomány) Mint atom tűnik sokkal kisebb, mint a foszfor és a nitrogén.

Arzén stabil száraz levegő, de a nedves borított fekete oxid. Gőzei elégetik könnyen képeznek Ahogy ₂ O _3. Mi az arzén mentes állapotban? Ez gyakorlatilag nincs kitéve a víz, lúgok és a nem-oxidáló savak, de oxidáljuk salétromsavval, hogy egy állam +5. Mivel az arzén reagálnak halogének, kén, és sok fémet képeznek arsenides.

analitikai kémia

Az anyag lehet kimutatni minőségileg arzén, mint sárga orpiment kicsapódik az intézkedés alapján 25% -os sósav-oldattal. Nyomai Mivel általában határozza meg az átalakulás a arzénhidrogén, amely kimutatható a márciusi vizsgálat. Arsine termikusan alkotnak egy fekete tükör az arzén a szűk csőben. A módszerrel Gutzeit szonda impregnált higany-klorid hatására arzin miatt sötét csapadék higany.

arzén toxikológiai jellemzőihez

sejt toxicitás és származékai széles körben változik széles tartományban, a rendkívül mérgező arzin és annak szerves származékai, hogy egyszerűen, ami viszonylag inert. Azaz arzén, ahol az említett felhasználás annak szerves vegyületek, mint a vegyi harcianyagokat (hólyaghúzó harcgáz) és lombtalanító buborékfólia szer ( „ügynök kék” alapuló vizes elegyet 5% cacodylic sav, 26% -os nátrium-sója).

Általában, származékai ennek kémiai elem irritálja a bőrt és bőrgyulladást okozhat. Szintén ajánlott védelmet belélegzése arzéntartalmú por, de a legtöbb mérgezés fordul elő, ha lenyelik. Legnagyobb megengedett AS-koncentrációt por per nyolc órás nap 0,5 mg / m ^3. A arzin dózis csökken 0,05 rész per millió. Emellett a vegyületek alkalmazása a kémiai elem, mint herbicidek és peszticidek, arzén alkalmazás farmakológiai engedett salvarsan - első sikeres elleni gyógyszer szifilisz.

Hatása az egészségre

Az arzén az egyik leginkább mérgező elemek. Szervetlen vegyületek a kémiai természetesen megtalálható kis mennyiségben. A felhasználók lehetnek kitéve az arzén, az élelmiszer, a víz és a levegő. Az expozíció is előfordulhat érintkezve a bőr szennyezett talajt vagy a vizet.

Az arzéntartalom meglehetősen alacsony az élelmiszerekben. Azonban a szintek a halak és kagylók igen nagy lehet, mivel elnyelik kémiai aktív elem a víz, amelyben élnek. Jelentős mennyiségű szervetlen arzén halak veszélyesek lehetnek az emberi egészségre.

A hatások az anyagoknak is vonatkoznak, akik velük dolgozni, élni házak fából épült kezeljük őket, és a mezőgazdasági földek, amelyek a múltban használt növényvédő szerek.

A szervetlen arzén is okozhat a különböző egészségügyi hatások, mint például irritáció a gyomor és a belek, csökkent a vörös és a fehér vérsejtek, bőr változás, és a tüdő irritációt. Feltételezzük, hogy a felszívódás jelentős mennyiségű ez az anyag növeli az esélyét a rák kialakulásának, különösen a bőrrák, a tüdő, a máj és a nyirokrendszer.

Nagyon magas koncentrációjú szervetlen arzén a meddőség oka, és a vetélés nőknél, bőrgyulladás csökkentő ellenálló a fertőzésekkel, szívproblémák és agykárosodást. Továbbá, ez a kémiai elem képes károsítja a DNS.

Halálos dózis fehér arzén 100 mg.

A szerves vegyület egy elem vagy a rák, vagy károsíthatja a genetikai kód nem okoznak, de a magas dózisban is okozhat káros az emberi egészségre, mint például, hogy okozhat idegrendszeri rendellenességek vagy fájdalom a has.

Ahogy tulajdonságok

Alapvető fizikai és kémiai tulajdonságai arzén következő:

• Atomic száma - 33.
• Atomic tömeg - 74,9216.
• Olvadáspont szürke penész - 814 ° C-nyomáson 36 atmoszféra.
• Sűrűség szürke penész - 5,73 g / cm ³ át 14 ° C-on
• A sűrűsége a sárga forma - 2,03 g / cm ^3, 18 ° C-on
• Elektronikus arzén képletű - 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4S ² 4p _^3.
• oxidációs állapota - -3, +3, +5.
• Vegyérték arzén - 3, 5.