Mis on arseeni? Omadused, omadused ja rakendused

Arseen - keemiline element lämmastiku (rühm 15 perioodilise tabeli). See halli Metallinhohde rabe materjal (α-arseen) koos romboeedriline kristallvõre. Kui kuumutati 600 ° C Nagu sublimeerub. Jahtumisel auru, uue modifikatsiooni - Firmad arseeni. Üle 270 ° C kogu Nagu liiguvad must arseeni.

Ajalugu avastus

Asjaolu, et see arseeni oli tuntud juba ammu enne tunnustamist selle keemilised elemendid. IV c. BC. e. Aristoteles rääkis ainet, mida nimetatakse "sandarak", mis on nüüd arvatavalt on realgar või arseeni sulfiidi. Ja ma sajandil eKr. e. Pliniy Starshy ja kirjanike Pedany Dioscoride kirjeldatud auripigment - värvainega Nagu _{2S 3.} In XI. n. e. erinesid kolme sorti "arseeni" valge (Kuna ₄ O _6), kollane (Kuna _{2S 3) ja} punane (Kuna _{4S 4).} Saadetisele ilmselt isoleeriti esmakordselt XIII sajandil, Albert Suure kes märkidavälimus metal-laadset ainet kui Ars, mida tuntakse ka Nagu _{2S 3} kuumutati vee ja seebiga. Aga usaldus, et loodusteadlane oli puhas arseeni, ei. Esimene tõeline tõendeid jaotamise puhas keemiline element on dateeritud 1649. Saksa apteekrile Iogann shreder valmistada arseeni, kuumutades juuresolekul süsinikoksiid. Hiljem Nicolas Lemery, prantsuse arst ja keemik täheldatud moodustamise see keemilise elemendi segu kuumutamisel oksiidi ja kaaliumkloriidi seebid. Aasta alguseks XVIII sajandil, arseen oli juba tuntud unikaalne poolmetall.

levimus

Maakoorest ja on madal arseeni kontsentratsioon oli 1,5 ppm. On leitud mulla ja mineraalide ning võib sattuda õhku, vette ja pinnasesse tuule tõttu ja vee-erosioon. Lisaks element atmosfääri sattudes muudest allikatest. Selle tulemusena vulkaanipursked õhus vabaneb umbes 3000. T arseeni aastas, mikroorganismid moodustavad 20.000. T lenduvate metilarsina aastas ning tulemusena fossiilsete kütuste põletamisel sama perioodiga eraldatakse 80000. T.

Vaatamata sellele, et As - mürk, see on oluline osa võimu mõned loomad ja võimalusel inimeste, kuigi vajalik annus ei ületa 0,01 mg / päevas.

Arseen on väga raske tõlkida vees lahustuvad või lenduvad riik. Asjaolu, et see on üsna liikuv, tähendab, et suur aine kontsentratsioon ühes kohas ei saa kuvada. Ühelt poolt on see hea, kuid teiselt - lihtsus, millega see levib, on põhjus, et arseeni saastatuse muutub suuremaks probleemiks. Inimtegevuse tõttu, peamiselt kaevandamise ja sulatamise, tavaliselt liikumatud keemiline element rändab, ja nüüd võib leida mitte ainult kohtades oma loodusliku kontsentratsiooni.

Kogus arseeni kooriku on ligikaudu 5 g tonn. Ruumis on hinnanguliselt kontsentratsioonina 4 aatomit miljondik räni aatomit. See element on laialt levinud. Väike kogus esineb looduslikus olekus. Tüüpiliselt teket 90-98% puhtusega arseeni tekkida koos metallid nagu antimon ja hõbe. Enamik sellest on aga osa üle 150 erineva mineraalid - sulfiidid, arseniidide, sulphoarsenides ja arseniidi. Arsenopyrite FeasS on üks levinumaid Nagu kandvad mineraalid. Teised tavalised Arseeniühenditega - mineraalid realgar Nagu _{4S 4,} auripigment Nagu _{2S 3,} loellingite FeAs ja enargite ₂ Cu ₃ AsS _4. Samuti on tavaline arseeni oksiidi. Suurem osa sellest materjalist on kõrvalprodukt sulatamiseks vask, plii, koobalt ja kuld maagid.

Looduses on ainult üks stabiilne isotoop arseeni - ⁷⁵ As. Seas tehislikud radioaktiivsed isotoobid vabastatakse ⁷⁶ c poolväärtusaeg 26,4 tundi. Arseen-72, -74 ja -76 kasutatakse meditsiinilises diagnostikas.

Tööstustoodang ja kasutamine

Metal arseeni arsenopyrite valmistatud kuumutamise, et 650-700 ° C, ilma õhu juurdepääs. Kui arsenopyrite ja teiste metallide maakide kuumutati hapnikuga, As kergesti reageerib neile ühendit kujul sublimeerub Nagu ₄ O _6, mida tuntakse ka "valge arseeni." oksiidi aurud koguti ja kondenseeritud, hiljem uuesti puhastati sublimatsiooni teel. Enamik Nagu see on saadud süsiniku vähendamise valge arseeni Nii saadud.

Maailma tarbimise metallik arseeni on suhteliselt väike - vaid mõnisada tonni aastas. Palju sellest, mida tarbitakse, pärineb Rootsi. Seda kasutatakse metallurgias, sest tema metalloid- omadused. Umbes 1% arseen valmistamisel kasutatud tinahaavlite, kuna see parandab ümarana sula piiskade. Omadusi laager sulamist Plii- on paranenud nii soojus- ja mehaanilisi omadusi kui need sisaldavad umbes 3% arseeni. Väikeste koguste seda keemilise elemendi pliisulamid leevendab neid kasutada patareisid ja kaabel teevad. Väikesed lisandid on arseen suurenemine korrosioonikindlus ja termilisi omadusi vasest ja messingist. Puhtad elementaarse keemilise Nagu pronksi kasutatakse Katete ja pürotehnika. Väga arseeni leiab rakendust pooljuhtide tehnoloogia, kus seda kasutatakse räni ja germaanium, samuti vormis galliumarseniid (GaAs) dioodides, laserid ja transistorid.

ühenditena

Kuna arseeni valents on 3 ja 5 ning tal on mitu oksüdatsiooniastmeteni vahemikus -3 kuni 5 elemendi võivad moodustada erinevaid ühendeid. Kõige olulisem kaubanduslikku tähtsust selle oksiidid, aluselised vormid, mis on Nagu ₄ O ₆ ja As _{2O 5.} Arseeni oksiidi, tavaliselt tuntud kui valge arseeni, - kõrvalproduktina röstimist maagid vask, plii ja mõnede teiste metallidega, samuti sulfiid maagid ja arsenopyrite. Ta on lähteaineks enamik teisi ühendeid. Lisaks sellele kasutatakse pestitsiide, mida kasutatakse decolorizing aine valmistamiseks klaasi ja säilitusaine nahast. arseeni pentoxide moodustub kokku puutudes oksüdeerija (näiteks lämmastikhappega) Valge arseeni. See on peamine koostisosa insektitsiidide, herbitsiidide ja liim metallist.

Arsine (Ash _3), toksilise värvitu gaas koosneb vesinikust ja arseeni, - on teine tuntud aine. Aine, mida nimetatakse ka arsenikaalsed vesinik valmistatakse hüdrolüüs metallist arseniidide ja metalli taaskasutamine Arseeniühenditega happelises lahendusi. Ta on leidnud rakendust lisandjaotuste pooljuhid ja sõjalise mürk gaasi. Põllumajanduses suur tähtsus arseenhape _(H3 ASO _4), pliiarsenaat (PbHAsO ₄₎ ja kaltsiumi arsenaadist _[Ca3 (ASO _{4) 2],} mida kasutatakse steriliseerimiseks pinnase- ja kahjuritõrje.

Arseeni - keemiline element moodustavad arvukalt orgaanilisi ühendeid. Kakodin _{(CH3) 2} As-Nagu _{(CH3) 2,} näiteks kasutatakse valmistamiseks kasutatakse laialdaselt kuivatusaine (kuivatava ainega) - cacodylic happega. Keerulise orgaaniline ühend elemendi kasutatud teatavate haiguste ravis nagu amööbse düsenteeriat mikroorganismide põhjustatud.

füüsikalised omadused

Mis on arseeni osas selle füüsikalised omadused? Oma kõige stabiilses olekus, see on rabe tahke terasest halli värviga madala termilise ja elektrijuhtivust. Kuigi mõned vormid Nagu on metallisarnaseid tema arvamist mittemetallid - täpsemalt iseloomustada arseeni. On ka muid tüüpi arseeni, kuid need ei ole väga hästi uuritud, eriti kollase metastabiilne vorm, mille molekulides Nagu _4, nagu valge fosfori _P4. Arseeni sublimeerub temperatuuril 613 ° C ja auruna see eksisteerib molekulide Nagu _4, mis ei lagunevad temperatuurini umbes 800 ° C juures Täielik dissotsiatsioon molekulide Nagu ₂ toimub 1700 ° C.

Aatomstruktuurist ja võime moodustada väärtpaberid

Elektrooniline arseeni valemiga - 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ^{3 -} nagu lämmastiku ja fosfori et on viis elektroni välimine kest, kuid see erineb nende juuresolekul 18 elektronide eelviimases kest asemel kaks või kaheksa. Lisaks 10 positiivseid laenguid tuum täitmise ajal viie 3d-orbitaalidest sageli põhjustab üldist kahanemist elektronide pilv ja suurendada elektronegatiivsust elemente. Arseen perioodilisuse tabeli saab võrrelda teiste rühmadega, mis näitavad selgelt seda mudelit. Näiteks on üldtunnustatud, et tsink on elektronegatiivsem kui magneesium ja galliumi - kui alumiinium. Kuid järgmise grupi see vahe väheneb, ja paljud ei nõustu asjaoluga, et Saksamaa elektronegatiivsust räni, hoolimata hulgaliselt keemilisi tõendeid. See üleminek 8- kuni 18-rakumembraani fosfori, arseeni võib suurendada elektronegatiivsust, kuid see on vaieldav.

Sarnasus Nagu väliskesta ja P näitab, et need võiksid moodustada kolme kovalentsed sidemed per aatom kohalolekul täiendavaid Piiranguteta elektronipaar. Oksüdatsioon Seega tuleb 3 või -3 sõltuvalt vastastikuse suhtelise elektronegatiivsus. Struktuur arseeni soovitab ka võimalust välise d-orbitaale, et laienemine oktett, mis võimaldab element moodustada 5 sidemed. See realiseerub vaid reaktsioon fluor. Juuresolekul vaba elektronipaar moodustamise kompleksühendid (via elektronide annetus) Sarnaselt aatom ilmub palju väiksem kui fosforit ja lämmastikku.

Arseen on stabiilne kuivas õhus, kuid niiske kaetud musta oksiidi. Selle aurude põletatakse kergesti kujul ₂ O _3. Mis on arseeni vabas olekus? See praktiliselt üldse ei märjaks, leelised ja mitteoksüdeeriva hapetega, kuid oksüdeeritakse lämmastikhappe olekusse 5. Kuna arseeni reageerivad halogeenide, väävli ja paljude metallidega moodustavad arseniidide.

analüütilise keemia

Aine võib tuvastada kvalitatiivselt arseeni kollase Auripigment sadestub toimel 25% soolhappe lahusega. Jälgi Nagu tavaliselt määratakse selle muundamine arseeni, mida saab tuvastada märtsi test. Arsine termiliselt lagundada moodustada must peegel arseeni kitsas toru. Meetodiga Gutzeit sondi immutatud elavhõbekloriidi toimel arsiin pimedaks sadestumise tõttu elavhõbedat.

arseeni toksikoloogiliste karakteristikutega

rakutoksilisust ja selle derivaadid on laialdaselt varieerub laiades illustreeriv, alates väga mürgised arsiin ja selle orgaaniliste derivaatide lihtsalt As, mis on suhteliselt inertsed. See on arseen, ütles kasutanud oma orgaaniliste ühendite kogust keemiarelvast (ljuisiit) ja Vesakkomyrkky blister ainet ( "agent sinine" põhineb vee segu 5% cacodylic hape, 26% naatriumhüdroksiidi sool).

Üldiselt derivaadid käesoleva keemiline element nahka ärritada ja põhjustada dermatiiti. Samuti soovitas kaitset sissehingamisel arseeni sisaldavat tolmu, kuid enamik mürgistuse korral sissevõtmisel. Suurim lubatav kontsentratsioon Nagu tolmu kaheksatunnise päeval on 0,5 mg / ^m3. Suhe arsiin annust vähendatakse kuni 0,05 osakest miljoni kohta. Pealegi kasutamist ühendite keemilise elemendi herbitsiidide ja pestitsiidide, arseen taotluse farmakoloogias produtseeris salvarsan - esimese eduka vastase ravimi süüfilis.

Mõju tervisele

Arseen on üks kõige toksiliste elementide. Anorgaanilised ühendid looduses leitud väikestes kogustes. Kasutajad võivad kokku puutuda arseeni toidu, vee ja õhu. Kokkupuutega võivad tekkida ka kokkupuutel naha saastunud pinnase või veega.

arseeni sisaldus on suhteliselt madal toidud. Kuid selle taseme kala ja karpide võib olla väga suur, sest nad neelavad keemilised aktiivne element vesi, kus nad elavad. Märkimisväärne osa anorgaanilise arseeni kalades võib olla ohtlik inimese tervisele.

Mõju ainete suhtes ka inimesed, kes töötavad koos nendega, elavad maja ehitatud puidust nendega töödeldud, ja põllumaad, mis varem kasutatud pestitsiidid.

Anorgaanilise arseeni võib põhjustada erinevaid tervisekahjustusi nagu maoärritust ja soolte vähenenud punaste ja valgete vereliblede, naha muutused, ja kopsuärritus. Eeldatakse, et imendumist suur hulk see aine võib suurendada võimalusi haigestuda vähki, eriti nahavähi, kopsud ja lümfisüsteemi.

Väga kõrges kontsentratsioonis anorgaanilise arseeni on viljatuse ja nurisünnituse naistel, dermatiit, alandades vastupanuvõimet nakkustele, südamehäired ja ajukahjustus. Peale selle keemiline element on võimeline kahjustamata DNA.

Surmava annuse valge arseeni on 100 mg.

Orgaaniline ühend element või vähki või kahjustada geneetilise koodi ei põhjusta, kuid suurtes annustes võib kahjustada inimeste tervist, selline, mis põhjustab närvihaiguste või valu kõhus.

nagu omadused

Põhilised keemilised ja füüsikalised omadused arseeni järgmised:

• Atomic number - 33.
• Aatommass - 74,9216.
• Sulamistemperatuur hahkhallitus - 814 ° C rõhul 36 atm.
• Tihedus hahkhallitus - 5,73 g / ^cm3 temperatuuril 14 ° C
• Tihedus kollane vorm - 2,03 g / ^cm3 temperatuuril 18 ° C.
• Elektrooniline arseeni valemiga - 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p _^3.
• oksüdatsiooniastmega - -3, 3, 5.
• Valentsi arseeni - 3, 5.