Ano ang arsenic? Mga Tampok, mga katangian at mga aplikasyon

Arsenic - chemical element nitrogen group (Group 15 ng periodic table). Ito grey metal ningning brittle sangkap (α-arsenic) na may rhombohedral kristal sala-sala. Kapag pinainit sa 600 ° C Bilang sublimates. Sa paglamig, isang singaw, isang bagong pagbabago - Dilaw arsenic. Sa itaas 270 ° C ang lahat ng mga Bilang ay gumagalaw sa black arsenic.

Kasaysayan ng pagtuklas

Ang katotohanan na ang arsenic ay kilala katagal bago ang pagkilala ng kanyang mga sangkap kemikal. Ang IV c. BC. e. Aristotle ay nagsalita ng isang sangkap na tinatawag na "sandarak", na ngayon ay pinaniniwalaan na magkaroon been rialgar, o arsenic sulfide. At sa aking siglo BC. e. Pliniy Starshy at manunulat Pedany Dioscoride inilarawan auripigment - dye Bilang ₂ S _3. Sa XI in. n. e. differed tatlong varieties "arsenic" white (Bilang ₄ O _6), dilaw (Bilang ₂ S _3), at pula (Bilang ₄ S _4). Ang item mismo ay marahil ay unang ihiwalay sa XIII siglo, Albert the Great, na mapapansin ang hitsura ng metal-tulad ng sustansiya kapag Ars, na kilala rin bilang Bilang ₂ S ₃ ay pinainit na may sabon at tubig. Ngunit tiwala sa ang katunayan na ang mga likas na scientist ay purong arsenic, hindi. Ang unang tunay na katibayan ng allocation ng purong sangkap kemikal ay napetsahan sa 1649. German parmasyutiko Iogann Shreder inihanda arsenic, pagpainit ito sa presensya ng karbon monoksid. Mamaya Nicolas Lemery, Pranses doktor at botika sinusunod nagtatalaga sa pagbuo nitong kemikal na elemento ng pag-init ng pinaghalong ng isang oxide, at potash soaps. Sa pamamagitan ng simula ng XVIII siglo, arsenic ay na-kilala bilang isang natatanging semi-metal.

pagkalat

crust ng earth at ay mababa arsenic concentration ay 1.5 ppm. Ito ay matatagpuan sa lupa at mineral at maaaring makakuha ng sa hangin, tubig at lupa dahil sa hangin at tubig pagguho ng lupa. Higit pa rito, ang isang elemento ay nagpasok ang kapaligiran mula sa ibang pinagmumulan. Bilang resulta ng pagsabog ng bulkan sa hangin ay inilabas tungkol sa 3 libo. T arsenic bawat taon, microorganisms bumuo ng 20 thousand. T madaling matuyo metilarsina isang taon, at bilang isang resulta ng pagsunog ng fossil nagbibigay lakas sa parehong panahon ay inilalaan 80 libong. T.

Sa kabila ng katotohanan na ang Bilang - isang nakamamatay na lason, ito ay isang mahalagang bahagi ng kapangyarihan ng ilang mga hayop at posibleng ng tao, kahit na ang mga kinakailangang dosis ay hindi lumampas sa 0.01 mg / araw.

Arsenic ay lubhang mahirap na i-translate sa isang nalulusaw sa tubig o bago ng isip ng estado. Ang katotohanan na ito ay lubos na mobile, ay nangangahulugan na ang isang malaking concentration ng mga sangkap sa anumang isang lugar ay hindi maaaring lumitaw. Sa isang banda, ito ay mabuti, ngunit sa kabilang - ang kadalian na kung saan ito kumalat, ay ang dahilan na ang arsenic contamination ay nagiging isang mas malaking problema. Dahil sa mga gawain ng tao, higit sa lahat sa pamamagitan ng pagmimina at pagtunaw, kadalasang kumikibo chemical element migrates, at ngayon ay maaari itong matagpuan hindi lamang sa mga lugar ng kanyang likas na konsentrasyon.

Ang halaga ng arsenic sa crust ay humigit-kumulang 5 g bawat tonelada. Sa espasyo, ito ay tinatayang bilang ang konsentrasyon ng 4 atoms per million atom silikon. Ang elementong ito ay malawak na ipinamamahagi. Ang isang maliit na halaga ay naroroon sa mga katutubong estado. Karaniwan, ang pagbuo ng 90-98% kadalisayan arsenic mangyari kasama ng mga metal tulad ng antimony at pilak. Karamihan sa mga ito, gayunpaman, ay isang bahagi ng higit sa 150 iba't ibang mga mineral - sulphides, arsenides, sulphoarsenides at arsenite. Arsenopyrite FeAsS ay isa sa mga pinaka-karaniwang As-tindig mineral. Iba pang mga karaniwang arsenic compounds - mineral rialgar Bilang ₄ S _4, auripigment Bilang ₂ S _3, loellingite FeAs at enargite ₂ Cu ₃ AsS _4. Gayundin karaniwang arsenic oksido. Karamihan sa mga materyal na ito ay isang byproduct ng smelting ng tanso, lead, kobalt, at gold ores.

Sa likas na katangian, mayroon lamang isang matatag isotope ng arsenic - ⁷⁵ Bilang. Kabilang sa artificial radioactive isotopes pinakawalan ⁷⁶ Tulad c half-life ng 26.4 oras. Arsenic-72, -74 at -76 ay ginagamit sa mga medikal na diagnostic.

Industrial produksyon at paggamit

Metal arsenic arsenopyrite inihanda ng heating sa 650-700 ° C nang walang pag-access ng hangin. Kung arsenopyrite at iba pang mga metal ores pinainit na may oxygen, ang Bilang madaling reacts sa mga ito sa looban form madaling sublimes Bilang ₄ O _6, na kilala rin bilang "white arsenic". oxide singaw ay tinipon at condensed, at magkakasunod na muling purified sa pamamagitan ng pangingimbabaw. Karamihan Tulad ng ito ay nagawa sa pamamagitan ng carbon pagbabawas ng white arsenic kaya nakuha.

World pagkonsumo ng metal arsenic ay relatibong maliit - lamang ng ilang daang tonelada bawat taon. Karamihan ng kung ano ang natupok, ay mula sa Sweden. Ito ay ginagamit sa metalurhiya dahil sa kanyang metaloid properties. Tungkol sa 1% ng arsenic ay ginagamit sa paggawa ng mga lead shot, tulad ng ito ay nagpapabuti ng bilog ng tunaw na droplets. Ang mga katangian ng haluang metal tindig batay sa lead ay pinabuting sa parehong thermal at mekanikal na mga katangian ng kapag sila ay naglalaman ng tungkol sa 3% ng arsenic. Ang pagkakaroon ng mga maliliit na halaga ng kemikal sangkap sa lead alloys tempers ang mga ito para sa paggamit sa baterya at ang cable nakasuot. Maliit impurities ay arsenic pagtaas kaagnasan paglaban at thermal katangian ng tanso at tanso. Ang dalisay na elemental kemikal Bilang tanso ay ginagamit para sa paglalapat ng coatings at sa paputok. Lubos na arsenic hahanap aplikasyon sa semiconductor teknolohiya, kung saan ito ay ginagamit na may silikon at germanyum, pati na rin sa anyo ng galyum arsenide (GaAs) sa diodes, lasers at transistors.

Tulad compounds

Dahil arsenic valence ay 3 at 5, at ito ay may ilang mga estado oksihenasyon mula -3 sa 5, ang mga elemento ay maaaring bumuo ng iba't ibang uri ng compounds. Ang pinaka-mahalagang komersyal na kahalagahan nito oxides, pangunahing mga form na kung saan ay ang Bilang ₄ O ₆ at Bilang ₂ O _5. Arsenous oxide, karaniwang kilala bilang puting arsenic, - isang byproduct litson ores ng tanso, tingga at ang ilang mga iba pang mga metal, pati na rin sulfide ores at arsenopyrite. Siya ang panimulang materyal para sa karamihan ng mga iba pang compounds. Sa karagdagan, ito ay ginagamit sa pesticides, ginamit decolorizing ahente sa paggawa ng salamin at pang-imbak para leather. arsenic pentoxide ay nabuo kapag nakalantad sa oxidant (hal, nitrik acid) sa puti arsenic. Ito ay ang pangunahing sahog ng insecticides, herbicides at ang malagkit para sa metal.

Arsine (AsH _3), nakakalason walang kulay na gas na binubuo ng hydrogen at arsenic, - ay isa pang kilalang sangkap. Ang sangkap, na tinatawag ding arsenical hydrogen ay inihanda ng haydrolisis ng metal arsenides, at metal pagbawi mula arsenic compounds sa acid solusyon. Siya ay natagpuan application bilang isang dopant sa Semiconductors at militar lason gas. Sa agrikultura, malaking kahalagahan arsenic acid (H ₃ Aso _4), ng lead arsenate (PbHAsO ₄₎ at kaltsyum arsenate [Ca ₃ (Aso _{4) 2],} na kung saan ay ginagamit upang pakuluan ang lupa at maninira control.

Arsenic - chemical element na bumubuo ng mayorya ng mga organic compounds. Kakodin (CH _{3) 2} Gaya-Gaya _{(CH3) 2,} halimbawa, na ginagamit sa paghahanda ng isang malawak na ginamit desiccant (drying ahente) - cacodylic acid. Complex organic compound ng isang elemento na ginagamit sa paggamot ng ilang mga sakit tulad ng amoebic iti sanhi ng microorganisms.

pisikal na katangian

Ano ang arsenic sa mga tuntunin ng kanyang pisikal na katangian? Sa kanyang pinaka-matatag na estado, ito ay isang marupok na solid steel gray na kulay na may mababang thermal at paglipat ng koryente. Bagaman ang ilang mga anyo ng Habang metal-tulad ng, ang kanyang pagtatalaga sa mga di-metal - isang mas tumpak na paglalarawan ng arsenic. May mga iba pang mga uri ng arsenic, ngunit ang mga ito ay hindi masyadong mahusay aral, lalo na dilaw na metastable form, na binubuo ng mga molecule Bilang _4, tulad ng puting posporus P _4. Arsenic sublimes sa isang temperatura ng 613 ° C, at bilang isang singaw ito ay umiiral bilang molecule Bilang _4, na huwag maghiwalay sa isang temperatura ng tungkol sa 800 ° C. Kumpletuhin ang paghihiwalay ng mga molecule sa Bilang ₂ ay tumatagal ng lugar sa 1700 ° C.

Atomic istraktura at kakayahan upang bumuo ng mga bono

Electronic arsenic formula - 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ^{3 -} tulad ng nitrogen at posporus na may limang mga electron sa panlabas na shell, ngunit ito ay naiiba mula sa mga ito sa presensya ng 18 mga electron sa una sa huli shell sa halip ng dalawa o walo. Ang pagdagdag ng 10 positibong singil sa core sa panahon ng pagpuno limang 3d-orbitals madalas na nagiging sanhi ng pangkalahatang pagbawas ng mga elektron ulap at pagtaas ng mga elemento electronegativity. Arsenic sa periodic table ay maaaring kumpara sa iba pang mga pangkat, na malinaw na nagpapakita ang pattern na ito. Halimbawa, sa pangkalahatan ito ay tinanggap na sim ay mas elektronegatibo kaysa magnesium at galyum - kaysa sa aluminyo. Gayunpaman, sa mga sumusunod na grupo, pagkakaiba na ito ay nababawasan, at marami ay hindi sumasang-ayon sa ang katunayan na ang Germany electronegativity ng silikon, sa kabila ng kasaganaan ng kemikal ebidensya. Ito paglipat mula 8- hanggang 18-cell lamad mula sa posporus sa arsenic ay maaaring dagdagan ang electronegativity, ngunit ito ay nananatiling kontrobersyal.

Pagkakatulad Bilang ang panlabas na shell at P ay nagpapahiwatig na maaari silang bumuo ng tatlong covalent Bonds bawat atom sa presensya ng karagdagang kawala pares elektron. oksihenasyon ay dapat samakatuwid ay maging +3 o -3, depende sa kapwa kamag-anak electronegativity. Ang istraktura ng arsenic din nagmumungkahi ang posibilidad ng paggamit ng isang panlabas na d-orbitals para sa pagpapalawak ng octet na nagbibigay-daan sa elemento upang bumuo ng isang 5 relasyon. Ito ay natanto lamang sa reaksyon na may fluorine. Ang pagkakaroon ng isang libreng pares electron para sa pagbuo ng complex compounds (sa pamamagitan ng elektron donation) Tulad ng sa atom ay lilitaw magkano ang mas maliit kaysa sa posporus at nitrogen.

Arsenic ay matatag sa dry air ngunit sa mamasa-masa sakop na may itim oxide. singaw nito ay combusted madaling bumuo Bilang ₂ O _3. Ano ang arsenic sa libreng estado? Ito ay halos hindi nailantad sa tubig, alkalis at di-oxidizing acids, ngunit ay oxidized sa nitrik acid sa isang estado +5. Dahil arsenic reaksyon halogens, asupre, at marami metal bumubuo arsenides.

analytical kimika

Ang sangkap na maaaring napansin kalitatibong arsenic bilang dilaw orpiment precipitates sa ilalim ng pagkilos ng 25% hydrochloric acid solusyon. Bakas ng Tulad ng, kadalasang tinutukoy sa pamamagitan ng kanyang mga conversion sa arsine, na kung saan ay maaaring napansin sa pamamagitan ng Marso test. Arsine ay thermally decomposed upang bumuo ng isang itim na salamin ng arsenic sa loob ng makitid na tubo. Sa pamamagitan ng ang paraan Gutzeit probe pinapagbinhi na may mercury chloride sa ilalim ng pagkilos ng arsine darkened dahil sa pag-ulan ng asoge.

arsenic toxicological katangian

cell toxicity at ang kanyang derivatives ay malawak na nag-iiba sa loob ng isang malawak na hanay, mula sa lubhang nakakalason arsine at ang organic derivatives na lang Tulad ng, kung saan ay relatibong hindi gumagalaw. Iyon ay arsenic, sinabi paggamit ng kanyang mga organic compounds bilang ahente chemical warfare (Lewisite) at defoliant paltos agent ( "agent blue" batay sa isang may tubig halo ng 5% ng cacodylic acid, 26% sosa asin nito).

Sa pangkalahatan, derivatives ng chemical element inisin ang balat at maging sanhi ng dermatitis. Gayundin inirerekomenda proteksyon mula sa paglanghap ng arsenic-na naglalaman ng dust, ngunit karamihan sa pagkalason ay nangyayari kapag ingested. Ang maximum na pinapayagan konsentrasyon ng Tulad ng sa dust kada walong oras na araw ay 0.5 mg / m ^3. Para sa arsine dosis ay nabawasan sa 0.05 parts per million. Bukod sa paggamit ng mga compounds ng kemikal na sangkap tulad ng herbicides at pesticides, arsenic application sa pharmacology yielded salvarsan - unang matagumpay na gamot laban sa sakit sa babae.

Epekto sa kalusugan

Arsenic ay isa sa mga pinaka-nakakalason sangkap. Tulagay compounds ng kemikal na natagpuan natural sa maliit na halaga. Mga gumagamit ay maaaring malantad sa arsenic sa pamamagitan ng pagkain, tubig at hangin. exposure ay maaari ring mangyari sa contact ng balat na may mga kontaminadong lupa o tubig.

ang arsenic nilalaman ay masyadong mababa sa pagkain. Gayunman, ang mga antas nito sa isda at molusko ay maaaring maging mataas na, dahil ang mga ito ay absorb kemikal aktibong elemento ng tubig kung saan sila nakatira. Ang isang makabuluhang halaga ng tulagay arsenic sa isda ay maaaring maging isang panganib sa kalusugan ng tao.

Ang mga epekto ng mga sangkap ay napapailalim sa mga tao na nagtatrabaho sa kanila, nakatira sa mga bahay na binuo ng kahoy ginagamot sa kanila, at sa mga lupang sakahan, na kung saan sa nakalipas na ginamit pesticides din.

Inorganic arseniko ay maaring maging sanhi ng iba't-ibang mga epekto sa kalusugan tulad ng pangangati ng tiyan at bituka, nabawasan produksyon ng mga cell pula at puti dugo, palitan ang skin, at baga pangangati. Ito ay ipinapalagay na ang pagsipsip ng isang makabuluhang halaga ng mga sangkap na ito ay maaaring taasan ang mga pagkakataon ng pagbuo ng kanser, lalo na kanser sa balat, baga, atay at lymphatic system.

Very mataas na concentrations ng tulagay arsenic ay ang sanhi ng kawalan ng katabaan at pagkakuha sa babae, dermatitis, ang pagbaba paglaban sa mga impeksyon, mga problema sa puso at pinsala sa utak. Higit pa rito, ito kemikal na sangkap ay may kakayahang damaging DNA.

Nakamamatay na dosis puti arsenic ay 100 mg.

Ang organic compound ng isang elemento o kanser, o makapinsala sa genetic code ay hindi maging sanhi ng, ngunit mataas na dosis ay maaaring maging sanhi ng pinsala sa kalusugan ng tao, tulad ng upang maging sanhi ng nervous karamdaman o sakit sa tiyan.

Tulad ng mga ari-arian

Basic kemikal at pisikal na katangian ng arsenic sumusunod:

• Atomic numero - 33.
• Atomic timbang - 74.9216.
• Temperatura ng pagkatunaw grey magkaroon ng amag - 814 ° C sa isang presyon ng 36 atmospheres.
• Density grey magkaroon ng amag - 5.73 g / cm ³ sa 14 ° C.
• Ang density ng ang dilaw na anyo - 2.03 g / cm ³ sa 18 ° C.
• Electronic arsenic formula - 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p _^3.
• oksihenasyon estado - -3, 3, 5.
• Valency ng arsenic - 3, 5.