Apa yang arsenik? Ciri-ciri, sifat dan penggunaannya

Arsenic - kimia kumpulan unsur nitrogen (Group 15 dalam jadual berkala). Ini kelabu metalik kilau bahan rapuh (α-arsenik) dengan kekisi kristal rombohedral. Apabila dipanaskan kepada 600 ° C Sebagai sublimates. Setelah penyejukan, wap, suatu pengubahsuaian baru - arsenik Kuning. Di atas 270 ° C semua Sebagai bergerak ke arsenik hitam.

Sejarah penemuan

Hakikat bahawa arsenik ini dikenali lama sebelum pengiktirafan unsur-unsur kimia. IV c. SM. e. Aristotle bercakap mengenai bahan yang dipanggil "sandarak", yang kini dipercayai mempunyai telah realgar, atau sulfida arsenik. Dan dalam BC Saya abad. e. Pliniy Starshy dan penulis Pedany Dioscoride digambarkan auripigment - pewarna Seperti ₂ S _3. Dalam XI dalam. n. e. berbeza tiga jenis "arsenik" putih (As ₄ O _6), kuning (As ₂ S _3), dan merah (As ₄ S _4). Item sendiri mungkin pertama kali diasingkan pada abad ke-XIII, Albert the Great, yang menyatakan kemunculan bahan logam seperti apabila Ars, juga dikenali sebagai As ₂ S ₃ telah dipanaskan dengan sabun dan air. Tetapi keyakinan pada hakikat bahawa ahli sains semula jadi adalah arsenik tulen, tidak. Bukti sebenar pertama peruntukan tulen unsur kimia bertarikh 1649. ahli farmasi Jerman Iogann Shreder disediakan arsenik, pemanasan ia di hadapan karbon monoksida. Kemudian Nicolas Lemery, doktor Perancis dan ahli kimia diperhatikan pembentukan unsur kimia ini dengan memanaskan campuran oksida, dan sabun kalium. Pada awal abad XVIII, arsenik sudah diketahui sebagai unik separa logam.

kelaziman

kerak dan bumi adalah kepekatan arsenik rendah adalah 1.5 ppm. Ia terdapat dalam tanah dan mineral dan boleh masuk ke dalam udara, air dan tanah akibat angin dan hakisan air. Tambahan pula, elemen yang memasuki atmosfera daripada sumber lain. Akibat daripada letusan gunung berapi di udara dilepaskan kira-kira 3 ribu. T arsenik setahun, mikroorganisma Borang 20 ribu. T metilarsina menentu setahun, dan akibat daripada pembakaran bahan api fosil pada tempoh yang sama diperuntukkan 80 ribu. T.

Walaupun pada hakikatnya bahawa As - racun, ia adalah satu komponen penting dalam kuasa beberapa haiwan dan mungkin manusia, walaupun dos yang diperlukan tidak melebihi 0.01 mg / hari.

Arsenik adalah amat sukar untuk menterjemahkan ke dalam keadaan larut air atau tidak menentu. Hakikat bahawa ia adalah agak mudah alih, bermakna kepekatan besar bahan dalam mana-mana satu tempat tidak boleh muncul. Dalam satu tangan, ini adalah baik, tetapi di pihak yang lain - mudahnya ia merebak, adalah alasan bahawa pencemaran arsenik menjadi masalah yang lebih besar. Disebabkan oleh aktiviti manusia, terutamanya melalui perlombongan dan peleburan, biasanya bergerak berhijrah unsur kimia, dan kini ia boleh didapati bukan sahaja di tempat-tempat tumpuan semula jadi.

Jumlah arsenik dalam kerak adalah kira-kira 5 g setiap tan. Dalam ruang, dianggarkan sebagai kepekatan 4 atom per juta atom silikon. Unsur ini diedarkan secara meluas. Sedikit hadir dalam keadaan asli. Biasanya, pembentukan 90-98% ketulenan arsenik berlaku bersama-sama dengan logam seperti antimoni dan perak. Sebahagian besar, bagaimanapun, adalah sebahagian daripada lebih daripada 150 mineral yang berbeza - sulfida, arsenides, sulphoarsenides dan arsenit. Arsenopyrite FeAsS adalah salah satu yang paling biasa mineral As-bearing. Lain-lain sebatian arsenik yang sama - mineral realgar Seperti ₄ S _4, auripigment Seperti ₂ S _3, FeAs loellingite dan enargite ₂ Cu ₃ keldai _4. Juga biasa oksida arsenik. Kebanyakan bahan ini adalah hasil sampingan peleburan tembaga, plumbum, kobalt, dan bijih emas.

Secara semula jadi, hanya ada satu isotop stabil arsenik - ⁷⁵ As. Antara isotop radioaktif tiruan dikeluarkan ⁷⁶ As c separuh hayat 26.4 jam. Arsenic-72, -74 dan -76 digunakan dalam diagnostik perubatan.

pengeluaran perindustrian dan penggunaan

Logam arsenik arsenopyrite disediakan oleh pemanasan untuk 650-700 ° C tanpa akses udara. Jika arsenopyrite dan logam lain bijih dipanaskan dengan oksigen, As mudah bertindak balas dengan mereka dalam bentuk sebatian mudah sublimes Seperti ₄ O _6, juga dikenali sebagai "arsenik putih". wap oksida dikumpulkan dan pekat, dan kemudian semula disucikan demi pemejalwapan. Kebanyakan Seperti yang dihasilkan oleh pengurangan karbon arsenik putih itu diperolehi.

penggunaan dunia arsenik logam adalah agak kecil - hanya beberapa ratus tan setahun. Banyak daripada apa yang dimakan, berasal dari Sweden. Ia digunakan dalam metalurgi kerana sifat-sifat metaloid itu. Kira-kira 1% daripada arsenik yang digunakan dalam pembuatan pukulan plumbum, kerana ia meningkatkan kebulatan titisan lebur. Sifat-sifat aloi galas berdasarkan plumbum adalah lebih baik dalam kedua-dua ciri-ciri haba dan mekanikal apabila ia mengandungi kira-kira 3% daripada arsenik. Kehadiran sejumlah kecil unsur kimia ini dalam aloi plumbum tempers mereka untuk digunakan dalam bateri dan perisai kabel. kekotoran kecil arsenik rintangan peningkatan kakisan dan sifat haba tembaga dan tembaga. Kimia unsur tulen Sebagai gangsa digunakan untuk memohon lapisan dan dalam piroteknik. Sangat arsenik mendapati permohonan dalam teknologi semikonduktor, di mana ia digunakan dengan silikon dan germanium, dan juga dalam bentuk galium arsenida (GaAs) dalam diod, laser dan transistor.

sebatian

Sejak arsenik valens adalah 3 dan 5, dan ia mempunyai beberapa pengoksidaan dari -3 hingga 5, elemen yang boleh membentuk pelbagai jenis sebatian. Kepentingan komersial paling penting oksida, asas bentuk yang merupakan As ₄ O ₆ dan As ₂ O _5. oksida Arsenous, biasanya dikenali sebagai arsenik putih, - hasil sampingan pemanggangan bijih tembaga, plumbum dan beberapa logam lain, serta bijih sulfida dan arsenopyrite. Beliau adalah bahan permulaan bagi kebanyakan sebatian lain. Di samping itu, ia digunakan dalam racun perosak, digunakan ejen decolorizing dalam pembuatan kaca dan pengawet untuk kulit. arsenik pentoksida terbentuk apabila terdedah kepada oksida (contohnya, asid nitrik) untuk arsenik putih. Ia adalah bahan utama racun serangga, racun herba dan pelekat untuk logam.

Arsine (Ash _3), gas tidak berwarna toksik yang terdiri daripada hidrogen dan arsenik, - adalah satu lagi bahan yang diketahui. Bahan, juga dikenali sebagai hidrogen arsenical disediakan oleh hidrolisis arsenides logam, dan pemulihan logam daripada sebatian arsenik dalam penyelesaian asid. Beliau telah menemui permohonan sebagai pendopan dalam semikonduktor dan gas racun tentera. Dalam bidang pertanian, penting asid arsenik (H ₃ Aso _4), plumbum Arsenate (PbHAsO ₄₎ dan kalsium Arsenate [Ca ₃ (ASO _{4) 2],} yang digunakan untuk mensterilkan tanah dan perosak kawalan.

unsur kimia membentuk kejamakan sebatian organik - arsenik. Kakodin (CH _{3) 2} As-As _{(CH3) 2,} sebagai contoh, yang digunakan dalam penyediaan bahan pengering digunakan secara meluas (agen pengeringan) - asid cacodylic. sebatian organik kompleks elemen yang digunakan dalam rawatan penyakit tertentu seperti disentri amuba disebabkan oleh mikroorganisma.

ciri-ciri fizikal

Apa yang arsenik dari segi sifat-sifat fizikal? Dalam keadaan yang paling stabil, ia adalah satu besi pepejal warna kelabu rapuh dengan kekonduksian elektrik dan haba yang rendah. Walaupun beberapa bentuk As adalah logam seperti, tugasan beliau kepada bukan logam - pencirian yang lebih tepat arsenik. Terdapat lain-lain jenis arsenik, tetapi mereka tidak dikaji dengan baik, bentuk metastabil terutama kuning, yang terdiri daripada molekul Seperti _4, seperti fosforus putih P _4. sublimes arsenik pada suhu 613 ° C, dan sebagai wap yang ia wujud sebagai molekul Seperti _4, yang tidak memisahkan kepada suhu kira-kira 800 ° C. penceraian lengkap molekul pada As ₂ berlaku pada 1700 ° C.

struktur atom dan keupayaan untuk membentuk ikatan

arsenik formula elektronik - 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ^{3 -} seperti nitrogen dan fosforus yang mempunyai lima elektron dalam petala luar, tetapi ia tidak sama dengan mereka di hadapan 18 elektron dalam lingkaran kedua terakhir bukan dua atau lapan. Penambahan 10 caj positif dalam teras semasa mengisi lima 3d-orbital sering menyebabkan penurunan umum awan elektron dan keelektronegatifan unsur meningkat. Arsenik dalam jadual berkala boleh dibandingkan dengan kumpulan-kumpulan lain, yang dengan jelas menunjukkan corak ini. Sebagai contoh, ia diterima secara umum bahawa zink lebih elektronegatif daripada magnesium dan galium - daripada aluminium. Walau bagaimanapun, dalam kumpulan berikut, perbezaan ini berkurangan, dan ramai yang tidak bersetuju dengan fakta bahawa Jerman keelektronegatifan silikon, walaupun banyak bukti kimia. Peralihan daripada 8- kepada membran 18-sel daripada fosforus untuk arsenik boleh meningkatkan keelektronegatifan, tetapi ia masih kontroversi.

Persamaan Sebagai shell luar dan P menunjukkan bahawa mereka boleh membentuk tiga ikatan kovalen setiap atom di hadapan tambahan pasangan elektron tak terbatas. oleh itu pengoksidaan mestilah 3 atau -3, bergantung kepada keelektronegatifan relatif bersama. Struktur arsenik juga mencadangkan kemungkinan menggunakan luaran d-orbital untuk pengembangan oktet yang membolehkan elemen untuk membentuk 5 hubungan. Ia direalisasikan hanya dalam tindak balas dengan fluorin. Kehadiran sepasang elektron bebas untuk pembentukan sebatian kompleks (melalui derma elektron) Seperti dalam atom nampaknya jauh lebih kecil daripada fosforus dan nitrogen.

Arsenik adalah stabil di udara kering tetapi dalam lembap ditutup dengan oksida hitam. wap Its sedang dibakar mudah membentuk Seperti ₂ O _3. Apa yang arsenik di negeri ini bebas? Ia boleh dikatakan tidak terdedah kepada air, alkali dan asid bukan pengoksidaan, tetapi dioksidakan dengan asid nitrik kepada keadaan 5. Sejak arsenik bertindak balas halogen, sulfur, dan banyak logam membentuk arsenides.

kimia analisis

bahan boleh dikesan secara kualitatif arsenik sebagai orpiment kuning mendakan di bawah tindakan 25% larutan asid hidroklorik. Kesan As, biasanya ditentukan oleh penukaran kepada Arsine, yang boleh dikesan oleh ujian Mac. Arsine Pemanasan terma terurai untuk membentuk cermin hitam arsenik dalam tiub yang sempit. Dengan kaedah yang Gutzeit siasatan impregnated dengan merkuri klorida di bawah tindakan Arsine gelap kerana hujan merkuri.

Ciri-ciri toksikologi arsenik

ketoksikan sel dan derivatif adalah secara meluas berbeza dalam julat yang luas, daripada Arsine sangat toksik dan derivatif organik untuk hanya As, yang agak lengai. Itulah arsenik, berkata penggunaan sebatian organik sebagai agen peperangan kimia (lewisite) dan ejen defoliant lepuh ( "ejen biru" berdasarkan campuran akueus 5% asid cacodylic, 26% garam natrium daripadanya).

Secara umum, derivatif unsur kimia ini merengsakan kulit dan menyebabkan dermatitis. Juga disyorkan perlindungan daripada penyedutan debu arsenik yang mengandungi, tetapi kebanyakan keracunan berlaku apabila dimakan. kepekatan maksimum yang dibenarkan As dalam debu setiap hari bekerja lapan jam adalah 0.5 mg / m ^3. Untuk Arsine dos dikurangkan kepada 0.05 bahagian per juta. Selain daripada penggunaan sebatian unsur kimia racun herba dan racun perosak, permohonan arsenik dalam farmakologi menghasilkan Salvarsan - pertama dadah berjaya terhadap sifilis.

Kesan ke atas kesihatan

Arsenik adalah salah satu elemen yang paling toksik. sebatian bukan organik kimia yang terdapat secara semula jadi dalam jumlah yang kecil. Pengguna mungkin terdedah kepada arsenik melalui makanan, air dan udara. Pendedahan juga boleh berlaku apabila terkena kulit dengan tanah atau air yang tercemar.

kandungan arsenik adalah agak rendah dalam makanan. Walau bagaimanapun, tahap dalam ikan dan kerang-kerangan boleh menjadi sangat tinggi, kerana mereka menyerap unsur aktif kimia air di mana mereka tinggal. Jumlah sebenar arsenik bukan organik di dalam ikan boleh menjadi bahaya kepada kesihatan manusia.

Kesan bahan-bahan juga tertakluk kepada orang-orang yang bekerja dengan mereka, tinggal di rumah yang dibina daripada kayu dirawat dengan mereka, dan di atas tanah pertanian, yang pada masa lalu digunakan racun perosak.

arsenik bukan organik boleh menyebabkan pelbagai kesan kesihatan seperti kerengsaan pada perut dan usus, menurun pengeluaran sel-sel darah merah dan putih, perubahan kulit, dan kerengsaan paru-paru. Ia adalah dianggap bahawa penyerapan jumlah hujan yang bahan ini boleh meningkatkan peluang kanser membangun, terutama kanser kulit, paru-paru, hati dan sistem limfa.

kepekatan yang sangat tinggi arsenik bukan organik adalah punca kemandulan dan keguguran pada wanita, dermatitis, menurunkan daya tahan terhadap jangkitan, masalah jantung dan kerosakan otak. Tambahan pula, unsur kimia ini boleh merosakkan DNA.

Lethal dos arsenik putih adalah 100 mg.

Sebatian organik elemen atau kanser, atau merosakkan kod genetik tidak menyebabkan, tetapi dos yang tinggi boleh menyebabkan kemudaratan kepada kesihatan manusia, yang akan menyebabkan gangguan saraf atau sakit di bahagian abdomen.

sebagai hartanah

kimia dan sifat fizikal arsenik berikut:

• Nombor atom - 33.
• berat atom - 74,9216.
• takat lebur kelabu acuan - 814 ° C pada tekanan 36 atmosfera.
• Ketumpatan kelabu acuan - 5.73 g / cm ³ pada 14 ° C.
• Ketumpatan borang kuning - 2.03 g / cm ³ pada 18 ° C.
• arsenik formula elektronik - 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p _^3.
• pengoksidaan negeri - -3, 3, 5.
• Valensi arsenik - 3, 5.