Mikä on arseeni? Ominaisuudet, ominaisuuksia ja sovelluksia

Arseeni - alkuainetta typpi (ryhmä 15 jaksollisen). Tämän harmaa metallinen kiilto haurasta ainetta (α-arseeni), jossa on romboedrisen kidehilan. Kun kuumennettiin 600 ° C: Kuten sublimoituu. Jäähtyessään, höyryä, uusi muutos - Yellow arseenia. Yli 270 ° C: ssa kaikki Kuten on siirtymässä musta arseenia.

Historia löytö

Se, että tämä arseeni oli tiedossa jo kauan ennen tunnustuksen alkuaineita. IV C. BC. e. Aristoteles puhui nimisen aineen "sandarak", joka on nyt uskotaan olleen realgar tai arseenia rikkivetyä. Ja minä luvulla eaa. e. Pliniy Starshy ja kirjoittajat Pedany Dioscoride kuvattu auripigment - väriaine Kuten _{2S 3.} In XI. n. e. erosivat kolmesta lajikkeesta "arseeni" valkoinen (As _{4O 6),} keltainen (As ₂ S _3), ja punainen (Kuten _{4S 4).} Itse kohde todennäköisesti eristettiin ensiksi XIII-luvulla, Albert Suuri, joka pani ulkonäkö metalli kaltaista ainetta, kun Ars, joka tunnetaan myös nimellä Kuten _{2S 3} kuumennettiin vedellä ja saippualla. Mutta luottamus siihen, että luonnollisen tiedemies oli puhdasta arseenia, ei. Ensimmäinen todellinen osoitus jakoa puhtaan alkuainetta on ajoitettu 1649. Saksan apteekkiin Iogann Shreder valmistettu arseenia, kuumentamalla sitä hiilimonoksidin läsnä ollessa. Myöhemmin Nicolas Lemery, ranskalainen lääkäri ja kemisti havaittu muodostumista tämän kemiallisen elementin kuumentamalla oksidi, ja potaskan saippuat. Alkuun mennessä XVIII vuosisadalla, arseenia tunnetaan jo ainutlaatuinen semi-metalli.

yleisyys

Maankuoren ja on alhainen arseenin pitoisuus oli 1,5 ppm. Se löytyy maaperästä, kivennäisaineiden ja voi päästä ilmaan, veteen ja maaperään tuulen ja veden eroosiota. Lisäksi elementti tulee ilmakehään muista lähteistä. Seurauksena tulivuorenpurkaukset ilmassa vapautuu noin 3000. T arseenia vuodessa, mikro-organismit muodostavat 20000. T haihtuvia metilarsina vuodessa, ja seurauksena fossiilisten polttoaineiden saman ajanjakson aikana on kohdistettu 80000. T.

Huolimatta siitä, että As - myrkkyä, se on tärkeä osa valtaa jotkut eläimet ja mahdollisesti ihmisen Vaikka tarvittava annos ei saa ylittää 0,01 mg / vrk.

Arseeni on erittäin vaikea kääntää vesiliukoista tai haihtuvia tilassa. Se, että se on melko liikkuva, tarkoittaa, että suuri aineen pitoisuus tahansa paikkaan, ei voi esiintyä. Toisaalta, tämä on hyvä, mutta toisaalta - helppous, jolla se leviää, on syy, että arseeni saastuminen on tulossa suurempi ongelma. Ihmisen toiminnan takia, pääasiassa kaivos- ja sulaminen, yleensä liikkumaton alkuainetta kulkeutuu, ja nyt se löytyy ei ainoastaan paikoissa sen luonnollisen pitoisuus.

Määrä arseenia kuori on noin 5 g tonnia kohti. Tilaa, se on arvioitu pitoisuus 4-atomia kohden miljoonaa piiatomia. Tämä elementti on laajalle levinnyt. Pieni määrä on läsnä natiivissa tilassa. Tyypillisesti muodostuminen 90-98%: n puhtaudella arseenia esiintyy yhdessä metallien, kuten antimonia ja hopea. Suurin osa siitä on kuitenkin osa yli 150 erilaista mineraaleja - sulfidit, arsenideista, sulphoarsenides ja Arseniitti. Arsenopyrite FeAsS on yksi yleisimmistä Kuten sisältävät mineraalit. Muiden yhteisten arseeniyhdisteet - mineraalit realgar Kuten _{4S 4,} auripigment Kuten _{2S 3,} löllingiitti Feas ja enargiitti ₂ Cu ₃ AsS _4. Myös yhteinen arseeni oksidi. Suurin osa tästä materiaalista on sivutuote sulatus kupari, lyijy, koboltti, ja kulta malmit.

Luonnossa on ainoastaan yksi stabiili isotooppi arseenin - ⁷⁵ As. Niistä keinotekoiset radioaktiiviset isotoopit julkaissut ⁷⁶ C puoliintumisaika 26,4 tuntia. Arseeni-72, -74 ja -76 käytetään lääketieteellisessä diagnostiikassa.

Teollinen tuotanto ja käyttö

Metalli arseeni arseenikiisusta valmistettiin kuumentamalla 650-700 ° C: ssa ilman pääsyn ilmaa. Jos arseenikiisun ja muiden metallien malmien lämmitetään happea, As helposti reagoi niiden kanssa yhdisteen muodossa helposti sublimoituu Kuten _{4O 6,} joka tunnetaan myös nimellä "white arseeni". oksidi höyryt otettiin talteen ja kondensoidaan, ja sen jälkeen uudelleen puhdistettiin sublimoimalla. Useimmat Koska se on valmistettu hiili pelkistämällä valkoinen arseenin Näin saatu.

Maailmanlaajuinen kulutus metallisen arseenin on suhteellisen pieni - vain muutama sata tonnia vuodessa. Paljon siitä, mitä kulutetaan, tulee Ruotsista. Sitä käytetään metallurgian koska sen metalloidi ominaisuuksia. Noin 1% arseenia käytetään valmistuksessa lyijyn, koska se parantaa pyöreys sulapisaroilla. Ominaisuudet laakerilejeeringin lyijy- parannetaan sekä lämpö- ja mekaanisia ominaisuuksia, kun ne sisältävät noin 3% arseenia. Kun läsnä on pieniä määriä tätä alkuaine lyijylejeerinkejä lievennetään niitä käytettäväksi paristojen ja kaapelin panssari. Pienet epäpuhtaudet ovat arseeni kasvu korroosionkestävyys ja lämpöominaisuudet kuparia ja messinkiä. Puhdas alkuaine kemiallinen pronssi käytetään päällysteiden ja pyrotekniikkaa. Erittäin arseeni löytää sovellutuksen puolijohde-teknologiaa, jossa sitä käytetään pii ja germanium, sekä muodossa galliumarsenidi (GaAs), että diodit, laserit ja transistorit.

yhdisteinä

Koska arseeni valenssi on 3 ja 5, ja sillä on useita hapetustiloissa -3-5, elementti voi muodostaa erilaisia yhdisteitä. Tärkein kaupallinen merkitys sen oksideja, perus- muotoja, jotka ovat As _{4O 6} ja As _{2O 5.} Arsenikkipitoisen oksidi, yleisesti tunnettu valkoinen arseenin, - sivutuotteena paahtamalla malmeja kuparin, lyijyn ja joitakin muita metalleja, samoin kuin sulfidimalmit ja arseenikiisun. Hän on lähtöaineena useimpien muiden yhdisteiden. Lisäksi sitä käytetään torjunta-aineet, käytetään väriä poistavaa ainetta lasin valmistuksessa ja säilöntäaine nahkaa. arseenipentoksidi muodostuu, kun altistetaan hapettimen (esim., typpihappo) valkoiseen arseenia. Se on tärkein ainesosa hyönteisten, rikkakasvien ja liima metallia.

Arsiini (ASH _3), myrkyllinen väritön kaasu, joka koostuu vedystä ja arseenia, - on toinen tunnettu aine. Aine, jota kutsutaan myös arseenipohjainen vety, valmistetaan hydrolysoimalla metalli- arsenideista, ja metalli toipuminen arseeniyhdisteet happamissa liuoksissa. Hän on löytänyt hakemuksen lisäaineena puolijohteissa ja armeijan myrkkykaasun. Maataloudessa, suuri merkitys arseenihappo (H ₃ ASO _4), lyijyn arsenaattia (PbHAsO ₄₎ ja kalsium arsenaatin [Ca ₃ (ASO _{4) 2],} joita käytetään steriloida maaperän ja tuholaisten torjunta.

Arseeni - alkuaine muodostaa useita orgaanisia yhdisteitä. Kakodin (CH _{3) 2} As-As _{(CH3) 2,} esimerkiksi, käytetään valmistuksessa laajasti käytetty kuivausainetta (kuivausaine) - kakodyylihappo. Monimutkaisia orgaanisia alkuaineen yhdistettä käytetään tiettyjen sairauksien hoidossa, kuten amoebic punatauti mikro-organismien aiheuttamia.

fysikaaliset ominaisuudet

Mikä on arseeni sen fyysisten ominaisuuksien? Sen kaikkein vakaa tila, se on hauras kiinteä teräs harmaa väri heikosti lämpöä ja sähkönjohtavuus. Vaikka joitakin muotoja Koska ovat metalli-like, tehtävästään ei-metallit - tarkempi karakterisointi arseenia. On olemassa muita arseenia, mutta ne eivät ole kovin hyvin tutkittu, erityisesti keltainen metastabiili muoto, joka koostuu molekyyleistä, kuten _4, kuten valkoista fosforia P _4. Arseeni sublimoituu lämpötilassa 613 ° C, ja koska höyryn se on olemassa molekyylejä Kuten _4, jotka eivät hajoa lämpötilaan noin 800 ° C: ssa Täydellinen dissosiaatio molekyylien Kuten ₂ tapahtuu 1700 ° C: ssa

Atomin rakenne ja kyky muodostaa sidoksia

Elektroninen arseeni kaava - 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ^{3 -} kuten typen ja fosforin, joilla on viisi elektronien ulkokuori, mutta se eroaa niistä, kun läsnä on 18 elektronien toiseksi viimeisessä kuoren sijasta kaksi tai kahdeksan. Lisäksi 10 positiivista varausta ydin täytön aikana viiden 3d-orbitaalien aiheuttaa usein yleisen pienenemisen elektronin pilvi ja lisäämällä elektronegatiivisuus elementtejä. Arseeni jaksollisen voidaan verrata muiden ryhmien kanssa, jotka osoittavat selvästi tämän kuvion. Esimerkiksi, se on yleisesti hyväksytty, että sinkki on elektronegatiivinen kuin magnesiumia ja gallium - kuin alumiini. Kuitenkin seuraava ryhmä, tämä ero pienenee, ja monet eivät hyväksy sitä, että Saksan elektronegatiivisuutta piin huolimatta runsaasti kemiallisten todisteita. Tämä siirtyminen 8- 18-solun kalvon fosforin arseenin voi lisätä elektronegatiivisuus, mutta se on edelleen kiistanalainen.

Samankaltaisuus Koska ulkokuoren ja P osoittaa, että ne voivat muodostaa kolme kovalenttisia sidoksia atomia kohti, kun läsnä on sitoutumattoman elektroniparin. Hapetus on siis oltava +3 tai -3, riippuen keskinäinen suhteellinen elektronegatiivisuus. Rakenne arseeni ehdottaa myös mahdollisuus käyttää ulkoista d-orbitaalit varten laajentamiseen oktetti, joka mahdollistaa sen, että elementti muodostaa 5 siteet. Se toteutetaan ainoastaan reaktiolla fluorin. Kun läsnä on vapaa elektronipari muodostamiseksi kompleksin yhdisteiden (elektronimikroskopian avulla luovutus) Kuten atomi tulee paljon pienempi kuin fosfori ja typpi.

Arseeni on stabiili kuivassa ilmassa, mutta kostea peitetty mustalla oksidi. Sen höyryt poltetaan helposti muodostaa Kuten _{2O 3.} Mikä on arseenia vapaassa tilassa? Se ei käytännössä ole alttiina veden, emästen ja ei-hapettavien happojen, mutta hapetetaan typpihappoa tilaan +5. Koska arseeni reagoivat halogeenit, rikki, ja monet metallit muodostavat arsenideista.

analyyttinen kemia

Aine voidaan havaita kvalitatiivisesti arseenin keltaisena orpiment saostuu vaikutuksesta 25% kloorivetyhappoliuosta. Jälkiä Kuten, määritetään yleensä sen muuntaminen arsiinia, joka voidaan havaita maaliskuun testi. Arsiini hajotetaan termisesti, jolloin muodostuu musta peili arseenia kapealla putkeen. Menetelmällä Gutzeit koetin kyllästetty elohopeakloridin vaikutuksen alaisena arsiinin pimentää saostumisen vuoksi elohopeaa.

arseeni toksikologisiin

solutoksisuutta ja sen johdannaiset ovat laajalti vaihtelee laajalla alueella, välillä erittäin myrkyllisiä arsiinia ja sen orgaanisten johdannaisten yksinkertaisesti Kuten, joka on suhteellisen inertti. Että on arseeni, mainittu käyttö sen orgaanisten yhdisteiden kuten sodassa käytettäviä kemiallisia aineita (levisiitin) ja vesakkomyrkky blister aine ( "agentti sininen", joka perustuu vesipitoiseen seokseen, jossa oli 5% on kakodyylihappo, 26% natrium- suola).

Yleisesti, johdannaiset tämä alkuaine ärsyttää ihoa ja aiheuttaa ihotulehdusta. Suositellaan myös suojaa hengittäminen arseenia sisältävästä pölystä, mutta useimmat myrkytys tapahtuu, kun nautittuina. Suurin sallittu pitoisuus Kuten pöly kahdeksan tunnin päivä on 0,5 mg / m ^3. Ja arsiini annosta vähennetään 0,05 ppm. Lisäksi yhdisteiden käyttö alkuaine herbisideinä ja torjunta-aineiden, arseenin hakemus farmakologian tuotti salvarsan - ensimmäinen onnistunut lääke vastaan syfilis.

Vaikutus terveyteen

Arseeni on yksi myrkyllisiä osia. Epäorgaanisten kemiallisten luonnostaan pieninä määrinä. Käyttäjät voivat altistua arseenin kautta ruokaa, vettä ja ilmaa. Altistuminen voi myös esiintyä kosketukseen ihon kanssa saastuneen maaperän tai veden.

arseenipitoisuudesta on varsin alhainen elintarvikkeissa. Kuitenkin sen tasot kalojen ja äyriäisten voi olla hyvin suuri, koska ne imevät kemiallisesti vaikuttavasta osa vedestä, jossa he elävät. Merkittävä määrä epäorgaanista arseenia kaloissa voi olla vaaraa ihmisten terveydelle.

Aineiden vaikutuksista sovelletaan myös ihmisiä, jotka työskentelevät heidän kanssaan, elävät talot rakennettu puusta niillä käsiteltyjen ja maatalousmaata, joka aiemmin käytetty torjunta-aineita.

Epäorgaanisen arseenin voi aiheuttaa erilaisia terveysvaikutuksia, kuten ärsytystä vatsan ja suoliston, vähentynyt punaisten ja valkoisten verisolujen, ihon muutoksia ja keuhkojen ärsytystä. Oletetaan, että imeytymistä huomattava määrä tätä ainetta voi lisätä mahdollisuuksia sairastua syöpään, erityisesti ihosyövän, keuhko-, maksa- ja imunestejärjestelmän.

Erittäin suuret pitoisuudet epäorgaanisen arseenin ovat hedelmättömyyden aiheuttaja ja keskenmenon naisilla, ihottuma, alentamalla vastustuskykyä infektioita, sydän ongelmia ja aivovaurioita. Lisäksi tämä alkuaine voidaan vahingoittaa DNA: ta.

Tappava annos valkoinen arseeni on 100 mg.

Orgaaninen alkuaineen yhdisteen tai syövän tai vahingoittaa geneettistä koodia eivät aiheuta, mutta suuret annokset voivat aiheuttaa haittaa ihmisten terveydelle, kuten aiheuttaa hermoston häiriöt tai vatsakipua.

kuten ominaisuudet

Kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet arseenin seuraavista:

• Järjestysluku - 33.
• Atomipaino - 74,9216.
• Sulamispiste harmaahomeen - 814 ° C paineessa 36 atm.
• Tiheys harmaahomeen - 5,73 g / cm ³ 14 ° C: ssa
• Tiheys keltainen muodossa - 2,03 g / cm ³ 18 ° C: ssa
• Elektroninen arseeni kaava - 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p _^3.
• hapetustilassa - -3, +3, +5.
• Valenssi arseenin - 3, 5.