Hvala ti
Stranica pruža referentne informacije samo u informativne svrhe. Dijagnoza i liječenje bolesti moraju se provoditi pod nadzorom specijaliste. Svi lijekovi imaju kontraindikacije. Konsultacija sa specijalistom je obavezna!
Opće informacije
Jedinstvenost arsenik je da se može naći svuda - u stijenama, mineralima, vodi, zemljištu, životinjama i biljkama. Čak se naziva i sveprisutnim elementom. Arsen je rasprostranjen u različitim geografskim regionima Zemlje zbog hlapljivosti njegovih jedinjenja i njihove visoke rastvorljivosti u vodi. Ako je klima u regionu vlažna, element se ispere iz zemlje, a zatim odnese podzemnim vodama. Površinske vode i dubine rijeka sadrže od 3 µg/l do 10 µg/l supstance, a morske i okeanske vode sadrže mnogo manje, oko 1 µg/l.Arsen se u odraslom ljudskom tijelu nalazi u količinama od približno 15 mg. Najviše se nalazi u jetri, plućima, tankom crijevu i epitelu. Apsorpcija supstance se dešava u želucu i crevima.
Antagonisti supstance su fosfor, sumpor, selen, vitamini E, C, kao i neke aminokiseline. Zauzvrat, ova supstanca ometa tjelesnu apsorpciju selena, cinka, vitamina A, E, C i folne kiseline.
Tajna njegovih prednosti je u njegovoj količini: u maloj dozi obavlja niz korisnih funkcija; a kod velikih je moćan otrov.
Funkcije:
- Poboljšanje apsorpcije fosfora i azota.
- Stimulacija hematopoeze.
- Slabljenje oksidativnih procesa.
- Interakcija sa proteinima, lipoičnom kiselinom, cisteinom.
Arsen kao hemijski element
Arsen je klasifikovan kao hemijski element grupe V periodnog sistema i pripada porodici azota. U prirodnim uslovima, ova supstanca je predstavljena jedinim stabilnim nuklidom. Više od deset radioaktivnih izotopa arsena je umjetno dobiveno, sa širokim rasponom vrijednosti poluraspada - od nekoliko minuta do nekoliko mjeseci. Formiranje pojma povezano je s njegovom upotrebom za istrebljenje glodara - miševa i štakora. Latinski naziv Arsenicum (As) izvedeno od grčke riječi " arsen", Šta znači: moćan, jak.Istorijski podaci
Arsen u svom čistom obliku otkriven je tokom alhemijskih eksperimenata u srednjem vijeku. A njegovi spojevi su ljudima poznati od davnina, koristili su se za proizvodnju lijekova i boja. Danas se arsen na posebno svestran način koristi u metalurgiji.Istoričari su jedan od perioda ljudskog razvoja nazvali bronzanim periodom. U to vrijeme ljudi su prešli s kamenog oružja na poboljšano bronzano oružje. Bronza je jedinjenje ( legura) lim sa bakrom. Prema istoričarima, prva bronza je izlivena u dolini Tigra i Eufrata, oko 30. veka. BC. U zavisnosti od procentualnog sastava komponenti uključenih u leguru, bronza koju su izlili različiti kovači mogla je imati različita svojstva. Naučnici su otkrili da je najbolja bronza s vrijednim svojstvima legura bakra koja sadrži do 3% kalaja i do 7% arsena. Takva bronca se lako lijevala i bolje je kovala. Vjerojatno je tijekom topljenja ruda bakra pomiješana sa produktima trošenja minerala bakar-arsen sulfida, koji su imali sličan izgled. Drevni majstori su cijenili dobra svojstva legure, a zatim su namjerno tražili nalazišta minerala arsena. Da bismo ih pronašli, koristili smo specifično svojstvo ovih minerala da ispuštaju miris bijelog luka kada se zagrijavaju. Ali s vremenom je prestalo topljenje bronze koja sadrži jedinjenja arsena. Najvjerojatnije se to dogodilo zbog činjenice da se trovanje vrlo često događalo prilikom ispaljivanja tvari koje sadrže arsen.
Naravno, u dalekoj prošlosti ovaj element je bio poznat samo u obliku svojih minerala. U staroj Kini poznavali su čvrsti mineral nazvan realgar, koji je, kako je sada poznato, sulfid sastava As4S4. riječ " realgar"prevedeno sa arapskog znači" rudnika prašine" Ovaj mineral se koristio za klesanje kamena, ali je imao jedan značajan nedostatak: na svjetlu ili pri zagrijavanju, realgar se "kvario", jer se pod utjecajem toplinske reakcije pretvarao u sasvim drugu tvar, As2S3.
Naučnik i filozof Aristotel u 4. veku BC. dao ime ovom mineralu - “ sandarac" Tri veka kasnije, rimski naučnik i pisac Plinije Stariji zajedno sa doktorom i botaničarom Dioscorides opisao još jedan mineral tzv orpiment. Latinsko ime minerala je prevedeno “ zlatna boja" Ovaj mineral je korišten kao žuta boja.
U srednjem veku, alhemičari su izolovali tri oblika supstance: žuti arsen ( je sulfid As2S3), crvena ( sulfid As4S4) i bijelo ( oksid As2O3). Bijela nastaje sublimacijom nekih nečistoća arsena tokom pečenja bakrenih ruda koje sadrže ovaj element. Kondenzirao se iz gasne faze i taložio u obliku bijelog premaza, nakon čega je sakupljen.
U 13. veku, alhemičari su zagrejali žuti arsen i sapun da bi proizveli supstancu nalik metalu koja je možda bila prvi primer čiste supstance proizvedene veštački. Ali nastala supstanca prekršila je ideje alhemičara o mističnoj "vezi" sedam njima poznatih metala sa sedam astronomskih objekata - planeta; zato su alhemičari nastalu supstancu nazvali "nelegitimnim metalom". Primijetili su jedno zanimljivo svojstvo u vezi s tim - supstanca je mogla dati bakru bijelu boju.
Arsen je jasno identifikovan kao samostalna supstanca početkom 17. veka, kada je farmaceut Johann Schröder prilikom redukcije oksida ugljenom, dobio sam ga u čistom obliku. Nekoliko godina kasnije, francuski lekar i hemičar Nicola Lemery uspjeli dobiti ovu supstancu zagrijavanjem njenog oksida u mješavini s potašom i sapunom. U sljedećem stoljeću već je bio dobro poznat i nazivan neobičnim „polumetalom“.
švedski naučnik Scheele eksperimentalno dobijen arsenov vodonik i arsenska kiselina. U isto vrijeme A.L. Lavoisier prepoznao ovu supstancu kao samostalan hemijski element.
Biti u prirodnim uslovima
Element se često nalazi u prirodnim uslovima u jedinjenjima sa bakrom, kobaltom, niklom i gvožđem. U zemljinoj kori ga nema mnogo – oko 5 grama po toni, što je otprilike isto koliko i kalaja, molibdena, germanijuma, volframa i broma.
Sastav minerala koji ovaj hemijski element formira ( danas ih ima više od 200), zbog “polumetalnih” svojstava elementa. Može biti u negativnom i pozitivnom oksidacionom stanju i stoga se lako kombinuje sa mnogim drugim elementima; u pozitivnoj oksidaciji, arsen igra ulogu metala ( na primjer, u sulfidima), ako je negativan – nemetalni ( u arsenidima). Minerali koji sadrže arsen imaju složen sastav. Sam element može zamijeniti atome antimona, sumpora i metala u kristalnoj rešetki.
Mnoga jedinjenja metala i arsena, sudeći po njihovom sastavu, češće su intermetalna jedinjenja nego arsenidi; Neki od njih se razlikuju po promjenjivom sadržaju glavnog elementa. Nekoliko metala može istovremeno biti prisutno u arsenidima, a atomi ovih metala, sa bliskim ionskim radijusima, mogu zamijeniti jedni druge u kristalnoj rešetki u proizvoljnim omjerima. Svi minerali klasifikovani kao arsenidi imaju metalni sjaj. Oni su neprozirni, teški, a njihova tvrdoća je niska.
Primjer prirodnih arsenida ( ima ih oko 25) može poslužiti mineralima kao što su skuterudit, saflorit, rammelsbergit, niklskuterudit, niklin, lolingit, sperilit, maučerit, algodonit, langizit, klinosaflorit. Ovi arsenidi imaju veliku gustinu i pripadaju grupi „superteških“ minerala.
Najčešći mineral je arsenopirit ( ili, kako se još naziva, arsenički pirit). Ono što se hemičarima čini zanimljivim je struktura onih minerala u kojima je arsen prisutan istovremeno sa sumporom i u kojima igra ulogu metala, budući da je grupisan sa drugim metalima. Ovi minerali su arsenosulvanit, girodit, arsenogaučekornit, freibergit, goldfieldit, tenantit, argentotennantit. Struktura ovih minerala je veoma složena.
Prirodni sulfidi kao što su realgar, orpiment, dimorfit, getčelit, imaju pozitivno oksidaciono stanje As ( lat. oznaka arsena). Ovi minerali se pojavljuju kao male inkluzije, iako su kristali velike veličine i težine povremeno iskopani u nekim područjima.
Zanimljiva je činjenica da prirodne soli arsenske kiseline, nazvane arsenati, izgledaju vrlo različito. Eritrit ima kobaltnu boju, dok su skorodit, annabergit i simpsit zeleni. A görnezit, köttigitite i rooseveltite su potpuno bezbojni.
U centralnom regionu Švedske postoje kamenolomi u kojima se kopa ruda feromangana. U ovim kamenolomima pronađeno je i opisano više od pedeset uzoraka minerala koji su arsenati. Neki od ovih arsenata nisu pronađeni nigdje drugdje. Stručnjaci vjeruju da su ovi minerali nastali na niskim temperaturama kao rezultat interakcije arsenske kiseline s drugim tvarima. Arsenati su produkti oksidacije određenih sulfidnih ruda. Obično nemaju nikakvu vrijednost osim estetske vrijednosti. Takvi minerali su ukrasi mineraloških zbirki.
Imena minerala su data na različite načine: neki od njih su dobili imena po naučnicima i istaknutim političkim ličnostima; drugi su dobili imena po lokalitetu na kojem su pronađeni; drugi su nazvani grčkim terminima koji označavaju njihova osnovna svojstva ( na primjer boja); četvrti su imenovani skraćenicama koje su označavale početna slova imena ostalih elemenata.
Na primjer, zanimljivo je formiranje drevnog imena za takav mineral kao što je nikal. Ranije se zvao kupfernikl. Nemački rudari koji su radili na razvoju bakra pre pet do šest vekova sujeverno su se plašili zlog planinskog duha, kojeg su zvali nikl. njemačka riječ " kupfer"značio" bakar" Zvali su "prokleti" ili "lažni" bakar Kupfernikl. Ova ruda je bila vrlo slična bakru, ali se iz nje nije mogao dobiti bakar. Ali pronašao je svoju primjenu u proizvodnji stakla. Uz njegovu pomoć staklo je obojeno zelenom bojom. Kasnije je iz ove rude izolovan novi metal i nazvan nikal.
Čisti arsen je prilično inertan u svojim hemijskim svojstvima i može se naći u svom prirodnom stanju. Izgleda kao spojene igle ili kocke. Takav grumen je lako samljeti u prah. Sadrži do 15% nečistoća ( kobalt, gvožđe, nikl, srebro i drugi metali).
Sadržaj As u zemljištu se po pravilu kreće od 0,1 mg/kg do 40 mg/kg. U područjima gdje se nalazi ruda arsena i na području vulkana, tlo može sadržavati vrlo velike količine As - do 8 g/kg. Upravo to je stopa u nekim područjima Novog Zelanda i Švicarske. U takvim područjima flora umire, a životinje obolijevaju. Ista situacija je tipična za pustinje i stepe, gdje se arsen ne ispire iz tla. U poređenju sa prosječnim sadržajem, obogaćenim se smatraju i glinene stijene, jer sadrže četiri puta više tvari arsena.
Ako se čista tvar kao rezultat biometilacije pretvori u hlapljivo organoarsensko jedinjenje, onda se iz tla prenosi ne samo vodom, već i vjetrom. Biometilacija je dodavanje metil grupe da bi se formirala C–As veza. Ovaj proces se provodi uz sudjelovanje supstance metilkobalamin - metilirani derivat vitamina B12. Biometilacija As se dešava i u morskoj i u slatkoj vodi. To dovodi do stvaranja organoarsenskih jedinjenja kao što su metilarsonska i dimetilarsinska kiselina.
U onim područjima gdje nema specifičnog zagađenja koncentracija arsena je 0,01 μg/m3, au industrijskim područjima gdje se nalaze elektrane i tvornice koncentracija dostiže nivo od 1 μg/m3. U područjima gdje se nalaze industrijski centri, taloženje arsena je intenzivno i iznosi do 40 kg/m2. km godišnje.
Hlapljiva jedinjenja arsena, kada njihova svojstva još nisu bila u potpunosti proučena, donosila su mnogo nevolja ljudima. Masovna trovanja nisu bila neuobičajena ni u 19. vijeku. Ali doktori nisu znali razloge trovanja. A otrovna supstanca je bila sadržana u zelenim bojama za tapete i gipsu. Visoka vlažnost dovela je do stvaranja plijesni. Pod uticajem ova dva faktora nastajale su isparljive organoarsenske supstance.
Postoji pretpostavka da je proces stvaranja isparljivih organoarsenih derivata mogao uzrokovati odloženo trovanje cara. Napoleonšto je dovelo do njegove smrti. Ova pretpostavka se zasniva na činjenici da su 150 godina nakon njegove smrti u njegovoj kosi pronađeni tragovi arsena.
Arsenske supstance se nalaze u umjerenim količinama u nekim mineralnim vodama. Općeprihvaćeni standardi utvrđuju da u ljekovitim mineralnim vodama koncentracija arsena ne smije biti veća od 70 µg/l. U principu, čak i ako je koncentracija supstance veća, može dovesti do trovanja samo uz stalnu, dugotrajnu upotrebu.
Arsen se može naći u prirodnim vodama u različitim jedinjenjima i oblicima. Trovalentni arsen, na primjer, mnogo je puta toksičniji od petovalentnog arsena.
Neke morske alge mogu akumulirati arsen u takvim koncentracijama da su opasne za ljude. Takve alge mogu lako rasti, pa čak i razmnožavati se u kiseloj sredini arsena. U nekim zemljama se koriste kao sredstva za kontrolu štetočina ( protiv pacova).
Hemijska svojstva
Arsen se ponekad naziva metalom, ali u stvarnosti je više nemetal. Ne stvara soli u kombinaciji s kiselinama, ali je sama po sebi supstanca koja stvara kiseline. Zbog toga se naziva i polumetal. Kao i fosfor, arsen može postojati u različitim alotropnim oblicima.Jedan od ovih oblika je sivi arsen, prilično krhka supstanca. Njegova fraktura ima svijetli metalni sjaj ( stoga je njegovo drugo ime "metal arsenik"). Električna provodljivost ovog polumetala je 17 puta manja od bakra, ali u isto vrijeme 3,6 puta veća od žive. Što je temperatura viša, to je niža električna provodljivost. Ovo tipično svojstvo metala karakteristično je i za ovaj polumetal.
Ako se para arsena kratko vrijeme ohladi na temperaturu od –196 stepeni ( ovo je temperatura tečnog azota), dobićete meku, prozirnu, žutu supstancu koja izgleda kao žuti fosfor. Gustoća ove supstance je mnogo manja od gustine metala arsena. Žuti arsen i pare arsena sastoje se od molekula koji imaju oblik tetraedra ( one. piramidalnog oblika sa četiri baze). Molekuli fosfora imaju isti oblik.
Pod utjecajem ultraljubičastog zračenja, kao i kada se zagrije, žuti arsen trenutno prelazi u siv; Ova reakcija oslobađa toplotu. Ako se pare kondenziraju u inertnoj atmosferi, tada nastaje drugi oblik ovog elementa - amorfni. Ako se para arsena taloži na staklo, formira se zrcalni film.
Struktura elektronske spoljašnje ljuske ovog elementa je ista kao i kod fosfora i azota. Arsen, kao i fosfor, može formirati tri kovalentne veze.
Ako je vazduh suv, tada As ima stabilan oblik. Od vlažnog zraka postaje dosadan i na vrhu se prekriva crnim oksidom. Kada se zapali, para arsena lako gori plavim plamenom.
Kao što je u svom čistom obliku prilično inertan; alkalije, voda i razne kiseline koje nemaju oksidirajuća svojstva ne utječu ni na koji način. Ako uzmete razrijeđenu dušičnu kiselinu, ona će oksidirati čisti A u ortoarsenovu kiselinu, a ako uzmete koncentriranu dušičnu kiselinu, oksidiraće je u ortoarsensku kiselinu.
Kao što reaguje sa sumporom i halogenima. U reakcijama sa sumporom nastaju sulfidi različitog sastava.
Arsen je kao otrov
Sva jedinjenja arsena su otrovna.Akutno trovanje ovim supstancama manifestuje se bolovima u stomaku, dijarejom, povraćanjem i depresijom centralnog nervnog sistema. Simptomi intoksikacije ovom supstancom vrlo su slični simptomima kolere. Stoga su se u sudskoj praksi u prošlosti često susreli slučajevi upotrebe arsena kao otrova. Najuspješnije korišteno otrovno jedinjenje u kriminalne svrhe je arsenik trioksid.
U onim područjima gdje postoji višak tvari u vodi i tlu, ona se akumulira u štitnoj žlijezdi ljudi. Kao rezultat toga, razvijaju endemsku strumu.
Trovanje arsenom
Simptomi trovanja arsenom uključuju metalni ukus u ustima, povraćanje i jak bol u stomaku. Kasnije se mogu javiti napadi ili paraliza. Trovanje može dovesti do smrti. Najrasprostranjeniji i najpoznatiji protuotrov za trovanje arsenom je mlijeko. Glavni protein mlijeka je kazein. S arsenom stvara nerastvorljivo jedinjenje koje se ne apsorbira u krv.Do trovanja dolazi:
1.
Prilikom udisanja spojeva arsena u obliku prašine ( najčešće - u nepovoljnim proizvodnim uslovima).
2.
Prilikom pijenja zatrovane vode i hrane.
3.
Prilikom upotrebe određenih lijekova. Višak tvari se taloži u koštanoj srži, plućima, bubrezima, koži i crijevnom traktu. Postoji veliki broj dokaza da su neorganska jedinjenja arsena kancerogena. Zbog dugotrajne konzumacije vode ili lijekova otrovane arsenom, može se razviti rak kože niskog stupnja ( Bowenov rak) ili hemangioendoteliom jetre.
U slučaju akutnog trovanja potrebno je ispiranje želuca kao prva pomoć. U stacionarnim uslovima radi se hemodijaliza za čišćenje bubrega. Za primjenu kod akutnih i kroničnih trovanja koristi se Unithiol - univerzalni protuotrov. Dodatno se koriste antagonističke supstance: sumpor, selen, cink, fosfor; a obavezan je i kompleks vitamina i aminokiselina.
Simptomi predoziranja i nedostatka
Mogući znaci nedostatka arsena manifestuju se smanjenjem koncentracije triglicerida u krvi, povećanjem plodnosti i pogoršanjem razvoja i rasta organizma.Arsen je vrlo toksična supstanca; jedna doza od 50 mg može biti smrtonosna. Predoziranje se manifestuje razdražljivošću, alergijama, glavoboljom, dermatitisom, ekcemom, konjuktivitisom, depresijom respiratorne funkcije i nervnog sistema, te oštećenjem funkcije jetre. Predoziranje nekom supstancom povećava rizik od razvoja raka.
Izvorom elementa smatraju se: biljni i životinjski proizvodi, morski plodovi, žitarice, žitarice, duhan, vino, pa čak i voda za piće.
Nema potrebe da brinete o unosu ovog mikroelementa u našu prehranu – nalazi se u gotovo svim proizvodima životinjskog i biljnog porijekla, osim u rafiniranom šećeru. Dolazi nam u dovoljnim količinama sa hranom. Proizvodi koji su njime posebno bogati, poput škampa, jastoga, jastoga - da biste izbjegli predoziranje, treba jesti umjereno kako ne biste unijeli preveliku količinu otrova.
Jedinjenja arsena mogu ući u ljudski organizam s mineralnom vodom, morskim plodovima, sokovima, vinima od grožđa, lijekovima, herbicidima i pesticidima. Ova supstanca se akumulira uglavnom u retikuloendotelnom sistemu, kao iu plućima, koži i bubrezima. Nedovoljnim dnevnim unosom supstance u organizam smatra se 1 mcg/dan. Prag toksičnosti je približno 20 mg.
Velika količina elementa nalazi se u ribljem ulju i, začudo, u vinima. U normalnoj vodi za piće sadržaj supstance je nizak i nije opasan po zdravlje - približno 10 µg/l. Neki regioni sveta ( Meksiko, Tajvan, Indija, Bangladeš) su poznati po tome što imaju visok nivo arsena u vodi za piće ( 1 mg/l), pa se tamo ponekad dešavaju masovna trovanja građana.
Arsen sprječava gubitak fosfora u tijelu. Vitamin D je regulacijski faktor u procesu metabolizma fosfora i kalcija, a arsen zauzvrat reguliše metabolizam fosfora.
Poznato je i da se neki oblici alergija razvijaju zbog nedostatka arsena u organizmu.
Element u tragovima se koristi za povećanje apetita u slučaju anemije. Za trovanje selenom, arsen je odličan protivotrov. Eksperimentalne studije na miševima pokazale su da precizno izračunate doze supstance pomažu u smanjenju incidencije raka.
Kada se koncentracija nekog elementa u tlu ili hrani poveća, dolazi do intoksikacije. Teška intoksikacija može dovesti do ozbiljnih bolesti kao što su rak larinksa ili leukemija. Štaviše, povećaće se i broj umrlih.
Poznato je da se 80% supstance koja sa hranom uđe u organizam šalje u gastrointestinalni trakt i odatle ulazi u krv, a preostalih 20% do nas stiže preko kože i pluća.
Dan nakon ulaska u tijelo, više od 30% tvari se izlučuje iz njega zajedno s urinom, a oko 4% zajedno sa izmetom. Prema klasifikaciji, arsen je klasifikovan kao imunotoksični, uslovno esencijalni element. Dokazano je da supstanca učestvuje u gotovo svim važnim biohemijskim procesima.
Arsen u stomatologiji
Ova supstanca se često koristi za liječenje zubnih bolesti kao što je karijes. Karijes počinje kada se vapnenačke soli zubne cakline počnu razbijati i oslabljen zub napadnu patogeni. Utječući na mekani unutrašnji dio zuba, mikrobi formiraju karijesnu šupljinu. Ako se u ovoj fazi bolesti karijesna šupljina očisti i ispuni materijalom za punjenje, zub će ostati "živ". A ako pustite da proces ide svojim tokom, karijesna šupljina stiže do tkiva koje sadrži krvne, nervne i limfne žile. To se zove pulpa.
Razvija se upala pulpe, nakon čega je jedini način da se spriječi daljnje širenje bolesti uklanjanje živca. Za ovu manipulaciju je potreban arsen.
Pulpa se izlaže zubnim instrumentom, na nju se stavlja zrno paste koja sadrži arsenovu kiselinu i ona difundira u pulpu gotovo trenutno. Dan kasnije zub umire. Sada se pulpa može ukloniti potpuno bezbolno, korijenski kanali i pulpna komora mogu se ispuniti posebnom antiseptičkom pastom, a zub se može zapečatiti.
Arsen u liječenju leukemije
Arsen se prilično uspješno koristi u liječenju blažih oblika leukemije, kao iu periodu primarne egzacerbacije, u kojem još nije uočeno naglo povećanje slezine i limfnih čvorova. Smanjuje ili čak potiskuje patološko stvaranje leukocita, stimulira crvenu hematopoezu i oslobađanje crvenih krvnih stanica na periferiju.Dobijanje arsena
Dobija se kao nusproizvod preradom ruda olova, bakra, kobalta i cinka, kao i prilikom iskopavanja zlata. Neke od polimetalnih ruda sadrže i do 12% arsena. Ako se zagreju na 650 - 700 stepeni, onda u nedostatku vazduha dolazi do sublimacije. Ako se zagrije na zraku, nastaje "bijeli arsen", koji je hlapljiv oksid. Kondenzira se i zagrijava ugljem, pri čemu se smanjuje arsen. Dobijanje ovog elementa je štetna proizvodnja.Ranije, prije razvoja ekologije kao nauke, "bijeli arsen" je ispuštan u atmosferu u velikim količinama, a potom se taložio na drveću i biljkama. Dozvoljena koncentracija u zraku je 0,003 mg/m3, dok u blizini industrijskih objekata koncentracija dostiže 200 mg/m3. Čudno je da životnu sredinu najviše zagađuju ne one fabrike koje proizvode arsen, već elektrane i preduzeća obojene metalurgije. Donji sedimenti u blizini topionica bakra sadrže velike količine elementa - do 10 g/kg.
Još jedan paradoks je da se ova supstanca proizvodi u većim količinama nego što je potrebno. Ovo je rijetka pojava u rudarskoj industriji metala. Višak se mora odložiti u velike metalne kontejnere, skrivajući ih u napuštenim starim rudnicima.
Arsenopirit je vrijedan industrijski mineral. Velika nalazišta bakra i arsena nalaze se u Centralnoj Aziji, Gruziji, SAD, Japanu, Norveškoj, Švedskoj; zlato-arsen - u SAD-u, Francuskoj; arsen-kobalt - na Novom Zelandu, Kanada; arsenik-kalaj - u Engleskoj i Boliviji.
Određivanje arsena
Kvalitativna reakcija na arsen sastoji se od taloženja žutih sulfida iz otopina klorovodične kiseline. Tragovi se određuju metodom Gutzeit ili Marshovom reakcijom: papirnate trake natopljene HgCl2 mijenjaju boju u tamnu u prisustvu arsina, što sublimaciju reducira u živu.U proteklih pola stoljeća razvijene su različite osjetljive analitičke tehnike ( spektrometrija), zahvaljujući kojima se mogu detektovati čak i male količine arsena. Ako je u vodi vrlo malo tvari, uzorci su prethodno koncentrirani.
Neki spojevi se analiziraju metodom selektivnog hidrida. Ova metoda uključuje selektivnu redukciju analita u isparljivo jedinjenje arsin. Isparljivi arsini se zamrzavaju u posudi ohlađenoj tečnim dušikom. Zatim, polaganim zagrijavanjem sadržaja posude, možete osigurati da različiti arsini ispare odvojeno jedan od drugog.
Industrijska primjena
Oko 98% svega iskopanog arsena ne koristi se u svom čistom obliku. Ali njegovi spojevi su stekli popularnost i koriste se u raznim industrijama. Na stotine tona supstance se iskopa i koristi godišnje. Dodaje se legurama ležajeva radi poboljšanja kvaliteta, koristi se u izradi kablova i olovnih baterija za povećanje tvrdoće, a koristi se u legurama sa germanijumom ili silicijumom u proizvodnji poluprovodničkih uređaja. Arsen se koristi kao dodatak koji daje određenu vrstu provodljivosti "klasičnim" poluprovodnicima.Arsen je vrijedan materijal u obojenoj metalurgiji. Kada se doda olovo u količini od 1%, povećava se tvrdoća legure. Ako u rastopljeno olovo dodate malo arsena, tada u procesu bacanja udarca izlaze sferne kuglice pravilnog oblika. Aditivi bakru povećavaju njegovu čvrstoću, otpornost na koroziju i tvrdoću. Zahvaljujući ovom aditivu, povećava se fluidnost bakra, što olakšava proces izvlačenja žice.
Kao što se dodaje nekim vrstama mesinga, bronze, štamparskih legura i babita. Ali ipak, metalurzi pokušavaju isključiti ovaj aditiv iz procesa proizvodnje, jer je vrlo štetan za ljude. Štaviše, štetan je i za metale, jer prisustvo arsena u velikim količinama narušava svojstva mnogih legura i metala.
Oksidi se koriste u proizvodnji stakla kao izbjeljivači stakla. Čak su i drevni duvači stakla znali da bijeli arsen doprinosi neprozirnosti stakla. Međutim, njegovi mali dodaci, naprotiv, posvjetljuju staklo. Arsen je i dalje uključen u recepturu za pravljenje nekih čaša, na primjer, „bečkog“ stakla od kojeg se prave termometri.
Jedinjenja arsena koriste se kao antiseptik za zaštitu od kvarenja, kao i za očuvanje krzna, koža, plišanih životinja; za stvaranje antivegetativnih boja za vodeni transport; za impregnaciju drveta.
Biološka aktivnost nekih As derivata zainteresovala je agronome, radnike sanitarno-epidemioloških službi i veterinare. Kao rezultat, stvoreni su lijekovi koji sadrže arsen, koji su bili stimulansi produktivnosti i rasta; lijekovi za prevenciju bolesti stoke; antihelmintički agensi.
Zemljoposjednici u staroj Kini tretirali su usjeve riže arsenik oksidom kako bi ih zaštitili od gljivičnih bolesti i pacova, te tako zaštitili usjeve. Sada je, zbog toksičnosti supstanci koje sadrže arsen, njihova upotreba u poljoprivredi ograničena.
Najvažnije oblasti upotrebe supstanci koje sadrže arsen su proizvodnja mikro krugova, poluvodičkih materijala i optičkih vlakana, filmska elektronika, kao i uzgoj specijalnih monokristala za lasere. U tim slučajevima se po pravilu koristi gasoviti arsin. Indijum i galijum arsenidi se koriste u proizvodnji dioda, tranzistora i lasera.
U tkivima i organima element se uglavnom nalazi u proteinskoj frakciji, znatno manje u frakciji rastvorljivoj u kiselinama, a samo mali deo je u frakciji lipida. Učesnik je redoks reakcija, bez njega je nemoguća oksidativna razgradnja složenih ugljikohidrata. Učestvuje u fermentaciji i glikolizi. Jedinjenja ove supstance se koriste u biohemiji kao specifični inhibitori enzima, koji su potrebni za proučavanje metaboličkih reakcija. Neophodan je ljudskom tijelu kao element u tragovima.
Arsenic- mineral iz klase autohtonih elemenata, polumetal, hemijska formula As. Uobičajene nečistoće su Sb, S, Fe, Ag, Ni; rjeđe Bi i V. Sadržaj As u prirodnom arsenu dostiže 98%. Hemijski element 15. grupe (prema zastarjeloj klasifikaciji - glavna podgrupa pete grupe) četvrtog perioda periodnog sistema; ima atomski broj 33. Arsen (sirovi arsen) je čvrsta supstanca ekstrahirana iz prirodnih arsenopirita. Postoji u dva glavna oblika: običnom, takozvanom “metalnom” arsenu, u obliku sjajnih kristala čelične boje, krhkog, nerastvorljivog u vodi, i žutog arsena, kristalnog, prilično nestabilnog. Arsen se koristi u proizvodnji arsenik disulfida, sačme, tvrde bronce i raznih drugih legura (kalaj, bakar itd.)
Vidi također:
STRUKTURA
Kristalna struktura arsena je ditrigonalno-skaloedarska simetrija. Trigonalna singonija, c. With. L633L23PC. Kristali su izuzetno rijetki i imaju romboedarski ili pseudokubični habitus. Identificirano je nekoliko alotropskih modifikacija arsena. U normalnim uslovima, metalni ili sivi arsen (alfa arsen) je stabilan. Kristalna rešetka sivog arsena je romboedarska, slojevita, sa periodom a = 4,123 A, uglom a = 54° 10′. Gustina (na temperaturi od 20°C) 5,72 g/cm 3 ; temperaturni koeficijent linearna ekspanzija 3,36 10 stepeni; specifični električni otpor (temperatura 0°C) 35 10 -6 ohm cm; NV = f 147; koeficijent kompresibilnost (na temperaturi od 30°C) 4,5 x 10 -6 cm 2 /kg. Tačka topljenja alfa-arsena je 816 °C pri pritisku od 36 atmosfera.
Pod bankomatom. Arsen sublimira pod pritiskom na temperaturi od 615°C bez topljenja. Toplina sublimacije 102 cal/g. Pare arsena su bezbojne, do temperature od 800°C sastoje se od As 4 molekula, od 800 do 1700°C - od mješavine As 4 i As 2, iznad temperature od 1700°C - samo od As 2. Brzom kondenzacijom pare arsena na površini hlađenoj tečnim vazduhom nastaje žuti arsen - prozirni mekani kristali kubnog sistema gustine 1,97 g/cm 3 . Poznate su i druge metastabilne modifikacije arsena: beta-arsen - amorfno staklast, gama-arsen - žuto-smeđi i delta-arsen - smeđi amorfni sa gustoćom od 4,73, respektivno; 4,97 i 5,10 g/cm3. Iznad temperature od 270°C, ove modifikacije se pretvaraju u sivi arsen.
NEKRETNINE
Boja na svježem prijelomu je cink-bijela, kalaj-bijela do svijetlo siva, brzo blijedi zbog stvaranja tamnosive mrlje; crna na istrošenoj površini. Tvrdoća po Mohsovoj skali 3 - 3,5. Gustina 5,63 - 5,8 g/cm3. Fragile. Dijagnosticira se karakterističnim mirisom bijelog luka kada se udari. Dekoltea je savršena prema (0001), a manje savršena prema (0112). Prijelom je zrnast. Ud. težina 5,63-5,78. Linija je siva, kositar-bijela. Sjaj je metalan, jak (kada je svježe slomljen), brzo blijedi i postaje bez sjaja na oksidiranoj površini koja je vremenom pocrnjela. Je dijamagnetna.
MORFOLOGIJA
Arsen se obično uočava u obliku kora sa sinterovanom bubrežastom površinom, stalaktita, školjkastih formacija, koje otkrivaju kristalno-zrnastu strukturu kada se lome. Prirodni arsen se prilično lako prepoznaje po obliku naslaga, pocrnjeloj površini, značajnoj specifičnoj težini, snažnom metalnom sjaju u svježem lomu i savršenom cijepanju. Ispod duvaljke isparava bez topljenja (na temperaturi od oko 360°), emitujući karakterističan miris belog luka i formirajući beli premaz As 2 O 3 na uglju. Prelazi u tečno stanje samo pri povećanom vanjskom pritisku. U zatvorenoj tubi formira ogledalo arsena. Kada se oštro udari čekićem, emituje miris belog luka. PORIJEKLO
Arsen se javlja u hidrotermalnim naslagama kao metakoloidne formacije u šupljinama, koje su očigledno nastale u poslednjim trenucima hidrotermalne aktivnosti. U vezi s njim mogu se naći arsen, antimon i rjeđe sumporni spojevi nikla, kobalta, srebra, olova itd., različitog sastava, kao i nemetalni minerali.
U literaturi postoje indicije o sekundarnom poreklu arsena u zonama trošenja rudnih ležišta arsena, što je, uopšteno govoreći, malo verovatno, s obzirom da je u ovim uslovima veoma nestabilan i, brzo oksidirajući, potpuno se raspada. Crne kore se sastoje od fine mešavine arsena i arsenolita (As 2 O 3). Na kraju nastaje čisti arsenolit.
U zemljinoj kori koncentracija arsena je niska i iznosi 1,5 ppm. Nalazi se u tlu i mineralima i može se osloboditi u zrak, vodu i tlo kroz vjetar i vodenu eroziju. Osim toga, element ulazi u atmosferu iz drugih izvora. Kao rezultat vulkanskih erupcija, oko 3 hiljade tona arsena se ispusti u vazduh godišnje, mikroorganizmi proizvode 20 hiljada tona isparljivog metilarsina godišnje, a kao rezultat sagorevanja fosilnih goriva, 80 hiljada tona se oslobađa preko isti period.
Na teritoriji SSSR-a, izvorni arsen je pronađen u nekoliko ležišta. Od njih izdvajamo hidrotermalno olovno-cink ležište Sadon, gdje je više puta uočeno u obliku bubrežastih masa na kristalnom kalcitu sa galenom i sfaleritom. Na lijevoj obali rijeke pronađene su velike bubrežaste akumulacije autohtonog arsena koncentrične strukture poput školjke. Chikoya (Transbaikalia). U paragenezi s njim, uočen je samo kalcit u obliku rubova na zidovima tankih žila koje seku preko drevnih kristalnih škriljaca. U obliku fragmenata (sl. 76), arsen je pronađen i na području sv. Jalinda, Amurskaja željeznica itd. i na drugim mjestima.
U brojnim nalazištima u Saskoj (Freiberg, Schneeberg, Annaberg i dr.) uočen je samorodni arsen u kombinaciji sa arsenim jedinjenjima kobalta, nikla, srebra, autohtonog bizmuta itd. Svi ovi i drugi nalazi ovog minerala su bez praktični značaj.
PRIMJENA
Arsen se koristi za legiranje olovnih legura koje se koriste za pripremu sačme, jer kada se sačma lijeva metodom tornja, kapljice legure arsena i olova poprimaju strogo sferni oblik, a osim toga, čvrstoća i tvrdoća olova značajno se povećavaju. Arsen posebne čistoće (99,9999%) koristi se za sintezu niza korisnih i važnih poluvodičkih materijala - arsenida (na primjer, galij arsenid) i drugih poluvodičkih materijala sa kristalnom rešetkom kao što je cink blende. Jedinjenja arsena sulfida - orpiment i realgar - koriste se u slikarstvu kao boje i u industriji kože kao sredstvo za uklanjanje dlačica sa kože. U pirotehnici, realgar se koristi za proizvodnju “grčke” ili “indijske” vatre, koja nastaje kada mješavina realgara sa sumporom i nitratom gori (kada se izgori, formira svijetli bijeli plamen).
Neka organoelementna jedinjenja arsena su hemijski ratni agensi, na primer, lewizit.
Početkom 20. stoljeća neki derivati kakodila, na primjer, salvarsan, korišćeni su za liječenje sifilisa; vremenom su ti lijekovi istisnuti iz medicinske upotrebe za liječenje sifilisa drugim, manje toksičnim i efikasnijim, farmaceutskim lijekovima koji ne sadrže arsen.
Mnogi od spojeva arsena u vrlo malim dozama koriste se kao lijekovi za borbu protiv anemije i niza drugih teških bolesti, jer imaju klinički primjetan stimulativni učinak na niz specifičnih funkcija tijela, posebno na hematopoezu. Od neorganskih jedinjenja arsena, anhidrid arsena može se koristiti u medicini za pripremu pilula i u stomatološkoj praksi u obliku paste kao nekrotizirajući lijek. Ovaj lijek se kolokvijalno i kolokvijalno nazivao "arsen" i korišten je u stomatologiji za lokalnu nekrozu zubnog živca. Trenutno se preparati arsena rijetko koriste u stomatološkoj praksi zbog svoje toksičnosti. Sada su razvijene i koriste se druge metode bezbolne nekroze zubnog živca u lokalnoj anesteziji.
Arsen - As
KLASIFIKACIJA
| Strunz (8. izdanje) | 1/B.01-10 |
| Nickel-Strunz (10. izdanje) | 1.CA.05 |
| Dana (7. izdanje) | 1.3.1.1 |
| Dana (8. izdanje) | 1.3.1.1 |
| Hej, CIM Ref. | 1.33 |
Test
Napišite elektronske formule atoma arsena i vanadijuma. Navedite na kojim se podnivoima nalaze valentni elektroni u atomima ovih elemenata.
Elektronske formule prikazuju distribuciju elektrona u atomu po energetskim nivoima, podnivoima (atomske orbitale). Elektronska konfiguracija je označena grupama simbola nl x, Gdje n– glavni kvantni broj, l– orbitalni kvantni broj (umjesto navedite odgovarajuću slovnu oznaku – s, str, d, f), x– broj elektrona u datom podnivou (orbitali). Treba uzeti u obzir da elektron zauzima energetski podnivo na kojem ima najmanju energiju - manju količinu n+1 (pravilo Klečkovskog). Redoslijed punjenja energetskih nivoa i podnivoa je sljedeći:
1s→2s→2r→3s→3r→4s→3d→4r→5s→4d→5r→6s→(5d 1) →4f→5d→6r→7s→(6d 1-2)→5f→6d→7r
Budući da je broj elektrona u atomu određenog elementa jednak njegovom serijskom broju u tabeli D.I. Mendeljejeva, tada za elemente arsenik (kao atomski broj 33) i vanadij (V – atomski broj 23) elektronske formule imaju oblik:
V 23 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3r 6 4s 2 3d 3
As 33 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3r 6 4s 2 3d 10 4r 3
Valentni elektroni vanadijuma - 4s 2 3d 3 - nalaze se u 4s i 3d podnivoima;
Valentni elektroni arsena 4s 2 4p 3 nalaze se u 4s i 4p podnivoima. Dakle, ovi elementi nisu elektronski analozi i ne treba ih stavljati u istu podgrupu. Ali valentne orbitale atoma ovih elemenata sadrže isti broj elektrona - 5. Stoga su oba elementa smještena u istu grupu periodnog sistema D.I. Mendeljejeva.
Koji element - fosfor ili antimon - ima izraženija oksidirajuća svojstva? Odgovor dajte na osnovu poređenja elektronskih struktura atoma ovih elemenata.
Fosfor je 15. element u periodnom sistemu D.I. Mendeljejev. Njegova elektronska formula je 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3r 3
Antimon je 51. element u periodnom sistemu D.I. Mendeljejev. Njegova elektronska formula je 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3r 6 4s 2 3d 10 4r 6 5s 2 4d 10 5r 3
Vanjski elektronski podnivoi ovih elemenata imaju po 5 elektrona, stoga pripadaju 5. grupi periodnog sistema.
Oksidativna svojstva povezan sa položajem elemenata u periodnom sistemu D.I. Mendeljejev. U svakoj grupi periodnog sistema, element sa većim atomskim brojem ima izraženija redukciona svojstva u svojoj grupi, a element sa nižim atomskim brojem ima jača oksidaciona svojstva.
Fosfor ima izraženija oksidaciona svojstva od antimona. budući da je radijus atoma manji i valentni elektroni su jače privučeni jezgrom.
Zašto azot, kiseonik, fluor, gvožđe, kobalt i nikl imaju maksimalnu valenciju nižu od broja grupe u kojoj se ti elementi nalaze, dok njihovi elektronski analozi imaju maksimalnu valenciju koja odgovara broju grupe?
Osobine elemenata, oblici i svojstva spojeva elemenata periodično zavise od veličine naboja jezgara njihovih atoma.
Najveće oksidaciono stanje elementa određeno je brojem grupe periodnog sistema D.I. Mendeljejeva, u kojoj se nalazi. Najniže oksidaciono stanje je određeno konvencionalnim nabojem koji atom dobija pri dodavanju broja elektrona koji je neophodan za formiranje stabilne ljuske od osam elektrona (ns 2 nr 6).
Pošto elementi drugog perioda nemaju d-podnivo, azot, kiseonik i fluor ne mogu dostići valenciju jednaku broju grupe. Oni nemaju sposobnost pare elektrona. Fluor ima maksimalnu valencu jedan, kiseonik ima dve, a azot tri. Ekscitacija 2s elektrona može se desiti samo do nivoa sa n = 3, što je energetski izuzetno nepovoljno.Za nastanak nepopunjenih AO potrebno je da ovaj proces bude energetski povoljan, ali energija potrebna za prenos 2 s-elektron za 3 d- prevelike. Interakcija atoma sa stvaranjem veze između njih događa se samo u prisustvu orbitala sa bliskim energijama, tj. orbitale sa istim glavnim kvantnim brojem.Za razliku od atoma azota, kiseonika, fluora, fosfora, sumpor, hlor mogu formirati pet, šest, sedam kovalentnih veza, respektivno. U ovom slučaju je moguće učešće 3s elektrona u formiranju veza, pošto d-AO (3d) imaju isti glavni kvantni broj.
Za većinu d-elemenata, najveća valencija se može razlikovati od broja grupe. Valentne sposobnosti d-elementa u konkretnom slučaju određene su strukturom elektronske ljuske atoma. d-elementi mogu imati minimalnu valenciju iznad broja grupe (bakar, srebro) i ispod broja grupe (gvožđe, kobalt, nikl).
Termohemijska jednadžba reakcije:
CO(g)+2H 2 (g)=CH 3 OH(w)+128 kJ
Izračunajte na kojoj temperaturi dolazi do ravnoteže u ovom sistemu?
Tokom egzotermnih reakcija, entalpija sistema se smanjuje i ΔH< 0 (Н 2 < H 1). Тепловые эффекты выражаются через ΔH.
Termohemijski proračuni su zasnovani na Hessovom zakonu (1840): toplotni efekat reakcije zavisi samo od prirode i fizičkog stanja polaznih supstanci i konačnih proizvoda, ali ne zavisi od putanje tranzicije.
U termohemijskim proračunima često se koristi posledica iz Hessovog zakona: toplotni efekat reakcije (ΔHh.r) jednak je zbiru entalpija stvaranja produkta reakcije minus zbiru entalpija formiranja polaznih supstanci , uzimajući u obzir stehiometrijske koeficijente.
Entropija S, takođe entalpija H, je svojstvo supstance koje je proporcionalno njenoj količini.Entropija je funkcija stanja, tj. njegova promjena (ΔS) zavisi samo od početnog (S 1) i konačnog (S 2) stanja i ne zavisi od putanje procesa:
ΔSh.r = ΣS 0 nastavak – ΣS 0 izlaz.
Budući da entropija raste sa porastom temperature, možemo pretpostaviti
da je mjera nereda ≈ TΔS. Kada je P = const i T = const, ukupna pokretačka sila procesa, koja je označena sa ΔG, može se naći iz relacije:
ΔG = (H 2 – H 1) – (TS 2 – TS 1); ΔG = ΔH – TΔS.
Hemijska ravnoteža je stanje sistema u kojem je brzina direktne reakcije (V 1) jednaka brzini obrnute reakcije (V 2). U hemijskoj ravnoteži koncentracije supstanci ostaju nepromenjene. Hemijska ravnoteža je po prirodi dinamička: prednje i obrnute reakcije se ne zaustavljaju u ravnoteži
U stanje ravnoteže
ΔG = 0 i ΔH = TΔS.
Pronađite ΔS. za ovaj sistem:
S 0 (CO) = 197,55∙10 -3 kJ/mol K;
S 0 (H 2) = 130,52·10 -3 kJ/mol·K;
S 0 (CH 3 OH) = 126,78·10 -3 kJ/mol·K;
ΔSh.r=126,78·10 -3 -(197,55∙10 -3 +2·130,52·10 -3)=-331,81·10 -3
Iz uslova ravnoteže
ΔH = TΔS naći T = ΔH/ΔS
Izračunajte temperaturni koeficijent reakcije (γ), ako je konstanta brzine ove reakcije na 120 stepeni C jednaka 5,88∙10 -4 , a na 170 stepeni C 6,7∙10 -2
Ovisnost brzine kemijske reakcije od temperature određena je empirijskim Van't Hoffovim pravilom prema formuli:
,
gdje su v t 1, v t 2 brzine reakcije, respektivno, na početnoj (t 1) i krajnjoj (t 2) temperaturi, a γ je temperaturni koeficijent brzine reakcije, koji pokazuje koliko puta se brzina reakcije povećava sa povećanje temperature reaktanata za 10º.
Iz toga slijedi
,
Na osnovu uslova problema, proizilazi da:
, odakle je γ 5 =113,94;
U kom pravcu će doći do pomeranja ravnoteže u sistemima sa povećanjem pritiska:
2NO+O 2 – 2NO 2
4HCI(G)+O 2 – 2H 2 O(G)+2CI 2
H 2 + S(Za) -H 2 S
Le Chatelierov princip (princip pomeranja ravnoteže) utvrđuje da spoljašnji uticaj koji uvodi sistem iz stanja termodinamičke ravnoteže izaziva procese u sistemu koji imaju tendenciju da oslabe efekat uticaja.
Sa povećanjem pritiska, pomeranje ravnoteže je povezano sa smanjenjem ukupne zapremine sistema, a smanjenje pritiska je praćeno fizičkim promenama. ili hemijski procesi koji dovode do povećanja zapremine.
2NO+O 2 → 2NO 2
2 mola + 1 mol → 2 mola
Povećanje tlaka uzrokuje pomicanje ravnoteže prema reakciji koja dovodi do stvaranja manjeg broja molekula. Posljedično, ravnoteža se pomjera prema formiranju NO 2 V pr > V arr.
4HCI(g)+O 2 → 2H 2 O(g)+2CI 2
4 mola + 1 mol →4 mola
Povećanje tlaka uzrokuje pomicanje ravnoteže prema reakciji koja dovodi do stvaranja manjeg broja molekula. Stoga V pr > V arr
H 2 +S(k) → H 2 S
U toku reakcije nema promene zapremine. Dakle, promjena tlaka nema utjecaja na pomicanje ravnoteže reakcije.
Sadržaj članka
ARSEN– hemijski element V grupe periodnog sistema, pripada porodici azota. Relativna atomska masa 74,9216. U prirodi, arsen je predstavljen samo jednim stabilnim nuklidom 75 As. Više od deset njegovih radioaktivnih izotopa s poluraspadom od nekoliko minuta do nekoliko mjeseci također je umjetno dobiveno. Tipična oksidaciona stanja u jedinjenjima su –3, +3, +5. Naziv arsena na ruskom jeziku povezan je sa upotrebom njegovih spojeva za istrebljenje miševa i pacova; Latinski naziv Arsenicum dolazi od grčkog "arsen" - snažan, moćan.
Istorijski podaci.
Arsen pripada pet "alhemijskih" elemenata otkrivenih u srednjem vijeku (iznenađujuće, četiri od njih - As, Sb, Bi i P - nalaze se u istoj grupi periodnog sistema - peti). U isto vrijeme, spojevi arsena su poznati od davnina, korišteni su za proizvodnju boja i lijekova. Posebno je zanimljiva upotreba arsena u metalurgiji.
Prije nekoliko hiljada godina kameno doba je ustupilo mjesto bronzanom dobu. Bronza je legura bakra i kalaja. Istoričari veruju da je prva bronza izlivena u dolini Tigris-Eufrat, negde između 30. i 25. veka. BC. U nekim krajevima topila se bronza sa posebno vrijednim svojstvima - bila je bolje livena i lakše se kovala. Kako su otkrili savremeni naučnici, radilo se o legurama bakra koja je sadržavala od 1 do 7% arsena i ne više od 3% kalaja. Vjerovatno je u početku, prilikom njegovog topljenja, bogata ruda bakra malahit pomiješana sa produktima trošenja nekih također zelenih sulfidnih minerala bakra i arsena. Pošto su cijenili izvanredna svojstva legure, drevni majstori su tada posebno tražili minerale arsena. Za pretragu smo koristili svojstvo takvih minerala da pri zagrijavanju ispuštaju specifičan miris bijelog luka. Međutim, s vremenom je prestalo topljenje arseničke bronce. Najvjerovatnije se to dogodilo zbog čestih trovanja tokom pečenja minerala koji sadrže arsen.
Naravno, arsen je u dalekoj prošlosti bio poznat samo u obliku svojih minerala. Tako se u staroj Kini čvrsti mineral realgar (sulfid sastava As 4 S 4, realgar na arapskom znači „rudnička prašina“) koristio za klesanje kamena, ali se zagrijavanjem ili izlaganjem svjetlu „pokvario“, jer je pretvorena u As 2 S 3. U 4. veku. BC. Aristotel je ovaj mineral opisao pod imenom sandarac. U 1. vijeku AD Rimski pisac i naučnik Plinije Stariji i rimski lekar i botaničar Dioskorid opisali su mineralni orpiment (arsenik sulfid As 2 S 3). Prevedeno s latinskog, naziv minerala znači "zlatna boja": korištena je kao žuta boja. U 11. veku alhemičari su razlikovali tri "vrste" arsena: takozvani bijeli arsen (As 2 O 3 oksid), žuti arsen (As 2 S 3 sulfid) i crveni arsen (As 4 S 4 sulfid). Bijeli arsen je dobijen sublimacijom nečistoća arsena tokom pečenja bakrenih ruda koje sadrže ovaj element. Kondenzirajući iz gasne faze, arsenov oksid se taložio u obliku bijelog premaza. Beli arsen se od davnina koristio za uništavanje štetočina, kao i za...
U 13. veku Albert von Bolstedt (Albert Veliki) dobio je supstancu nalik metalu zagrijavanjem žutog arsena sapunom; Ovo je možda bio prvi primjer arsena u obliku jednostavne tvari dobivene umjetno. Ali ova supstanca je narušila mističnu "vezu" sedam poznatih metala sa sedam planeta; To je vjerovatno razlog zašto su alhemičari arsen smatrali "kopilenim metalom". Istovremeno su otkrili njegovu osobinu da bakru daje bijelu boju, zbog čega su ga nazvali "Venerin (tj. bakar) sredstvo za izbjeljivanje".
Arsen je jasno identificiran kao pojedinačna supstanca sredinom 17. stoljeća, kada ga je njemački farmaceut Johann Schroeder dobio u relativno čistom obliku redukcijom oksida drvenim ugljem. Kasnije je francuski hemičar i lekar Nicolas Lemery dobio arsen zagrijavanjem mješavine njegovog oksida sa sapunom i potašom. U 18. vijeku arsen je već bio poznat kao neobičan "polumetal". Godine 1775. švedski hemičar K.V. Scheele je dobio arsensku kiselinu i gasoviti arsen-vodik, a 1789. godine A.L. Lavoisier je konačno priznao arsen kao nezavisni hemijski element. U 19. vijeku otkrivena su organska jedinjenja koja sadrže arsen.
Arsen u prirodi.
U zemljinoj kori ima malo arsena - oko 5·10 -4% (odnosno 5 g po toni), otprilike isto kao germanijum, kalaj, molibden, volfram ili brom. Arsen se često nalazi u mineralima zajedno sa gvožđem, bakrom, kobaltom i niklom.
Sastav minerala formiranih od arsena (a poznato ih je oko 200) odražava “polumetalna” svojstva ovog elementa, koji može biti u pozitivnom i negativnom oksidacionom stanju i kombinovati se sa mnogim elementima; u prvom slučaju, arsen može igrati ulogu metala (na primjer, u sulfidima), u drugom - nemetala (na primjer, u arsenidima). Kompleksni sastav velikog broja minerala arsena odražava njegovu sposobnost, s jedne strane, da djelimično zamijeni atome sumpora i antimona u kristalnoj rešetki (jonski radijusi S–2, Sb–3 i As–3 su bliski i iznose 0,182, 0,208 i 0,191 nm, s druge strane – atomi metala. U prvom slučaju, atomi arsena imaju prilično negativno stanje oksidacije, u drugom - pozitivno.
Elektronegativnost arsena (2.0) je mala, ali viša od antimona (1.9) i većine metala, pa se oksidaciono stanje –3 za arsen uočava samo u metalnim arsenidima, kao i kod stibarsen SbAs i izraslina ovog minerala sa čisti kristali antimon ili arsen (mineralni alemontit). Mnoga jedinjenja arsena sa metalima, sudeći po njihovom sastavu, su pre intermetalna jedinjenja nego arsenidi; neki od njih imaju promjenjiv sadržaj arsena. Arsenidi mogu istovremeno sadržavati nekoliko metala, čiji atomi, na bliskim radijusima jona, zamjenjuju jedni druge u kristalnoj rešetki u proizvoljnim omjerima; u takvim slučajevima, u mineralnoj formuli, simboli elemenata su navedeni odvojeni zarezima. Svi arsenidi imaju metalni sjaj; oni su neprozirni, teški minerali, a njihova tvrdoća je niska.
Primjeri prirodnih arsenida (poznato ih je oko 25) su minerali lolingit FeAs 2 (analog pirita FeS 2), skuterudit CoAs 2–3 i nikl skuterudit NiAs 2–3, nikl (crveni nikl pirit) NiAs (rammelsbergit) bijeli nikl pirit) NiAs 2 , saflorit (speys kobalt) CoAs 2 i klinosaflorit (Co,Fe,Ni)As 2, langizit (Co,Ni)As, sperilit PtAs 2, maučerit Ni 11 As 8, oregonit Ni2, FeAs algodonit Cu 6 As. Zbog njihove velike gustine (više od 7 g/cm3), geolozi mnoge od njih klasifikuju kao „superteške“ minerale.
Najčešći mineral arsena je arsenopirit (arsenik pirit).FeAsS se može smatrati produktom zamjene sumpora u FeS 2 piritu atomima arsena (obični pirit također uvijek sadrži malo arsena). Takva jedinjenja nazivaju se sulfosoli. Slično, minerali kobaltin (sjaj kobalta) CoAsS, glaukodot (Co,Fe)AsS, gersdorfit (sjaj nikla) NiAsS, enargit i luzonit istog sastava, ali različite strukture Cu 3 AsS 4, proustit Ag 3 AsS 3 – važan Ruda srebra, koja se ponekad naziva i "rubinsko srebro" zbog svoje jarko crvene boje, često se nalazi u gornjim slojevima srebrnih vena, gdje se nalaze veličanstveni krupni kristali ovog minerala. Sulfosoli mogu sadržavati i plemenite metale grupe platine; To su minerali osarsit (Os,Ru)AsS, ruarsite RuAsS, irarsit (Ir,Ru,Rh,Pt)AsS, platarzit (Pt,Rh,Ru)AsS, hollingworthit (Rd,Pt,Pd)AsS. Ponekad ulogu atoma sumpora u takvim dvostrukim arsenidima igraju atomi antimona, na primjer, u seinajokitu (Fe,Ni)(Sb,As) 2, arsenopaladinitu Pd 8 (As,Sb) 3, arsenskom polibazitu (Ag,Cu) 16 (Ar,Sb) 2 S 11.
Zanimljiva je struktura minerala, u kojoj je arsen prisutan istovremeno sa sumporom, ali pre igra ulogu metala, grupišući se zajedno sa drugim metalima. To su minerali arsenosulvanit Cu 3 (As,V)S 4, arsenogaučekornit Ni 9 BiAsS 8, freibergit (Ag,Cu,Fe) 12 (Sb,As) 4 S 13, tenantit (Cu,Fe) 12 As 4 S 13 , argentotenantit (Ag,Cu) 10 (Zn,Fe) 2 (As,Sb) 4 S 13, goldfieldit Cu 12 (Te,Sb,As) 4 S 13, girodit (Cu,Zn,Ag) 12 (As,Sb ) 4 (Se,S) 13 . Možete zamisliti kakvu složenu strukturu ima kristalna rešetka svih ovih minerala.
Arsen ima izrazito pozitivno oksidaciono stanje u prirodnim sulfidima - žutom orpimentu As 2 S 3 , narandžasto žutom dimorfitu As 4 S 3 , narandžasto crvenom realgaru As 4 S 4 , karmin crvenom getelitu AsSbS 3 , kao i u bezbojnom oksidu As 2 O 3, koji se javlja kao minerali arsenolit i klaudetit sa različitim kristalnim strukturama (nastaju kao rezultat trošenja drugih minerala arsena). Obično se ovi minerali nalaze u obliku malih inkluzija. Ali 30-ih godina 20. vijeka. U južnom dijelu Verhojanskog lanca pronađeni su ogromni kristali orpimenta veličine do 60 cm i težine do 30 kg.
U prirodnim solima arsenske kiseline H 3 AsO 4 - arsenati (poznato ih je oko 90), oksidaciono stanje arsena je +5; primjeri uključuju svijetlo ružičasti eritrin (boja kobalta) Co 3 (AsO 4) 2 8H 2 O, zeleni annabergit Ni 3 (AsO 4) 2 8H 2 O, skorodit Fe III AsO 4 2H 2 O i simpsite Fe II 3 (AsO 4) 2 8H 2 O, smeđe-crveni gasparit (Ce,La,Nd)ArO 4, bezbojni goernezit Mg 3 (AsO 4) 2 8H 2 O, ruzveltit BiAsO 4 i ketigit Zn 3 (AsO 4) 2 8H 2 O, takođe isto toliko bazičnih soli, na primjer, olivenit Cu 2 AsO 4 (OH), arsenobismit Bi 2 (AsO 4)(OH) 3. Ali prirodni arseniti - derivati arsenske kiseline H 3 AsO 3 - su vrlo rijetki.
U središnjoj Švedskoj nalaze se poznati kamenolomi željeza i mangana Langbanov, u kojima je pronađeno i opisano više od 50 uzoraka minerala arsenata. Neki od njih se ne nalaze nigdje drugdje. Nekada su nastali kao rezultat reakcije arsenske kiseline H 3 AsO 4 sa pirokroitom Mn(OH) 2 na ne baš visokim temperaturama. Obično su arsenati produkti oksidacije sulfidnih ruda. One, po pravilu, nemaju industrijsku upotrebu, ali su neke od njih vrlo lijepe i krase mineraloške zbirke.
U nazivima brojnih minerala arsena mogu se pronaći nazivi mjesta (Lölling u Austriji, Freiberg u Saksoniji, Seinäjoki u Finskoj, Skutterud u Norveškoj, Allemon u Francuskoj, kanadski rudnik Langis i rudnik Getchell u Nevadi, Oregon u SAD-u itd. ), imena geologa, hemičara, političara itd. (njemački hemičar Karl Rammelsberg, minhenski trgovac mineralima William Maucher, vlasnik rudnika Johann von Gersdorff, francuski hemičar F. Claudet, engleski hemičar John Proust i Smithson Tennant, kanadski hemičar F. L. Sperry, američki predsjednik Roosevelt, itd.), imena biljaka (thus). , naziv minerala saflorit dolazi od šafrana), početna slova imena elemenata - arsen, osmijum, rutenijum, iridijum, paladijum, platina, grčki koreni („erythros“ - crvena, „enargon“ - vidljiva, „ lithos” - kamen) i sl. i tako dalje.
Zanimljivo drevno ime za mineral nikal (NiAs) je kupfernikl. Srednjovekovni nemački rudari nazivali su Nikl zlim planinskim duhom, a „kupfernikl“ (Kupfernickel, od nemačkog Kupfer – bakar) – „prokleti bakar“, „lažni bakar“. Bakarno-crveni kristali ove rude ličili su na bakarnu rudu; Korišćen je u proizvodnji stakla za bojenje stakla u zeleno. Ali niko nije mogao da dobije bakar od toga. Ovu rudu je proučavao švedski mineralog Aksel Kronsted 1751. godine i iz nje izolovao novi metal, nazvavši ga nikal.
Budući da je arsen hemijski prilično inertan, nalazi se iu svom izvornom stanju - u obliku spojenih iglica ili kockica. Takav arsen obično sadrži od 2 do 16% nečistoća - najčešće su to Sb, Bi, Ag, Fe, Ni, Co. Lako se melje u prah. U Rusiji su geolozi pronašli autohtoni arsen u Transbaikaliji, u Amurskoj oblasti, a nalazi se iu drugim zemljama.
Arsen je jedinstven po tome što se nalazi svuda - u mineralima, stijenama, tlu, vodi, biljkama i životinjama, a ne uzalud ga nazivaju "sveprisutni". Raspodjela arsena u različitim dijelovima svijeta uvelike je određena tokom formiranja litosfere hlapljivošću njegovih spojeva na visokim temperaturama, kao i procesima sorpcije i desorpcije u tlu i sedimentnim stijenama. Arsen lako migrira, čemu doprinosi prilično visoka rastvorljivost nekih njegovih jedinjenja u vodi. U vlažnim klimama, arsen se ispire iz tla i odnosi podzemnim vodama, a zatim rijekama. Prosječan sadržaj arsena u rijekama je 3 µg/l, u površinskim vodama – oko 10 µg/l, u vodama mora i oceana – samo oko 1 µg/l. To se objašnjava relativno brzim taloženjem njegovih spojeva iz vode s akumulacijom u sedimentima dna, na primjer, u feromanganskim nodulama.
U tlu je sadržaj arsena obično od 0,1 do 40 mg/kg. Ali u područjima gdje se nalaze rude arsena, kao iu vulkanskim područjima, tlo može sadržavati dosta arsena - do 8 g/kg, kao u nekim područjima Švicarske i Novog Zelanda. Na takvim mjestima vegetacija umire, a životinje obolijevaju. To je tipično za stepe i pustinje, gdje se arsen ne ispire iz tla. Glinene stijene su također obogaćene u odnosu na prosječan sadržaj – sadrže četiri puta više arsena od prosjeka. U našoj zemlji je maksimalno dozvoljena koncentracija arsena u zemljištu 2 mg/kg.
Arsen se može iznijeti iz tla ne samo vodom, već i vjetrom. Ali da bi se to postiglo, prvo se mora pretvoriti u isparljive organske spojeve. Ova transformacija nastaje kao rezultat takozvane biometilacije - dodavanja metil grupe da bi se formirala C–As veza; ovaj enzimski proces (poznat je po živinim jedinjenjima) odvija se uz učešće koenzima metilkobalamina, metiliranog derivata vitamina B 12 (ima ga i u ljudskom tijelu). Biometilacija arsena se dešava i u slatkoj i u morskoj vodi i dovodi do stvaranja organoarsenskih jedinjenja - metilarsenske kiseline CH 3 AsO(OH) 2, dimetilarsina (dimetilarsenske, ili kakodilne) kiseline (CH 3) 2 As(O)OH, trimetilarsina ( CH 3) 3 As i njegov oksid (CH 3) 3 As = O, koji se takođe javljaju u prirodi. Korištenjem 14 C-obilježenog metilkobalamina i 74 As-obilježenog natrijum hidroarsenata Na 2 HAsO 4 pokazano je da jedan od sojeva metanobakterija reducira i metilira ovu sol u isparljivi dimetilarsin. Kao rezultat toga, vazduh u ruralnim područjima sadrži u prosjeku 0,001 - 0,01 μg/m 3 arsena, u gradovima gdje nema specifičnog zagađenja - do 0,03 μg/m 3, te u blizini izvora zagađenja (obojeni metali topionice, elektrane, rad na uglju sa visokim sadržajem arsena itd.) koncentracija arsena u zraku može premašiti 1 μg/m 3 . Intenzitet taloženja arsena u područjima gdje se nalaze industrijski centri je 40 kg/km 2 godišnje.
Formiranje isparljivih jedinjenja arsena (trimetilarsina, na primjer, ključa na samo 51 °C) uzrokovano je u 19. stoljeću. brojna trovanja, jer je arsen bio sadržan u gipsu, pa čak i u zelenoj boji tapeta. Sheele zelenilo se ranije koristilo u obliku boje Cu 3 (AsO 3) 2 n H 2 O i parisko ili švajfurtsko zelje Cu 4 (AsO 2) 6 (CH 3 COO) 2. U uvjetima visoke vlažnosti i pojave plijesni, od takve boje nastaju hlapljivi derivati organoarsena. Smatra se da bi ovaj proces mogao biti razlog za sporo trovanje Napoleona u posljednjim godinama njegovog života (kao što je poznato, arsen je pronađen u Napoleonovoj kosi vek i po nakon njegove smrti).
Arsen se nalazi u primjetnim količinama u nekim mineralnim vodama. Ruski standardi utvrđuju da arsenik u ljekovitim stolnim mineralnim vodama ne smije prelaziti 700 µg/l. IN Jermuk može biti nekoliko puta veća. Ispijanje jedne ili dvije čaše mineralne vode "arsenika" neće naškoditi čovjeku: da biste se smrtno otrovali, morate popiti tri stotine litara odjednom... Ali jasno je da se takva voda ne može piti stalno umjesto toga. obične vode.
Hemičari su otkrili da se arsen u prirodnim vodama može naći u različitim oblicima, što je značajno sa stanovišta njegove analize, metoda migracije, kao i različite toksičnosti ovih jedinjenja; Dakle, spojevi trovalentnog arsena su 25-60 puta toksičniji od petovalentnog arsena. As(III) spojevi u vodi su obično prisutni u obliku slabe arsenske kiseline H 3 AsO 3 ( rK a = 9,22), a jedinjenje As(V) - u obliku mnogo jače arsenske kiseline H 3 AsO 4 ( rK a = 2,20) i njegovih deprotoniranih anjona H 2 AsO 4 – i HAsO 4 2–.
Živa materija sadrži u proseku 6·10–6% arsena, odnosno 6 µg/kg. Neke morske alge mogu koncentrirati arsen do te mjere da postaju opasne za ljude. Štaviše, ove alge mogu rasti i razmnožavati se u čistim otopinama arsenove kiseline. Takve alge se u nekim azijskim zemljama koriste kao lijek protiv pacova. Čak iu čistim vodama norveških fjordova, alge mogu sadržavati do 0,1 g/kg arsena. Kod ljudi, arsen se nalazi u moždanom tkivu i mišićima, a akumulira se u kosi i noktima.
Svojstva arsena.
Iako arsen izgleda kao metal, ipak je prilično nemetal: ne stvara soli, na primjer, sa sumpornom kiselinom, već je sam element koji stvara kiselinu. Stoga se ovaj element često naziva polumetalom. Arsen postoji u nekoliko alotropnih oblika i u tom pogledu je vrlo sličan fosforu. Najstabilniji od njih je sivi arsen, vrlo krhka supstanca koja, kada se svježe razbije, ima metalni sjaj (otuda naziv “metalni arsen”); njegova gustina je 5,78 g/cm3. Kada se jako zagrije (do 615°C), sublimira se bez topljenja (isto ponašanje je karakteristično za jod). Pod pritiskom od 3,7 MPa (37 atm), arsen se topi na 817 °C, što je znatno više od temperature sublimacije. Električna provodljivost sivog arsena je 17 puta manja od bakra, ali 3,6 puta veća od žive. Kako temperatura raste, njegova električna provodljivost, kao i kod tipičnih metala, opada - otprilike u istoj mjeri kao i bakra.
Ako se para arsena vrlo brzo ohladi na temperaturu tekućeg dušika (–196 °C), dobije se prozirna meka žuta tvar, koja podsjeća na žuti fosfor, čija je gustina (2,03 g/cm 3) znatno manja od gustine sivog arsena. . Pare arsena i žuti arsen sastoje se od As 4 molekula koji imaju oblik tetraedra - i ovdje analogija sa fosforom. Na 800°C počinje primjetna disocijacija pare formiranjem As 2 dimera, a na 1700° C ostaje samo As 2 molekula. Kada se zagrije i izloži ultraljubičastom svjetlu, žuti arsen brzo postaje siv uz oslobađanje topline. Kada se para arsena kondenzuje u inertnoj atmosferi, formira se drugi amorfni oblik ovog elementa, crne boje. Ako se para arsena taloži na staklo, formira se zrcalni film.
Struktura vanjske elektronske ljuske arsena je ista kao i dušika i fosfora, ali za razliku od njih, ima 18 elektrona u pretposljednjoj ljusci. Kao i fosfor, može formirati tri kovalentne veze (4s 2 4p 3 konfiguracija), ostavljajući usamljeni par na As atomu. Predznak naboja na atomu As u spojevima s kovalentnim vezama ovisi o elektronegativnosti susjednih atoma. Učešće usamljenog para u formiranju kompleksa je značajno teže za arsen u odnosu na azot i fosfor.
Ako su d orbitale uključene u atom As, uparivanje 4s elektrona je moguće da se formira pet kovalentnih veza. Ova mogućnost se praktično ostvaruje samo u kombinaciji sa fluorom - u pentafluoridu AsF 5 (poznat je i pentakloril AsCl 5, ali je izuzetno nestabilan i brzo se raspada čak i na –50°C).
Na suhom zraku arsen je stabilan, ali u vlažnom zraku blijedi i postaje prekriven crnim oksidom. Tokom sublimacije, para arsena lako gori u vazduhu sa plavim plamenom i formira tešku bijelu paru anhidrida arsena As 2 O 3. Ovaj oksid je jedan od najčešćih reagensa koji sadrže arsen. Ima amfoterna svojstva:
Kao 2 O 3 + 6HCl ® 2AsCl 3 + 3H 2 O,
2 O 3 + 6NH 4 OH ® 2(NH 4) 3 AsO 3 + 3H 2 O.
Oksidacijom As 2 O 3 nastaje kiseli oksid - anhidrid arsena:
As 2 O 3 + 2HNO 3 ® As 2 O 5 + H 2 O + NO 2 + NO.
Kada reaguje sa sodom, dobija se natrijum hidroarsenat koji se koristi u medicini:
Kao 2 O 3 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O ® 2Na 2 HAsO 4 + 2CO 2 .
Čisti arsen je prilično inertan; voda, alkalije i kiseline koje nemaju oksidirajuća svojstva ne utiču na njega. Razrijeđena dušična kiselina ga oksidira u ortoarsensku kiselinu H 3 AsO 3 , a koncentrirana dušična kiselina ga oksidira u ortoarsensku kiselinu H 3 AsO 4:
3As + 5HNO 3 + 2H 2 O ® 3H 3 AsO 4 + 5NO.
Arsen(III) oksid reaguje slično:
3As 2 O 3 + 4HNO 3 + 7H 2 O ® 6H 3 AsO 4 + 4NO.
Arsenska kiselina je kiselina srednje jačine, nešto slabija od fosforne kiseline. Nasuprot tome, arsenska kiselina je vrlo slaba, a po jačini odgovara bornoj kiselini H 3 BO 3. U njenim rastvorima postoji ravnoteža H 3 AsO 3 HAsO 2 + H 2 O. Arsenova kiselina i njene soli (arseniti) su jaki redukcioni agensi:
HAsO 2 + I 2 + 2H 2 O ® H 3 AsO 4 + 2HI.
Arsen reaguje sa halogenima i sumporom. AsCl 3 hlorid je bezbojna uljasta tečnost koja isparava na vazduhu; hidrolizovan vodom: AsCl 3 + 2H 2 O ® HAsO 2 + 3HCl. Poznati su AsBr 3 bromid i AsI 3 jodid, koji se takođe razlažu sa vodom. U reakcijama arsena sa sumporom nastaju sulfidi različitih sastava - do Ar 2 S 5. Arsen sulfidi se otapaju u lužinama, u rastvoru amonijum sulfida i u koncentrovanoj azotnoj kiselini, na primer:
As 2 S 3 + 6KOH ® K 3 AsO 3 + K 3 AsS 3 + 3H 2 O,
2 S 3 + 3 (NH 4) 2 S ® 2 (NH 4) 3 AsS 3,
2 S 5 + 3 (NH 4) 2 S ® 2 (NH 4) 3 AsS 4,
As 2 S 5 + 40HNO 3 + 4H 2 O ® 6H 2 AsO 4 + 15H 2 SO 4 + 40NO.
U tim reakcijama nastaju tioarseniti i tioarsenati - soli odgovarajućih tiokiselina (slično tiosumpornoj kiselini).
U reakciji arsena sa aktivnim metalima nastaju arsenidi slični solima koji se hidroliziraju vodom.Reakcija se posebno brzo odvija u kiseloj sredini sa stvaranjem arsina: Ca 3 As 2 + 6HCl ® 3CaCl 2 + 2AsH 3 . Arsenidi niskoaktivnih metala - GaAs, InAs, itd. imaju atomsku rešetku nalik dijamantu. Arsin je bezbojan, bez mirisa, veoma otrovan gas, ali mu nečistoće daju miris belog luka. Arsin se polako razlaže na elemente već na sobnoj temperaturi i brzo kada se zagrije.
Arsen stvara mnoga organoarsenska jedinjenja, na primjer, tetrametildiarsin (CH 3) 2 As–As (CH 3) 2. Davne 1760. godine, direktor tvornice porculana Serves, Louis Claude Cadet de Gassicourt, destilirajući kalijum acetat sa arsenik(III) oksidom, neočekivano je dobio dimljuću tekućinu koja je sadržavala arsen odvratnog mirisa, a nazvana je alarsin, ili kadetska tekućina. Kako se kasnije saznalo, ova tečnost je sadržavala prve dobijene organske derivate arsena: takozvani kakodil oksid, koji je nastao kao rezultat reakcije.
4CH 3 COOK + As 2 O 3 ® (CH 3) 2 As–O–As(CH 3) 2 + 2K 2 CO 3 + 2CO 2 , i dikakodil (CH 3) 2 As–As(CH 3) 2 . Kakodil (od grčkog "kakos" - loš) bio je jedan od prvih radikala otkrivenih u organskim jedinjenjima.
Godine 1854. pariški profesor hemije Auguste Kaur sintetizirao je trimetilarsin djelovanjem metil jodida na natrijum arsenid: 3CH 3 I + AsNa 3 ® (CH 3) 3 As + 3NaI.
Nakon toga, arsenik trihlorid je korišten za sinteze, npr.
(CH 3) 2 Zn + 2AsCl 3 ® 2(CH 3) 3 As + 3ZnCl 2.
Godine 1882. aromatični arsini su dobijeni djelovanjem metalnog natrijuma na mješavinu aril halida i arsenik trihlorida: 3C 6 H 5 Cl + AsCl 3 + 6Na ® (C 6 H 5) 3 As + 6NaCl. Hemija organskih derivata arsena najintenzivnije se razvila 20-ih godina 20. vijeka, kada su neki od njih imali antimikrobno, kao i iritativno i mjehurasto djelovanje. Trenutno je sintetizirano na desetine hiljada organskih jedinjenja arsena.
Dobijanje arsena.
Arsen se dobija uglavnom kao nusproizvod preradom ruda bakra, olova, cinka i kobalta, kao i prilikom iskopavanja zlata. Neke polimetalne rude sadrže i do 12% arsena. Kada se takve rude zagriju na 650-700° C u nedostatku zraka, arsen se sublimira, a kada se zagrije na zraku, nastaje isparljivi oksid As 2 O 3 - "bijeli arsen". Kondenzira se i zagrijava ugljem, a arsen se reducira. Proizvodnja arsena je štetna proizvodnja. Ranije, kada je riječ "ekologija" bila poznata samo uskim stručnjacima, "bijeli arsen" se ispuštao u atmosferu i naseljavao se na susjedna polja i šume. Izduvni gasovi biljaka arsena sadrže od 20 do 250 mg/m 3 As 2 O 3 , dok obično vazduh sadrži oko 0,00001 mg/m 3 . Smatra se da je prosječna dnevna dozvoljena koncentracija arsena u zraku samo 0,003 mg/m3. Paradoksalno, ni sada nisu fabrike koje proizvode arsen te koje mnogo više zagađuju životnu sredinu, već preduzeća obojene metalurgije i elektrane koje sagorevaju ugalj. Donji sedimenti u blizini topionica bakra sadrže ogromne količine arsena – do 10 g/kg. Arsen takođe može ući u tlo sa fosfornim đubrivima.
I još jedan paradoks: primaju više arsena nego što je potrebno; Ovo je prilično rijedak slučaj. U Švedskoj je “nepotreban” arsen čak bio prisiljen da se zakopa u armirano-betonske kontejnere u dubokim napuštenim rudnicima.
Glavni industrijski mineral arsena je arsenopirit FeAsS. Postoje velika nalazišta bakra-arsena u Gruziji, Centralnoj Aziji i Kazahstanu, SAD-u, Švedskoj, Norveškoj i Japanu, nalazišta arsena-kobalta u Kanadi i nalazišta arsena-kalaja u Boliviji i Engleskoj. Osim toga, nalazišta zlata i arsena poznata su u SAD-u i Francuskoj. Rusija ima brojna nalazišta arsena u Jakutiji, Uralu, Sibiru, Transbajkaliji i Čukotki.
Određivanje arsena.
Kvalitativna reakcija na arsen je taloženje žutog sulfida As 2 S 3 iz rastvora hlorovodonične kiseline. Tragovi se određuju Martovskom reakcijom ili Gutzeit metodom: trake papira natopljene HgCl 2 potamne u prisustvu arsina, koji sublimira na živu.
Posljednjih desetljeća razvijene su različite osjetljive analitičke metode koje mogu kvantificirati male koncentracije arsena, na primjer u prirodnim vodama. Tu spadaju plamena atomska apsorpciona spektrometrija, atomska emisiona spektrometrija, masena spektrometrija, atomska fluorescentna spektrometrija, neutronska aktivaciona analiza... Ako je u vodi vrlo malo arsena, može biti potrebno prethodno koncentriranje uzoraka. Koristeći takvu koncentraciju, grupa harkovskih naučnika iz Nacionalne akademije nauka Ukrajine razvila je 1999. godine ekstrakcijsku rendgensku fluorescentnu metodu za određivanje arsena (kao i selena) u vodi za piće sa osjetljivošću do 2,5–5 μg. /l.
Za odvojeno određivanje jedinjenja As(III) i As(V), prvo se odvajaju jedno od drugog korišćenjem dobro poznatih ekstrakcionih i hromatografskih metoda, kao i korišćenjem selektivne hidrogenacije. Ekstrakcija se obično izvodi pomoću natrijum ditiokarbamata ili amonijum pirolidin ditiokarbamata. Ova jedinjenja formiraju u vodi netopive komplekse sa As(III), koji se mogu ekstrahovati hloroformom. Arsen se zatim može ponovo pretvoriti u vodenu fazu oksidacijom azotnom kiselinom. U drugom uzorku, arsenat se pretvara u arsenit pomoću redukcionog sredstva, a zatim se vrši slična ekstrakcija. Tako se određuje „ukupni arsen“, a zatim oduzimanjem prvog rezultata od drugog, As(III) i As(V) se određuju odvojeno. Ako u vodi ima organskih spojeva arsena, oni se obično pretvaraju u metildiodarzin CH 3 AsI 2 ili dimetiljodarsin (CH 3) 2 AsI, koji se određuju jednom ili drugom hromatografskom metodom. Tako se pomoću tečne hromatografije visokih performansi mogu odrediti nanogramske količine supstance.
Mnoga jedinjenja arsena mogu se analizirati koristeći takozvanu hidridnu metodu. Uključuje selektivnu redukciju analita u isparljivi arsin. Tako se neorganski arseniti redukuju u AsH 3 pri pH 5 – 7 i pri pH
Metoda neutronske aktivacije je također osjetljiva. Sastoji se od ozračivanja uzorka neutronima, dok jezgra 75 As hvataju neutrone i transformišu se u radionuklid 76 As, koji se detektuje karakterističnom radioaktivnošću sa poluživotom od 26 sati. Na ovaj način možete otkriti do 10-10% arsena u uzorku, tj. 1 mg na 1000 tona supstance
Upotreba arsena.
Oko 97% iskopanog arsena koristi se u obliku njegovih jedinjenja. Čisti arsen se rijetko koristi. Samo nekoliko stotina tona metalnog arsena se proizvodi i koristi godišnje širom svijeta. U količini od 3% arsen poboljšava kvalitet legura ležajeva. Dodaci arsena olovu značajno povećavaju njegovu tvrdoću, koja se koristi u proizvodnji olovnih baterija i kablova. Mali dodaci arsena povećavaju otpornost na koroziju i poboljšavaju termička svojstva bakra i mesinga. Visoko pročišćeni arsen se koristi u proizvodnji poluvodičkih uređaja, u kojima je legiran silicijumom ili germanijumom. Arsen se takođe koristi kao dopant, koji „klasičnim“ poluprovodnicima (Si, Ge) daje određenu vrstu provodljivosti.
Arsen se također koristi kao vrijedan aditiv u obojenoj metalurgiji. Dakle, dodatak 0,2...1% As olova značajno povećava njegovu tvrdoću. Odavno je primijećeno da ako se u rastopljeno olovo doda malo arsena, tada se pri bacanju sačme dobivaju kuglice ispravnog sfernog oblika. Dodatak 0,15...0,45% arsena bakru povećava njegovu zateznu čvrstoću, tvrdoću i otpornost na koroziju pri radu u gasovitom okruženju. Osim toga, arsen povećava fluidnost bakra tokom livenja i olakšava proces izvlačenja žice. Arsen se dodaje nekim vrstama bronze, mesinga, babita i štamparskih legura. A u isto vrijeme, arsen vrlo često šteti metalurzima. U proizvodnji čelika i mnogih obojenih metala, oni namjerno komplikuju proces kako bi uklonili sav arsen iz metala. Prisustvo arsena u rudi čini proizvodnju štetnom. Štetno dvaput: prvo, za ljudsko zdravlje; drugo, za metale - značajne nečistoće arsena pogoršavaju svojstva gotovo svih metala i legura.
Razna jedinjenja arsena, koja se godišnje proizvode u desetinama hiljada tona, imaju širu upotrebu. Kao 2 O 3 oksid se koristi u proizvodnji stakla kao izbjeljivač stakla. Čak su i drevni staklari znali da bijeli arsen čini staklo „mutim“, tj. neproziran. Međutim, mali dodaci ove tvari, naprotiv, posvjetljuju staklo. Arsen je još uvijek uključen u formulacije nekih čaša, na primjer, „bečko“ staklo za termometre.
Jedinjenja arsena koriste se kao antiseptik za zaštitu od kvarenja i očuvanja kože, krzna i plišanih životinja, za impregnaciju drveta i kao sastavni dio antivegetativnih boja za dno brodova. U tu svrhu koriste se soli arsena i arsenovih kiselina: Na 2 HAsO 4, PbHAsO 4, Ca 3 (AsO 3) 2 itd. Biološka aktivnost derivata arsena zainteresovala je veterinare, agronome i specijaliste sanitarno-epidemiološke službe. Kao rezultat, pojavili su se stimulansi za rast i produktivnost stoke koji sadrže arsen, antihelmintici i lijekovi za prevenciju bolesti mladih životinja na stočnim farmama. Jedinjenja arsena (As 2 O 3, Ca 3 As 2, Na 3 As, pariški zeleni) koriste se za suzbijanje insekata, glodara i korova. Ranije su takve primjene bile široko rasprostranjene, posebno u voćkama, plantažama duhana i pamuka, za čišćenje stoke od vaški i buha, za poticanje rasta u živinarstvu i svinjskoj proizvodnji i za sušenje pamuka prije žetve. Još u staroj Kini usjevi pirinča su tretirani arsenik oksidom kako bi se zaštitili od pacova i gljivičnih bolesti i tako povećali prinos. A u Južnom Vijetnamu, američke trupe su koristile kakodilnu kiselinu (Agent Blue) kao defolijant. Sada je, zbog toksičnosti spojeva arsena, njihova upotreba u poljoprivredi ograničena.
Važna područja primjene jedinjenja arsena su proizvodnja poluvodičkih materijala i mikro krugova, optička vlakna, uzgoj monokristala za lasere i filmska elektronika. Plin arsin se koristi za uvođenje malih, strogo doziranih količina ovog elementa u poluvodiče. Galijev arsenidi GaAs i indijum InAs se koriste u proizvodnji dioda, tranzistora i lasera.
Arsen takođe nalazi ograničenu upotrebu u medicini. . Izotopi arsena 72 As, 74 As i 76 As sa poluraspadom pogodnim za istraživanje (26 sati, 17,8 dana i 26,3 sata, respektivno) koriste se za dijagnostiku različitih bolesti.
Ilya Leenson
Neki koji su umrli od kolere u srednjem vijeku nisu umrli od nje. Simptomi bolesti su slični onima trovanje arsenom.
Shvativši to, srednjovjekovni biznismeni počeli su da nude trioksid elementa kao otrov. Supstanca. Smrtonosna doza je samo 60 grama.
Podijeljeni su na porcije, davane tokom nekoliko sedmica. Kao rezultat toga, niko nije sumnjao da čovjek nije umro od kolere.
Okus arsena ne osjeća se u malim dozama, na primjer, u hrani ili piću. U savremenoj stvarnosti, naravno, nema kolere.
Ljudi ne moraju da brinu o arsenu. Umjesto toga, miševi su ti koji se trebaju bojati. Otrovna supstanca je vrsta otrova za glodare.
Inače, element je nazvan u njihovu čast. Riječ "arsen" postoji samo u zemljama ruskog govornog područja. Službeni naziv supstance je arsenicum.
Oznaka u – As. Serijski broj je 33. Na osnovu njega možemo pretpostaviti kompletnu listu svojstava arsena. Ali nemojmo pretpostavljati. Razmotrićemo problem sigurno.
Svojstva arsena
Latinski naziv elementa prevodi se kao "snažan". Očigledno, ovo se odnosi na učinak supstance na tijelo.
Kod intoksikacije počinje povraćanje, probava je poremećena, stomak se okreće, a funkcionisanje nervnog sistema je delimično blokirano. nije jedan od slabih.
Trovanje nastaje bilo kojim od alotropnih oblika tvari. Alltropija je postojanje manifestacija iste stvari koje su različite po strukturi i svojstvima. element. Arsenic najstabilniji u metalnom obliku.
Čeličnosivi romboedari su krhki. Jedinice imaju karakterističan metalni izgled, ali u kontaktu s vlažnim zrakom postaju zamućene.
Arsen - metal, čija je gustina skoro 6 grama po kubnom centimetru. Preostali oblici elementa imaju niži indikator.
Na drugom mjestu je amorfna arsenik. Karakteristike elemenata: - skoro crna boja.
Gustoća ovog oblika je 4,7 grama po kubnom centimetru. Spolja, materijal je sličan.
Uobičajeno stanje arsena za obične ljude je žuto. Kubična kristalizacija je nestabilna i postaje amorfna kada se zagreje na 280 stepeni Celzijusa, ili pod uticajem jednostavne svetlosti.
Stoga su žute meke, kao u mraku. Uprkos boji, agregati su providni.
Iz brojnih modifikacija elementa jasno je da je to samo pola metala. Očigledan odgovor na pitanje je: “ Arsen je metal ili nemetal“, ne
Hemijske reakcije služe kao potvrda. 33. element stvara kiselinu. Međutim, sam boravak u kiselini ne daje.
Metali rade stvari drugačije. U slučaju arsena, ne djeluju čak ni pri kontaktu s jednim od najjačih.
Jedinjenja slična soli „rađaju se“ tokom reakcija arsena sa aktivnim metalima.
To se odnosi na oksidirajuća sredstva. 33. supstanca je u interakciji samo s njima. Ako partner nema izražena oksidirajuća svojstva, interakcija se neće dogoditi.
Ovo se čak odnosi i na alkalije. To je, arsen je hemijski element prilično inertan. Kako ga onda dobiti ako je lista reakcija vrlo ograničena?
Iskopavanje arsena
Arsen se kopa kao nusproizvod drugih metala. Oni su odvojeni, ostavljajući 33. supstancu.
U prirodi ih ima spojevi arsena sa drugim elementima. Iz njih se vadi 33. metal.
Proces je isplativ, jer zajedno s arsenom često postoje , , i .
Nalazi se u zrnatim masama ili kubičnim kristalima boje kalaja. Ponekad postoji žuta nijansa.
Jedinjenje arsena I metal Ferrum ima "brata", u kojem se umjesto 33. supstance nalazi . Ovo je običan pirit zlatne boje.
Agregati su slični verziji arsena, ali ne mogu poslužiti kao ruda arsena, iako sadrže i arsen kao nečistoću.
Arsen se, inače, nalazi i u običnoj vodi, ali opet kao nečistoća.
Količina elementa po toni je tako mala, ali čak ni eksploatacija nusproizvoda nema smisla.
Kada bi svjetske rezerve arsena bile ravnomjerno raspoređene u zemljinoj kori, to bi bilo samo 5 grama po toni.
Dakle, element nije uobičajen, njegova količina je uporediva sa , , .
Ako pogledate metale s kojima arsen formira minerale, onda to nije samo s kobaltom i niklom.
Ukupan broj minerala 33. elementa dostiže 200. Pronađen je i izvorni oblik supstance.
Njegovo prisustvo se objašnjava hemijskom inertnošću arsena. Formirajući se pored elemenata kojima nije obezbeđena reakcija, junak ostaje u sjajnoj izolaciji.
U ovom slučaju često se dobivaju igličasti ili kubični agregati. Obično rastu zajedno.
Upotreba arsena
Element kojem pripada arsen dvostruko, ne samo da pokazuje svojstva metala i nemetala.
Percepcija elementa od strane čovječanstva je također dvojna. U Evropi se 33. supstanca oduvek smatrala otrovom.
Godine 1733. čak su izdali dekret o zabrani prodaje i kupovine arsena.
U Aziji, "otrov" ljekari koriste već 2000 godina u liječenju psorijaze i sifilisa.
Moderni doktori su dokazali da 33. element napada proteine koji izazivaju onkologiju.
U 20. veku, neki evropski lekari su takođe stali na stranu Azijata. 1906. godine, na primjer, zapadni farmaceuti izumili su lijek salvarsan.
Postao je prvi u službenoj medicini i koristio se protiv brojnih zaraznih bolesti.
Istina, razvija se imunitet na lijek, kao i svaki stalni unos arsena u malim dozama.
Efikasna su 1-2 kursa lijeka. Ako se razvije imunitet, ljudi mogu uzeti smrtonosnu dozu elementa i ostati živi.
Pored doktora, za 33. element su se zainteresovali i metalurzi koji su počeli da ga dodaju za proizvodnju sačme.
Izrađuje se na bazi koja je uključena u teški metali. Arsenic povećava olovo i omogućava njegovim prskanjima da poprime sferni oblik prilikom bacanja. To je ispravno, što poboljšava kvalitetu frakcije.
Arsen se može naći i u termometrima, odnosno u njima. Zove se bečki, pomiješan sa oksidom 33. supstance.
Jedinjenje služi kao bistrilo. Arsen su koristili i antički duvači stakla, ali kao dodatak za matiranje.
Staklo postaje neprozirno kada postoji značajna primjesa toksičnog elementa.
Promatrajući proporcije, mnogi duvači stakla su se razboljeli i prerano umrli.
A stručnjaci za kožare koriste sulfide arsenik.
Element main podgrupe Grupa 5 periodnog sistema je uključena u neke boje. U industriji kože, arsenicum pomaže u uklanjanju dlačica.
Cijena arsena
Čisti arsen se najčešće nudi u metalnom obliku. Cijene su određene po kilogramu ili toni.
1000 grama košta oko 70 rubalja. Za metalurge nude gotove, na primjer, arsen i bakar.
U ovom slučaju naplaćuju 1500-1900 rubalja po kilogramu. Anhidrit arsena se također prodaje u kilogramima.
Koristi se kao lijek za kožu. Uzročnik je nekrotičan, odnosno umrtvljuje zahvaćeno područje, ubijajući ne samo uzročnika bolesti, već i same ćelije. Metoda je radikalna, ali efikasna.