Hvala vam
Stranica pruža referentne informacije samo u informativne svrhe. Dijagnostika i liječenje bolesti moraju se provoditi pod nadzorom stručnjaka. Svi lijekovi imaju kontraindikacije. Obavezna konzultacija sa stručnjakom!
Opće informacije
Jedinstvenost arsen je da se može naći posvuda – u stijenama, mineralima, vodi, tlu, životinjama i biljkama. Čak se naziva i sveprisutnim elementom. Arsen je rasprostranjen u različitim geografskim regijama Zemlje zbog hlapljivosti svojih spojeva i njihove visoke topivosti u vodi. Ako je klima u regiji vlažna, element se ispire iz zemlje, a zatim ga odnosi podzemna voda. Površinske vode i dubine rijeka sadrže od 3 µg/l do 10 µg/l tvari, a voda mora i oceana sadrži znatno manje, oko 1 µg/l.Arsen se u tijelu odraslog čovjeka nalazi u količini od približno 15 mg. Najviše ga se nalazi u jetri, plućima, tankom crijevu i epitelu. Apsorpcija tvari događa se u želucu i crijevima.
Antagonisti tvari su fosfor, sumpor, selen, vitamini E, C, kao i neke aminokiseline. Zauzvrat, tvar smanjuje tjelesnu apsorpciju selena, cinka, vitamina A, E, C i folne kiseline.
Tajna njegove dobrobiti je u njegovoj količini: u maloj dozi obavlja niz korisnih funkcija; a u velikim je snažan otrov.
Funkcije:
- Poboljšanje apsorpcije fosfora i dušika.
- Stimulacija hematopoeze.
- Slabljenje oksidativnih procesa.
- Interakcija s proteinima, lipoinskom kiselinom, cisteinom.
Arsen kao kemijski element
Arsen je klasificiran kao kemijski element V skupine periodnog sustava i pripada obitelji dušika. U prirodnim uvjetima, ova tvar je predstavljena jedinim stabilnim nuklidom. Umjetno je dobiveno više od desetak radioaktivnih izotopa arsena, sa širokim rasponom vrijednosti poluživota - od nekoliko minuta do nekoliko mjeseci. Formiranje pojma povezano je s njegovom upotrebom za istrebljenje glodavaca - miševa i štakora. latinski naziv Arsenicum (As) potječe od grčke riječi " arsen", Što znači: moćan, snažan.Povijesni podaci
Arsen u svom čistom obliku otkriven je tijekom alkemijskih eksperimenata u srednjem vijeku. A njegovi spojevi već su dugo poznati ljudima, korišteni su za proizvodnju lijekova i boja. Danas se arsen na posebno svestran način koristi u metalurgiji.Povjesničari su jedno od razdoblja ljudskog razvoja nazvali brončanim razdobljem. U to su vrijeme ljudi prešli s kamenog oružja na poboljšano brončano oružje. Bronca je spoj ( legura) kositra s bakrom. Prema povjesničarima, prva bronca je izlivena u dolini Tigrisa i Eufrata, oko 30. stoljeća. PRIJE KRISTA. Ovisno o postotnom sastavu komponenti uključenih u leguru, bronca koju su lijevali različiti kovači mogla bi imati različita svojstva. Znanstvenici su otkrili da je najbolja bronca s vrijednim svojstvima legura bakra koja sadrži do 3% kositra i do 7% tvari arsena. Takvu broncu bilo je lako lijevati i bolje kovati. Vjerojatno je tijekom taljenja ruda bakra pomiješana s produktima trošenja bakreno-arsenskih sulfidnih minerala, koji su imali sličan izgled. Drevni su majstori cijenili dobra svojstva legure i potom ciljano tragali za nalazištima minerala arsena. Kako bismo ih pronašli, koristili smo specifično svojstvo ovih minerala da pri zagrijavanju ispuštaju miris češnjaka. No s vremenom je prestalo taljenje bronce koja je sadržavala spojeve arsena. Najvjerojatnije se to dogodilo zbog činjenice da se trovanje vrlo često događalo prilikom pucanja tvari koje sadrže arsen.
Naravno, u dalekoj prošlosti ovaj element je bio poznat samo u obliku svojih minerala. U drevnoj Kini poznavali su čvrsti mineral zvan realgar, koji je, kao što je sada poznato, sulfid sastava As4S4. Riječ " realgar"u prijevodu s arapskog znači" rudnička prašina" 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.
Znanstvenik i filozof Aristotel u 4. stoljeću PRIJE KRISTA. dao ime ovom mineralu - “ sandarac" Tri stoljeća kasnije, rimski znanstvenik i pisac Plinije Stariji zajedno s liječnikom i botaničarem Dioskorid opisao još jedan mineral tzv orpiment. Latinski naziv minerala prevodi se " zlatna boja" Ovaj mineral se koristio kao žuta boja.
U srednjem vijeku alkemičari su izolirali tri oblika tvari: žuti arsen ( budući da je sulfid As2S3), Crvena ( sulfid As4S4) i bijela ( oksid As2O3). Bijeli nastaje sublimacijom nekih nečistoća arsena tijekom prženja bakrenih ruda koje sadrže ovaj element. Kondenzirao se iz plinovite faze i taložio u obliku bijele prevlake, nakon čega je sakupljen.
U 13. stoljeću alkemičari su zagrijavali žuti arsen i sapun kako bi proizveli tvar sličnu metalu koja je možda bila prvi primjer čiste tvari proizvedene umjetno. Ali nastala tvar prekršila je ideje alkemičara o mističnoj "vezi" sedam njima poznatih metala sa sedam astronomskih objekata - planeta; zato su alkemičari nastalu tvar nazvali "nelegitimnim metalom". Primijetili su jedno zanimljivo svojstvo kod njega - tvar je mogla bakru dati bijelu boju.
Arsen je jasno identificiran kao samostalna tvar početkom 17. stoljeća, kada je ljekarnik Johann Schröder pri redukciji oksida ugljenom dobio sam ga u čistom obliku. Nekoliko godina kasnije, francuski liječnik i kemičar Nicola Lemery uspjeli dobiti ovu tvar zagrijavanjem njenog oksida u smjesi s potašom i sapunom. U sljedećem stoljeću već je bio poznat i nazvan neobičnim "polumetalom".
švedski znanstvenik Scheele eksperimentalno dobiven arsenov plin vodik i arsensku kiselinu. U isto vrijeme A.L. Lavoisier prepoznao ovu tvar kao samostalan kemijski element.
Biti u prirodnim uvjetima
Element se često nalazi u prirodnim uvjetima u spojevima s bakrom, kobaltom, niklom i željezom. U zemljinoj kori ga nema mnogo - oko 5 grama po toni, što je otprilike isto koliko i kositra, molibdena, germanija, volframa i broma.
Sastav minerala koje tvori ovaj kemijski element ( danas ih ima više od 200), zbog "polumetalnih" svojstava elementa. Može biti i u negativnom i u pozitivnom oksidacijskom stanju i stoga se lako spaja s mnogim drugim elementima; u pozitivnoj oksidaciji arsen igra ulogu metala ( primjerice u sulfidima), ako je negativan – nemetal ( u arsenidima). Minerali koji sadrže arsen imaju složen sastav. Sam element može zamijeniti atome antimona, sumpora i metala u kristalnoj rešetki.
Mnogi spojevi metala i arsena, sudeći po njihovom sastavu, vjerojatnije su intermetalni spojevi nego arsenidi; Neki od njih se razlikuju po promjenjivom sadržaju glavnog elementa. Nekoliko metala može biti istovremeno prisutno u arsenidima, a atomi tih metala, s bliskim radijusima iona, mogu se međusobno izmjenjivati u kristalnoj rešetki u proizvoljnim omjerima. Svi minerali klasificirani kao arsenidi imaju metalni sjaj. Neprozirne su, teške i niske tvrdoće.
Primjer prirodnih arsenida ( ima ih oko 25) može poslužiti takvim mineralima kao što su skutterudit, safflorite, rammelsbergite, nickelskutterudite, nickelin, löllingite, sperrylite, maucherite, algodonite, langisite, clinosaflorite. Ovi arsenidi imaju veliku gustoću i pripadaju skupini "superteških" minerala.
Najčešći mineral je arsenopirit ( ili, kako se još naziva, arsenski pirit). Ono što se kemičarima čini zanimljivo je struktura onih minerala u kojima je arsen prisutan istovremeno sa sumporom, au kojima ima ulogu metala, budući da je svrstan zajedno s drugim metalima. Ovi minerali su arsenosulvanit, girodit, arsenogauchekornite, freibergit, goldfieldit, tennantit, argentotennantit. Struktura ovih minerala je vrlo složena.
Prirodni sulfidi kao što su realgar, orpiment, dimorfit, getčelit, imaju pozitivno oksidacijsko stanje As ( lat. oznaka arsena). Ti se minerali pojavljuju kao male inkluzije, iako su kristali velike veličine i težine povremeno iskopavani u nekim područjima.
Zanimljiva je činjenica da prirodne soli arsenske kiseline, zvane arsenati, izgledaju vrlo drugačije. Eritritol ima kobaltnu boju, dok su skorodit, annabergit i simplesit zelene. A görnezit, köttigitite i rooseveltit potpuno su bezbojni.
U središnjoj regiji Švedske nalaze se kamenolomi u kojima se vadi feromanganska ruda. 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 ti 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 davana su na različite načine: neki od njih su nazvani po znanstvenicima i istaknutim političkim osobama; drugi su dobili ime prema lokalitetu u kojem su pronađeni; treći su nazvani grčkim izrazima koji označavaju njihova osnovna svojstva ( primjerice boja); četvrti su imenovani skraćenicama koje su označavale početna slova naziva ostalih elemenata.
Na primjer, zanimljivo je formiranje drevnog naziva za takav mineral poput nikla. Prije se zvao kupfernickel. Njemački rudari koji su radili na razvoju bakra prije pet do šest stoljeća praznovjerno su se bojali zlog planinskog duha kojeg su zvali Nikel. njemačka riječ" kupfer"značio" bakar" Nazivali su "prokleti" ili "lažni" bakar Kupfernickel. Ta je ruda bila vrlo slična bakru, ali se iz nje bakar nije mogao dobiti. No svoju je primjenu našao u izradi stakla. Uz njegovu pomoć, staklo je obojeno u zeleno. Naknadno je iz ove rude izoliran novi metal nazvan nikal.
Čisti arsen prilično je inertan u svojim kemijskim svojstvima i može se pronaći u svom prirodnom stanju. Izgleda kao spojene igle ili kocke. Takav grumen je lako samljeti u prah. Sadrži do 15% nečistoća ( kobalt, željezo, nikal, srebro i drugi metali).
U pravilu se sadržaj As u tlu kreće od 0,1 mg/kg do 40 mg/kg. U područjima gdje se nalazi ruda arsena iu području vulkana, tlo može sadržavati vrlo velike količine As - do 8 g/kg. Upravo je to stopa u nekim područjima Novog Zelanda i Švicarske. U takvim područjima flora umire, a životinje obolijevaju. Ista je situacija tipična za pustinje i stepe, gdje se arsen ne ispire iz tla. U usporedbi s prosječnim sadržajem, glinovite stijene također se smatraju obogaćenima, jer sadrže četiri puta više tvari arsena.
Ako se čista tvar kao rezultat biometilacije pretvori u hlapljivi organoarsenski spoj, tada se iz tla ne odnosi samo vodom, već i vjetrom. Biometilacija je adicija metilne skupine za stvaranje C–As veze. Ovaj proces se provodi uz sudjelovanje tvari metilkobalamina - metiliranog derivata vitamina B12. Biometilacija As se događa i u morskoj i u slatkoj vodi. To dovodi do stvaranja organoarsenskih spojeva kao što su metilarsonska i dimetilarsenska kiselina.
U područjima gdje nema specifičnog onečišćenja koncentracija arsena iznosi 0,01 μg/m3, au industrijskim područjima gdje se nalaze elektrane i tvornice koncentracija doseže razinu od 1 μg/m3. U područjima gdje se nalaze industrijski centri taloženje arsena je intenzivno i iznosi do 40 kg/m2. km godišnje.
Hlapljivi spojevi arsena, kada njihova svojstva još nisu bila u potpunosti proučena, donijeli su mnogo problema ljudima. Masovna trovanja nisu bila rijetkost ni u 19. stoljeću. Ali liječnici nisu znali razloge trovanja. A otrovna tvar bila je sadržana u zelenoj boji za tapete i žbuci. Visoka vlaga dovela je do stvaranja plijesni. Pod utjecajem ova dva faktora nastale su hlapljive organoarsenske tvari.
Postoji pretpostavka da je proces stvaranja hlapljivih organoarsenovih derivata mogao uzrokovati odgođeno trovanje cara Napoleonšto je dovelo do njegove smrti. Ova pretpostavka temelji se na činjenici da su 150 godina nakon njegove smrti u njegovoj kosi pronađeni tragovi arsena.
Tvari arsena nalaze se 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 tvari veća, može dovesti do trovanja samo uz stalnu, dugotrajnu upotrebu.
Arsen se u prirodnim vodama može naći u različitim spojevima i oblicima. Trovalentni arsen, na primjer, višestruko je otrovniji od peterovalentnog arsena.
Neke morske alge mogu akumulirati arsen u takvim koncentracijama da su opasne za ljude. Takve alge mogu lako rasti i čak se razmnožavati u kiselom okruženju arsena. U nekim zemljama koriste se kao sredstva za kontrolu štetočina ( protiv štakora).
Kemijska svojstva
Arsen se ponekad naziva metalom, ali u stvarnosti je više nemetal. U kombinaciji s kiselinama ne stvara soli, ali sam po sebi je tvar koja stvara kiselinu. Zato se još naziva i polumetal. Kao i fosfor, arsen može postojati u različitim alotropskim oblicima.Jedan od tih oblika je sivi arsen, prilično krhka tvar. Njegov prijelom ima svijetli metalni sjaj ( stoga je njegovo drugo ime "metal arsen"). Električna vodljivost ovog polumetala je 17 puta manja od bakra, ali je istovremeno 3,6 puta veća od žive. Što je viša temperatura, manja je električna vodljivost. Ovo tipično svojstvo metala također je karakteristično za ovaj polumetal.
Ako se pare arsena ohlade kratko vrijeme na temperaturu od –196 stupnjeva ( ovo je temperatura tekućeg dušika), dobit ćete meku, prozirnu, žutu tvar koja izgleda kao žuti fosfor. Gustoća ove tvari je mnogo niža od one metalnog arsena. Žuti arsen i pare arsena sastoje se od molekula koje imaju oblik tetraedra ( oni. oblika piramide sa četiri baze). Molekule fosfora imaju isti oblik.
Pod utjecajem ultraljubičastog zračenja, kao i kada se zagrijava, žuti arsen odmah postaje siv; Ova reakcija oslobađa toplinu. Ako se pare kondenziraju u inertnoj atmosferi, tada nastaje drugi oblik ovog elementa - amorfni. Ako se pare arsena talože na staklu, stvara se zrcalni film.
Struktura elektroničke vanjske ljuske ovog elementa ista je kao kod fosfora i dušika. Arsen, kao i fosfor, može formirati tri kovalentne veze.
Ako je zrak suh, tada As ima stabilan oblik. Od vlažnog zraka postaje mutan i na vrhu se prekriva crnim oksidom. Kada se zapale, pare arsena lako izgaraju plavim plamenom.
Kako je u svom čistom obliku prilično inertan; lužine, voda i razne kiseline koje nemaju oksidacijska svojstva ne utječu ni na koji način. Ako uzmete razrijeđenu nitratnu kiselinu, ona će oksidirati čisti As u ortorsensku kiselinu, a ako uzmete koncentriranu dušičnu kiselinu, ona će je oksidirati u ortorsensku kiselinu.
Kao što reagira sa sumporom i halogenima. U reakcijama sa sumporom nastaju sulfidi različitog sastava.
Arsen je poput otrova
Svi spojevi arsena su otrovni.Akutno trovanje ovim tvarima očituje se bolovima u trbuhu, proljevom, povraćanjem i depresijom središnjeg živčanog sustava. Simptomi trovanja ovom tvari vrlo su slični simptomima kolere. Stoga su se u sudskoj praksi u prošlosti često susreli slučajevi upotrebe arsena kao otrova. Najuspješnije korišteni otrovni spoj u kriminalne svrhe je arsenov trioksid.
U onim područjima gdje postoji višak tvari u vodi i tlu, ona se nakuplja u štitnjači ljudi. Kao rezultat toga, razvijaju endemsku gušavost.
Trovanje arsenom
Simptomi trovanja arsenom uključuju metalni okus u ustima, povraćanje i jaku bol u trbuhu. Kasnije se mogu pojaviti napadaji ili paraliza. Otrovanje može dovesti do smrti. Najrasprostranjeniji i najpoznatiji protuotrov za trovanje arsenom je mlijeko. Glavni protein mlijeka je kazein. S arsenom stvara netopljivi spoj koji se ne apsorbira u krv.Do trovanja dolazi:
1.
Kod udisanja spojeva arsena u obliku prašine ( najčešće – u nepovoljnim proizvodnim uvjetima).
2.
Kod pijenja otrovane vode i hrane.
3.
Pri korištenju određenih lijekova. Višak tvari taloži se u koštanoj srži, plućima, bubrezima, koži i crijevnom traktu. Postoji veliki broj dokaza da su anorganski spojevi arsena kancerogeni. Zbog dugotrajne konzumacije vode ili lijekova zatrovanih 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 uvjetima provodi se hemodijaliza za čišćenje bubrega. Za primjenu kod akutnih i kroničnih trovanja koristi se Unithiol - univerzalni protuotrov. Dodatno se koriste antagonističke tvari: sumpor, selen, cink, fosfor; a obavezan je kompleks vitamina i aminokiselina.
Simptomi predoziranja i nedostatka
Mogući znakovi nedostatka arsena očituju se smanjenjem koncentracije triglicerida u krvi, povećanjem plodnosti te pogoršanjem razvoja i rasta tijela.Arsen je vrlo toksična tvar; jedna doza od 50 mg može biti smrtonosna. Predoziranje se očituje razdražljivošću, alergijama, glavoboljama, dermatitisom, ekcemom, konjuktivitisom, depresijom respiratorne funkcije i živčanog sustava te oštećenjem funkcije jetre. Predoziranje tvari povećava rizik od razvoja raka.
Izvorom elementa smatraju se: biljni i životinjski proizvodi, plodovi mora, žitarice, žitarice, duhan, vino, pa čak i pitka voda.
Ne treba brinuti hoće li ovaj mikroelement unijeti u našu prehranu – nalazi se u gotovo svim proizvodima životinjskog i biljnog podrijetla, osim u rafiniranom šećeru. U dovoljnim količinama dolazi nam s hranom. Proizvodi koji su njime posebno bogati, poput škampa, jastoga, jastoga - kako biste izbjegli predoziranje, trebali biste jesti umjereno kako ne biste unijeli prekomjernu količinu otrova.
Spojevi arsena mogu ući u ljudsko tijelo s mineralnom vodom, plodovima mora, sokovima, vinom od grožđa, lijekovima, herbicidima i pesticidima. Ova tvar se uglavnom nakuplja u retikuloendotelnom sustavu, kao iu plućima, koži i bubrezima. Nedovoljnim dnevnim unosom tvari u organizam smatra se 1 mcg/dan. Prag toksičnosti je približno 20 mg.
Velika količina elementa nalazi se u ribljem ulju i, čudno, u vinima. U normalnoj pitkoj vodi sadržaj tvari je nizak i nije opasan po zdravlje - otprilike 10 µg/l. Neke regije svijeta ( Meksiko, Tajvan, Indija, Bangladeš) poznati su po visokim razinama arsena u vodi za piće ( 1 mg/l), pa se tamo ponekad događaju masovna trovanja građana.
Arsen sprječava tijelo da izgubi fosfor. Vitamin D je regulacijski faktor u tijeku metabolizma fosfora i kalcija, a arsen zauzvrat regulira metabolizam fosfora.
Također je poznato da se neki oblici alergija razvijaju zbog nedostatka arsena u organizmu.
Element u tragovima koristi se za povećanje apetita u slučaju anemije. Kod trovanja selenom, arsen je odličan protuotrov. Eksperimentalne studije na miševima pokazale su da precizno izračunate doze tvari pomažu u smanjenju učestalosti raka.
Kada se koncentracija elementa u tlu ili hrani poveća, dolazi do intoksikacije. Teška intoksikacija može dovesti do ozbiljnih bolesti poput raka grkljana ili leukemije. Štoviše, porast će i broj smrtnih slučajeva.
Poznato je da se 80% tvari koje u organizam unesu s hranom šalje u gastrointestinalni trakt i odatle ulazi u krv, a preostalih 20% dospijeva do nas kroz kožu i pluća.
Dan nakon ulaska u tijelo, više od 30% tvari izlučuje se iz njega zajedno s urinom i oko 4% s izmetom. Prema klasifikaciji, arsen je klasificiran kao imunotoksični, uvjetno esencijalni, element. Dokazano je da tvar sudjeluje u gotovo svim važnim biokemijskim procesima.
Arsen u stomatologiji
Ova tvar se često koristi za liječenje zubnih bolesti kao što je karijes. Karijes počinje kada se vapnenačke soli zubne cakline počnu razgrađivati i oslabljeni zub napadaju patogeni. Zahvaćajući mekani unutarnji dio zuba, mikrobi stvaraju 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 dopire do tkiva koje sadrži krvne, živčane i limfne žile. Zove se pulpa.
Razvija se upala pulpe nakon čega je jedini način da se spriječi daljnje širenje bolesti uklanjanje živca. Za ovu manipulaciju potreban je arsen.
Pulpa se izlaže zubarskim instrumentom, na nju se stavlja zrnce paste koja sadrži arsensku kiselinu i ona gotovo trenutačno difundira u pulpu. 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 plombirati.
Arsen u liječenju leukemije
Arsen se prilično uspješno koristi za liječenje blagih oblika leukemije, kao iu razdoblju primarne egzacerbacije, u kojoj još nije primijećeno oštro povećanje slezene i limfnih čvorova. Smanjuje ili čak suzbija patološko stvaranje leukocita, potiče crvenu hematopoezu i oslobađanje crvenih krvnih stanica na periferiju.Dobivanje arsena
Dobiva se kao nusproizvod prerade ruda olova, bakra, kobalta i cinka, kao i tijekom vađenja zlata. Neke od polimetalnih ruda sadrže i do 12% arsena. Ako se zagriju na 650 - 700 stupnjeva, tada u nedostatku zraka dolazi do sublimacije. Ako se zagrijava na zraku, nastaje "bijeli arsen", koji je hlapljivi oksid. Kondenzira se i zagrijava ugljenom, pri čemu dolazi do redukcije arsena. Dobivanje ovog elementa je štetna proizvodnja.Prethodno, prije razvoja ekologije kao znanosti, "bijeli arsen" je ispuštan u atmosferu u velikim količinama, a potom se taložio na drveću i biljkama. Dopuštena koncentracija u zraku je 0,003 mg/m3, dok u blizini industrijskih objekata koncentracija doseže 200 mg/m3. Začudo, okoliš najviše zagađuju ne one tvornice koje proizvode arsen, već elektrane i poduzeća obojene metalurgije. Pridneni sedimenti u blizini talionica bakra sadrže velike količine elementa - do 10 g/kg.
Drugi paradoks je da se ta tvar 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 srednjoj Aziji, Gruziji, SAD-u, Japanu, Norveškoj, Švedskoj; zlato-arsenik - u SAD-u, Francuskoj; arsen-kobalt - u Novom Zelandu, Kanada; arsen-kositar - u Engleskoj i Boliviji.
Određivanje arsena
Kvalitativna reakcija na arsen sastoji se od taloženja žutih sulfida iz otopina klorovodične kiseline. Tragovi se određuju Gutzeit metodom ili Marshovom reakcijom: papirnate trake natopljene HgCl2 mijenjaju boju u tamnu u prisutnosti arzina, koji reducira sublimaciju u živu.Tijekom proteklih pola stoljeća razvijene su razne osjetljive analitičke tehnike ( spektrometrija), zahvaljujući kojima se mogu otkriti čak i male količine arsena. Ako je u vodi vrlo malo tvari, tada se uzorci prethodno koncentriraju.
Neki se spojevi analiziraju selektivnom hidridnom metodom. Ova metoda uključuje selektivnu redukciju analita u hlapljivi spoj arzin. Hlapljivi arzini zamrzavaju se u posudi hlađenoj tekućim dušikom. Zatim, polaganim zagrijavanjem sadržaja posude, možete osigurati da različiti arzini isparavaju odvojeno jedan od drugog.
Industrijska primjena
Oko 98% cjelokupnog iskopanog arsena ne koristi se u čistom obliku. Ali njegovi spojevi su stekli popularnost i koriste se u raznim industrijama. Godišnje se iskopaju i koriste stotine tona tvari. Dodaje se legurama ležajeva radi poboljšanja kvalitete, koristi se u izradi kabela i olovnih baterija za povećanje tvrdoće te se koristi u legurama s germanijem ili silicijem u proizvodnji poluvodičkih uređaja. Arsen se koristi kao dopant koji "klasičnim" poluvodičima daje određenu vrstu vodljivosti.Arsen je vrijedan materijal u obojenoj metalurgiji. Dodatkom olova u količini od 1% povećava se tvrdoća legure. Ako u rastaljeno olovo dodate malo arsena, tada u procesu lijevanja sačme izlaze sferne kuglice pravilnog oblika. Dodaci 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 mjedi, bronce, tiskarskih legura i babita. Ipak, metalurzi pokušavaju isključiti ovaj aditiv iz procesa proizvodnje, jer je vrlo štetan za ljude. Štoviše, također je štetan za metale, budući da prisutnost arsena u velikim količinama narušava svojstva mnogih legura i metala.
Oksidi se koriste u proizvodnji stakla kao sredstva za izbjeljivanje stakla. Čak su i drevni puhači stakla znali da bijeli arsen doprinosi neprozirnosti stakla. Međutim, mali dodaci toga, naprotiv, posvjetljuju staklo. Arsen je još uvijek uključen u recepturu za izradu nekih čaša, na primjer, "bečkog" stakla, koje se koristi za izradu termometara.
Spojevi arsena koriste se kao antiseptik za zaštitu od kvarenja, kao i za konzerviranje krzna, kože, prepariranih životinja; za izradu boja protiv obraštanja za vodeni transport; za impregnaciju drva.
Biološka aktivnost nekih As derivata zainteresirala je agronome, djelatnike sanitarno-epidemiološke službe i veterinare. Kao rezultat toga, stvoreni su lijekovi koji sadrže arsen, koji su bili stimulansi produktivnosti i rasta; lijekovi za prevenciju bolesti stoke; anthelmintici.
Zemljoposjednici u staroj Kini tretirali su usjeve riže arsenovim oksidom kako bi ih zaštitili od gljivičnih bolesti i štakora te tako zaštitili urod. Sada je zbog toksičnosti tvari koje sadrže arsen njihova uporaba u poljoprivredi ograničena.
Najvažnija područja uporabe tvari koje sadrže arsen su proizvodnja mikro krugova, poluvodičkih materijala i optičkih vlakana, filmske elektronike, kao i rast posebnih monokristala za lasere. U tim se slučajevima u pravilu koristi plinoviti arsin. Indijev i galijev arsenid koriste se u proizvodnji dioda, tranzistora i lasera.
U tkivima i organima element se uglavnom nalazi u frakciji proteina, mnogo manje u frakciji topivoj u kiselini, a samo manji dio u frakciji lipida. Sudjeluje u redoks reakcijama, bez njega je nemoguća oksidativna razgradnja složenih ugljikohidrata. Uključen je u fermentaciju i glikolizu. Spojevi ove tvari koriste se u biokemiji kao specifični inhibitori enzima, koji su potrebni za proučavanje metaboličkih reakcija. Neophodan je ljudskom tijelu kao element u tragovima.
Arsen- mineral iz klase samorodnih elemenata, polumetal, kemijske formule As. Uobičajene nečistoće su Sb, S, Fe, Ag, Ni; rjeđe Bi i V. Sadržaj As u prirodnom arsenu doseže 98%. Kemijski element 15. skupine (prema zastarjeloj klasifikaciji - glavna podskupina pete skupine) četvrte periode periodnog sustava; ima atomski broj 33. Arsen (sirovi arsen) je krutina ekstrahirana iz prirodnih arsenopirita. Postoji u dva glavna oblika: obični, tzv. "metalni" arsen, u obliku sjajnih kristala boje čelika, krt, netopljiv u vodi, i žuti arsen, kristalan, prilično nestabilan. Arsen se koristi u proizvodnji arsenovog disulfida, sačme, tvrde bronce i raznih drugih legura (kositra, bakra i dr.)
Vidi također:
STRUKTURA
Kristalna struktura arsena je ditrigonalno-skalenoedarska simetrija. Trigonalna singonija, c. S. L633L23PC. Kristali su izuzetno rijetki i imaju romboedarski ili pseudokubični oblik. Identificirano je nekoliko alotropskih modifikacija arsena. U normalnim uvjetima metalni ili sivi arsen (alfa arsen) je stabilan. Kristalna rešetka sivog arsena je romboedarska, slojevita, s periodom a = 4,123 A, kutom a = 54° 10′. Gustoća (na temperaturi od 20° C) 5,72 g/cm 3 ; temperaturni koeficijent linearno širenje 3,36 10 stupnjeva; specifični električni otpor (temperatura 0° C) 35 10 -6 ohm cm; NV = f 147; koeficijent stlačivost (na temperaturi od 30° C) 4,5 x 10 -6 cm 2 /kg. Talište alfa-arsena je 816 ° C pri tlaku od 36 atmosfera.
Ispod atm. Arsen sublimira pod tlakom na temperaturi od 615°C bez taljenja. Toplina sublimacije 102 cal/g. Pare arsena su bezbojne, do temperature od 800° C sastoje se od molekula As 4, od 800 do 1700° C - od smjese As 4 i As 2, iznad temperature od 1700° C - samo od As 2. Brzom kondenzacijom para arsena na površini hlađenoj tekućim zrakom nastaje žuti arsen - prozirni meki kristali kubičnog sustava gustoće 1,97 g/cm 3 . Poznate su i druge metastabilne modifikacije arsena: beta-arsenik - amorfni staklasti, gama-arsenik - žuto-smeđi i delta-arsenik - smeđi amorfni s gustoćom od 4,73; 4,97 i 5,10 g/cm3. Iznad temperature od 270°C, te se modifikacije pretvaraju u sivi arsen.
SVOJSTVA
Boja na svježem prijelomu je cink-bijela, kositreno-bijela do svijetlosiva, brzo blijedi zbog stvaranja tamnosive mrlje; crno na istrošenoj površini. Tvrdoća po Mohsovoj ljestvici 3 - 3,5. Gustoća 5,63 - 5,8 g/cm3. Krhko. Dijagnosticira se karakterističnim mirisom češnjaka pri udarcu. Cijepanje je savršeno prema (0001) i manje savršeno prema (0112). Prijelom je zrnast. Ud. težina 5,63-5,78. Linija je siva, kositar-bijela. Sjaj je metalan, jak (pri svježem lomljenju), brzo blijedi i postaje mutan na oksidiranoj površini koja je vremenom pocrnila. Je dijamagnetičan.
MORFOLOGIJA
Arsen se obično opaža u obliku kora sa sinteriranom bubrežastom površinom, stalaktita, školjkastih tvorevina, koje pri lomu otkrivaju kristalno-zrnastu strukturu. Nativni arsen se prilično lako prepoznaje po obliku naslaga, pocrnjeloj površini, značajnoj specifičnoj težini, jakom metalnom sjaju u svježem prijelomu i savršenoj cijepanosti. Pod puhaljkom isparava bez taljenja (na temperaturi od oko 360°), ispuštajući karakterističan miris češnjaka i stvarajući bijelu prevlaku As 2 O 3 na ugljenu. U tekuće stanje prelazi tek pri povećanom vanjskom tlaku. U zatvorenoj cijevi stvara ogledalo arsena. Kada se oštro udari čekićem, ispušta miris češnjaka. PODRIJETLO
Arsen se pojavljuje u hidrotermalnim naslagama kao metakoloidne formacije u šupljinama, očito nastale tijekom posljednjih trenutaka hidrotermalne aktivnosti. Uz njega se mogu naći arsen, antimon, rjeđe sumporni spojevi nikla, kobalta, srebra, olova itd., različitog sastava, kao i nemetalni minerali.
U literaturi postoje naznake o sekundarnom podrijetlu arsena u zonama trošenja rudnih ležišta arsena, što je, općenito govoreći, malo vjerojatno, s obzirom da je u tim uvjetima vrlo nestabilan i, brzo oksidirajući, potpuno se raspada. Crne kore se sastoje od fine mješavine 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 ispustiti u zrak, vodu i tlo putem erozije vjetrom i vodom. Osim toga, element ulazi u atmosferu iz drugih izvora. Uslijed vulkanskih erupcija godišnje se u zrak ispusti oko 3 tisuće tona arsena, mikroorganizmi proizvedu 20 tisuća tona hlapivog metilarsina godišnje, a izgaranjem fosilnih goriva 80 tisuća tona godišnje. isto razdoblje.
Na području SSSR-a, izvorni arsen pronađen je u nekoliko naslaga. Od njih ističemo hidrotermalno ležište olovo-cinka Sadon, gdje je više puta uočen u obliku bubrežastih masa na kristalnom kalcitu s galenitom i sfaleritom. Na lijevoj obali rijeke pronađene su velike bubrežaste nakupine autohtonog arsena koncentrične školjkaste strukture. Chikoya (Transbaikalija). U paragenezi s njim uočen je samo kalcit u obliku rubova na stijenkama tankih žila koje presijecaju stare kristalne škriljavce. U obliku fragmenata (sl. 76) arsen je pronađen i na području sv. Jalinda, Amurska željeznica itd. i na drugim mjestima.
U brojnim nalazištima u Saskoj (Freiberg, Schneeberg, Annaberg itd.) uočen je prirodni arsen u vezi s arsenovim spojevima kobalta, nikla, srebra, domaćeg bizmuta itd. Sva ova i druga nalazišta ovog minerala nisu praktični značaj.
PRIMJENA
Arsen se koristi za legiranje legura olova koje se koriste za pripremu sačme, jer kada se sačma lije metodom tornja, kapljice legure arsen-olovo poprimaju strogo sferni oblik, a osim toga, snaga i tvrdoća olova značajno se povećavaju. Arsen posebne čistoće (99,9999%) koristi se za sintezu niza korisnih i važnih poluvodičkih materijala - arsenida (npr. galijev arsenid) i drugih poluvodičkih materijala s kristalnom rešetkom kao što je cinkova mješavina. Spojevi arsenovog sulfida - orpiment i realgar - koriste se u slikarstvu kao boje, au industriji kože kao sredstva za uklanjanje dlaka s kože. U pirotehnici, realgar se koristi za stvaranje "grčke" ili "indijske" vatre, koja nastaje kada gori mješavina realgara sa sumporom i nitratom (kada sagorijeva, stvara svijetli bijeli plamen).
Neki organoelementni spojevi arsena su kemijska bojna sredstva, na primjer, lewisit.
Početkom 20. stoljeća neki derivati kakodila, primjerice salvarsan, korišteni su za liječenje sifilisa, a s vremenom su te lijekove iz medicinske upotrebe za liječenje sifilisa istisnuli drugi, manje toksični, a učinkovitiji, farmaceutski lijekovi koji ne sadrže arsen.
Mnogi spojevi arsena u vrlo malim dozama koriste se kao lijekovi za suzbijanje anemije i niza drugih teških bolesti, budući da imaju klinički uočljiv stimulativni učinak na niz specifičnih funkcija organizma, posebice na hematopoezu. Od anorganskih spojeva arsena arsenov anhidrid može se koristiti u medicini za pripravu pilula te u stomatološkoj praksi u obliku paste kao lijek za nekrotizaciju. Ovaj lijek se kolokvijalno i kolokvijalno nazivao “arsenik” i koristio se u stomatologiji za lokalnu nekrozu zubnog živca. Trenutno se preparati arsena rijetko koriste u stomatološkoj praksi zbog njihove 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
Napiši elektroničke formule atoma arsena i vanadija. Navedite na kojim se podrazinama nalaze valentni elektroni u atomima tih elemenata.
Elektroničke formule prikazuju raspodjelu elektrona u atomu po energetskim razinama, podrazinama (atomskim orbitalama). Elektronička konfiguracija označena je skupinama simbola nl x, Gdje n– glavni kvantni broj, l– orbitalni kvantni broj (umjesto toga navedite odgovarajuću slovnu oznaku – s, str, d, f), x– broj elektrona u određenoj podrazini (orbitali). Treba uzeti u obzir da elektron zauzima energetsku podrazinu na kojoj ima najmanju energiju - manji iznos n+1 (pravilo Klečkovskog). Redoslijed punjenja energetskih razina i podrazina 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 rednom broju u tablici D.I. Mendeljejeva, tada za elemente arsen (Kao atomski broj 33) i vanadij (V – atomski broj 23) elektroničke formule imaju oblik:
V 23 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3r 6 4s 2 3d 3
Kao 33 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3r 6 4s 2 3d 10 4r 3
Valentni elektroni vanadija - 4s 2 3d 3 - nalaze se u podrazinama 4s i 3d;
Valentni elektroni arsena 4s 2 4p 3 nalaze se u podrazinama 4s i 4p. Dakle, ovi elementi nisu elektronički analogni i ne bi ih trebalo stavljati u istu podskupinu. Ali valentne orbitale atoma ovih elemenata sadrže isti broj elektrona - 5. Stoga su oba elementa smještena u istu skupinu periodičnog sustava D. I. Mendeljejeva.
Koji element - fosfor ili antimon - ima izraženija oksidacijska svojstva? Odgovorite na temelju usporedbe elektroničkih struktura atoma tih elemenata.
Fosfor je 15. element u periodnom sustavu D.I. Mendeljejev. Njegova elektronska formula je 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3r 3
Antimon je 51. element u periodnom sustavu 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
Vanjske elektronske podrazine ovih elemenata imaju po 5 elektrona, stoga pripadaju 5. skupini periodnog sustava.
Oksidativna svojstva povezan s položajem elemenata u periodnom sustavu D.I. Mendeljejev. U svakoj skupini periodnog sustava element s većim atomskim brojem ima izraženija redukcijska svojstva u svojoj skupini, a element s nižim atomskim brojem ima jača oksidacijska svojstva.
Fosfor ima izraženija oksidacijska svojstva od antimona. budući da je radijus atoma manji i valentni elektroni jače privlače jezgru.
Zašto dušik, kisik, fluor, željezo, kobalt i nikal imaju maksimalnu valenciju nižu od broja skupine u kojoj se ti elementi nalaze, dok njihovi elektronički analozi imaju maksimalnu valenciju koja odgovara broju skupine?
Svojstva elemenata, oblici i svojstva spojeva elemenata periodički su ovisna o veličini naboja jezgri njihovih atoma.
Najviše oksidacijsko stanje elementa određeno je brojem skupine periodnog sustava D.I. Mendeljejeva, u kojem se nalazi. Najniže oksidacijsko stanje određeno je konvencionalnim nabojem koji atom dobiva dodavanjem broja elektrona koji je potreban za formiranje stabilne osmoelektronske ljuske (ns 2 nr 6).
Budući da elementi druge periode nemaju d-podrazinu, dušik, kisik i fluor ne mogu postići valenciju jednaku broju skupine. Oni nemaju sposobnost pare elektrona. Fluor ima najveću valenciju jedan, kisik ima dvije, a dušik tri. Ekscitacija 2s elektrona može se dogoditi samo do razine s n = 3, što je energetski izrazito nepovoljno.Za nastanak nepopunjenih AO potrebno je da taj proces bude energetski povoljan, ali energija potrebna za prijenos 2 s-elektron za 3 d- prevelik. Međudjelovanje atoma s stvaranjem veze između njih događa se samo u prisutnosti orbitala s bliskim energijama, tj. orbitale s istim glavnim kvantnim brojem. Za razliku od atoma dušika, kisika, fluora, fosfora, sumpora, klora mogu tvoriti pet, šest, sedam kovalentnih veza, redom. U ovom slučaju moguće je sudjelovanje 3s elektrona u stvaranju veze, budući da d-AO (3d) imaju isti glavni kvantni broj.
Za većinu d-elemenata najviša valencija može se razlikovati od broja grupe. Valentne sposobnosti d-elementa u pojedinom slučaju određene su strukturom elektronske ljuske atoma. d-elementi mogu imati minimalnu valenciju iznad broja skupine (bakar, srebro) i ispod broja skupine (željezo, kobalt, nikal).
Termokemijska jednadžba reakcije:
CO(g)+2H 2 (g)=CH 3 OH(w)+128 kJ
Izračunajte pri kojoj temperaturi dolazi do ravnoteže u tom sustavu?
Tijekom egzotermnih reakcija entalpija sustava opada i ΔH< 0 (Н 2 < H 1). Тепловые эффекты выражаются через ΔH.
Termokemijski proračuni temelje se na Hessovom zakonu (1840.): toplinski učinak reakcije ovisi samo o prirodi i fizičkom stanju početnih tvari i konačnih proizvoda, ali ne ovisi o prijelaznom putu.
U termokemijskim proračunima često se koristi korolar iz Hessovog zakona: toplinski učinak reakcije (ΔHh.r) jednak je zbroju entalpija nastajanja produkata reakcije minus zbroj entalpija nastajanja polaznih tvari. , uzimajući u obzir stehiometrijske koeficijente.
Entropija S, također i entalpija H, je svojstvo tvari koje je proporcionalno njenoj količini Entropija je funkcija stanja, t.j. njegova promjena (ΔS) ovisi samo o početnom (S 1) i konačnom (S 2) stanju i ne ovisi o putu procesa:
ΔSh.r = ΣS 0 nast. – ΣS 0 van.
Budući da entropija raste s porastom temperature, možemo pretpostaviti
da je mjera nereda ≈ TΔS. Kada je P = const i T = const, ukupna pokretačka snaga procesa, koja je označena s ΔG, može se pronaći iz odnosa:
ΔG = (H 2 – H 1) – (TS 2 – TS 1); ΔG = ΔH – TΔS.
Kemijska ravnoteža je stanje sustava u kojem je brzina prednje reakcije (V 1) jednaka brzini obrnute reakcije (V 2). U kemijskoj ravnoteži koncentracije tvari ostaju nepromijenjene. Kemijska ravnoteža je dinamičke prirode: naprijed i obratne reakcije ne prestaju u ravnoteži
U stanje ravnoteže
ΔG = 0 i ΔH = TΔS.
Pronađite ΔS. za ovaj sustav:
S 0 (CO) = 197,55∙10 -3 kJ/mol K;
S0 (H2) = 130,52·10 -3 kJ/mol·K;
S0 (CH3OH) = 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 uvjeta ravnoteže
ΔH = TΔS pronađite T = ΔH/ΔS
Izračunajte temperaturni koeficijent reakcije (γ), ako je konstanta brzine ove reakcije na 120 stupnjeva C jednaka 5,88∙10 -4 , a na 170 stupnjeva C 6,7∙10 -2
Ovisnost brzine kemijske reakcije o temperaturi određena je empirijskim Van't Hoffovim pravilom prema formuli:
,
gdje su v t 1, v t 2 brzine reakcije, redom, na početnoj (t 1) i konačnoj (t 2) temperaturi, a γ je temperaturni koeficijent brzine reakcije, koji pokazuje koliko puta se brzina reakcije povećava s povećanje temperature reaktanata za 10º.
Iz toga slijedi da
,
Na temelju uvjeta problema slijedi sljedeće:
, odakle je γ 5 =113,94;
U kojem će smjeru doći do pomaka ravnoteže u sustavima s povećanjem tlaka:
2NO+O 2 – 2NE 2
4HCI(G)+O 2 – 2H 2 O(G)+2CI 2
H 2 + S(Za) -H 2 S
Le Chatelierovo načelo (načelo pomaka ravnoteže) utvrđuje da vanjski utjecaj koji izbacuje sustav iz stanja termodinamičke ravnoteže uzrokuje procese u sustavu koji teže oslabiti učinak utjecaja.
S povećanjem tlaka, pomak u ravnoteži povezan je sa smanjenjem ukupnog volumena sustava, a smanjenje tlaka popraćeno je fizičkim promjenama. ili kemijski procesi koji dovode do povećanja volumena.
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 pomiče prema stvaranju 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. Prema tome V pr > V arr
H2 +S(k) → H2S
Tijekom reakcije nema promjene volumena. Stoga promjena tlaka nema utjecaja na pomicanje ravnoteže reakcije.
Sadržaj članka
ARSEN– kemijski element V skupine periodnog sustava, pripada obitelji dušika. Relativna atomska masa 74,9216. U prirodi je arsen predstavljen samo jednim stabilnim nuklidom 75 As. Također je umjetno dobiveno više od deset njegovih radioaktivnih izotopa s vremenom poluraspada od nekoliko minuta do nekoliko mjeseci. Tipična oksidacijska stanja u spojevima su –3, +3, +5. Ime arsena na ruskom jeziku povezano je s korištenjem njegovih spojeva za istrebljenje miševa i štakora; Latinsko ime Arsenicum dolazi od grčke riječi "arsen" - jak, snažan.
Povijesni podaci.
Arsen pripada pet "alkemijskih" elemenata otkrivenih u srednjem vijeku (iznenađujuće, četiri od njih - As, Sb, Bi i P - nalaze se u istoj skupini periodnog sustava - peti). U isto vrijeme, spojevi arsena poznati su od davnina, korišteni su za proizvodnju boja i lijekova. Posebno je zanimljiva uporaba arsena u metalurgiji.
Prije nekoliko tisuća godina kameno doba ustupilo je mjesto brončanom dobu. Bronca je legura bakra i kositra. Povjesničari vjeruju da je prva bronca izlivena u dolini Tigris-Eufrat, negdje između 30. i 25. stoljeća. PRIJE KRISTA. U nekim krajevima topljena je bronca posebno vrijednih svojstava - bolje se lijevala i lakše kovala. Kako su otkrili moderni znanstvenici, to je bila legura bakra koja je sadržavala od 1 do 7% arsena i ne više od 3% kositra. Vjerojatno je isprva, tijekom taljenja, bogata bakrena ruda malahit bila pomiješana s produktima trošenja nekih također zelenih sulfidnih bakreno-arsenskih minerala. Nakon što su cijenili izvanredna svojstva legure, drevni su majstori tada posebno tražili minerale arsena. Za pretragu smo koristili svojstvo takvih minerala da zagrijavanjem odaju specifičan miris češnjaka. Međutim, s vremenom je taljenje arsenske bronce prestalo. Najvjerojatnije se to dogodilo zbog čestih trovanja tijekom pečenja minerala koji sadrže arsen.
Naravno, arsen je u dalekoj prošlosti bio poznat samo u obliku svojih minerala. Tako je u staroj Kini kruti mineral realgar (sulfid sastava As 4 S 4, realgar na arapskom znači “rudnička prašina”) korišten za klesanje kamena, ali kada se zagrijavao ili izlagao svjetlu on se “pokvario”, jer je pretvorio u As 2 S 3. U 4.st. PRIJE KRISTA. Aristotel je ovaj mineral opisao pod imenom "sandarac". U 1.st OGLAS Rimski pisac i znanstvenik Plinije Stariji, te rimski liječnik i botaničar Dioskorid opisali su mineral orpiment (arsen sulfid As 2 S 3). Prevedeno s latinskog, naziv minerala znači "zlatna boja": koristio se kao žuta boja. U 11.st alkemičari su razlikovali tri "varijante" 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 dobiven je sublimacijom nečistoća arsena tijekom prženja bakrenih ruda koje sadrže ovaj element. Kondenzirajući se iz plinovite faze, arsenov oksid se taložio u obliku bijele prevlake. Bijeli arsen se od davnina koristi za uništavanje štetočina, kao i...
U 13.st Albert von Bolstedt (Albert Veliki) dobio je tvar sličnu metalu zagrijavanjem žutog arsena sa 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; Vjerojatno je to razlog zašto su alkemičari arsen smatrali "bastardnim metalom". Istodobno su otkrili njegovo svojstvo da bakru daje bijelu boju, što je dalo povoda da ga nazovu "venusnim (tj. bakrenim) sredstvom za izbjeljivanje".
Arsen je kao zasebna tvar jasno identificiran sredinom 17. stoljeća, kada ga je njemački ljekarnik Johann Schroeder dobio u relativno čistom obliku redukcijom oksida ugljenom. Kasnije je francuski kemičar i liječnik Nicolas Lemery dobio arsen zagrijavanjem mješavine njegovog oksida sa sapunom i potašom. U 18. stoljeću arsen je već bio poznat kao neobičan "polumetal". Godine 1775. švedski kemičar K. V. Scheele dobio je arsensku kiselinu i plinoviti arsenski vodik, a 1789. A. L. Lavoisier je konačno priznao arsen kao samostalan kemijski element. U 19. stoljeću otkriveni su organski spojevi koji sadrže arsen.
Arsen u prirodi.
U zemljinoj kori ima malo arsena - oko 5·10 -4% (to jest, 5 g po toni), približno isto kao i germanij, kositar, molibden, volfram ili brom. Arsen se često nalazi u mineralima zajedno sa željezom, bakrom, kobaltom i niklom.
Sastav minerala formiranih arsenom (a poznato ih je oko 200) odražava "polumetalna" svojstva ovog elementa, koji može biti u pozitivnom i negativnom oksidacijskom stanju i kombinirati se s mnogim elementima; u prvom slučaju arsen može igrati ulogu metala (na primjer, u sulfidima), u drugom - nemetala (na primjer, u arsenidima). Složeni sastav brojnih minerala arsena odražava njegovu sposobnost, s jedne strane, da djelomično zamijeni atome sumpora i antimona u kristalnoj rešetki (ionski radijusi S–2, Sb–3 i As–3 su bliski i iznose 0,182, 0,208 odnosno 0,191 nm), s druge – atomi metala. U prvom slučaju, atomi arsena imaju prilično negativno oksidacijsko stanje, u drugom - pozitivno.
Elektronegativnost arsena (2,0) je mala, ali veća od one antimona (1,9) i većine metala, stoga je oksidacijsko stanje –3 uočeno za arsen samo u metalnim arsenidima, kao iu stibarsen SbAs i srastanja ovog minerala s čisti kristali antimona ili arsena (mineral alemontit). Mnogi spojevi arsena s metalima, sudeći po njihovom sastavu, prije su intermetalni spojevi nego arsenidi; neki od njih imaju promjenjiv sadržaj arsena. Arsenidi mogu istovremeno sadržavati nekoliko metala, čiji se atomi, na bliskim radijusima iona, međusobno zamjenjuju u kristalnoj rešetki u proizvoljnim omjerima; u takvim slučajevima, u formuli minerala, simboli elemenata navedeni su odvojeni zarezima. Svi arsenidi imaju metalni sjaj, oni su neprozirni, teški minerali i njihova je tvrdoća niska.
Primjeri prirodnih arsenida (poznato ih je oko 25) su minerali löllingite FeAs 2 (analog pirita FeS 2), skutterudit CoAs 2–3 i nikl skutterudit NiAs 2–3, nikal (crveni nikl pirit) NiAs, rammelsbergit ( bijeli nikl pirit) NiAs 2 , saflorit (speys kobalt) CoAs 2 i klinosaflorit (Co,Fe,Ni)As 2, langisit (Co,Ni)As, sperilit PtAs 2, maučerit Ni 11 As 8, oregonit Ni 2 FeAs 2, algodonit Cu 6 As. Zbog njihove velike gustoće (više od 7 g/cm3), geolozi mnoge od njih svrstavaju u “super-teške” minerale.
Najčešći mineral arsena je arsenopirit (arsenski pirit).FeAsS se može smatrati proizvodom zamjene sumpora u FeS 2 piritu atomima arsena (i obični pirit uvijek sadrži malo arsena). Takvi spojevi 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 srebrna ruda, koja se ponekad naziva "rubin srebro" zbog svoje jarko crvene boje, često se nalazi u gornjim slojevima srebrnih žila, gdje se nalaze veličanstveni veliki kristali ovog minerala. Sulfosoli također mogu sadržavati plemenite metale platinske skupine; To su minerali osarsit (Os,Ru)AsS, ruarsit RuAsS, irarsit (Ir,Ru,Rh,Pt)AsS, platarsit (Pt,Rh,Ru)AsS, hollingworthite (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, polibazitu arsena (Ag,Cu) 16 (Ar,Sb) 2 S 11.
Zanimljiva je struktura minerala u kojoj je arsen prisutan istovremeno sa sumporom, ali igra više ulogu metala, grupirajući se zajedno s drugim metalima. To su minerali arsenosulfanit 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, goldfildit 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 jasno pozitivno oksidacijsko stanje u prirodnim sulfidima - žuti orpiment As 2 S 3 , narančasto-žuti dimorfit As 4 S 3 , narančasto-crveni realgar As 4 S 4 , karmin-crveni getčelit AsSbS 3 , kao i u bezbojnom oksidu As 2 O 3, koji se javlja kao minerali arsenolit i klaudetit s različitim kristalnim strukturama (nastaju kao rezultat trošenja drugih minerala arsena). Ti se minerali obično nalaze u obliku malih inkluzija. Ali 30-ih godina 20.st. U južnom dijelu Verkhoyansk 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), oksidacijsko 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 simplesit 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, rooseveltit BiAsO 4 i ketigit Zn 3 (AsO 4) 2 8H 2 O, također 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 - vrlo su rijetki.
U središnjoj Švedskoj nalaze se poznati kamenolomi željeza i mangana Langbanov, u kojima je pronađeno i opisano više od 50 uzoraka arsenatnih minerala. Neke od njih nema nigdje drugdje. Nekada su nastali kao rezultat reakcije arsenske kiseline H 3 AsO 4 s pirokroitom Mn(OH) 2 na ne baš visokim temperaturama. Tipično, arsenati su proizvodi oksidacije sulfidnih ruda. Oni, u pravilu, nemaju industrijsku upotrebu, ali neki od njih su vrlo lijepi i krase mineraloške zbirke.
U imenima brojnih minerala arsena mogu se pronaći imena mjesta (Lölling u Austriji, Freiberg u Saskoj, Seinäjoki u Finskoj, Skutterud u Norveškoj, Allemon u Francuskoj, kanadski rudnik Langis i rudnik Getchell u Nevadi, Oregon u SAD-u itd.). ), imena geologa, kemičara, političara itd. (njemački kemičar Karl Rammelsberg, münchenski trgovac mineralima William Maucher, vlasnik rudnika Johann von Gersdorff, francuski kemičar F. Claudet, engleski kemičar John Proust i Smithson Tennant, kanadski kemičar F. L. Sperry, američki predsjednik Roosevelt i dr.), imena biljaka (tako , ime minerala saflorita dolazi od šafrana), početna slova imena elemenata - arsen, osmij, rutenij, iridij, paladij, platina, grčki korijeni ("erythros" - crveno, "enargon" - vidljivo, “ lithos” - kamen) itd. i tako dalje.
Zanimljivo staro ime za mineral nikal (NiAs) je kupfernickel. Srednjovjekovni njemački rudari nazivali su Nikel zlim planinskim duhom, a "kupfernickel" (Kupfernickel, od njemačkog Kupfer - bakar) - "prokleti bakar", "lažni bakar". Bakrenocrveni kristali ove rude izgledali su vrlo poput bakrene rude; Koristio se u izradi stakla za bojenje stakla u zeleno. Ali nitko nije uspio iz njega dobiti bakar. Ovu je rudaču proučavao švedski mineralog Axel Kronstedt 1751. godine i iz nje izolirao novi metal nazvavši ga nikal.
Budući da je arsen kemijski prilično inertan, nalazi se i u prirodnom stanju – u obliku sraslih 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 izvorni arsen u Transbaikaliji, u Amurskoj oblasti, a ima ga i u drugim zemljama.
Arsen je jedinstven po tome što se nalazi posvuda - u mineralima, stijenama, tlu, vodi, biljkama i životinjama, i nije uzalud nazvan "svudaprisutan". Raspodjela arsena po različitim područjima zemaljske kugle uvelike je određena tijekom formiranja litosfere hlapljivošću njegovih spojeva pri visokim temperaturama, kao i procesima sorpcije i desorpcije u tlu i sedimentnim stijenama. Arsen lako migrira, što je olakšano prilično visokom topljivošću nekih njegovih spojeva u vodi. U vlažnim podnebljima arsen se ispire iz tla i odnosi podzemnim vodama, a zatim rijekama. Prosječni sadržaj arsena u rijekama je 3 µg/l, u površinskim vodama oko 10 µg/l, u morskim i oceanskim vodama samo oko 1 µg/l. To se objašnjava relativno brzim taloženjem njegovih spojeva iz vode s akumulacijom u pridnenim sedimentima, na primjer, u feromanganskim čvorovima.
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 mnogo arsena - do 8 g/kg, kao u nekim područjima Švicarske i Novog Zelanda. Na takvim mjestima vegetacija odumire, a životinje obolijevaju. To je tipično za stepe i pustinje, gdje se arsen ne ispire iz tla. Glinene stijene također su obogaćene u odnosu na prosječni sadržaj – sadrže četiri puta više arsena od prosjeka. Kod nas je najveća dopuštena koncentracija arsena u tlu 2 mg/kg.
Arsen se može iznijeti iz tla ne samo vodom, već i vjetrom. Ali da bi to učinio, prvo se mora pretvoriti u hlapljive organoarsenove spojeve. Ova se transformacija događa kao rezultat takozvane biometilacije - adicije metilne skupine kako bi nastala C–As veza; ovaj enzimski proces (dobro je poznat po spojevima žive) odvija se uz sudjelovanje koenzima metilkobalamina, metiliranog derivata vitamina B 12 (koji se također nalazi u ljudskom tijelu). Biometilacija arsena događa se iu slatkoj i u morskoj vodi i dovodi do stvaranja organoarsenskih spojeva - metilarsenske kiseline CH 3 AsO(OH) 2, dimetilarsinske (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 također pojavljuju u prirodi. Korištenjem 14 C-obilježenog metilkobalamina i 74 As-obilježenog natrijevog hidroarsenata Na 2 HAsO 4 pokazano je da jedan od sojeva metanobakterija reducira i metilira ovu sol u hlapljivi dimetilarsin. Kao rezultat toga, zrak u ruralnim područjima sadrži prosječno 0,001 - 0,01 μg/m 3 arsena, u gradovima gdje nema specifičnog onečišćenja - do 0,03 μg/m 3, te u blizini izvora onečišćenja (obojeni metali). talionice, elektrane, rad na ugljen s visokim udjelom arsena itd.) koncentracija arsena u zraku može prijeći 1 μg/m 3 . Intenzitet taloženja arsena u područjima gdje se nalaze industrijski centri iznosi 40 kg/km 2 godišnje.
Stvaranje hlapljivih spojeva arsena (trimetilarsin, na primjer, vrije na samo 51 °C) izazvalo je u 19.st. brojna trovanja, jer je arsen bio sadržan u žbuci, pa čak iu zelenoj boji za tapete. Scheele zelenilo se ranije koristilo u obliku boje Cu 3 (AsO 3) 2 n H 2 O i pariško ili švajfurtsko zelje Cu 4 (AsO 2) 6 (CH 3 COO) 2. U uvjetima visoke vlažnosti i pojave plijesni iz takve boje nastaju hlapljivi derivati organoarsena. Vjeruje se da bi upravo taj proces mogao biti razlogom polaganog trovanja Napoleona u posljednjim godinama njegova života (kao što je poznato, arsen je pronađen u Napoleonovoj kosi stoljeće i pol nakon njegove smrti).
Arsen se nalazi u zamjetnim količinama u nekim mineralnim vodama. Ruski standardi određuju da arsen u ljekovitim stolnim mineralnim vodama ne smije biti veći od 700 µg/l. U Jermuk može biti nekoliko puta veći. Ispijanje jedne ili dvije čaše "arsenske" mineralne vode neće naškoditi čovjeku: da biste se smrtno otrovali, morate popiti tristo litara odjednom... No, jasno je da se takva voda ne može piti stalno. obične vode.
Kemičari su utvrdili da se arsen u prirodnim vodama može naći u različitim oblicima, što je značajno sa stajališta njegove analize, metoda migracije, kao i različite toksičnosti ovih spojeva; Tako su spojevi trovalentnog arsena 25-60 puta toksičniji od peterovalentnog arsena. As(III) spojevi u vodi obično su prisutni u obliku slabe arsenske kiseline H 3 AsO 3 ( rK a = 9,22), a spoj As(V) - u obliku mnogo jače arsenske kiseline H 3 AsO 4 ( rK a = 2.20) i njegovih deprotoniranih aniona H 2 AsO 4 – i HAsO 4 2–.
Živa tvar sadrži prosječno 6·10–6% arsena, odnosno 6 µg/kg. Neke morske alge mogu koncentrirati arsen do te mjere da postanu opasne za ljude. Štoviše, ove alge mogu rasti i razmnožavati se u čistim otopinama arsenove kiseline. Takve se alge u nekim azijskim zemljama koriste kao lijek protiv štakora. Čak iu bistrim vodama norveških fjordova, alge mogu sadržavati do 0,1 g/kg arsena. Kod ljudi se arsen nalazi u moždanom tkivu i mišićima, a nakuplja se u kosi i noktima.
Svojstva arsena.
Iako arsen izgleda kao metal, on je još uvijek prilično nemetal: ne stvara soli, na primjer, sa sumpornom kiselinom, ali je i sam element koji stvara kiselinu. Stoga se ovaj element često naziva polumetal. Arsen postoji u nekoliko alotropskih oblika iu tom je pogledu vrlo sličan fosforu. Najstabilniji od njih je sivi arsen, vrlo krta tvar koja, kada je svježe slomljena, ima metalni sjaj (otuda i naziv "metalni arsen"); gustoća mu je 5,78 g/cm3. Kod jakog zagrijavanja (do 615° C) sublimira bez taljenja (isto ponašanje je karakteristično za jod). Pod tlakom od 3,7 MPa (37 atm), arsen se topi na 817 ° C, što je znatno više od temperature sublimacije. Električna vodljivost sivog arsena je 17 puta manja od bakra, ali 3,6 puta veća od žive. Kako se temperatura povećava, njegova električna vodljivost, kao kod tipičnih metala, opada - približno u istoj mjeri kao kod bakra.
Ako se pare arsena vrlo brzo ohlade na temperaturu tekućeg dušika (–196 ° C), dobiva se prozirna meka žuta tvar koja podsjeća na žuti fosfor, čija je gustoća (2,03 g / cm 3) znatno niža od gustoće sivog arsena . Pare arsena i žuti arsen sastoje se od As 4 molekula koje imaju oblik tetraedra - i ovdje je analogija s fosforom. Na 800° C počinje zamjetna disocijacija pare s nastankom dimera As 2, a na 1700° C ostaju samo molekule As 2. Kada se zagrije i izloži ultraljubičastom svjetlu, žuti arsen brzo postaje siv uz oslobađanje topline. Kada se pare arsena kondenziraju u inertnoj atmosferi, nastaje drugi amorfni oblik ovog elementa, crne boje. Ako se pare arsena talože na staklu, stvara se zrcalni film.
Struktura vanjske elektronske ljuske arsena ista je kao kod dušika i fosfora, ali za razliku od njih ima 18 elektrona u pretposljednjoj ljusci. Poput fosfora, može formirati tri kovalentne veze (konfiguracija 4s 2 4p 3), ostavljajući usamljeni par na atomu As. Predznak naboja na atomu As u spojevima s kovalentnom vezom ovisi o elektronegativnosti susjednih atoma. Sudjelovanje usamljenog para u formiranju kompleksa znatno je teže za arsen u usporedbi s dušikom i fosforom.
Ako su d orbitale uključene u atom As, moguće je uparivanje 4s elektrona da se formira pet kovalentnih veza. Ova se mogućnost praktički ostvaruje samo u kombinaciji s 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 na vlažnom blijedi i prekriva se crnim oksidom. Tijekom sublimacije, pare arsena lako izgaraju na zraku plavim plamenom stvarajući tešku bijelu paru arsenovog anhidrida As 2 O 3. Ovaj oksid je jedan od najčešćih reagensa koji sadrže arsen. Ima amfoterna svojstva:
As 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 - arsenov anhidrid:
As 2 O 3 + 2HNO 3 ® As 2 O 5 + H 2 O + NO 2 + NO.
Kada reagira sa sodom, dobiva se natrijev 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, lužine i kiseline koje nemaju oksidacijska svojstva ne utječu na njega. Razrijeđena dušična kiselina oksidira je u ortoarsensku kiselinu H 3 AsO 3 , a koncentrirana dušična kiselina oksidira je u ortoarsensku kiselinu H 3 AsO 4 :
3As + 5HNO 3 + 2H 2 O® 3H 3 AsO 4 + 5NO.
Arsen(III) oksid reagira slično:
3As 2 O 3 + 4HNO 3 + 7H 2 O® 6H 3 AsO 4 + 4NO.
Arsenska kiselina je kiselina srednje jakosti, nešto slabija od fosforne kiseline. Nasuprot tome, arsenska kiselina je vrlo slaba, po snazi odgovara bornoj kiselini H3BO3. U njegovim otopinama postoji ravnoteža H 3 AsO 3 HAsO 2 + H 2 O. Arsenasta kiselina i njezine soli (arseniti) jaki su redukcijski agensi:
HAsO 2 + I 2 + 2H 2 O® H 3 AsO 4 + 2HI.
Arsen reagira s halogenima i sumporom. AsCl 3 klorid je bezbojna uljasta tekućina koja dimi na zraku; hidroliziran vodom: AsCl 3 + 2H 2 O ® HAsO 2 + 3HCl. Poznati su AsBr 3 bromid i AsI 3 jodid, koji se također razlažu s vodom. U reakcijama arsena sa sumporom nastaju sulfidi različitog sastava - do Ar 2 S 5. Arsenovi sulfidi otapaju se u lužinama, u otopini amonijevog sulfida i u koncentriranoj dušičnoj kiselini, na primjer:
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 s aktivnim metalima nastaju soli slični arsenidi koji se hidroliziraju vodom.Reakcija se posebno brzo odvija u kiseloj sredini uz nastanak arsina: Ca 3 As 2 + 6HCl ® 3CaCl 2 + 2AsH 3 . Arsenidi slabo aktivnih metala - GaAs, InAs itd. imaju atomsku rešetku poput dijamanta. Arsin je bezbojan plin bez mirisa, vrlo otrovan, ali mu nečistoće daju miris češnjaka. Arsin se sporo razlaže na elemente već na sobnoj temperaturi, a brzo zagrijavanjem.
Arsen tvori mnoge organoarsenske spojeve, na primjer, tetrametildiarsin (CH 3) 2 As–As (CH 3) 2. Davne 1760. godine direktor tvornice porculana Serves, Louis Claude Cadet de Gassicourt, destilirajući kalijev acetat s arsen(III) oksidom, neočekivano je dobio dimljivu tekućinu koja je sadržavala arsen odvratnog mirisa, a nazvana je alarsin ili Kadetova tekućina. Kako se kasnije saznalo, ova tekućina je sadržavala prve dobivene 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) jedan je od prvih radikala otkrivenih u organskim spojevima.
Godine 1854. pariški profesor kemije Auguste Kaur sintetizirao je trimetilarsin djelovanjem metil jodida na natrijev arsenid: 3CH 3 I + AsNa 3 ® (CH 3) 3 As + 3NaI.
Kasnije je arsenov triklorid korišten za sinteze, npr.
(CH 3) 2 Zn + 2AsCl 3 ® 2(CH 3) 3 As + 3ZnCl 2.
Godine 1882. djelovanjem metalnog natrija na smjesu aril halida i arsen triklorida dobiveni su aromatski arzini: 3C 6 H 5 Cl + AsCl 3 + 6Na ® (C 6 H 5) 3 As + 6NaCl. Kemija organskih derivata arsena najintenzivnije se razvijala 20-ih godina 20. stoljeća, kada su neki od njih djelovali antimikrobno, kao i iritativno i žuljevito. Trenutno su sintetizirani deseci tisuća organoarsenskih spojeva.
Dobivanje arsena.
Arsen se dobiva uglavnom kao nusproizvod prerade ruda bakra, olova, cinka i kobalta, kao i tijekom vađenja zlata. Neke polimetalne rude sadrže do 12% arsena. Kada se takve rude zagriju na 650-700 ° C u odsutnosti zraka, arsen sublimira, a kada se zagrijava na zraku, nastaje hlapljivi oksid As 2 O 3 - "bijeli arsen". Kondenzira se i zagrijava ugljenom, a arsen se reducira. Proizvodnja arsena je štetna proizvodnja. Ranije, kada je riječ "ekologija" bila poznata samo uskim stručnjacima, "bijeli arsen" je ispušten u atmosferu i taložio se na susjednim poljima i šumama. Ispušni plinovi arsenskih postrojenja sadrže od 20 do 250 mg/m 3 As 2 O 3, dok obično zrak sadrži približno 0,00001 mg/m 3. Smatra se da je prosječna dnevna dopuštena koncentracija arsena u zraku samo 0,003 mg/m3. Paradoksalno, čak ni sada tvornice koje proizvode arsen mnogo više ne zagađuju okoliš, već poduzeća obojene metalurgije i elektrane koje spaljuju ugljen. Pridneni sedimenti u blizini talionica bakra sadrže ogromne količine arsena – do 10 g/kg. Arsen također može ući u tlo s fosfornim gnojivima.
I još jedan paradoks: dobivaju više arsena nego što je potrebno; Ovo je prilično rijedak slučaj. U Švedskoj su "nepotrebni" arsen čak bili prisiljeni zakopati u armiranobetonske kontejnere u dubokim napuštenim rudnicima.
Glavni industrijski mineral arsena je arsenopirit FeAsS. Velika nalazišta bakra i arsena postoje u Gruziji, srednjoj Aziji i Kazahstanu, SAD-u, Švedskoj, Norveškoj i Japanu, nalazišta arsena i kobalta u Kanadi, a nalazišta arsena i kositra u Boliviji i Engleskoj. Osim toga, nalazišta zlata i arsena poznata su u SAD-u i Francuskoj. Rusija ima brojna nalazišta arsena u Jakutiji, na Uralu, Sibiru, Transbaikaliji i Čukotki.
Određivanje arsena.
Kvalitativna reakcija na arsen je taloženje žutog sulfida As 2 S 3 iz otopina klorovodične kiseline. Tragovi se određuju Marchovom reakcijom ili Gutzeit metodom: trake papira namočene u HgCl 2 potamne u prisutnosti arzina, koji reducira sublimat do žive.
Posljednjih desetljeća razvijene su različite osjetljive analitičke metode koje mogu kvantificirati male koncentracije arsena, primjerice u prirodnim vodama. To uključuje plamenu atomsku apsorpcijsku spektrometriju, atomsku emisijsku spektrometriju, masenu spektrometriju, atomsku fluorescentnu spektrometriju, neutronsku aktivacijsku analizu... Ako je u vodi vrlo malo arsena, može biti potrebno prethodno koncentriranje uzoraka. Koristeći takvu koncentraciju, skupina znanstvenika iz Harkova s Nacionalne akademije znanosti Ukrajine razvila je 1999. ekstrakcijsku rendgensku fluorescentnu metodu za određivanje arsena (kao i selena) u vodi za piće s osjetljivošću do 2,5–5 μg. /l.
Za odvojeno određivanje As(III) i As(V) spojeva, oni se prvo međusobno odvoje dobro poznatim ekstrakcijskim i kromatografskim metodama, kao i selektivnom hidrogenacijom. Ekstrakcija se obično provodi natrijevim ditiokarbamatom ili amonijevim pirolidin ditiokarbamatom. Ovi spojevi tvore u vodi netopljive komplekse s As(III), koji se mogu ekstrahirati kloroformom. Zatim se arsen može pretvoriti natrag u vodenu fazu oksidacijom dušičnom kiselinom. U drugom uzorku, arsenat se pretvara u arsenit pomoću redukcijskog sredstva, a zatim se izvodi slična ekstrakcija. Tako se određuje “ukupni arsen”, a zatim se oduzimanjem prvog rezultata od drugog pojedinačno utvrđuju As(III) i As(V). Ako u vodi ima organskih spojeva arsena, oni se obično pretvaraju u metildiodarsin CH 3 AsI 2 ili dimetiljodarsin (CH 3) 2 AsI, koji se određuju jednom ili drugom kromatografskom metodom. Tako se pomoću tekućinske kromatografije visoke učinkovitosti mogu odrediti nanogramske količine tvari.
Mnogi spojevi arsena mogu se analizirati takozvanom hidridnom metodom. Uključuje selektivnu redukciju analita u hlapljivi arsin. Tako se anorganski arseniti reduciraju u AsH 3 pri pH 5 – 7, a pri pH
Metoda neutronske aktivacije također je osjetljiva. Sastoji se od ozračivanja uzorka neutronima, dok jezgre 75 As hvataju neutrone i pretvaraju se u radionuklid 76 As, koji se detektira karakterističnom radioaktivnošću s vremenom poluraspada od 26 sati. Na taj način možete otkriti do 10-10% arsena u uzorku, tj. 1 mg na 1000 tona tvari
Upotreba arsena.
Oko 97% iskopanog arsena koristi se u obliku njegovih spojeva. Čisti arsen se rijetko koristi. Samo nekoliko stotina tona metalnog arsena proizvede se i koristi godišnje u cijelom svijetu. U količini od 3% arsen poboljšava kvalitetu ležajnih legura. Dodaci arsena olovu značajno povećavaju njegovu tvrdoću, što se koristi u proizvodnji olovnih baterija i kabela. Mali dodaci arsena povećavaju otpornost na koroziju i poboljšavaju toplinska svojstva bakra i mesinga. Visoko pročišćeni arsen koristi se u proizvodnji poluvodičkih uređaja, u kojima je legiran sa silicijem ili germanijem. Arsen se također koristi kao dopant, koji "klasičnim" poluvodičima (Si, Ge) daje određenu vrstu vodljivosti.
Arsen se također koristi kao vrijedan dodatak u obojenoj metalurgiji. Dakle, dodatak olovu od 0,2...1% As značajno povećava njegovu tvrdoću. Odavno je uočeno da ako se u rastaljeno olovo doda malo arsena, tada se prilikom lijevanja sačme dobivaju kuglice pravilnog sferičnog oblika. Dodatak 0,15...0,45% arsena bakru povećava njegovu vlačnu čvrstoću, tvrdoću i otpornost na koroziju pri radu u plinovitom okruženju. Osim toga, arsen povećava fluidnost bakra tijekom lijevanja i olakšava proces izvlačenja žice. Arsen se dodaje nekim vrstama bronce, mjedi, babita i legura za tiskanje. I u isto vrijeme, arsen vrlo često šteti metalurzima. U proizvodnji čelika i mnogih obojenih metala, oni namjerno kompliciraju proces kako bi uklonili sav arsen iz metala. Prisutnost arsena u rudi čini proizvodnju štetnom. Dvostruko štetno: prvo, za ljudsko zdravlje; drugo, za metale - značajne nečistoće arsena pogoršavaju svojstva gotovo svih metala i legura.
Sve su širu primjenu različiti spojevi arsena koji se godišnje proizvode u desecima tisuća tona. Budući da se 2 O 3 oksid koristi u proizvodnji stakla kao sredstvo za posvjetljivanje stakla. Čak su i stari staklari znali da bijeli arsen čini staklo "tupim", tj. neproziran. Međutim, mali dodaci ove tvari, naprotiv, posvjetljuju staklo. Arsen je još uvijek uključen u formulacije nekih stakala, na primjer, "bečko" staklo za termometre.
Spojevi arsena koriste se kao antiseptik za zaštitu od kvarenja i očuvanje kože, krzna i prepariranih životinja, za impregniranje drva i kao sastavni dio boja protiv obraštanja za dna brodova. U tu svrhu koriste se soli arsena i arsenove kiseline: Na 2 HAsO 4, PbHAsO 4, Ca 3 (AsO 3) 2 i dr. Biološko djelovanje derivata arsena zainteresiralo je veterinare, agronome i stručnjake sanitarno-epidemiološke službe. Kao rezultat toga, pojavili su se stimulansi rasta i produktivnosti stoke koji sadrže arsen, antihelmintici i lijekovi za prevenciju bolesti mladih životinja na farmama stoke. Spojevi arsena (As 2 O 3, Ca 3 As 2, Na 3 As, pariško zelenilo) koriste se za suzbijanje insekata, glodavaca i korova. Prethodno je takva uporaba bila široko rasprostranjena, posebno u voćkama, nasadima duhana i pamuka, za uklanjanje stoke od ušiju i buha, za poticanje rasta u proizvodnji peradi i svinja te za sušenje pamuka prije žetve. Još u staroj Kini usjevi riže tretirani su arsenovim oksidom kako bi se zaštitili od štakora i gljivičnih bolesti te tako povećali prinos. A u Južnom Vijetnamu, američke trupe koristile su kakodiličnu kiselinu (Agent Blue) kao defolijant. Sada je zbog toksičnosti spojeva arsena njihova upotreba u poljoprivredi ograničena.
Važna područja primjene spojeva arsena su proizvodnja poluvodičkih materijala i mikrosklopova, optička vlakna, uzgoj monokristala za lasere i filmska elektronika. Plin arzin se koristi za uvođenje malih, strogo doziranih količina ovog elementa u poluvodiče. Galijev arsenidi GaAs i indijev InAs koriste se u proizvodnji dioda, tranzistora i lasera.
Arsen također ima ograničenu primjenu u medicini. . Izotopi arsena 72 As, 74 As i 76 As s vremenom poluraspada pogodnim za istraživanje (26 sati, 17,8 dana odnosno 26,3 sata) koriste se za dijagnosticiranje raznih 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 poslovni ljudi počeli su nuditi trioksid elementa kao otrov. Supstanca. Smrtonosna doza je samo 60 grama.
Podijeljeni su u dijelove, davani tijekom nekoliko tjedana. Kao rezultat toga, nitko nije posumnjao da čovjek nije umro od kolere.
Okus arsena ne osjeća se u malim dozama, na primjer, u hrani ili piću. U modernim stvarnostima, naravno, nema kolere.
Ljudi se ne moraju brinuti zbog arsena. Umjesto toga, miševi su ti koji se trebaju bojati. Otrovna tvar je vrsta otrova za glodavce.
Usput, element je nazvan u njihovu čast. Riječ "arsenik" postoji samo u zemljama ruskog govornog područja. Službeni naziv tvari je arsenicum.
Oznaka u – As. Serijski broj je 33. Na temelju njega možemo pretpostaviti potpuni popis svojstava arsena. Ali nemojmo pretpostavljati. Svakako ćemo ispitati problem.
Svojstva arsena
Latinski naziv elementa prevodi se kao "jak". Očigledno, to se odnosi na učinak tvari na tijelo.
Kod opijenosti počinje povraćanje, probava je uznemirena, želudac se okreće, a funkcioniranje živčanog sustava djelomično je blokirano. ne jedan od slabih.
Do trovanja dolazi bilo kojim od alotropnih oblika tvari. Svetropija je postojanje manifestacija iste stvari koje su različite u strukturi i svojstvima. element. Arsen najstabilniji u metalnom obliku.
Čeličnosive romboedarske su lomljive. Jedinice imaju karakterističan metalni izgled, ali u dodiru s vlažnim zrakom postaju mat.
Arsen - metal, čija je gustoća gotovo 6 grama po kubnom centimetru. Preostali oblici elementa imaju niži pokazatelj.
Na drugom mjestu je amorfna arsen. Karakteristike elementa: - gotovo crna boja.
Gustoća ovog oblika je 4,7 grama po kubnom centimetru. Izvana, materijal podsjeća.
Uobičajeno stanje arsena za obične ljude je žuto. Kubična kristalizacija je nestabilna i postaje amorfna kada se zagrije na 280 stupnjeva Celzijusa ili pod utjecajem jednostavne svjetlosti.
Stoga su žuti mekani, kao u mraku. Unatoč boji, agregati su prozirni.
Iz brojnih modifikacija elementa jasno je da je to samo pola metala. Očigledan odgovor na pitanje je: “ Arsen je metal ili nemetal", Ne.
Kao potvrda služe kemijske reakcije. 33. element stvara kiseline. Međutim, sam boravak u kiselini ne daje.
Metali rade stvari drugačije. U slučaju arsena, ne djeluju čak ni u kontaktu s jednim od najjačih.
Spojevi slični soli se "rađaju" tijekom reakcija arsena s aktivnim metalima.
Ovo se odnosi na oksidirajuća sredstva. 33. tvar stupa u interakciju samo s njima. Ako partner nema izražena oksidacijska svojstva, interakcija se neće dogoditi.
To se čak odnosi i na lužine. To je, arsen je kemijski element prilično inertan. Kako ga onda možete dobiti ako je popis reakcija vrlo ograničen?
Eksploatacija arsena
Arsen se iskopava kao nusproizvod drugih metala. Oni su odvojeni, ostavljajući 33. tvar.
U prirodi postoje spojevi arsena s drugim elementima. Iz njih se izdvaja 33. metal.
Proces je isplativ, jer uz arsen često ima , , i .
Nalazi se u zrnastim masama ili kubičnim kristalima boje kositra. Ponekad postoji žuta nijansa.
Spoj arsena I metal Ferrum ima “brata” u kojem se umjesto 33. tvari nalazi . Ovo je obični pirit zlatne boje.
Agregati su slični arsenskoj verziji, ali ne mogu poslužiti kao ruda arsena, iako također sadrže arsen kao nečistoću.
Arsen se, usput, također događa u običnoj vodi, ali, opet, kao nečistoća.
Količina elementa po toni je tako mala, ali čak ni rudarenje nusproizvoda nema smisla.
Kada bi svjetske rezerve arsena bile ravnomjerno raspoređene u zemljinoj kori, iznosile bi samo 5 grama po toni.
Dakle, element nije uobičajen, njegova količina je usporediva s , , .
Ako pogledate metale s kojima arsen tvori minerale, onda to nije samo s kobaltom i niklom.
Ukupan broj minerala 33. elementa doseže 200. Pronađen je i izvorni oblik tvari.
Njegova prisutnost objašnjava se kemijskom inertnošću arsena. Formirajući se uz elemente s kojima reakcije nisu predviđene, junak ostaje u sjajnoj izolaciji.
U ovom slučaju često se dobivaju igličasti ili kubični agregati. Obično rastu zajedno.
Upotreba arsena
Element arsen pripada dvojan, ne samo da pokazuje svojstva i metala i nemetala.
Percepcija elementa od strane čovječanstva je također dvostruka. U Europi se 33. tvar oduvijek smatrala otrovom.
Godine 1733. čak su izdali dekret kojim su zabranili prodaju i kupnju arsena.
U Aziji, "otrov" liječnici koriste već 2000 godina u liječenju psorijaze i sifilisa.
Moderni liječnici su dokazali da 33. element napada proteine koji izazivaju onkologiju.
U 20. stoljeću na stranu Azijata stali su i neki europski liječnici. Na primjer, 1906. zapadni farmaceuti izumili su lijek salvarsan.
Postao je prvi u službenoj medicini i korišten je protiv niza zaraznih bolesti.
Istina, razvija se imunitet na lijek, kao i svaki stalni unos arsena u malim dozama.
1-2 ciklusa lijeka su učinkoviti. Ako se razvije imunitet, ljudi mogu uzeti smrtonosnu dozu elementa i ostati živi.
Osim liječnika, za 33. element su se zainteresirali i metalurzi koji su ga počeli dodavati za proizvodnju sačme.
Izrađen je na osnovi koja je uključena u teški metali. Arsen povećava olovo i omogućuje njegovim prskanjima da poprime sferni oblik prilikom zabacivanja. Ispravan je, što poboljšava kvalitetu frakcije.
Arsen se također može naći u termometrima, odnosno u njima. Zove se bečki, pomiješan s oksidom 33. tvari.
Spoj služi kao bistrilo. Arsen su također koristili puhači stakla u antici, ali kao dodatak za matiranje.
Staklo postaje neprozirno kada postoji značajna primjesa toksičnog elementa.
Promatrajući proporcije, mnogi su se staklopuhači razboljeli i prerano umrli.
I stručnjaci za štavljenje koriste sulfide arsen.
Element glavni podskupine Grupa 5 periodnog sustava uključena je u neke boje. U industriji kože, arsenicum pomaže u uklanjanju dlaka s.
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, primjerice, arsen i bakar.
U ovom slučaju naplaćuju 1500-1900 rubalja po kilogramu. Anhidrit arsena također se prodaje u kilogramima.
Koristi se kao lijek za kožu. Uzročnik je nekrotičan, odnosno umrtvljuje zahvaćeno područje, ubijajući ne samo uzročnika bolesti, već i same stanice. Metoda je radikalna, ali učinkovita.