Čo je arzén? Funkcie, vlastnosti a aplikácie

Arzén - chemický prvok dusík skupina (skupiny 15 periodickej tabuľky). Táto šedá kovovým leskom krehká látka (α-arzén) s romboedrický kryštálovej mriežky. Pri zahriatí na 600 ° C, ako sublimuje. Po ochladení, para, nové úpravy - Yellow arzénu. Nad 270 ° C sú Ako sa pohybujú celý do čierneho arzénu.

História objavu

Skutočnosť, že tento arzén bol známy dlho pred rešpektovanie jej chemických prvkov. IV c. BC. e. Aristoteles hovoril o látky nazývané "sandarak", ktorý je teraz veril k boli realgar alebo arzénu sulfid. A pred naším letopočtom I storočia. e. Plinio Starshy a spisovatelia Pedana Dioscoride popísané auripigment - farbivo, ako je ₂ S _3. V XI v. n. e. líšili tri odrody "arzén" biela (ako ₄ O _6), žltý (ako ₂ S _3), a červená (ako ₄ S _4). Produkt sám o sebe pravdepodobne bol prvýkrát izolovaný v XIII storočí, Albert Veľký, ktorý poznamenal vzhľad kovu ako substancia, keď Ars, tiež známy ako Ako ₂ S ₃ bol zahrievaný s vodou a mydlom. Ale dôvera v to, že prírodovedec bol čistý arzén, no. Prvý skutočný dôkaz o rozdelení čistého chemického prvku je datovaný do roku 1649. Nemecký lekárnik Iogann Shreder pripravená arzén, zahrievaním v prítomnosti oxidu uhoľnatého. Neskôr Nicolas Lemera, francúzsky lekár a chemik pozorovaná tvorba tohto chemického prvku zahrievaním zmesi oxidu a draselných mydiel. Na začiatku XVIII storočia, arzén bol známy ako unikátny kovových polotovarov.

převládání

Zemská kôra a je nízka koncentrácia arzén bol 1,5 ppm. To je nájdené v pôde a minerálov a môžu sa dostať do ovzdušia, vody a pôdy v dôsledku veternej a vodnej erózie. Ďalej prvok vstúpi do atmosféry z iných zdrojov. V dôsledku sopečných výbuchov vo vzduchu sa uvoľní asi 3000. T arzén ročne, mikroorganizmy tvorí 20 tisíc. T prchavé metilarsina ročne, a v dôsledku spaľovania fosílnych palív v rovnakom období je pridelené 80 tisíc. T.

Napriek tomu, že sa ako - smrteľný jed, je dôležitou zložkou sily niektorých zvierat a prípadne človek, aj keď potrebnej dávky nižšie ako 0,01 mg / deň.

Arzén je veľmi ťažké previesť do rozpustné vo vode alebo volatilné stav. Skutočnosť, že je to celkom mobilný, znamená to, že nemôže objaviť veľká koncentrácia látky na jednom mieste. Na jednej strane je to dobré, ale na druhej strane - jednoduchosť, s akou sa šíri, je dôvod, že arzén znečistenie sa stáva väčším problémom. V dôsledku ľudskej činnosti, najmä prostredníctvom ťažby a topenia, zvyčajne imobilné chemický prvok migruje a teraz možno nájsť nielen v miestach jeho prirodzenej koncentrácii.

Množstvo arzénu v kôre je približne 5 g na tonu. V priestore, sa stanoví ako koncentrácia 4 atómy na milión atómov kremíka. Tento prvok je široko distribuovaný. Malé množstvo je prítomná v natívnom stave. Zvyčajne je tvorba 90-98% čistota arzénu vyskytujú spoločne s kovmi, ako je antimón, striebro. Väčšina z nich je však súčasťou viac ako 150 rôznych minerálov - sulfidy arsenides, sulphoarsenides a arzenitu. Arsenopyrite FeAsS je jedným z najčastejších Ako nesúcich minerálov. Ďalšie časté zlúčeniny arzénu - minerály realgar ako je ₄ S _4, auripigment ako ₂ S _3, loellingite FEAS a enargit ₂ Cu ₃ ASS _4. Tiež obyčajný arzén oxid. Väčšina z tohto materiálu je vedľajším produktom tavenie medi, olova, kobaltu, zlata a rúd.

V prírode, je tam len jeden stabilný izotop arzénu - ^75, ako ^je. Medzi umelých rádioaktívnych izotopov uvoľňovaných ⁷⁶ ako c polčasom 26,4 hodín. Arzén-72, -74 a -76 sa používajú v lekárskej diagnostike.

Priemyselná výroba a využitie

Kovové arzén arsenopyrite pripraví zahriatím na 650-700 ° C bez prístupu vzduchu. Ak arsenopyrite a iné kovové rudy zahrieva s kyslíkom sa ako ľahko reaguje s nimi zložený tvar ľahko sublimuje Ako _{4O 6,} známy tiež ako "biela" arzénu. Pary oxidu boli zhromaždené a kondenzuje, a následne sa znova čistí sublimáciou. Väčšina Ako sa vyrába redukciou oxidu bieleho arzénu stupňoch.

svetová spotreba kovového arzénu je relatívne malá - len niekoľko sto ton ročne. Veľa z toho, čo sa spotrebuje, pochádza zo Švédska. Používa sa v metalurgii, pretože jeho metaloidních vlastností. Asi 1% z arzénu sa používa pri výrobe olovených brokov, lebo zlepšuje zaoblenie roztavených kvapôčok. Vlastnosti ložiskové zliatiny na báze olova sa zlepší tak v tepelných a mechanických vlastností, ak obsahujú asi 3% arzénu. Prítomnosť malých množstvo tohto chemického prvku do zliatiny olova nálady je na použitie v batériách a pancierovanie kábla. Malé nečistoty sú arzénu odolnosť proti korózii a zvýšenie tepelnej vlastnosti medi a mosadze. Čistý elementárne chemické látky ako bronz sa používa pre nanášanie povlakov a v pyrotechnike. Vysoko arzén nájde uplatnenie v polovodičovej technike, kde sa používa s kremíka a germánia, ako aj vo forme arzenid gália (GaAs) v diódy, lasery a tranzistory.

ako zlúčeniny

Vzhľadom k tomu, arzén valencie je 3 a 5, a to má niekoľko oxidačných stavov -3 až +5, prvok môže tvoriť rôzne typy zlúčenín. Najdôležitejšie komerčné význam jeho oxidy, základný formy, ktoré sú ako _{4O 6} a As _{2O 5.} Oxidu arzenitého, bežne známy ako biely arzén, - vedľajší produkt praženie rúd medi, olova a iných kovov, ako aj sulfidovej rudy a arsenopyrite. On je východiskový materiál pre väčšinu ďalších zlúčenín. Okrem toho, že sa používa v pesticídoch, ktorý sa používa na odfarbenie prostriedku pri výrobe skla a konzervačné látky na kožu. arzén oxid sa tvoria, keď sú vystavené vzduchu (napríklad kyseliny dusičnej) na bielom arzénu. To je hlavnou zložkou insekticídov, herbicídov a lepidlo na kov.

Arsin (jaseň _3), toxický bezfarebný plyn obsahujúci vodík a arzénu, - je ďalšie známe látky. Látka, tiež nazývaný arzénový atóm vodíka, sa pripravujú hydrolýzou kovových arsenides, a zotavenie z kovu zlúčenín arzénu v kyslých roztokoch. Našiel uplatnenie ako prímes v polovodičoch a vojenskej jedovatým plynom. V poľnohospodárstve, veľký význam arzén kyseliny (H ₃ ASO _4), olova arzeničnan (PbHAsO ₄₎ a arzeničnan vápnika [Ca ₃ (ASO _{4) 2],} ktoré sa používajú na sterilizáciu kontrolu pôdy a škodcov.

Arzén - chemický prvok vytvorenie množstvo organických zlúčenín. Kakodin (CH _{3) 2 vo} forme-ako _{(CH 3) 2,} napríklad, použitý v príprave široko používaný suchý prípravok (sušiaci činidlo) - kyseliny cacodylic. Komplexné organické zlúčeniny prvku použitého v liečbe rôznych ochorení, ako je amébovej dyzentérie spôsobené mikroorganizmami.

fyzikálne vlastnosti

Čo je arzén z hľadiska svojich fyzikálnych vlastností? Vo svojom stabilnom stave, to je krehká pevná látka oceľovo šedej farby s nízkou tepelnou a elektrickou vodivosťou. Hoci niektoré formy, ktoré sú kovy ako jeho priradenie k nekovov - presnejšie charakterizácia arzénu. Existujú aj ďalšie typy arzénu, ale nie sú dobre študované, najmä žlté metastabilné forma, ktorá sa skladá z molekúl, ako je _4, rovnako ako biely fosfor P _4. Arzénu sublimuje pri teplote 613 ° C, a vo forme pary existuje ako molekuly, ako sú _4, ktoré nie sú disociujú na teplotu asi 800 ° C, Kompletné disociácia molekúl na AS ₂ prebieha pri 1700 ° C,

Atomárnej štruktúra a schopnosť tvoriť väzby

Elektronický arzén vzorec - 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4S ² 4p ^{3 -} ako dusík a fosfor, ktorý má päť elektróny vo vonkajšom plášti, ale líši sa od nich v prítomnosti 18 elektrónov v predposlednej plášti namiesto dvoch alebo osem. Pridanie 10 kladných nábojov v jadre počas plnenia päť 3d-orbitálov často spôsobuje celkový pokles elektrónového oblaku a zvýšenie elektronegativita prvkov. Arzén v periodickej tabuľke môže byť v porovnaní s ostatnými skupinami, ktoré jasne ukazujú tento vzor. Napríklad je všeobecne uznáva, že zinok je viac elektronegativní ako horčík a gália - než hliník. Avšak v nasledujúcej skupiny, tento rozdiel sa znižuje, a mnohí nesúhlasia s tým, že Nemecko electronegativity kremíka, napriek množstvo chemických dôkazov. Tento prechod z 8- až 18-bunkové membrány z fosforu, arzénu môže zvýšiť elektronegativitu, ale zostáva kontroverzné.

Podobnosť z vonkajšieho plášťa a P znamená, že môžu tvoriť traja kovalentnej väzby na atóm v prítomnosti prídavného neviazaný elektrónový pár. Oxidačný preto musí byť 3 alebo -3, v závislosti na vzájomnej relatívnej elektronegativita. Štruktúra arzénu tiež naznačuje možnosť použitia externého d-orbitálov za rozšírenie oktet, ktorý umožňuje, aby sa prvok, tvorí 5 väzby. To sa uskutočňuje len v reakcii s fluórom. Prítomnosť voľný elektrónový pár pre tvorbu komplexných zlúčenín (cez darovanie elektrónov) Rovnako ako v atóme sa objaví oveľa menšie ako fosforu a dusíka.

Arzén je stabilný v suchom vzduchu, ale vo vlhkej pokrytá čiernym oxidom. Jeho pary sú ľahko spáli forma, ako je _{2O 3.} Čo je arzén vo voľnom stave? To je prakticky nie je vystavená vode, alkáliám a neoxidujúcich kyselín, ale oxiduje s kyselinou dusičnou do stavu +5. Vzhľadom k tomu, arzénu reagovať halogény, síra, a mnoho kovov tvorí arsenides.

analytická chémia

Látka môže byť detekovaná kvalitatívne arzén vo forme žltej nerast vyzráža pôsobením 25% roztoku kyseliny chlorovodíkovej. Stopy As, obvykle určený jeho premene na Arsin, ktorá môže byť detekovaná pomocou testu marca. Arsin sa tepelne rozkladá za vzniku čiernej zrkadlo arzénu v rámci úzkej trubice. Podľa metódy Gutzeit sonda impregnovaný chloridom rtuťnatým za pôsobenia Arsin zatemnenej v dôsledku zrážania ortuti.

arzén toxikologické vlastnosti

bunkovej toxicity a jeho deriváty sú široko mení v širokom rozmedzí, od extrémne toxického Arsin a jeho organických derivátov na jednoducho ako, ktoré je relatívne inertné. To znamená arzén, pričom využitie jeho organických zlúčenín ako bojových chemických látok (lewisit) a defoliant blistra činidlá ( "agenta modrý" na báze vodnej zmesi 5% kyseliny cacodylic, 26% sodná soľ).

Všeobecne platí, že deriváty podľa chemického prvku dráždiť kožu a spôsobiť dermatitídu. Tiež odporúča ochranu proti vdýchnutiu prachu, arzénu obsahujúcich, ale väčšina otravy dochádza po požití. Maximálna prípustná koncentrácia As v prachu za osem hodín denne je 0,5 mg / m ^3. Pre chlórarzín dávka znížiť na 0,05 ppm. Okrem použitia zlúčenín všeobecného chemického prvku ako herbicídy a pesticídy, arzén aplikácie vo farmakológii získa Salvarsan - prvý úspešný liek proti syfilis.

Vplyv na zdravie

Arzén je jedným z najviac toxických prvkov. Anorganické zlúčeniny chemického prirodzene vyskytuje v malých množstvách. Užívatelia môžu byť vystavení arzénu prostredníctvom potravín, vody a vzduchu. Expozícia môže tiež dôjsť pri kontakte kože s kontaminovanou pôdu alebo do vody.

arzénu obsah je pomerne nízky v potravinách. Avšak, jeho hladiny v rýb a kôrovcov môže byť veľmi vysoká, pretože absorbujú chemické aktívny prvok vody, v ktorom žijú. Významné množstvo anorganického arzénu v rybách môže predstavovať nebezpečenstvo pre ľudské zdravie.

Účinky látok podliehajú aj s ľuďmi, ktorí s nimi pracujú, žijú v domoch postavených z dreva ošetreného s nimi, a na poľnohospodárskych pozemkoch, ktoré v minulosti používaných pesticídov.

Anorganický arzén môže spôsobiť rôzne účinky na zdravie, ako je podráždenie žalúdka a čriev, zníženú tvorbu červených a bielych krviniek, zmeny kože a podráždenie pľúc. Predpokladá sa, že absorpcia významného množstva tejto látky môže zvýšiť pravdepodobnosť vzniku rakoviny, najmä rakoviny kože, pľúca, pečeň a lymfatického systému.

Veľmi vysoké koncentrácie anorganického arzénu sú príčinou neplodnosti a potratu u žien, dermatitídy, zníženie odolnosti voči infekciám, srdcové ťažkosti a poškodenie mozgu. Okrem toho je tento chemický prvok je schopný poškodenie DNA.

Smrteľná dávka biely arzén je 100 mg.

Organická zlúčeninu prvku alebo rakovina, alebo poškodenie genetického kódu nespôsobí, ale vysoké dávky môžu poškodiť zdravie, ako je napríklad spôsobiť nervové ochorenia alebo bolesti v bruchu.

ako vlastnosti

Základné chemické a fyzikálne vlastnosti arzénu nasledujúce:

• Atómové číslo - 33.
• Atómová hmotnosť - 74,9216.
• Teplota topenia Botrytis cinerea - 814 ° C pri tlaku 36 MPa.
• Hustota sivá pleseň - 5,73 g / ^cm3 pri teplote 14 ° C
• Hustota žltá forma - 2,03 g / ^cm3 pri 18 ° C
• Elektronický arzén vzorec - 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4S ² 4p _^3.
• oxidačné stav - -3, 3, 5.
• Valenčné arzénu - 3, 5.