Co je arsen? Funkce, vlastnosti a aplikace

Arsen - chemický prvek dusík skupina (skupiny 15 periodické tabulky). Tato šedá kovovým leskem křehká látka (α-arsen) s romboedrický krystalové mřížky. Při zahřátí na 600 ° C, jako sublimuje. Po ochlazení, pára, nové úpravy - Yellow arsenu. Nad 270 ° C jsou Jak se pohybují celý do černého arzenu.

Historie objevu

Skutečnost, že tento arsen byl znám dlouho před respektování jejích chemických prvků. IV c. BC. e. Aristoteles mluvil o látky zvané „sandarak“, který je nyní věřil k byli realgar nebo arsenu sulfid. A před naším letopočtem I století. e. Pliniy Starshy a spisovatelé Pedany Dioscoride popsáno auripigment - barvivo, jak je ₂ S _3. V XI v. n. e. lišily tři odrůdy "arsen" bílá (jako ₄ O _6), žlutý (jako ₂ S _3), a červená (jako ₄ S _4). Produkt sám o sobě pravděpodobně byl poprvé izolován v XIII století, Albert Veliký, který poznamenal vzhled kovu jako substance, když Ars, také známý jako Jak ₂ S ₃ byl zahříván s vodou a mýdlem. Ale důvěra v to, že přírodovědec byl čistý arsen, no. První skutečný důkaz o rozdělení čistého chemického prvku je datován do roku 1649. Německý lékárník Iogann Shreder připravena arsen, zahříváním v přítomnosti oxidu uhelnatého. Později Nicolas Lemery, francouzský lékař a chemik pozorována tvorba tohoto chemického prvku zahříváním směsi oxidu a draselných mýdel. Na začátku XVIII století, arsen byl znám jako unikátní kovových polotovarů.

převládání

Zemská kůra a je nízká koncentrace arsen byl 1,5 ppm. To je nalezené v půdě a minerálů a mohou se dostat do ovzduší, vody a půdy v důsledku větrné a vodní eroze. Dále prvek vstoupí do atmosféry z jiných zdrojů. V důsledku sopečných výbuchů ve vzduchu se uvolní asi 3000. T arsen ročně, mikroorganismy tvoří 20 tisíc. T těkavé metilarsina ročně, a v důsledku spalování fosilních paliv ve stejném období je přiděleno 80 tisíc. T.

Navzdory tomu, že se jako - smrtelný jed, je důležitou složkou síly některých zvířat a případně člověk, i když potřebné dávky nižší než 0,01 mg / den.

Arsen je velmi obtížné převést do rozpustné ve vodě nebo volatilní stav. Skutečnost, že je to docela mobilní, znamená to, že nemůže objevit velká koncentrace látky na jednom místě. Na jedné straně je to dobré, ale na druhé straně - snadnost, s jakou se šíří, je důvod, že arsen znečištění se stává větším problémem. V důsledku lidské činnosti, zejména prostřednictvím těžby a tání, obvykle imobilní chemický prvek migruje a nyní lze nalézt nejen v místech jeho přirozené koncentraci.

Množství arsenu v kůře je přibližně 5 g na tunu. V prostoru, se stanoví jako koncentrace 4 atomy na milion atomů křemíku. Tento prvek je široce distribuován. Malé množství je přítomna v nativním stavu. Obvykle je tvorba 90-98% čistota arzenu vyskytují společně s kovy, jako je antimon, stříbro. Většina z nich je však součástí více než 150 různých minerálů - sulfidy arsenides, sulphoarsenides a arzenitu. Arsenopyrite FeAsS je jedním z nejčastějších Jako nesoucích minerálů. Další časté sloučeniny arsenu - minerály realgar jako je ₄ S _4, auripigment jako ₂ S _3, loellingite FEAS a enargit ₂ Cu ₃ ASS _4. Také obyčejný arsen oxid. Většina z tohoto materiálu je vedlejším produktem tavení mědi, olova, kobaltu, zlata a rud.

V přírodě, je tam jen jeden stabilní izotop arsenu - ^75, jak ^je. Mezi umělých radioaktivních izotopů uvolňovaných ⁷⁶ jako c poločasem 26,4 hodin. Arsen-72, -74 a -76 se používají v lékařské diagnostice.

Průmyslová výroba a využití

Kovové arsen arsenopyrite připraví zahřátím na 650-700 ° C bez přístupu vzduchu. Pokud arsenopyrite a jiné kovové rudy zahřívá s kyslíkem se jako snadno reaguje s nimi složený tvar snadno sublimuje Jak _{4O 6,} známý také jako „bílá“ arsenu. Páry oxidu byly shromážděny a kondenzuje, a následně se znovu čistí sublimací. Většina Jak se vyrábí redukcí oxidu bílého arsenu stupních.

světová spotřeba kovového arsenu je relativně malá - jen několik set tun za rok. Hodně z toho, co se spotřebuje, pochází ze Švédska. Používá se v metalurgii, protože jeho metaloidních vlastností. Asi 1% z arsenu se používá při výrobě olověných broků, neboť zlepšuje zaoblení roztavených kapiček. Vlastnosti ložiskové slitiny na bázi olova se zlepší jak v tepelných a mechanických vlastností, pokud obsahují asi 3% arzénu. Přítomnost malých množství tohoto chemického prvku do slitiny olova nálady je pro použití v bateriích a pancéřování kabelu. Malé nečistoty jsou arsenu odolnost proti korozi a zvýšení tepelné vlastnosti mědi a mosazi. Čistý elementární chemické látky jako bronz se používá pro nanášení povlaků a v pyrotechnice. Vysoce arsen najde uplatnění v polovodičové technice, kde se používá s křemíku a germania, jakož i ve formě arsenid galia (GaAs) v diody, lasery a tranzistory.

jako sloučeniny

Vzhledem k tomu, arsen valence je 3 a 5, a to má několik oxidačních stavů -3 až +5, prvek může tvořit různé typy sloučenin. Nejdůležitější komerční význam jeho oxidy, základní formy, které jsou jako _{4O 6} a As _{2O 5.} Oxidu arzenitého, běžně známý jako bílý arsen, - vedlejší produkt pražení rud mědi, olova a jiných kovů, jakož i sulfidických rud a arsenopyrite. On je výchozí materiál pro většinu dalších sloučenin. Kromě toho, že se používá v pesticidech, který se používá k odbarvení prostředku při výrobě skla a konzervační látky na kůži. arsen oxid se tvoří, když jsou vystaveny vzduchu (například kyseliny dusičné) na bílém arsenu. To je hlavní složkou insekticidů, herbicidů a lepidlo na kov.

Arsin (jasan _3), toxický bezbarvý plyn obsahující vodík a arsenu, - je další známé látky. Látka, také nazýván arzénový atom vodíku, se připravují hydrolýzou kovových arsenides, a zotavení z kovu sloučenin arsenu v kyselých roztocích. Našel uplatnění jako příměs v polovodičích a vojenské jedovatým plynem. V zemědělství, velký význam arsen kyseliny (H ₃ ASO _4), olova arzeničnan (PbHAsO ₄₎ a arzeničnan vápníku [Ca ₃ (ASO _{4) 2],} které se používají pro sterilizaci kontrolu půdy a škůdců.

Arsen - chemický prvek vytvoření množství organických sloučenin. Kakodin (CH _{3) 2 ve} formě-jako _{(CH 3) 2,} například, použit v přípravě široce používán vysoušedlo (sušicí činidlo) - kyseliny cacodylic. Komplexní organické sloučeniny prvku použitého v léčbě různých onemocnění, jako je amébové dysenterie způsobené mikroorganismy.

fyzikální vlastnosti

Co je arsen z hlediska svých fyzikálních vlastností? Ve svém stabilním stavu, to je křehká pevná látka ocelově šedé barvy s nízkou tepelnou a elektrickou vodivostí. Ačkoli některé formy, která jsou kovy jako jeho přiřazení k nekovů - přesnější charakterizace arzenu. Existují i další typy arsenu, ale nejsou dobře studovány, zejména žluté metastabilní forma, která se skládá z molekul, jako je _4, stejně jako bílý fosfor P _4. Arsenu sublimuje při teplotě 613 ° C, a ve formě páry existuje jako molekuly, jak jsou _4, které nejsou disociují na teplotu asi 800 ° C, Kompletní disociace molekul na AS ₂ probíhá při 1700 ° C,

Atomová struktura a schopnost tvořit vazby

Elektronický arsen vzorec - 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4S ² 4p ^{3 -} jako dusík a fosfor, který má pět elektrony ve vnějším plášti, ale liší se od nich v přítomnosti 18 elektronů v předposlední plášti místo dvou nebo osm. Přidání 10 kladných nábojů v jádru během plnění pět 3d-orbitalů často způsobuje celkový pokles elektronového oblaku a zvýšení elektronegativita prvků. Arsen v periodické tabulce může být ve srovnání s ostatními skupinami, které jasně ukazují tento vzor. Například je všeobecně přijímáno, že zinek je více elektronegativní než hořčík a galia - než hliník. Nicméně v následující skupiny, tento rozdíl se snižuje, a mnozí nesouhlasí s tím, že Německo electronegativity křemíku, navzdory množství chemických důkazů. Tento přechod z 8- až 18-buněčné membrány z fosforu, arsenu může zvýšit elektronegativitu, ale zůstává kontroverzní.

Podobnost z vnějšího pláště a P znamená, že mohou tvořit tři kovalentní vazby na atom v přítomnosti přídavného nevázaný elektronový pár. Oxidační proto musí být 3 nebo -3, v závislosti na vzájemné relativní elektronegativita. Struktura arsenu také naznačuje možnost použití externího d-orbitalů za rozšíření oktetu, který umožňuje, aby se prvek, tvoří 5 vazby. To se uskutečňuje pouze v reakci s fluorem. Přítomnost volný elektronový pár pro tvorbu komplexních sloučenin (přes darování elektronů) Stejně jako v atomu se objeví mnohem menší než fosforu a dusíku.

Arsen je stabilní v suchém vzduchu, ale ve vlhké pokryta černým oxidem. Jeho páry jsou snadno spálí forma, jak je _{2O 3.} Co je arsen ve volném stavu? To je prakticky není vystavena vodě, alkáliím a neoxidujících kyselin, ale oxiduje s kyselinou dusičnou do stavu +5. Vzhledem k tomu, arsenu reagovat halogeny, síra, a mnoho kovů tvoří arsenides.

analytická chemie

Látka může být detekována kvalitativně arsen ve formě žluté nerost vysráží působením 25% roztoku kyseliny chlorovodíkové. Stopy As, obvykle určen jeho přeměně na arsinu, která může být detekována pomocí testu března. Arsin se tepelně rozkládá za vzniku černé zrcadlo arsenu v rámci úzké trubice. Podle metody Gutzeit sonda impregnovaný chloridem rtuťnatým za působení arsinu zatemněné v důsledku srážení rtuti.

arsen toxikologické vlastnosti

buněčné toxicity a jeho deriváty jsou široce mění v širokém rozmezí, od extrémně toxického arsinu a jeho organických derivátů na jednoduše jako, které je relativně inertní. To znamená arsen, přičemž využití jeho organických sloučenin jako bojových chemických látek (lewisit) a defoliant blistru činidla ( „agenta modrý“ na bázi vodné směsi 5% kyseliny cacodylic, 26% sodná sůl).

Obecně platí, že deriváty podle chemického prvku dráždit kůži a způsobit dermatitidu. Rovněž doporučuje ochranu proti vdechnutí prachu, arsenu obsahujících, ale většina otravy dochází po požití. Maximální přípustná koncentrace As v prachu za osm hodin denně je 0,5 mg / m ^3. Pro arsin dávka snížena na 0,05 ppm. Kromě použití sloučenin obecného chemického prvku jako herbicidy a pesticidy, arsen aplikace ve farmakologii získá Salvarsan - první úspěšný lék proti syfilis.

Dopad na zdraví

Arsen je jedním z nejvíce toxických prvků. Anorganické sloučeniny chemického přirozeně vyskytuje v malých množstvích. Uživatelé mohou být vystaveni arsenu prostřednictvím potravin, vody a vzduchu. Expozice může také dojít při kontaktu kůže s kontaminovanou půdu nebo do vody.

arsenu obsah je poměrně nízký v potravinách. Nicméně, jeho hladiny v ryb a korýšů může být velmi vysoká, protože absorbují chemické aktivní prvek vody, ve kterém žijí. Významné množství anorganického arsenu v rybách může představovat nebezpečí pro lidské zdraví.

Účinky látek podléhají také s lidmi, kteří s nimi pracují, žijí v domech postavených ze dřeva ošetřeného s nimi, a na zemědělských pozemcích, které v minulosti používaných pesticidů.

Anorganický arsen může způsobit různé účinky na zdraví, jako je podráždění žaludku a střev, sníženou tvorbu červených a bílých krvinek, změny kůže a podráždění plic. Předpokládá se, že absorpce významného množství této látky může zvýšit pravděpodobnost vzniku rakoviny, zejména rakoviny kůže, plíce, játra a lymfatického systému.

Velmi vysoké koncentrace anorganického arzenu jsou příčinou neplodnosti a potratu u žen, dermatitidy, snížení odolnosti vůči infekcím, srdeční potíže a poškození mozku. Kromě toho je tento chemický prvek je schopen poškození DNA.

Letální dávka bílý arsen je 100 mg.

Organická sloučeninu prvku nebo rakovina, nebo poškození genetického kódu nezpůsobí, ale vysoké dávky mohou poškodit zdraví, jako je například způsobit nervová onemocnění nebo bolesti v břiše.

jako vlastnosti

Základní chemické a fyzikální vlastnosti arsenu následující:

• Atomové číslo - 33.
• Atomová hmotnost - 74,9216.
• Teplota tání plíseň šedá - 814 ° C při tlaku 36 MPa.
• Hustota šedá plíseň - 5,73 g / ^cm3 při teplotě 14 ° C
• Hustota žlutá forma - 2,03 g / ^cm3 při 18 ° C
• Elektronický arsen vzorec - 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4S ² 4p _^3.
• oxidační stav - -3, 3, 5.
• Valenční arsenu - 3, 5.