מהו ארסן? תכונות, תכונות ויישומים

ארסן - קבוצת חנקן יסוד כימית (קבוצה 15 בטבלה המחזורית). ברק מתכתי אפור זה חומר שביר (α-ארסן) עם הסריג הגבישי rhombohedral. כאשר מחומם ל 600 מעלות צלזיוס כפי מעדן. לאחר קירור, אד, שינוי חדש - ארסן צהוב. מעל 270 מעלות צלזיוס כל כפי עוברים לתוך ארסן שחור.

היסטוריה של גילוי

העובדה ארסן זה היה ידוע הרבה לפני ההכרה של היסודות הכימיים שלה. ה- C IV. לפנה"ס. e. אריסטו דיבר חומר הנקרא "sandarak", אשר האמין עכשיו יש כבר realgar, או גופרתי ארסן. וגם לפני הספירה למאה לי. e. Pliniy Starshy וסופרים Pedany Dioscoride תיאר auripigment - צבע כמו ₂ S _3. בשנת XI ב. n. e. שונה לבן שלושה זנים "ארסן" (כפי ₄ O _6), צהובים (כמו ₂ S _3), ואדום (כמו ₄ S _4). הפריט עצמו כנראה בודד לראשונה במאה ה XIII, אלברט הגדול, אשר ציין את המראה של חומר מתכת דמוי כאשר Ars, הידוע גם בתור ₂ S חומם ₃ עם סבון ומים. אבל אמון העובדה המדען הטבעי היה ארסן טהור, לא. הראיות האמיתי הראשון של הקצאת טהור יסוד כימי מתוארך 1649. הרוקח גרמנית Iogann Shreder מוכן ארסן, מחממת אותו בנוכחותו של פחמן חד-חמצני. מאוחר ניקולא Lemery, רופא צרפתי כימאים ציינו ההיווצרות של יסוד כימי זה על ידי חימום תערובת של תחמוצת, וסבונים האשלג. בתחילת המאה XVIII, ארסן היה ידוע כבר בתור חץ מתכת ייחודית.

שכיח

קליפת הכדור-הארץ היא ריכוז ארסן נמוך היה 1.5 עמודים לדקה. הוא מצוי באדמה ומינרלים ועשוי להגיע לאוויר, למים ולקרקע בשל רוח שחיקה מים. יתר על כן, אלמנט נכנס לאווירה ממקורות אחרים. כתוצאה מהתפרצויות וולקניות באוויר משתחרר כ -3 אלף. ארסן T בשנה, מיקרואורגניזמים ליצור 20 אלף. Metilarsina נדיפים T שנה, וכתוצאה מכך של שריפת דלקים פוסיליים בתקופה המקבילה מוקצה 80 אלף. T.

למרות העובדה כי כפי - רעל קטלני, הוא מרכיב חשוב של הכוח של בעלי חיים מסוימים ואולי האנושי, אם כי המינון הדרוש שלא יעלה על 0.01 מ"ג / יום.

ארסן קשה מאוד לתרגם למצב מסיס במים או נדיפים. העובדה שזה די נייד, כלומר ריכוז גדול של החומר כלשהו במקום אחד לא יכול להופיע. מצד אחד, זו היא טובה, אבל מצד שני - הקלות שבה היא מתפשטת, היא הסיבה כי זיהום ארסן אהיה בבעיה גדולה. בשל פעילות האדם, בעיקר באמצעות כרייה ההיתוך, בדרך כלל נודד יסוד כימי נייח, וכעת ניתן למצוא לא רק את המקומות של ריכוזו טבעי.

כמות הארסן בקרום היא כ 5 גרם לטון. בחלל, ההערכה היא כמו ריכוז של 4 אטומים למיליון אטומי סיליקון. אלמנט זה מופץ באופן נרחב. כמות קטנה היא שוהה במדינת הילידים. בדרך כלל, ההיווצרות של ארסן טוהר 90-98% להתרחש יחד עם מתכות כגון אנטימון וכסף. רוב זה, עם זאת, הוא חלק יותר מ 150 מינרלים שונים - סולפידים, arsenides, sulphoarsenides ו arsenite. Arsenopyrite FeAsS הוא אחד המינרלים כפי נושאות הנפוצים ביותר. תרכובות ארסן נפוצים אחרים - מינרלים realgar כמו ₄ S _4, auripigment כמו ₂ S _3, FeAs לולינגיט ו enargite ₂ Cu ₃ התחת _4. כמו כן תחמוצת ארסן נפוצה. רוב החומר הוא תוצר לוואי של ההתכה נחושת, עופרת, קובלט, עפרות זהב.

בטבע, יש רק איזוטופ יציב אחד ארסן - ⁷⁵ כפי. בין באיזוטופים רדיואקטיביים מלאכותיים שוחרר ⁷⁶ כפי ג מחצית חיים של 26.4 שעות. ארסן 72-, -74 ו -76 משמשים לאבחון רפואי.

ייצור ושימוש תעשייתי

arsenopyrite מתכת ארסן שהוכן על ידי חימום עד 650-700 מעלות צלזיוס ללא גישה של אוויר. אם עפרות arsenopyrite ומתכת אחרות מחוממות עם חמצן, כמו מגיב בקלות עם אותם בצורה מתחמת sublimes בקלות כמו ₄ הו _6, הידוע גם בשם "ארסן לבן". אדי תחמוצת נאספו מרוכז, ובהמשך מחדש מטוהרים על ידי סובלימציה. רוב כפי שהוא מופק על ידי הפחתת פחמן של ארסן לבן ובכך השיג.

צריכת העולם של ארסן מתכתי קטנה יחסית - רק כמה מאות טונות בשנה. הרבה ממה נצרך, מגיע משוודיה. הוא משמש המתכות בגלל המאפיינים מטלואיד שלה. אודות 1% של ארסן משמש בייצור של עופרת, כפי שהוא משפר את העגלגלות של הטיפין המותכות. המאפיינים של סגסוגת נושאת מבוסס על עופרת משתפרים הן מאפיינים תרמיים ומכניים כשהם מכילים כ -3% של ארסן. הנוכחות של כמויות קטנות של יסוד כימי זה הרוחות סגסוגות עופרת להם לשימוש בסוללות ואת שריון הכבל. זיהומים קטנים הם התנגדות קורוזיה עלייה ארסן ומאפיינים תרמית של נחושת ופליז. הכימיקל היסודות טהור כפי ארד משמש לציפוי ציפויים וב פירוטכניקה. Highly ארסן ממצא יישום הטכנולוגיה מוליכה למחצה, שבו הוא משמש עם סיליקון גרמניום, כמו גם בצורה של גליום ארסניד (GaAs) ב דיודות, הלייזרים וטרנזיסטורים.

כמו תרכובות

מאז ערכי ארסן הן 3 ו 5, ויש לה מספר מדינות חמצון מ -3 עד 5, האלמנט עלול להיוצר סוגים שונים של תרכובות. המשמעות המסחרית החשובות ביותר שלה התחמוצות, בסיסי צורות שהן כמו ₄ O ₆ וכפי ₂ O _5. תחמוצת Arsenous, הידוע בכינויו ארסן לבן, - תוצר לוואי צליית עפרות נחושת, עופרת ועוד כמה מתכות אחרות, כמו גם עפרות גופרי arsenopyrite. הוא חומר המוצא של מרבית המתחמים האחרים. בנוסף, הוא משמש דברה, המשמש decolorizing סוכן בייצור זכוכית המשמר עבור עור. pentoxide ארסן נוצרת כאשר נחשף אוקסידנטית (לדוגמה, חומצה חנקתית) ארסן לבן. זהו מרכיב עיקרי של חומרי הדברה, קוטלי עשבים וחומרי הדבק עבור מתכת.

Arsine (אפר _3), גז חסר צבע רעיל המורכב מימן וארסן, - הוא עוד חומר ידוע. החומר, המכונה גם מימן arsenical מוכן על ידי הידרוליזה של arsenides מתכת, והתאוששות מתכת מפני תרכובות ארסן פתרונות חומצה. הוא גילה יישום כשירות dopant במוליכים למחצה וגז רעל צבאי. בחקלאות, חומצה ארסן חשיבות רבה (H ₃ ASO _4), arsenate עופרת (PbHAsO ₄₎ ו arsenate סידן [Ca ₃ (אסו _{4) 2],} אשר משמשים כדי לעקר את השליטה באדמה מזיקים.

ארסן - יסוד כימי להרכיב ריבוי של תרכובות אורגניות. Kakodin (CH _{3) 2} כפי-כפי _{(CH3) 2,} למשל, משמש להכנה (סוכן ייבוש) יבוש בשימוש נרחב - חומצת cacodylic. תרכובת אורגנית מורכבת של אלמנט המשמש לטיפול במחלות מסוימות כגון דיזנטריה אמבית נגרמת על ידי מיקרואורגניזמים.

תכונות פיסיקליות

מהו ארסן מבחינת המאפיינים הפיזיים שלו? במצב היציב ביותר שלו, זה צבע אפור פלדה מוצק שביר עם חשמל מוליכות תרמית נמוכה. למרות כמה צורות של בתור הם מתכת דמוית, ההקצאה שלו שאינן מתכות - אפיון מדויק יותר של ארסן. ישנם סוגים אחרים של ארסן, אך הם לא למדו היטב, במיוחד טופס metastable צהוב, מורכב המולקולות כמו _4, כמו זרחן לבן P _4. sublimes ארסן בטמפרטורה של 613 מעלות צלזיוס, וכתוצאה אדי הוא קיים כמו מולקולות כמו _4, אשר לא לנתק לטמפרטורה של כ 800 מעלות צלסיוס ניתוק מוחלט של מולקולות על כמו ₂ מתקיים 1700 ° C.

מבנה ויכולת אטומי ליצור קשרים

נוסחא ארסן אלקטרונית - 1s ² 2s ² 2p ⁶ -3 ² 3P ^-6 3D ¹⁰ 4s ² 4P ^{3 -} כגון חנקן וזרחן כי יש חמישה אלקטרונים במעטפת החיצונית אך היא נבדלת מהן בנוכחות 18 אלקטרונים במעטפת הלפני האחרונה במקום השני או שמונה. תוספת של 10 מטענים חיוביים בליבה במהלך מילוי חמישה אורביטלים 3D קרוב גורמת לירידה כללית של ענן האלקטרונים ואלמנטי אלקטרושליליות הגדלה. הארסן בטבלה המחזורית ניתן להשוות עם קבוצות אחרות, אשר מראות בבירור את הדפוס הזה. לדוגמא, מקובל כי אבץ הוא יותר אלקטרו-מ מגנזיום גליום - מ אלומיניום. עם זאת, בקבוצה הבאה, ההבדל הזה מקטין, ורבים אינו מסכים עם העובדה כי גרמניה אלקטרושליליות של סיליקון, למרות השפע של ראיות כימיות. מעבר זה מן 8- אל קרום 18 תאים מן זרחן ארסן יכול להגדיל את אלקטרושליליות, אבל הוא נשאר שנוי במחלוקת.

דמיון כמו הקליפה החיצונית P מציין כי הם יכולים ליצור שלושה קשרים קוולנטיים לכל אטום בנוכחות זוג אלקטרונים לא מאוגד נוסף. חמצון ולכן חייב להיות 3 או -3, תלוי אלקטרושליליות יחסית הדדית. המבנה של ארסן גם מציע את האפשרות של שימוש-אורביטלי d חיצוני להרחבת השמינייה המאפשר אלמנט להקים 5 קשרים. הוא הבין רק את התגובה עם פלואור. הנוכחות של זוג אלקטרונים חופשי ליצירת תרכובות מורכבות (באמצעות תרומת אלקטרונים) כמו אטום מופיעה קטנה בהרבה זרחן וחנקן.

ארסן הוא יציב באוויר יבש אך לח מכוסה תחמוצת שחורה. האד שלו נשרף ליצור בקלות כפי ₂ O _3. מהו ארסן במדינה חופשית? הוא כמעט לא נחשף למים, אלקליות וחומצות הלא-חמצון, אך הוא מתחמצן עם חומצה חנקתית למצב 5. מאז ארסן להגיב הלוגנים, גופרית, ורבים מתכות יוצרים arsenides.

כימיה אנליטית

החומר ניתן לאתר באופן איכותי כמו ארסן orpiment צהוב משקעים תחת הפעולה של 25% פתרון חומצה הידרוכלורית. עקבות של בתור, בדרך כלל נקבעו על ידי המרתה arsine, אשר יכול להיות תוצאה חיובית בבדיקה במרץ. Arsine מפורק תרמית כדי ליצור מראה שחורה של ארסן בתוך הצינור הצר. בשיטת בדיקה Gutzeit ספוגה כלוריד כספית תחת הפעולה של arsine החשוך בשל משקעים של כספית.

מאפייני טוקסיקולוגית ארסן

רעילות לתא ונגזרותיו הם נעו נרחבים בתוך מגוון רחב, החל arsine הרעיל מאוד והנגזר האורגני שלה פשוט כמו, שהנה אינרטי יחסית. כלומר ארסן, אמר השימוש ותרכובותיו אורגני כמו חומרי לחימה כימיים (חרדלי ולואיזיט) defoliant סוכן שלפוחית "(כחול סוכן" מבוסס על תערובת של חומצה מימית 5% cacodylic, 26% מלח נתרן ממנו).

באופן כללי, נגזרות של יסוד כימי זה לגרות את העור ולגרום דרמטיטיס. כמו כן מומלץ הגנה מפני שאיפה של אבק ארסן המכילים, אבל רוב הרעלות מתרחשת כאשר הם נלקחים. ריכוז מרבית מותרת כמו אבק ליום שמונה שעות הוא 0.5 מ"ג / מ ^'3. לקבלת מנה arsine מצטמצם 0.05 חלקים למיליון. מלבד השימוש של התרכובות של היסוד הכימי כמו קוטלי עשבים וחומרי הדברה, יישום ארסן בפרמקולוגיה הניב בארסן - תרופה מוצלחת ראשונה נגד עגבת.

השפעה על בריאות

ארסן הוא אחד המרכיבים הרעילים ביותר. תרכובות אנאורגניות של כימיים המצויים באופן טבעי בכמויות קטנות. משתמשים יכולים להיחשף ארסן דרך מזון, מים ואוויר. החשיפה עלולה להתרחש גם במגע של עור עם קרקע או מים מזוהמים.

תוכן ארסן הוא נמוך למדי במזונות. עם זאת, הרמות שלה דגים, סרטנים וצדפות יכולות להיות גבוהות מאוד, שכן הם לספוג מרכיב פעיל כימי של המים שבה הם חיים. חלק ניכר הארסן אורגני בדגים עשוי להיות סכנה לבריאות אדם.

ההשפעות של חומרים כפופים גם האנשים שעובדים איתם, לחיות בבתים בנויים מעץ שטופלו אותם, ועל אדמות חקלאיות, אשר בעבר השתמשו בחומרי הדברה.

ארסן אורגנית עלולה לגרום להשפעות בריאותיות שונות כגון גירוי של הקיבה והמעיים, ירד הייצור של תאי דם אדומים ולבנים, שינוי העור, וכן הקפדה ריאות. ההנחה היא כי קליטת כמות משמעותית של חומר זה יכול להגדיל את הסיכוי לפתח סרטן, בעיקר סרטן העור, הריאות, הכבד ומערכת הלימפה.

ריכוזים גבוהים מאוד של ארסן אורגני הם הגורם לחוסר פוריות והפלות אצל נשים, דרמטיטיס, הפחתת התנגדות לזיהומים, בעיות לב ופגיעה מוחית. יתר על כן, יסוד כימי זה הוא מסוגל DNA ניזק.

מנה קטלנית של ארסן היא לבנה 100 מ"ג.

התרכובת האורגנית של אלמנט או סרטן, או לפגוע בקוד הגנטי אינו גורם, אך במינונים גבוהים עלולים לגרום ניזק לבריאות אדם כגון לגרום למחלות עצבות או כאב באזור הבטן.

כפי מאפיינים

כימי בסיסי ותכונות פיזיקליות של ארסן הבא:

• מספר אטומי - 33.
• משקל אטומי - 74.9216.
• עובש אפור נקודת התכה - 814 מעלות צלזיוס בלחץ של 36 אטמוספרות.
• עובש אפור צפיפות - 5.73 g / ס"מ ³ ב 14 ° C.
• הצפיפות של הטופס הצהוב - 2.03 g / סנטימטר ³ ב 18 ° C.
• הנוסחה ארסן אלקטרונית - 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ -3 3P ⁶ 3D ¹⁰ 4s ² 4P _^3.
• מדינת חמצון - -3, 3, +5.
• ולנסי של ארסן - 3, 5.