Arseen is 'n chemiese element van die stikstofgroep (groep 15 van die periodieke tabel). Dit is 'n bros stof (α-arseen) grys met 'n metaalglans met 'n ruitvormige kristalrooster. As dit tot 600°C verhit word, sublimeer As. Wanneer die damp afgekoel word, verskyn 'n nuwe modifikasie - geel arseen. Bo 270°C verander alle As-vorms in swart arseen.
Ontdekkinggeskiedenis
Arseen was bekend lank voordat dit as 'n chemiese element erken is. In die IV eeu. vC e. Aristoteles het 'n stof genoem sandarak, wat nou geglo word dat dit realgar, of arseensulfied is. En in die 1ste eeu n. C. e. die skrywers Plinius die Ouere en Pedanius Dioscorides het orpiment beskryf - die kleurstof As2S3. In die XI eeu. n. e. drie variëteite van "arseen" is onderskei: wit (As4O6), geel (As2 S 3) en rooi (As4S4). Die element self is waarskynlik die eerste keer in die 13de eeu geïsoleer deur Albert die Grote, wat die voorkoms van 'n metaalagtige stof opgemerk het toe arsenicum, 'n ander naam As2S3 , is met seep verhit. Maar daar is geen sekerheid dat hierdie natuurwetenskaplike suiwer arseen ontvang het nie. Die eerste outentieke bewys van die isolasie van 'n suiwer chemiese elementgedateer 1649. Duitse apteker Johann Schroeder het arseen voorberei deur die oksied daarvan in die teenwoordigheid van steenkool te verhit. Later het Nicolas Lemery, 'n Franse geneesheer en chemikus, die vorming van hierdie chemiese element waargeneem deur 'n mengsel van sy oksied, seep en potas te verhit. Teen die begin van die 18de eeu was arseen reeds bekend as 'n unieke halfmetaal.
Prevalence
In die aardkors is die konsentrasie arseen laag en beloop 1,5 dpm. Dit kom in grond en minerale voor en kan deur wind- en watererosie in die lug, water en grond vrygestel word. Daarbenewens betree die element die atmosfeer vanuit ander bronne. As gevolg van vulkaniese uitbarstings word ongeveer 3 duisend ton arseen per jaar in die lug vrygestel, mikroörganismes vorm 20 duisend ton vlugtige metielarsien per jaar, en as gevolg van die verbranding van fossielbrandstowwe word 80 duisend ton oor dieselfde tydperk vrygestel..
Ondanks die feit dat As 'n dodelike-g.webp
Arseen is uiters moeilik om in 'n wateroplosbare of vlugtige toestand om te skakel. Die feit dat dit redelik mobiel is, beteken dat groot konsentrasies van die stof op enige plek nie kan voorkom nie. Aan die een kant is dit goed, maar aan die ander kant is die gemak waarmee dit versprei die rede waarom arseenbesoedeling’n al hoe groter probleem word. As gevolg van menslike aktiwiteite, hoofsaaklik deur mynbou en smelting, migreer 'n normaalweg onbeweeglike chemiese element, en nou kan dit nie net op plekke gevind word niesy natuurlike konsentrasie.
Die hoeveelheid arseen in die aardkors is ongeveer 5 g per ton. In die ruimte word die konsentrasie daarvan geskat op 4 atome per miljoen silikonatome. Hierdie element is wydverspreid. 'n Klein hoeveelheid is teenwoordig in die inheemse staat. As 'n reël word formasies van arseen met 'n suiwerheid van 90–98% saam met metale soos antimoon en silwer gevind. Die meeste daarvan is egter ingesluit in die samestelling van meer as 150 verskillende minerale - sulfiede, arseniede, sulfoarseniede en arseniete. Arsenopirite FeAsS is een van die mees algemene As-draende minerale. Ander algemene arseenverbindings is realgarminerale As4S4, orpiment As2S 3, lellingiet FeAs2 en enargite Cu3AsS4. Arseenoksied is ook algemeen. Die meeste van hierdie stof is 'n neweproduk van die smelt van koper, lood, kob alt en gouderts.
In die natuur is daar net een stabiele isotoop van arseen - 75As. Onder kunsmatige radioaktiewe isotope val 76As met 'n halfleeftyd van 26,4 uur uit. Arseen-72, -74 en -76 word in mediese diagnostiek gebruik.
Industriële produksie en toepassing
Metaalarseen word verkry deur arsenopiriet tot 650-700 °C te verhit sonder lug. As arsenopiriet en ander metaalerts met suurstof verhit word, kom As maklik daarmee in kombinasie en vorm maklik gesublimeerde As4O6, ook bekend. soos "witarseen". Die oksieddamp word versamel en gekondenseer, en later gesuiwer deur hersublimasie. Die meeste As word geproduseer deur koolstofreduksie uit wit arseen wat aldus verkry is.
Die wêreldverbruik van metaalarseen is relatief klein – slegs 'n paar honderd ton per jaar. Die meeste van wat verbruik word, kom van Swede af. Dit word in metallurgie gebruik as gevolg van sy metalloïede eienskappe. Sowat 1% arseen word gebruik in die vervaardiging van loodhael, aangesien dit die rondheid van die gesmelte druppel verbeter. Die eienskappe van loodgebaseerde draende legerings verbeter beide termies en meganies wanneer dit ongeveer 3% arseen bevat. Die teenwoordigheid van 'n klein hoeveelheid van hierdie chemiese element in loodlegerings verhard hulle vir gebruik in batterye en kabelwapens. Klein onsuiwerhede van arseen verhoog die weerstand teen korrosie en termiese eienskappe van koper en koper. In sy suiwer vorm word chemiese elementêre As gebruik vir bronsplatering en in vuurwerk. Hoogs gesuiwerde arseen vind gebruik in halfgeleiertegnologie, waar dit saam met silikon en germanium gebruik word, en in die vorm van galliumarsenied (GaAs) in diodes, lasers en transistors.
Connections As
Aangesien die valensie van arseen 3 en 5 is, en dit 'n aantal oksidasietoestande van -3 tot +5 het, kan die element verskeie soorte verbindings vorm. Die belangrikste kommersieel is sy oksiede, waarvan die hoofvorme As4O6 enAs2O5. Arseenoksied, algemeen bekend as wit arseen, is 'n neweproduk van roostererts van koper, lood en sommige ander metale, sowel as arsenopiriet en sulfiederts. Dit is die beginmateriaal vir die meeste ander verbindings. Daarbenewens word dit gebruik in plaagdoders, as 'n bleikmiddel in glasproduksie, en as 'n preserveermiddel vir leer. Arseenpentoksied word gevorm deur die werking van 'n oksideermiddel (bv. salpetersuur) op wit arseen. Dit is die hoofbestanddeel in insekdoders, onkruiddoders en metaalkleefmiddels.
Arsine (AsH3), 'n kleurlose giftige gas wat uit arseen en waterstof bestaan, is nog 'n bekende stof. Die stof, ook genoem arseenwaterstof, word verkry deur die hidrolise van metaalarseniede en die reduksie van metale uit arseenverbindings in suuroplossings. Dit het gebruik gevind as 'n doteermiddel in halfgeleiers en as 'n militêre gifgas. In die landbou, arseensuur (H3AsO4), loodarsenaat (PbHAsO44 4 ) en kalsiumarsenaat [Ca3(AsO4)2
], wat gebruik word om grond en plaagbeheer te steriliseer.
Arseen is 'n chemiese element wat baie organiese verbindings vorm. HowOne (CH3)2As−As(CH3)2 word byvoorbeeld gebruik in die voorbereiding van 'n wyd gebruikte droogmiddel (droogmiddel) - kakodielsuur. Komplekse organiese verbindings van die element word gebruik in die behandeling van sekere siektes, byvoorbeeld amoebiese disenterie,deur mikroörganismes veroorsaak.
Fisiese eienskappe
Wat is arseen in terme van sy fisiese eienskappe? In sy mees stabiele toestand is dit 'n bros, staalgrys vaste stof met lae termiese en elektriese geleidingsvermoë. Alhoewel sommige vorme van As metaalagtig is, is dit 'n meer akkurate karakterisering van arseen om dit as 'n nie-metaal te klassifiseer. Daar is ander soorte arseen, maar hulle word nie goed bestudeer nie, veral die geel metastabiele vorm, wat bestaan uit As4 molekules, soortgelyk aan wit fosfor P4. Arseen sublimeer by 613 °C en bestaan as 'n damp as As4 molekules wat nie dissosieer tot ongeveer 800 °C nie. Volledige dissosiasie in As2 molekules vind by 1700 °C plaas.
Die struktuur van die atoom en die vermoë om bindings te vorm
Die elektroniese formule van arseen is 1s22s22p63s23p63d104s24p 3 - lyk soos stikstof en fosfor deurdat dit vyf elektrone in die buitenste dop het, maar dit verskil van hulle deur 18 elektrone in die voorlaaste dop te hê in plaas van twee of agt. Die byvoeging van 10 positiewe ladings in die kern terwyl vyf 3d-orbitale gevul word, veroorsaak dikwels 'n algehele afname in die elektronwolk en 'n toename in die elektronegatiwiteit van die elemente. Arseen in die periodieke tabel kan vergelyk word met ander groepe wat hierdie patroon duidelik demonstreer. Dit word byvoorbeeld algemeen aanvaar dat sink ismeer elektronegatief as magnesium en gallium as aluminium. In daaropvolgende groepe word hierdie verskil egter vernou, en baie stem nie saam dat germanium meer elektronegatief as silikon is nie, ten spyte van die oorvloed van chemiese bewyse. 'n Soortgelyke oorgang van 8- tot 18-element-dop van fosfor na arseen kan elektronegatiwiteit verhoog, maar dit bly omstrede.
Die ooreenkoms van die buitenste dop van As en P dui daarop dat hulle 3 kovalente bindings per atoom kan vorm in die teenwoordigheid van 'n bykomende ongebonde elektronpaar. Die oksidasietoestand moet dus +3 of -3 wees, afhangend van die relatiewe onderlinge elektronegatiwiteit. Die struktuur van arseen spreek ook van die moontlikheid om die buitenste d-orbitaal te gebruik om die oktet uit te brei, wat die element toelaat om 5 bindings te vorm. Dit word slegs gerealiseer deur reaksie met fluoor. Die teenwoordigheid van 'n vry elektronpaar vir die vorming van komplekse verbindings (deur elektronskenking) in die As-atoom is baie minder uitgesproke as in fosfor en stikstof.
Arseen is stabiel in droë lug, maar in nat lug word dit bedek met swart oksied. Sy dampe brand maklik en vorm As2O3. Wat is gratis arseen? Dit word feitlik onaangeraak deur water, alkalieë en nie-oksiderende sure, maar word deur salpetersuur tot 'n toestand van +5 geoksideer. Halogene, swael reageer met arseen, en baie metale vorm arseniede.
Analitiese chemie
Die stof arseen kan kwalitatief opgespoor word as 'n geel orpiment wat neerslaan onder die invloed van 25%soutsuuroplossing. Spore van As word oor die algemeen bepaal deur dit na arsine om te skakel, wat met die Marsh-toets opgespoor kan word. Arsien ontbind termies en vorm 'n swart arseenspieël in 'n smal buis. Volgens die Gutzeit-metode word 'n sonde wat met kwikchloried geïmpregneer is, onder die invloed van arsien, donkerder as gevolg van die vrystelling van kwik.
Toksikologiese kenmerke van arseen
Die toksisiteit van die element en sy afgeleides wissel wyd oor 'n wye reeks, van die uiters giftige arsien en sy organiese afgeleides tot bloot As, wat relatief inert is. Die gebruik van sy organiese verbindings as chemiese oorlogvoeringsmiddels (lewisiet), blêrmiddel en ontblaarmiddel (Agent Blue gebaseer op 'n waterige mengsel van 5% kakodielsuur en 26% van sy natriumsout) vertel ons wat arseen is.
Oor die algemeen irriteer afgeleides van hierdie chemiese element die vel en veroorsaak dermatitis. Inasemingbeskerming teen arseenbevattende stof word ook aanbeveel, maar die meeste vergiftiging vind plaas wanneer dit ingeneem word. Die maksimum toelaatbare konsentrasie van As in stof vir 'n agt-uur werksdag is 0,5 mg/m3. Vir arsien word die dosis verminder tot 0,05 dpm. Benewens die gebruik van verbindings van hierdie chemiese element as onkruiddoders en plaagdoders, het die gebruik van arseen in farmakologie dit moontlik gemaak om salvarsan, die eerste suksesvolle middel teen sifilis, te verkry.
Gesondheidseffekte
Arseen is een van die giftigste elemente. Anorganiese verbindings van 'n gegewe chemikalieStowwe kom natuurlik in klein hoeveelhede voor. Mense kan deur kos, water en lug aan arseen blootgestel word. Blootstelling kan ook plaasvind deur velkontak met besmette grond of water.
Die inhoud van arseen in kos is redelik laag. Vlakke in vis en seekos kan egter baie hoog wees aangesien hulle die chemikalie absorbeer uit die water waarin hulle woon. Beduidende hoeveelhede anorganiese arseen in visse kan 'n risiko vir menslike gesondheid inhou.
Mense wat met die stof werk, woon in huise wat gebou is van hout wat daarmee behandel is, en op landbougrond waar plaagdoders in die verlede gebruik is, word ook aan die stof blootgestel.
Anorganiese arseen kan verskeie gesondheidseffekte by mense veroorsaak, soos maag- en dermirritasie, verminderde produksie van rooi en witbloedselle, velveranderinge en longirritasie. Daar word geglo dat die inname van aansienlike hoeveelhede van hierdie stof die kanse kan verhoog om kanker te ontwikkel, veral vel-, long-, lewer- en limfstelselkanker.
Baie hoë konsentrasies anorganiese arseen veroorsaak onvrugbaarheid en miskraam by vroue, dermatitis, verminderde weerstand teen infeksies, hartprobleme en breinskade. Boonop kan hierdie chemiese element DNA beskadig.
Die dodelike dosis wit arseen is 100 mg.
Organiese verbindings van die element veroorsaak nie kanker of skade aan die genetiese kode nie, maar hoë dosisse kanskade aan menslike gesondheid veroorsaak, soos om senuwee-afwykings of buikpyn te veroorsaak.
Properties As
Die belangrikste chemiese en fisiese eienskappe van arseen is soos volg:
- Atoomnommer - 33.
- Atoomgewig is 74,9216.
- Die smeltpunt van die grys vorm is 814 °C by 'n druk van 36 atmosfeer.
- Grys Digtheid 5,73 g/cm3 by 14°C.
- Geel vormdigtheid 2,03 g/cm3 by 18°C.
- Die elektroniese formule van arseen is 1s22s22p63s23p63d104s24p 3 .
- Oksidasietoestande – -3, +3, +5.
- Arseen-valensie is 3, 5.
