Какво е арсен? Определение, формула, свойства. Периодичната таблица на елементите на Менделеев - арсен Позиция на елемента в периодичната таблица арсен

Арсенът (името идва от думата мишка, използвана за примамка на мишки) е тридесет и третият елемент от периодичната таблица. Отнася се за полуметали. Когато се комбинира с киселина, той не образува соли, тъй като е киселинообразуващо вещество. Може да образува алотропни модификации. Арсенът има три известни понастоящем структури на кристална решетка. Жълтият арсен проявява свойствата на типичен неметал, аморфният арсен е черен, а най-стабилният метален арсен е сив. В природата най-често се среща под формата на съединения, по-рядко в свободно състояние. Най-често срещаните са съединения на арсен с метали (арсениди), като арсениково желязо (арсенопирит, отровен пирит), никел (купферникел, наречен така поради сходството му с медната руда). Арсенът е слабо активен елемент, неразтворим във вода и неговите съединения се класифицират като слабо разтворими вещества. Окисляването на арсена става по време на нагряване, при стайна температура тази реакция протича много бавно.

Всички арсенови съединения са много силни токсини, които имат отрицателен ефект не само върху стомашно-чревния тракт, но и върху нервната система. Историята познава много сензационни случаи на отравяне с арсен и неговите производни. Арсеновите съединения са били използвани като отрова не само в средновековна Франция, те са били известни дори в древен Рим и Гърция. Популярността на арсена като мощна отрова се обяснява с факта, че е почти невъзможно да се открие в храната, той няма нито мирис, нито вкус. При нагряване се превръща в арсенов оксид. Диагностицирането на отравяне с арсен е доста трудно, тъй като има подобни симптоми на различни заболявания. Най-често отравянето с арсен се бърка с холера.

Къде се използва арсенът?

Въпреки тяхната токсичност, производните на арсена се използват не само за примамка на мишки и плъхове. Тъй като чистият арсен има висока електрическа проводимост, той се използва като добавка, която придава необходимия тип проводимост на полупроводници като германий и силиций. В цветната металургия арсенът се използва като добавка, която придава на сплавите здравина, твърдост и устойчивост на корозия в газова среда. В стъкларството се добавя в малки количества за изсветляване на стъклото, освен това е част от известното „виенско стъкло“. Никелинът се използва за оцветяване на стъкло в зелено. В дъбилната индустрия съединенията на арсеновия сулфат се използват при обработката на кожи за премахване на космите. Арсенът е част от лакове и бои. В дървообработващата промишленост арсенът се използва като антисептик. В пиротехниката „гръцкият огън“ се прави от арсенови сулфидни съединения и се използва при производството на кибрит. Някои съединения на арсена се използват като химически бойни агенти. Токсичните свойства на арсена се използват в денталната практика за унищожаване на зъбната пулпа. В медицината препаратите с арсен се използват като лекарство, което повишава общия тонус на организма, за да стимулира увеличаването на броя на червените кръвни клетки. Арсенът има инхибиторен ефект върху образуването на левкоцити, така че се използва при лечението на някои форми на левкемия. Известни са огромен брой медицински препарати, базирани на арсен, но напоследък те постепенно се заменят с по-малко токсични лекарства.

Въпреки токсичността си, арсенът е един от най-важните елементи. Когато работите с неговите връзки, трябва да спазвате правилата за безопасност, което ще помогне да се избегнат нежелани последствия.

Арсенът е химичен елемент от групата на азота (група 15 от периодичната таблица). Това е сиво, метално, крехко вещество (α-арсен) с ромбоедрична кристална решетка. При нагряване до 600°C As сублимира. Когато парата се охлади, се появява нова модификация - жълт арсен. Над 270°C всички форми на As се превръщат в черен арсен.

История на откритието

Какво е арсенът е известно много преди да бъде признат за химичен елемент. През 4 век. пр.н.е д. Аристотел споменава вещество, наречено сандарак, за което сега се смята, че е било реалгар или арсенов сулфид. И през 1 век от н.е. д. писателите Плиний Стари и Педаний Диоскорид описват орпимент - багрилото As 2 S 3. През 11 век н. д. Имаше три разновидности на „арсен“: бял (As 4 O 6), жълт (As 2 S 3) и червен (As 4 S 4). Самият елемент вероятно е изолиран за първи път през 13-ти век от Албертус Магнус, който забелязва появата на металоподобно вещество, когато арсеник, друго име за As 2 S 3, се нагрява със сапун. Но няма сигурност, че този естествен учен е получил чист арсен. Първите автентични доказателства за чиста изолация датират от 1649 г. Германският фармацевт Йохан Шрьодер приготвя арсен чрез нагряване на неговия оксид в присъствието на въглища. По-късно Никола Лемери, френски лекар и химик, наблюдава образуването на този химичен елемент чрез нагряване на смес от неговия оксид, сапун и поташ. В началото на 18 век арсенът вече е известен като уникален полуметал.

Разпространение

В земната кора концентрацията на арсен е ниска и възлиза на 1,5 ppm. Намира се в почвата и минералите и може да бъде изпуснат във въздуха, водата и почвата чрез вятърна и водна ерозия. Освен това елементът навлиза в атмосферата от други източници. В резултат на вулканични изригвания във въздуха се отделят около 3 хиляди тона арсен годишно, микроорганизмите произвеждат 20 хиляди тона летлив метиларзин годишно, а в резултат на изгарянето на изкопаеми горива се отделят 80 хиляди тона над същия период.

Въпреки факта, че As е смъртоносна отрова, той е важен компонент в диетата на някои животни и вероятно хора, въпреки че необходимата доза не надвишава 0,01 mg / ден.

Арсенът е изключително трудно да се превърне във водоразтворимо или летливо състояние. Фактът, че е доста подвижен, означава, че големи концентрации от веществото не могат да се появят на нито едно място. От една страна, това е нещо добро, но от друга страна, лекотата, с която се разпространява, е причината замърсяването с арсен да се превръща в по-голям проблем. Поради човешката дейност, главно чрез добив и топене, обикновено неподвижният химичен елемент мигрира и сега може да бъде намерен на места, различни от естествената му концентрация.

Количеството арсен в земната кора е около 5 g на тон. В космоса концентрацията му се оценява на 4 атома на милион силициеви атома. Този елемент е широко разпространен. Малко количество от него присъства в родното състояние. По правило арсеновите образувания с чистота 90-98% се срещат заедно с метали като антимон и сребро. По-голямата част от него обаче е включена в повече от 150 различни минерала – сулфиди, арсениди, сулфоарсениди и арсенити. Арсенопирит FeAsS е един от най-разпространените As-съдържащи минерали. Други често срещани съединения на арсена са минералите реалгар As 4 S 4, орпимент As 2 S 3, лелингит FeAs 2 и енаргит Cu 3 AsS 4. Арсеновият оксид също е често срещан. Повечето от това вещество е страничен продукт от топенето на медни, оловни, кобалтови и златни руди.

В природата има само един стабилен изотоп на арсена - 75 As. Сред изкуствените радиоактивни изотопи се откроява 76 As с период на полуразпад 26,4 ч. Арсен-72, -74 и -76 се използват в медицинската диагностика.

Промишлено производство и приложение

Металният арсен се получава чрез нагряване на арсенопирит до 650-700 °C без достъп на въздух. Ако арсенопиритът и други метални руди се нагреят с кислород, тогава As лесно се свързва с него, образувайки лесно сублимиран As 4 O 6, известен също като „бял ​​арсен“. Оксидните пари се събират и кондензират и по-късно се пречистват чрез повтаряща се сублимация. По-голямата част от As се получава чрез редукция с въглерод от така получения бял арсен.

Световното потребление на метален арсен е сравнително малко - само няколкостотин тона годишно. Повечето от това, което се консумира, идва от Швеция. Използва се в металургията поради металоидните си свойства. При производството на оловни сачми се използва около 1% арсен, тъй като подобрява заоблеността на разтопената капка. Свойствата на лагерните сплави на основата на олово се подобряват както термично, така и механично, когато съдържат около 3% арсен. Наличието на малки количества от този химичен елемент в оловните сплави ги втвърдява за използване в батерии и кабелна броня. Малките примеси на арсен повишават устойчивостта на корозия и топлинните свойства на медта и месинга. В чист вид химическият елемент As се използва за бронзиране и в пиротехниката. Високо пречистеният арсен има приложения в полупроводниковата технология, където се използва със силиций и германий и под формата на галиев арсенид (GaAs) в диоди, лазери и транзистори.

Като връзки

Тъй като валентността на арсена е 3 и 5 и има диапазон от степени на окисление от -3 до +5, елементът може да образува различни видове съединения. Неговите най-важни търговски важни форми са As 4 O 6 и As 2 O 5 . Арсеновият оксид, известен като бял арсен, е страничен продукт от печене на медни, оловни и някои други метали, както и арсенопиритни и сулфидни руди. Той е изходният материал за повечето други съединения. Използва се и в пестицидите, като обезцветяващ агент в производството на стъкло и като консервант за кожи. Арсенов пентоксид се образува, когато бял арсен е изложен на окислител (като азотна киселина). Той е основната съставка на инсектициди, хербициди и лепила за метал.

Арсинът (AsH 3), безцветен отровен газ, съставен от арсен и водород, е друго известно вещество. Веществото, наричано още арсенов водород, се получава чрез хидролиза на метални арсениди и редукция на метали от арсенови съединения в киселинни разтвори. Той е намерил приложение като добавка в полупроводници и като химически боен агент. В селското стопанство арсеновата киселина (H 3 AsO 4), оловният арсенат (PbHAsO 4) и калциевият арсенат [Ca 3 (AsO 4) 2], които се използват за стерилизация на почвата и контрол на вредителите, са от голямо значение.

Арсенът е химичен елемент, който образува много органични съединения. Какодин (CH 3) 2 As−As(CH 3) 2, например, се използва при получаването на широко използвания десикант (изсушаващ агент) какодилова киселина. Комплексните органични съединения на елемента се използват при лечението на някои заболявания, например амебна дизентерия, причинена от микроорганизми.

Физични свойства

Какво представлява арсенът по отношение на неговите физични свойства? В най-стабилното си състояние той е крехко, стоманеносиво твърдо вещество с ниска термична и електрическа проводимост. Въпреки че някои форми на As са подобни на метал, класифицирането му като неметал е по-точна характеристика на арсена. Има и други форми на арсен, но те не са много добре проучени, особено жълтата метастабилна форма, състояща се от As 4 молекули, като белия фосфор P 4 . Арсенът сублимира при температура от 613 °C и под формата на пара съществува като As 4 молекули, които не се дисоциират до температура от около 800 °C. Пълната дисоциация на As 2 молекули настъпва при 1700 °C.

Атомна структура и способност за образуване на връзки

Електронната формула на арсена - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 - наподобява азота и фосфора по това, че във външната обвивка има пет електрона, но се различава от тях по това, че има 18 електрона в предпоследната черупка вместо две или осем. Добавянето на 10 положителни заряда към ядрото при запълване на петте 3d орбитали често води до общо намаляване на електронния облак и увеличаване на електроотрицателността на елементите. Арсенът в периодичната таблица може да се сравни с други групи, които ясно демонстрират този модел. Например, общоприето е, че цинкът е по-електроотрицателен от магнезия, а галият от алуминия. Въпреки това, в следващите групи тази разлика намалява и мнозина не са съгласни, че германият е по-електроотрицателен от силиция, въпреки изобилието от химически доказателства. Подобен преход от 8- към 18-елементна обвивка от фосфор към арсен може да увеличи електроотрицателността, но това остава спорно.

Сходството на външната обвивка на As и P предполага, че те могат да образуват 3 на атом в присъствието на допълнителна несвързана електронна двойка. Следователно степента на окисление трябва да бъде +3 или -3, в зависимост от относителната взаимна електроотрицателност. Структурата на арсена също предполага възможността за използване на външната d-орбитала за разширяване на октета, което позволява на елемента да образува 5 връзки. Реализира се само при взаимодействие с флуор. Наличието на свободна електронна двойка за образуване на комплексни съединения (чрез донорство на електрони) в атома As е много по-слабо изразено, отколкото при фосфора и азота.

Арсенът е стабилен в сух въздух, но се превръща в черен оксид във влажен въздух. Неговите пари лесно горят, образувайки As 2 O 3. Какво е свободен арсен? Практически не се влияе от вода, основи и неокисляващи киселини, но се окислява от азотна киселина до състояние +5. Халогените и сярата реагират с арсен и много метали образуват арсениди.

Аналитична химия

Веществото арсен може да се открие качествено под формата на жълт орпимент, който се утаява под въздействието на 25% разтвор на солна киселина. Следите от As обикновено се определят чрез превръщането му в арсин, който може да бъде открит с помощта на теста на Марш. Арсинът се разлага термично, за да образува черно огледало от арсен в тясна тръба. Според метода на Gutzeit проба, импрегнирана с арсин, потъмнява поради отделянето на живак.

Токсикологични характеристики на арсена

Токсичността на елемента и неговите производни варира в широки граници, от изключително токсичния арсин и неговите органични производни до просто As, който е относително инертен. Какво представлява арсенът се доказва от използването на неговите органични съединения като химически бойни агенти (люизит), везикант и дефолиант (Agent Blue на базата на водна смес от 5% какодилова киселина и 26% нейна натриева сол).

По принцип производните на този химичен елемент дразнят кожата и причиняват дерматит. Препоръчва се също защита от вдишване на прах, съдържащ арсен, но повечето отравяния възникват чрез поглъщане. Максимално допустимата концентрация на As в прах при осемчасов работен ден е 0,5 mg/m 3 . За арсин дозата се намалява до 0,05 ppm. В допълнение към използването на съединения на този химичен елемент като хербициди и пестициди, използването на арсен във фармакологията направи възможно получаването на салварсан, първото успешно лекарство срещу сифилис.

Ефекти върху здравето

Арсенът е един от най-токсичните елементи. Неорганичните съединения на този химикал се срещат естествено в малки количества. Хората могат да бъдат изложени на арсен чрез храна, вода и въздух. Експозицията може да възникне и при контакт на кожата със замърсена почва или вода.

Хората, които работят с него, живеят в домове, построени от дърво, обработено с него, и върху земеделски земи, където в миналото са били използвани пестициди, също са податливи на експозиция.

Неорганичният арсен може да причини различни здравни ефекти при хората, като дразнене на стомаха и червата, намалено производство на червени и бели кръвни клетки, кожни промени и дразнене на белите дробове. Подозира се, че поглъщането на значителни количества от това вещество може да увеличи шансовете за развитие на рак, особено рак на кожата, белите дробове, черния дроб и лимфната система.

Много високите концентрации на неорганичен арсен причиняват безплодие и спонтанни аборти при жените, дерматит, намалена устойчивост на организма към инфекции, сърдечни проблеми и увреждане на мозъка. Освен това този химически елемент може да увреди ДНК.

Смъртоносната доза бял арсен е 100 mg.

Органичните съединения на елемента не причиняват рак или увреждане на генетичния код, но високите дози могат да навредят на човешкото здраве, например да причинят нервни разстройства или болки в корема.

Имоти As

Основните химични и физични свойства на арсена са както следва:

• Атомният номер е 33.
• Атомно тегло - 74.9216.
• Точката на топене на сивата форма е 814 °C при налягане от 36 атмосфери.
• Плътността на сивата форма е 5,73 g/cm 3 при 14 °C.
• Плътността на жълтата форма е 2,03 g/cm 3 при 18 °C.
• Електронната формула на арсена е 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3.
• Степени на окисление - -3, +3, +5.
• Валентността на арсена е 3,5.

Арсенът е химичен елемент от група 5 от 4-тия период на периодичната таблица с атомен номер 33. Той е крехък полуметал със стоманен цвят със зеленикав оттенък. Днес ще разгледаме по-отблизо какво е арсенът и ще се запознаем с основните свойства на този елемент.

основни характеристики

Уникалността на арсена се състои в това, че той се среща буквално навсякъде – в скали, вода, минерали, почва, флора и фауна. Поради това често се нарича не по-малко от вездесъщия елемент. Арсенът се разпространява безпрепятствено във всички географски региони на планетата Земя. Причината за това е летливостта и разтворимостта на неговите съединения.

Името на елемента е свързано с използването му за унищожаване на гризачи. Латинската дума Arsenicum (формулата на арсен в периодичната таблица е As) произлиза от гръцката Arsen, което означава „силен“ или „мощен“.

Тялото на средностатистически възрастен човек съдържа около 15 mg от този елемент. Концентриран е главно в тънките черва, черния дроб, белите дробове и епитела. Абсорбцията на веществото се извършва от стомаха и червата. Антагонисти на арсена са сярата, фосфорът, селенът, някои аминокиселини, както и витамините Е и С. Самият елемент влошава усвояването на цинка, селена, както и на витамините А, С, В9 и Е.

Както много други вещества, арсенът може да бъде както отрова, така и лекарство, всичко зависи от дозата.

Сред полезните функции на такъв елемент като арсен са:

1. Стимулиране на усвояването на азот и фосфор.
2. Подобряване на хемопоезата.
3. Взаимодействие с цистеин, протеини и липоева киселина.
4. Отслабване на окислителните процеси.

Дневната нужда от арсен за възрастен е от 30 до 100 mcg.

Историческа справка

Един от етапите на човешкото развитие се нарича "бронз", тъй като през този период хората заменят каменните оръжия с бронзови. Този метал е сплав от калай и мед. Веднъж, когато топят бронз, занаятчиите случайно използват продукти от изветряне на минерала медно-арсенов сулфид вместо медна руда. Получената сплав беше лесна за леене и отлично коване. В онези дни все още никой не знаеше какво е арсенът, но умишлено се търсеха залежи от неговите минерали за производството на висококачествен бронз. С течение на времето тази технология беше изоставена, очевидно поради факта, че често се случваше отравяне с нейната употреба.

В древен Китай са използвали твърд минерал, наречен реалгар (As 4 S 4). Използван е за дърворезба на камък. Тъй като под въздействието на температура и светлина реалгарът се превърна в друго вещество - As 2 S 3, той също скоро беше изоставен.

През 1 век пр. н. е. римският учен Плиний Стари, заедно с ботаника и лекар Диоскорид, описват минерала арсен, наречен орпимент. Името му се превежда от латински като "златна боя". Веществото е използвано като жълто багрило.

През Средновековието алхимиците класифицират три форми на елемента: жълт (As 2 S 3 сулфид), червен (As 4 S 4 сулфид) и бял (As 2 O 3 оксид). През 13 век чрез нагряване на жълтия арсен със сапун алхимиците получили металоподобно вещество. Най-вероятно това е първият пример за чист елемент, получен изкуствено.

Какво представлява арсенът в чист вид е открито в началото на 17 век. Това се случи, когато Йохан Шрьодер, редуциращ оксида с въглен, изолира този елемент. Няколко години по-късно френският химик Никола Лемери успява да получи веществото чрез нагряване на неговия оксид в смес със сапун и поташ. През следващия век арсенът вече е добре познат като полуметал.

Химични свойства

В периодичната таблица на Менделеев химичният елемент арсен се намира в пета група и принадлежи към семейството на азота. В естествени условия той е единственият стабилен нуклид. Повече от десет радиоактивни изотопа на веществото се произвеждат изкуствено. Периодът им на полуживот е доста широк - от 2-3 минути до няколко месеца.

Въпреки че арсенът понякога се нарича метал, по-вероятно е да е неметал. В комбинация с киселини той не образува соли, но сам по себе си е киселинообразуващо вещество. Ето защо елементът се идентифицира като полуметал.

Арсенът, подобно на фосфора, може да бъде намерен в различни алотропни конфигурации. Един от тях, сивият арсен, е крехко вещество, което има метален блясък, когато се счупи. Електрическата проводимост на този полуметал е 17 пъти по-ниска от тази на медта, но 3,6 пъти по-висока от тази на живака. С повишаване на температурата тя намалява, което е типично за типичните метали.

Чрез бързо охлаждане на арсеновите пари до температурата на течния азот (-196 °C) може да се получи меко жълтеникаво вещество, наподобяващо жълт фосфор. При нагряване и излагане на ултравиолетова светлина, жълтият арсен мигновено става сив. Реакцията е придружена от отделяне на топлина. При кондензация на пари в инертна атмосфера се образува друга форма на материята – аморфна. Ако се утаят пари от арсен, върху стъклото се появява огледален филм.

Външната електронна обвивка на това вещество има същата структура като фосфора и азота. Подобно на фосфора, арсенът образува три ковалентни връзки. При сух въздух има стабилна форма, а с повишаване на влажността става матова и се покрива с черен оксиден филм. При запалване на парите веществата горят със син пламък.

Тъй като арсенът е инертен, той не се влияе от вода, основи и киселини, които нямат окислителни свойства. Когато дадено вещество влезе в контакт с разредена азотна киселина, се образува ортоарсенова киселина, а с концентрирана киселина се образува ортоарсенова киселина. Арсенът също реагира със сярата, образувайки сулфиди с различен състав.

Да бъдеш сред природата

В естествени условия химичен елемент като арсен често се среща в съединения с мед, никел, кобалт и желязо.

Съставът на минералите, които веществото образува, се дължи на неговите полуметални свойства. Към днешна дата са известни повече от 200 минерала от този елемент. Тъй като арсенът може да съществува в отрицателни и положителни степени на окисление, той лесно взаимодейства с много други вещества. При положително окисление на арсена той функционира като метал (в сулфиди), а при отрицателно окисление функционира като неметал (в арсениди). Минералите, съдържащи този елемент, имат доста сложен състав. В кристална решетка полуметал може да замени атоми на сяра, антимон и метали.

От гледна точка на състава много метални съединения с арсен е по-вероятно да принадлежат не към арсенидите, а към интерметалните съединения. Някои от тях се отличават с променливо съдържание на основния елемент. Арсенидите могат едновременно да съдържат няколко метала, чиито атоми могат да се заменят един друг при близки йонни радиуси. Всички минерали, класифицирани като арсениди, имат метален блясък, непрозрачни са, тежки и издръжливи. Сред естествените арсениди (общо около 25) могат да се отбележат следните минерали: скутерудит, рамелсбрегит, никелин, лелингрит, клиносафлорит и др.

Интересни от химическа гледна точка са тези минерали, в които арсенът присъства едновременно със сярата и играе ролята на метал. Те имат много сложна структура.

Естествените соли на арсеновата киселина (арсенати) могат да имат различни цветове: еритритол - кобалт; симплесит, анабергит и скорид са зелени, а рузвелтит, кетигит и гернесит са безцветни.

По отношение на химичните си свойства арсенът е доста инертен, така че може да се намери в естествено състояние под формата на разтопени кубчета и игли. Съдържанието на примеси в късчето не надвишава 15%.

В почвата съдържанието на арсен варира от 0,1-40 mg/kg. В райони на вулкани и места, където се намират арсенови руди, тази цифра може да достигне до 8 g/kg. Растенията на такива места умират, а животните се разболяват. Подобен проблем е характерен за степите и пустините, където елементът не се измива от почвата. Глинените скали се считат за обогатени, тъй като съдържат четири пъти повече арсенови вещества от обикновените скали.

Когато едно чисто вещество се превръща в летливо съединение чрез процеса на биометилиране, то може да бъде изнесено от почвата не само от водата, но и от вятъра. В нормални райони концентрацията на арсен във въздуха е средно 0,01 μg/m 3 . В промишлени зони, където работят фабрики и електроцентрали, тази цифра може да достигне 1 μg/m3.

Минералната вода може да съдържа умерено количество арсенови вещества. В лечебните минерални води, според общоприетите стандарти, концентрацията на арсен не трябва да надвишава 70 µg/l. Тук си струва да се отбележи, че дори при по-високи нива, отравяне може да настъпи само при редовна консумация на такава вода.

В природните води елементът може да се намери в различни форми и съединения. Тривалентният арсен, например, е много по-токсичен от петвалентния арсен.

Получаване на арсен

Елементът се получава като страничен продукт от преработката на оловни, цинкови, медни и кобалтови руди, както и при добива на злато. В някои полиметални руди съдържанието на арсен може да достигне до 12%. Когато се нагреят до 700 °C, настъпва сублимация - преминаване на вещество от твърдо в газообразно състояние, заобикаляйки течното състояние. Важно условие за протичането на този процес е липсата на въздух. Когато арсеновите руди се нагряват на въздух, се образува летлив оксид, наречен „бял ​​арсен“. Чрез подлагането му на кондензация с въглища се възстановява чист арсен.

Формулата за получаване на елемент е следната:

• 2As 2 S 3 +9O 2 =6SO 2 +2As 2 O 3;
• As 2 O 3 +3C=2As+3CO.

Добивът на арсен е опасна индустрия. Парадоксално е, че най-голямото замърсяване на околната среда с този елемент се случва не в близост до предприятията, които го произвеждат, а в близост до електроцентрали и заводи за цветна металургия.

Друг парадокс е, че обемът на производство на метален арсен надвишава необходимостта от него. Това е много рядко явление в металодобивната индустрия. Излишъкът от арсен трябва да се изхвърли чрез заравяне на метални контейнери в стари мини.

Най-големите находища на арсенови руди са концентрирани в следните страни:

1. Медно-арсенов - САЩ, Грузия, Япония, Швеция, Норвегия и страни от Централна Азия.
2. Злато-арсен - Франция и САЩ.
3. Арсен-кобалт – Канада и Нова Зеландия.
4. Арсен-калай – Англия и Боливия.

Определение

Лабораторното определяне на арсен се извършва чрез утаяване на жълти сулфиди от разтвори на солна киселина. Следите от елемента се определят с помощта на метода на Gutzeit или реакцията на Marsh. През последния половин век бяха създадени всякакви чувствителни техники за анализ, които могат да открият дори много малки количества от това вещество.

Някои съединения на арсена се анализират с помощта на селективен хибриден метод. Това включва редукция на тестваното вещество в летливия елемент арсин, който след това се замразява в контейнер, охладен с течен азот. Впоследствие, когато съдържанието на контейнера се нагрява бавно, различните арсини започват да се изпаряват отделно един от друг.

Промишлена употреба

Почти 98% от добития арсен не се използва в чиста форма. Неговите съединения се използват широко в различни индустрии. Годишно се добиват и преработват стотици тонове арсен. Добавя се към лагерни сплави за подобряване на тяхното качество, използва се за увеличаване на твърдостта на кабели и оловни батерии, а също така се използва в производството на полупроводникови устройства заедно с германий или силиций. И това са само най-амбициозните области.

Като добавка, арсенът придава проводимост на някои „класически“ полупроводници. Добавянето му към оловото значително повишава здравината на метала, а към медта - течливостта, твърдостта и устойчивостта на корозия. Арсенът също понякога се добавя към някои видове бронз, месинг, бабити и типови сплави. Въпреки това, металурзите често се опитват да избегнат използването на това вещество, тъй като не е безопасно за здравето. За някои метали големи количества арсен също са вредни, защото влошават свойствата на оригиналния материал.

Арсеновият оксид е намерил приложение в производството на стъкло като избелител за стъкло. Използван е в тази посока от древните стъклари. Арсеновите съединения са силен антисептик, така че се използват за запазване на кожи, пълнени животни и кожи, както и за създаване на бои против обрастване за воден транспорт и импрегниране на дърво.

Поради биологичната активност на някои производни на арсена, веществото се използва в производството на стимуланти за растеж на растенията, както и лекарства, включително антихелминтици за добитък. Продуктите, съдържащи този елемент, се използват за борба с плевели, гризачи и насекоми. Преди това, когато хората не са мислили дали арсенът може да се използва за производство на храни, елементът е имал по-широко приложение в селското стопанство. Въпреки това, след като бяха открити токсичните му свойства, трябваше да се намери заместител.

Важни области на приложение на този елемент са: производството на микросхеми, оптични влакна, полупроводници, филмова електроника, както и растеж на микрокристали за лазери. За тези цели се използват газообразни арсини. А производството на лазери, диоди и транзистори не е пълно без арсениди на галий и индий.

Лекарство

В човешките тъкани и органи елементът е представен главно в протеиновата фракция и в по-малка степен в киселинноразтворимата фракция. Той участва във ферментацията, гликолизата и редокс реакциите, а също така осигурява разграждането на сложни въглехидрати. В биохимията съединенията на това вещество се използват като специфични ензимни инхибитори, които са необходими за изследване на метаболитни реакции. Арсенът е необходим на човешкото тяло като микроелемент.

Използването на елемента в медицината е по-малко широко, отколкото в производството. Неговите микроскопични дози се използват за диагностициране на всякакви заболявания и патологии, както и за лечение на зъбни заболявания.

В стоматологията арсенът се използва за отстраняване на пулпа. Малка порция паста, съдържаща арсенова киселина, осигурява смъртта на зъба буквално за един ден. Благодарение на действието му премахването на пулпата е безболезнено и безпрепятствено.

Арсенът се използва широко и при лечението на леки форми на левкемия. Позволява ви да намалите или дори да потиснете патологичното образуване на левкоцити, както и да стимулирате червената хематопоеза и освобождаването на червени кръвни клетки.

Арсенът е като отрова

Всички съединения на този елемент са отровни. Острото отравяне с арсен води до коремна болка, диария, гадене и депресия на централната нервна система. Симптомите на интоксикация с това вещество наподобяват тези на холера. Следователно в съдебната практика често се срещат по-ранни случаи на умишлено отравяне с арсен. За престъпни цели елементът най-често се използвал под формата на триоксид.

Симптоми на интоксикация

Първоначално отравянето с арсен се проявява като метален вкус в устата, повръщане и болки в корема. Ако не се вземат мерки, може да се стигне до конвулсии и дори парализа. В най-лошия случай отравянето може да бъде фатално.

Причината за отравяне може да бъде:

1. Вдишване на прах, съдържащ арсенови съединения. По правило се среща в предприятия за производство на арсен, където не се спазват правилата за безопасност на труда.
2. Консумиране на отровена храна или вода.
3. Употреба на определени лекарства.

Първа помощ

Най-разпространеният и добре познат антидот за интоксикация с арсен е млякото. Съдържащият се в него казеинов протеин образува неразтворими съединения с токсичното вещество, които не могат да се абсорбират в кръвта.

В случай на остро отравяне, за да помогне бързо на жертвата, той трябва да се подложи на стомашна промивка. В болнични условия се провежда и хемодиализа, насочена към прочистване на бъбреците. Сред лекарствата се използва универсален антидот - Unithiol. Допълнително могат да се използват вещества-антагонисти: селен, цинк, сяра и фосфор. В бъдеще на пациента се изисква да бъде предписан комплекс от аминокиселини и витамини.

Дефицит на арсен

Отговаряйки на въпроса: „Какво е арсен?“, Струва си да се отбележи, че човешкото тяло се нуждае от него в малки количества. Елементът се счита за имунотоксичен, условно основен. Участва в почти всички най-важни биохимични процеси в човешкия организъм. Дефицитът на това вещество може да бъде показан от следните признаци: намаляване на концентрацията на триглицериди в кръвта, влошаване на развитието и растежа на тялото.

Като правило, при липса на сериозни здравословни проблеми, няма нужда да се притеснявате за липсата на арсен в диетата, тъй като елементът се намира в почти всички продукти от растителен и животински произход. Особено богати на това вещество са морски дарове, зърнени храни, вино от грозде, сокове и питейна вода. В рамките на 24 часа 34% от консумирания арсен се елиминира от тялото.

При анемия веществото се приема за повишаване на апетита, а при отравяне със селен действа като ефективен антидот.

Арсеновите съединения (английски и френски Arsenic, немски Arsen) са известни от много дълго време. През III – II хилядолетие пр.н.е. д. вече знаеха как да произвеждат медни сплави с 4 - 5% арсен. Ученикът на Аристотел, Теофраст (IV-III в. пр. н. е.), нарича червения арсенов сулфид, открит в природата, като реалгар; Плиний нарича жълтия арсенов сулфид As 2 S 3 орпимент (Auripigmentum) - златист на цвят, а по-късно получава името орпимент. Древногръцката дума арсеник, както и сандарак, се отнасят главно за серни съединения. През 1 век Диоскорид описва изгарянето на орпимент и получения продукт - бял арсен (As 2 O 3). В алхимичния период на развитие на химията се смяташе за неоспоримо, че арсенът (Arsenik) има сярна природа и тъй като сярата (Sulfur) беше почитана като „баща на металите“, на арсена бяха приписани мъжки свойства. Не е известно кога точно металът арсен е получен за първи път. Това откритие обикновено се приписва на Алберт Велики (13 век). Алхимиците смятат оцветяването на медта с добавянето на арсен в бял сребрист цвят като трансформация на медта в сребро и приписват такава „трансмутация“ на мощната сила на арсена. През Средновековието и през първите векове на новото време стават известни токсичните свойства на арсена. Но още Диоскорид (Ив.) препоръчва на болните от астма да вдишват изпаренията на продукта, получен чрез нагряване на реалгар със смола. Парацелз вече широко използва бял арсен и други арсенови съединения за лечение. Химици и миньори от 15-17 век. знаел за способността на арсена да сублимира и да образува парообразни продукти със специфична миризма и токсични свойства Василий Валентин споменава добре известното на металурзите от 16 век. дим от доменни пещи (Huttenrauch) и неговата специфична миризма. Гръцкото (и латинското) име за арсен, отнасящо се до арсенови сулфиди, произлиза от гръцки мъжки род. Има и други обяснения за произхода на това име, например от арабското arsa paki, което означава „нещастна отрова, проникваща дълбоко в тялото“; арабите вероятно са заимствали това име от гърците. Руското наименование арсен е известно отдавна. В литературата се появява от времето на Ломоносов, който смята арсена за полуметал. Наред с това име през 18в. беше използвана думата арсен и арсенът беше наречен As 2 O 3. Захаров (1810) предлага името арсен, но то не се утвърждава. Думата арсен вероятно е заимствана от руски занаятчии от тюркските народи. В азербайджански, узбекски, персийски и други източни езици арсенът се нарича маргумуш (мар - убивам, каша - мишка); Руски арсен, вероятно разваляне на отрова за мишки или отрова за мишки.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Арсен- тридесет и трети елемент от периодичната таблица. Обозначение - Като от латинското "arsenicum". Намира се в четвърти период, VA група. Отнася се за полуметали. Ядреният заряд е 33.

Арсенът се среща в природата предимно в съединения с метали или сяра и само рядко в свободно състояние. Съдържанието на арсен в земната кора е 0,0005%.

Арсенът обикновено се получава от арсенов пирит FeAsS.

Атомна и молекулна маса на арсена

Относително молекулно тегло на веществото(M r) е число, показващо колко пъти масата на дадена молекула е по-голяма от 1/12 масата на въглероден атом и относителна атомна маса на даден елемент(A r) - колко пъти средната маса на атомите на химичен елемент е по-голяма от 1/12 от масата на въглероден атом.

Тъй като арсенът в свободно състояние съществува под формата на моноатомни As молекули, стойностите на неговите атомни и молекулни маси съвпадат. Те са равни на 74,9216.

Алотропия и алотропни модификации на арсена

Подобно на фосфора, арсенът съществува в няколко алотропни форми. При бързо охлаждане на пара (състояща се от As 4 молекули) се образува неметална фракция - жълт арсен (плътност 2,0 g / cm 3), изоморфен на бял фосфор и, подобно на него, разтворим във въглероден дисулфид. Тази модификация е по-малко стабилна от белия фосфор и при излагане на светлина или слабо нагряване лесно се трансформира в метална модификация - сив арсен (фиг. 1). Образува стоманеносива крехка кристална маса с метален блясък, когато е прясно счупена. Плътността е 5,75 g/cm3. При нагряване при нормално налягане се сублимира. Има метална електропроводимост.

Ориз. 1. Сив арсен. Външен вид.

Изотопи на арсен

Известно е, че в природата арсенът може да се намери под формата на единствения стабилен изотоп 75 As. Масовото число е 75, ядрото на атома съдържа тридесет и три протона и четиридесет и два неутрона.

Има около 33 изкуствени нестабилни изотопа на арсена, както и десет изомерни състояния на ядра, сред които най-дълго живеещият изотоп 73 As с период на полуразпад от 80,3 дни.

Арсенови йони

Външното енергийно ниво на атома на арсена има пет електрона, които са валентни електрони:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 .

В резултат на химично взаимодействие арсенът отдава своите валентни електрони, т.е. е техен донор и се превръща в положително зареден йон:

As 0 -3e → As 3+ ;

Като 0 -5e → Като 5+ .

Молекула и атом на арсен

В свободно състояние арсенът съществува под формата на едноатомни As молекули. Ето някои свойства, характеризиращи атома и молекулата на арсена:

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1