Apa itu arsenik? Definisi, rumus, properti. Tabel periodik unsur Mendeleev - arsenik Posisi unsur dalam tabel periodik arsenik

Arsenik (namanya berasal dari kata tikus, digunakan untuk umpan tikus) adalah unsur ketiga puluh tiga dalam tabel periodik. Mengacu pada semimetal. Ketika digabungkan dengan asam, ia tidak membentuk garam, menjadi zat pembentuk asam. Dapat membentuk modifikasi alotropik. Arsenik memiliki tiga struktur kisi kristal yang diketahui saat ini. Arsenik kuning menunjukkan sifat khas non-logam, arsenik amorf berwarna hitam, dan arsenik logam paling stabil berwarna abu-abu. Di alam, paling sering ditemukan dalam bentuk senyawa, lebih jarang dalam keadaan bebas. Yang paling umum adalah senyawa arsenik dengan logam (arsenida), seperti besi arsenik (arsenopirit, pirit beracun), nikel (kupfernikel, dinamakan demikian karena kemiripannya dengan bijih tembaga). Arsenik merupakan unsur dengan aktivitas rendah, tidak larut dalam air, dan senyawanya tergolong zat yang sedikit larut. Oksidasi arsenik terjadi selama pemanasan, pada suhu kamar reaksi ini berlangsung sangat lambat.

Semua senyawa arsenik merupakan racun yang sangat kuat yang berdampak negatif tidak hanya pada saluran pencernaan, tetapi juga pada sistem saraf. Sejarah mengetahui banyak kasus sensasional keracunan arsenik dan turunannya. Senyawa arsenik digunakan sebagai racun tidak hanya di Prancis abad pertengahan, tetapi juga dikenal di Roma kuno dan Yunani. Popularitas arsenik sebagai racun yang ampuh dijelaskan oleh fakta bahwa hampir tidak mungkin untuk mendeteksinya dalam makanan, karena tidak berbau dan tidak berasa. Saat dipanaskan, ia berubah menjadi oksida arsenik. Mendiagnosis keracunan arsenik cukup sulit karena gejalanya mirip dengan berbagai penyakit. Seringkali keracunan arsenik disalahartikan sebagai kolera.

Di mana arsenik digunakan?

Meskipun beracun, turunan arsenik tidak hanya digunakan untuk memancing tikus dan mencit. Karena arsenik murni memiliki konduktivitas listrik yang tinggi, arsenik digunakan sebagai dopan yang memberikan jenis konduktivitas yang diperlukan pada semikonduktor seperti germanium dan silikon. Dalam metalurgi non-besi, arsenik digunakan sebagai aditif, yang memberikan kekuatan, kekerasan, dan ketahanan korosi pada paduan dalam lingkungan gas. Dalam pembuatan kaca, ditambahkan dalam jumlah kecil untuk mencerahkan kaca; selain itu, ini adalah bagian dari “kaca Wina” yang terkenal. Nikelin digunakan untuk mewarnai kaca menjadi hijau. Dalam industri penyamakan kulit, senyawa arsenik sulfat digunakan saat mengolah kulit untuk menghilangkan bulu. Arsenik adalah bagian dari pernis dan cat. Dalam industri pengerjaan kayu, arsenik digunakan sebagai antiseptik. Dalam kembang api, “api Yunani” dibuat dari senyawa arsenik sulfida dan digunakan dalam produksi korek api. Beberapa senyawa arsenik digunakan sebagai bahan perang kimia. Sifat racun arsenik digunakan dalam praktik kedokteran gigi untuk membunuh pulpa gigi. Dalam pengobatan, sediaan arsenik digunakan sebagai obat yang meningkatkan kesehatan tubuh secara keseluruhan, untuk merangsang peningkatan jumlah sel darah merah. Arsenik memiliki efek penghambatan pembentukan leukosit, sehingga digunakan dalam pengobatan beberapa bentuk leukemia. Sejumlah besar obat-obatan medis diketahui berbahan dasar arsenik, tetapi baru-baru ini obat-obatan tersebut secara bertahap digantikan oleh obat-obatan yang kurang beracun.

Meskipun beracun, arsenik adalah salah satu unsur yang paling penting. Saat bekerja dengan koneksinya, Anda harus mematuhi peraturan keselamatan, yang akan membantu menghindari konsekuensi yang tidak diinginkan.

Arsenik adalah unsur kimia dari golongan nitrogen (golongan 15 tabel periodik). Ini adalah zat abu-abu, metalik, rapuh (α-arsenik) dengan kisi kristal belah ketupat. Ketika dipanaskan hingga 600°C, As menyublim. Ketika uap mendingin, modifikasi baru muncul - arsenik kuning. Di atas 270°C, semua bentuk As berubah menjadi arsenik hitam.

Sejarah penemuan

Apa yang dimaksud dengan arsenik telah diketahui jauh sebelum diakui sebagai suatu unsur kimia. Pada abad ke-4. SM e. Aristoteles menyebutkan suatu zat yang disebut sandarac, yang sekarang diyakini sebagai realgar, atau arsenik sulfida. Dan pada abad ke-1 Masehi. e. penulis Pliny the Elder dan Pedanius Dioscorides menggambarkan orpiment - pewarna As 2 S 3. Pada abad ke-11 N. e. Ada tiga jenis “arsenik”: putih (As 4 O 6), kuning (As 2 S 3) dan merah (As 4 S 4). Unsur itu sendiri mungkin pertama kali diisolasi pada abad ke-13 oleh Albertus Magnus, yang mencatat munculnya zat mirip logam ketika arsenicum, nama lain As 2 S 3, dipanaskan dengan sabun. Namun belum ada kepastian bahwa ilmuwan alam ini memperoleh arsenik murni. Bukti otentik pertama tentang isolasi murni berasal dari tahun 1649. Apoteker Jerman Johann Schröder menyiapkan arsenik dengan memanaskan oksidanya dengan adanya batu bara. Belakangan, Nicolas Lemery, seorang dokter dan ahli kimia Perancis, mengamati pembentukan unsur kimia ini dengan memanaskan campuran oksida, sabun, dan kaliumnya. Pada awal abad ke-18, arsenik sudah dikenal sebagai semimetal yang unik.

Prevalensi

Di kerak bumi, konsentrasi arsenik rendah yaitu sebesar 1,5 ppm. Hal ini ditemukan di tanah dan mineral dan dapat dilepaskan ke udara, air dan tanah melalui erosi angin dan air. Selain itu, unsur tersebut masuk ke atmosfer dari sumber lain. Akibat letusan gunung berapi, sekitar 3 ribu ton arsenik dilepaskan ke udara per tahun, mikroorganisme menghasilkan 20 ribu ton metilarsin yang mudah menguap per tahun, dan sebagai akibat dari pembakaran bahan bakar fosil, 80 ribu ton dilepaskan ke udara. periode yang sama.

Meskipun As merupakan racun yang mematikan, As merupakan komponen penting dalam makanan beberapa hewan dan, mungkin, manusia, meskipun dosis yang dibutuhkan tidak melebihi 0,01 mg/hari.

Arsenik sangat sulit diubah menjadi bentuk yang larut dalam air atau mudah menguap. Fakta bahwa ia cukup mobile berarti konsentrasi zat yang besar tidak dapat muncul di satu tempat. Di satu sisi, hal ini merupakan hal yang baik, namun di sisi lain, kemudahan penyebarannya menyebabkan kontaminasi arsenik menjadi masalah yang lebih besar. Karena aktivitas manusia, terutama melalui penambangan dan peleburan, unsur kimia yang biasanya tidak bergerak ini bermigrasi dan kini dapat ditemukan di tempat selain konsentrasi alaminya.

Jumlah arsenik di kerak bumi sekitar 5 g per ton. Di luar angkasa, konsentrasinya diperkirakan 4 atom per juta atom silikon. Elemen ini tersebar luas. Sejumlah kecil darinya terdapat di negara asal. Biasanya, formasi arsenik dengan kemurnian 90-98% ditemukan bersama dengan logam seperti antimon dan perak. Namun sebagian besarnya terkandung dalam lebih dari 150 mineral berbeda - sulfida, arsenida, sulfoarsenida, dan arsenit. Arsenopirit FeAsS adalah salah satu mineral yang mengandung As yang paling umum. Senyawa arsenik umum lainnya adalah mineral realgar As 4 S 4, orpiment As 2 S 3, lellingite FeAs 2 dan enargit Cu 3 AsS 4. Oksida arsenik juga umum terjadi. Sebagian besar zat ini merupakan produk sampingan dari peleburan bijih tembaga, timbal, kobalt, dan emas.

Di alam, hanya ada satu isotop arsenik yang stabil - 75 As. Di antara isotop radioaktif buatan, 76 As dengan waktu paruh 26,4 jam menonjol.Arsenik-72, -74 dan -76 digunakan dalam diagnostik medis.

Produksi dan aplikasi industri

Arsenik logam diperoleh dengan memanaskan arsenopirit hingga 650-700 °C tanpa akses udara. Jika arsenopirit dan bijih logam lainnya dipanaskan dengan oksigen, maka As dengan mudah bergabung dengannya, membentuk As 4 O 6 yang mudah disublimasikan, juga dikenal sebagai “arsenik putih”. Uap oksida dikumpulkan dan dikondensasi, dan kemudian dimurnikan dengan sublimasi berulang. Kebanyakan As dihasilkan melalui reduksi dengan karbon dari arsenik putih yang diperoleh.

Konsumsi logam arsenik secara global relatif kecil - hanya beberapa ratus ton per tahun. Kebanyakan yang dikonsumsi berasal dari Swedia. Ini digunakan dalam metalurgi karena sifat metaloidnya. Sekitar 1% arsenik digunakan dalam produksi timah karena meningkatkan kebulatan tetesan cair. Sifat-sifat paduan bantalan berbahan dasar timbal meningkat baik secara termal maupun mekanis bila mengandung sekitar 3% arsenik. Kehadiran sejumlah kecil unsur kimia ini dalam paduan timbal mengeraskannya untuk digunakan dalam baterai dan pelindung kabel. Pengotor arsenik kecil meningkatkan ketahanan korosi dan sifat termal tembaga dan kuningan. Dalam bentuknya yang murni, unsur kimia As digunakan untuk pelapis perunggu dan kembang api. Arsenik yang sangat murni memiliki aplikasi dalam teknologi semikonduktor, yang digunakan dengan silikon dan germanium, dan dalam bentuk galium arsenida (GaAs) dalam dioda, laser, dan transistor.

Sebagai koneksi

Karena valensi arsenik adalah 3 dan 5, dan memiliki kisaran bilangan oksidasi dari -3 hingga +5, unsur tersebut dapat membentuk berbagai jenis senyawa. Bentuknya yang terpenting secara komersial adalah As 4 O 6 dan As 2 O 5 . Arsenik oksida, umumnya dikenal sebagai arsenik putih, adalah produk sampingan dari pemanggangan bijih tembaga, timbal dan beberapa logam lainnya, serta bijih arsenopirit dan sulfida. Ini adalah bahan awal untuk sebagian besar senyawa lainnya. Ia juga digunakan dalam pestisida, sebagai zat penghilang warna dalam produksi kaca, dan sebagai pengawet untuk kulit. Arsenik pentoksida terbentuk ketika arsenik putih terkena zat pengoksidasi (seperti asam nitrat). Ini adalah bahan utama insektisida, herbisida dan perekat logam.

Arsine (AsH 3), gas beracun tidak berwarna yang terdiri dari arsenik dan hidrogen, adalah zat lain yang diketahui. Zat tersebut, juga disebut hidrogen arsenik, diperoleh melalui hidrolisis logam arsenida dan reduksi logam dari senyawa arsenik dalam larutan asam. Ia telah digunakan sebagai dopan dalam semikonduktor dan sebagai agen perang kimia. Di bidang pertanian, asam arsenat (H 3 AsO 4), timbal arsenat (PbHAsO 4) dan kalsium arsenat [Ca 3 (AsO 4) 2], yang digunakan untuk sterilisasi tanah dan pengendalian hama, sangatlah penting.

Arsenik merupakan unsur kimia yang membentuk banyak senyawa organik. Cacodyne (CH 3) 2 As−As(CH 3) 2, misalnya, digunakan dalam pembuatan asam cacodylic pengering (bahan pengering) yang banyak digunakan. Senyawa organik kompleks dari unsur tersebut digunakan dalam pengobatan penyakit tertentu, misalnya disentri amuba yang disebabkan oleh mikroorganisme.

Properti fisik

Apa itu arsenik ditinjau dari sifat fisiknya? Dalam keadaan paling stabil, ia berbentuk padatan abu-abu baja yang rapuh dengan konduktivitas termal dan listrik yang rendah. Meskipun beberapa bentuk As mirip logam, mengklasifikasikannya sebagai bukan logam merupakan karakterisasi arsenik yang lebih akurat. Ada bentuk lain dari arsenik, namun belum diteliti dengan baik, terutama bentuk metastabil berwarna kuning, yang terdiri dari molekul As 4, seperti fosfor putih P 4 . Arsenik menyublim pada suhu 613 °C, dan dalam bentuk uap ia ada sebagai molekul As 4, yang tidak berdisosiasi hingga suhu sekitar 800 °C. Disosiasi sempurna menjadi molekul As 2 terjadi pada 1700 °C.

Struktur atom dan kemampuan membentuk ikatan

Rumus elektronik arsenik - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 - menyerupai nitrogen dan fosfor karena terdapat lima elektron di kulit terluar, tetapi berbeda dengan keduanya yang memiliki 18 elektron di kulit kedua dari belakang. shell bukannya dua atau delapan. Menambahkan 10 muatan positif ke inti sambil mengisi lima orbital 3d sering kali menyebabkan penurunan awan elektron secara keseluruhan dan peningkatan keelektronegatifan unsur-unsur. Arsenik dalam tabel periodik dapat dibandingkan dengan golongan lain yang secara jelas menunjukkan pola ini. Misalnya, secara umum diterima bahwa seng lebih elektronegatif daripada magnesium, dan galium lebih elektronegatif daripada aluminium. Namun, pada kelompok berikutnya perbedaan ini berkurang, dan banyak yang tidak setuju bahwa germanium lebih elektronegatif dibandingkan silikon, meskipun terdapat banyak bukti kimia. Transisi serupa dari cangkang 8 ke 18 unsur dari fosfor ke arsenik dapat meningkatkan keelektronegatifan, tetapi hal ini masih kontroversial.

Kesamaan kulit terluar As dan P menunjukkan bahwa mereka dapat membentuk 3 per atom dengan adanya pasangan elektron tambahan yang tidak terikat. Oleh karena itu, bilangan oksidasinya harus +3 atau -3, bergantung pada keelektronegatifan timbal balik relatif. Struktur arsenik juga menunjukkan kemungkinan penggunaan orbital d terluar untuk memperluas oktet, yang memungkinkan unsur tersebut membentuk 5 ikatan. Hal ini diwujudkan hanya ketika bereaksi dengan fluor. Kehadiran pasangan elektron bebas untuk pembentukan senyawa kompleks (melalui sumbangan elektron) pada atom As jauh lebih sedikit dibandingkan pada fosfor dan nitrogen.

Arsenik stabil di udara kering, tetapi berubah menjadi oksida hitam di udara lembab. Uapnya mudah terbakar membentuk As 2 O 3. Apa itu arsenik gratis? Ini praktis tidak terpengaruh oleh air, alkali dan asam non-pengoksidasi, tetapi dioksidasi oleh asam nitrat hingga +5. Halogen dan belerang bereaksi dengan arsenik, dan banyak logam membentuk arsenida.

Kimia Analisis

Zat arsenik dapat dideteksi secara kualitatif dalam bentuk orpimen kuning, yang mengendap di bawah pengaruh larutan asam klorida 25%. Jejak As biasanya ditentukan dengan mengubahnya menjadi arsine, yang dapat dideteksi menggunakan uji Marsh. Arsine terurai secara termal untuk membentuk cermin hitam arsenik di dalam tabung sempit. Menurut metode Gutzeit, sampel yang diresapi arsin menjadi gelap karena pelepasan merkuri.

Karakteristik toksikologis arsenik

Toksisitas unsur dan turunannya sangat bervariasi, dari arsin yang sangat beracun dan turunan organiknya hingga As, yang relatif lembam. Apa itu arsenik dibuktikan dengan penggunaan senyawa organiknya sebagai bahan perang kimia (lewisite), vesicant dan defoliant (Agent Blue berdasarkan campuran air dari 5% asam cacodylic dan 26% garam natriumnya).

Secara umum, turunan unsur kimia ini mengiritasi kulit dan menyebabkan dermatitis. Perlindungan dari menghirup debu yang mengandung arsenik juga dianjurkan, namun sebagian besar keracunan terjadi melalui konsumsi. Konsentrasi maksimum As dalam debu selama delapan jam kerja sehari adalah 0,5 mg/m 3 . Untuk arsine, dosisnya dikurangi menjadi 0,05 ppm. Selain penggunaan senyawa unsur kimia ini sebagai herbisida dan pestisida, penggunaan arsenik dalam farmakologi memungkinkan diperolehnya salvarsan, obat pertama yang berhasil melawan sifilis.

Efek kesehatan

Arsenik adalah salah satu unsur paling beracun. Senyawa anorganik bahan kimia ini terjadi secara alami dalam jumlah kecil. Orang dapat terpapar arsenik melalui makanan, air, dan udara. Paparan juga dapat terjadi melalui kontak kulit dengan tanah atau air yang terkontaminasi.

Orang-orang yang bekerja dengan pestisida, tinggal di rumah yang dibangun dari kayu yang diolah dengan pestisida, dan di lahan pertanian di mana pestisida pernah digunakan di masa lalu juga rentan terhadap paparan ini.

Arsen anorganik dapat menimbulkan berbagai dampak kesehatan pada manusia, seperti iritasi lambung dan usus, penurunan produksi sel darah merah dan putih, perubahan kulit, dan iritasi paru-paru. Diduga mengonsumsi zat ini dalam jumlah besar dapat meningkatkan kemungkinan terkena kanker, terutama kanker kulit, paru-paru, hati, dan sistem limfatik.

Konsentrasi arsenik anorganik yang sangat tinggi menyebabkan kemandulan dan keguguran pada wanita, dermatitis, penurunan daya tahan tubuh terhadap infeksi, gangguan jantung dan kerusakan otak. Selain itu, unsur kimia ini dapat merusak DNA.

Dosis mematikan arsenik putih adalah 100 mg.

Senyawa organik dari unsur tersebut tidak menyebabkan kanker atau kerusakan kode genetik, namun dosis tinggi dapat membahayakan kesehatan manusia, misalnya menyebabkan gangguan saraf atau sakit perut.

Properti Sebagai

Sifat kimia dan fisik utama arsenik adalah sebagai berikut:

• Nomor atom adalah 33.
• Berat atom - 74,9216.
• Titik leleh bentuk abu-abu adalah 814 °C pada tekanan 36 atmosfer.
• Massa jenis bentuk abu-abu adalah 5,73 g/cm 3 pada 14 °C.
• Massa jenis bentuk kuning adalah 2,03 g/cm 3 pada 18 °C.
• Rumus elektronik arsenik adalah 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3.
• Keadaan oksidasi - -3, +3, +5.
• Valensi arsenik adalah 3,5.

Arsenik adalah unsur kimia golongan 5 periode ke-4 tabel periodik dengan nomor atom 33. Merupakan bahan semi-logam rapuh berwarna baja dengan semburat kehijauan. Hari ini kita akan melihat lebih dekat apa itu arsenik dan mengenal sifat dasar unsur ini.

karakteristik umum

Keunikan arsenik terletak pada kenyataan bahwa arsenik ditemukan di mana-mana - di bebatuan, air, mineral, tanah, flora dan fauna. Oleh karena itu, sering kali disebut sebagai elemen yang ada di mana-mana. Arsenik didistribusikan tanpa hambatan ke seluruh wilayah geografis planet Bumi. Alasannya adalah volatilitas dan kelarutan senyawanya.

Nama elemen tersebut dikaitkan dengan penggunaannya untuk pemusnahan hewan pengerat. Kata Latin Arsenicum (rumus arsenik dalam tabel periodik adalah As) berasal dari bahasa Yunani Arsen, yang berarti “kuat” atau “bertenaga”.

Tubuh rata-rata orang dewasa mengandung sekitar 15 mg unsur ini. Hal ini terutama terkonsentrasi di usus kecil, hati, paru-paru dan epitel. Penyerapan zat dilakukan oleh lambung dan usus. Antagonis arsenik adalah belerang, fosfor, selenium, beberapa asam amino, serta vitamin E dan C. Unsur itu sendiri mengganggu penyerapan seng, selenium, serta vitamin A, C, B9 dan E.

Seperti banyak zat lainnya, arsenik dapat menjadi racun dan obat, semuanya tergantung dosisnya.

Di antara fungsi berguna dari unsur seperti arsenik adalah:

1. Merangsang penyerapan nitrogen dan fosfor.
2. Peningkatan hematopoiesis.
3. Interaksi dengan sistein, protein dan asam lipoat.
4. Melemahnya proses oksidatif.

Kebutuhan harian arsenik untuk orang dewasa adalah 30 hingga 100 mcg.

Referensi sejarah

Salah satu tahapan perkembangan manusia disebut “perunggu”, karena pada periode ini manusia mengganti senjata batu dengan senjata perunggu. Logam ini merupakan paduan timah dan tembaga. Suatu ketika, saat melebur perunggu, para pengrajin secara tidak sengaja menggunakan hasil pelapukan mineral tembaga-arsenik sulfida sebagai pengganti bijih tembaga. Paduan yang dihasilkan mudah dituang dan dapat ditempa dengan sangat baik. Pada masa itu, belum ada yang mengetahui apa itu arsenik, namun simpanan mineralnya sengaja dicari untuk menghasilkan perunggu berkualitas tinggi. Seiring berjalannya waktu, teknologi ini ditinggalkan, rupanya karena sering terjadi keracunan pada penggunaannya.

Di Tiongkok Kuno mereka menggunakan mineral keras yang disebut realgar (As 4 S 4). Itu digunakan untuk ukiran batu. Karena di bawah pengaruh suhu dan cahaya, realgar berubah menjadi zat lain - Seperti 2 S 3, ia juga segera ditinggalkan.

Pada abad ke-1 SM, ilmuwan Romawi Pliny the Elder, bersama dengan ahli botani dan dokter Dioscorides, mendeskripsikan mineral arsenik yang disebut orpiment. Namanya diterjemahkan dari bahasa Latin sebagai “cat emas”. Zat tersebut digunakan sebagai pewarna kuning.

Pada Abad Pertengahan, para alkemis mengklasifikasikan tiga bentuk unsur: kuning (As 2 S 3 sulfida), merah (As 4 S 4 sulfida) dan putih (As 2 O 3 oksida). Pada abad ke-13, dengan memanaskan arsenik kuning dengan sabun, para alkemis memperoleh zat mirip logam. Kemungkinan besar, ini adalah contoh pertama dari unsur murni yang diperoleh secara artifisial.

Arsenik dalam bentuknya yang murni ditemukan pada awal abad ke-17. Ini terjadi ketika Johann Schröder, mereduksi oksida dengan arang, mengisolasi unsur ini. Beberapa tahun kemudian, ahli kimia Perancis Nicolas Lemery berhasil memperoleh zat tersebut dengan memanaskan oksidanya dalam campuran sabun dan kalium. Pada abad berikutnya, arsenik sudah terkenal dengan status semimetalnya.

Sifat kimia

Dalam tabel periodik Mendeleev, unsur kimia arsenik terletak pada golongan kelima dan termasuk dalam keluarga nitrogen. Dalam kondisi alami, ini adalah satu-satunya nuklida yang stabil. Lebih dari sepuluh isotop radioaktif suatu zat diproduksi secara artifisial. Rentang waktu paruhnya cukup luas - dari 2-3 menit hingga beberapa bulan.

Meskipun arsenik kadang-kadang disebut logam, kemungkinan besar arsenik adalah non-logam. Jika digabungkan dengan asam, ia tidak membentuk garam, tetapi merupakan zat pembentuk asam. Inilah sebabnya mengapa unsur tersebut diidentifikasi sebagai semilogam.

Arsenik, seperti fosfor, dapat ditemukan dalam berbagai konfigurasi alotropik. Salah satunya, arsenik abu-abu, merupakan zat rapuh yang bila pecah memiliki kilau logam. Konduktivitas listrik semimetal ini 17 kali lebih rendah dibandingkan tembaga, tetapi 3,6 kali lebih tinggi dibandingkan merkuri. Ketika suhu meningkat, suhu menurun, yang merupakan ciri khas logam pada umumnya.

Dengan mendinginkan uap arsenik secara cepat hingga mencapai suhu nitrogen cair (-196 °C), zat lunak berwarna kekuningan yang menyerupai fosfor kuning dapat diperoleh. Saat dipanaskan dan terkena sinar ultraviolet, arsenik kuning langsung berubah menjadi abu-abu. Reaksi tersebut disertai dengan pelepasan panas. Ketika uap mengembun di atmosfer inert, bentuk materi lain terbentuk - amorf. Jika uap arsenik diendapkan, lapisan cermin akan muncul di kaca.

Kulit elektron terluar zat ini memiliki struktur yang sama dengan fosfor dan nitrogen. Seperti fosfor, arsenik membentuk tiga ikatan kovalen. Di udara kering, bentuknya stabil, dan dengan meningkatnya kelembapan, ia menjadi kusam dan ditutupi lapisan oksida hitam. Ketika uapnya dinyalakan, zat tersebut terbakar dengan nyala api biru.

Karena arsenik bersifat inert, ia tidak terpengaruh oleh air, basa, dan asam, yang tidak memiliki sifat pengoksidasi. Ketika suatu zat bersentuhan dengan asam nitrat encer, asam ortoarsenat terbentuk, dan dengan asam pekat, asam ortoarsenat terbentuk. Arsenik juga bereaksi dengan belerang, membentuk sulfida dengan komposisi berbeda.

Berada di alam

Dalam kondisi alami, unsur kimia seperti arsenik sering ditemukan pada senyawa dengan tembaga, nikel, kobalt, dan besi.

Komposisi mineral yang dibentuk oleh zat tersebut disebabkan oleh sifat semi-logamnya. Hingga saat ini, lebih dari 200 mineral unsur ini diketahui. Karena arsenik dapat berada dalam keadaan oksidasi negatif dan positif, arsenik mudah berinteraksi dengan banyak zat lain. Selama oksidasi positif arsenik, ia berfungsi sebagai logam (dalam sulfida), dan selama oksidasi negatif, ia berfungsi sebagai bukan logam (dalam arsenida). Mineral yang mengandung unsur ini memiliki komposisi yang agak kompleks. Dalam kisi kristal, semilogam dapat menggantikan atom belerang, antimon, dan logam.

Dari sudut pandang komposisi, banyak senyawa logam dengan arsenik kemungkinan besar bukan milik arsenida, tetapi milik senyawa intermetalik. Beberapa di antaranya dibedakan berdasarkan variabel isi elemen utamanya. Arsenida secara bersamaan dapat mengandung beberapa logam, yang atom-atomnya dapat saling menggantikan pada jari-jari ion yang dekat. Semua mineral yang diklasifikasikan sebagai arsenida memiliki kilau logam, buram, berat dan tahan lama. Di antara arsenida alami (total ada sekitar 25) mineral berikut dapat diperhatikan: skutterudite, rammelsbreggite, nickelin, lellingrite, clinosafflorite dan lain-lain.

Yang menarik dari sudut pandang kimia adalah mineral-mineral yang arseniknya terdapat bersamaan dengan belerang dan berperan sebagai logam. Mereka memiliki struktur yang sangat kompleks.

Garam alami asam arsenat (arsenat) dapat memiliki warna berbeda: eritritol - kobalt; simplesite, annabergite dan scoride berwarna hijau, dan rooseveltite, kettigite dan gernessite tidak berwarna.

Dilihat dari sifat kimianya, arsenik cukup inert, sehingga dapat ditemukan dalam bentuk aslinya dalam bentuk kubus dan jarum yang menyatu. Kandungan pengotor pada nugget tidak melebihi 15%.

Di dalam tanah, kandungan arsenik berkisar antara 0,1-40 mg/kg. Di daerah gunung berapi dan tempat munculnya bijih arsenik, angka ini bisa mencapai 8 g/kg. Tumbuhan di tempat seperti itu mati dan hewan menjadi sakit. Masalah serupa juga terjadi di stepa dan gurun, di mana unsur-unsurnya tidak tersapu dari tanah. Batuan lempung dianggap diperkaya karena mengandung zat arsenik empat kali lebih banyak dibandingkan batuan biasa.

Ketika suatu zat murni diubah menjadi senyawa yang mudah menguap melalui proses biometilasi, zat tersebut dapat dibawa keluar dari tanah tidak hanya oleh air, tetapi juga oleh angin. Di wilayah normal, konsentrasi arsenik di udara rata-rata 0,01 μg/m 3 . Di kawasan industri tempat pabrik dan pembangkit listrik beroperasi, angka ini bisa mencapai 1 μg/m3.

Air mineral mungkin mengandung zat arsenik dalam jumlah sedang. Dalam air mineral obat, menurut standar yang berlaku umum, konsentrasi arsenik tidak boleh melebihi 70 µg/l. Perlu dicatat di sini bahwa bahkan pada tingkat yang lebih tinggi, keracunan hanya dapat terjadi dengan konsumsi air tersebut secara teratur.

Di perairan alami, unsur tersebut dapat ditemukan dalam berbagai bentuk dan senyawa. Arsenik trivalen, misalnya, jauh lebih toksik dibandingkan arsenik pentavalen.

Memperoleh arsenik

Unsur tersebut diperoleh sebagai produk sampingan dari pengolahan bijih timbal, seng, tembaga dan kobalt, serta selama penambangan emas. Pada beberapa bijih polimetalik, kandungan arsenik bisa mencapai 12%. Ketika dipanaskan hingga 700 °C, terjadi sublimasi - transisi suatu zat dari padat ke gas, melewati keadaan cair. Kondisi penting agar proses ini terjadi adalah tidak adanya udara. Ketika bijih arsenik dipanaskan di udara, oksida yang mudah menguap akan terbentuk, yang disebut “arsenik putih”. Dengan melakukan kondensasi dengan batubara, arsenik murni diperoleh kembali.

Rumus untuk mendapatkan suatu elemen adalah sebagai berikut:

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

Penambangan arsenik adalah industri yang berbahaya. Paradoksnya adalah fakta bahwa pencemaran lingkungan terbesar oleh unsur ini terjadi bukan di dekat perusahaan yang memproduksinya, namun di dekat pembangkit listrik dan pabrik metalurgi non-ferrous.

Paradoks lainnya adalah volume produksi logam arsenik melebihi kebutuhannya. Hal ini sangat jarang terjadi pada industri pertambangan logam. Kelebihan arsenik harus dibuang dengan mengubur wadah logam di tambang tua.

Deposit bijih arsenik terbesar terkonsentrasi di negara-negara berikut:

1. Tembaga-arsenik - AS, Georgia, Jepang, Swedia, Norwegia, dan negara-negara Asia Tengah.
2. Emas-arsenik - Perancis dan Amerika Serikat.
3. Arsenik-kobalt - Kanada dan Selandia Baru.
4. Arsenik-timah - Inggris dan Bolivia.

Definisi

Penentuan arsenik di laboratorium dilakukan dengan pengendapan sulfida kuning dari larutan asam klorida. Jejak suatu unsur ditentukan dengan menggunakan metode Gutzeit atau reaksi Marsh. Selama setengah abad terakhir, segala macam teknik analisis sensitif telah diciptakan yang dapat mendeteksi zat ini bahkan dalam jumlah yang sangat kecil.

Beberapa senyawa arsenik dianalisis menggunakan metode hibrida selektif. Ini melibatkan reduksi zat uji menjadi unsur arsin yang mudah menguap, yang kemudian dibekukan dalam wadah yang didinginkan dengan nitrogen cair. Selanjutnya, ketika isi wadah dipanaskan secara perlahan, berbagai arsin mulai menguap secara terpisah satu sama lain.

Penggunaan industri

Hampir 98% arsenik yang ditambang tidak digunakan dalam bentuk murni. Senyawanya banyak digunakan di berbagai industri. Ratusan ton arsenik ditambang dan diproses setiap tahunnya. Ini ditambahkan ke paduan bantalan untuk meningkatkan kualitasnya, digunakan untuk meningkatkan kekerasan kabel dan baterai timbal, dan juga digunakan dalam produksi perangkat semikonduktor bersama dengan germanium atau silikon. Dan ini hanyalah bidang yang paling ambisius.

Sebagai dopan, arsenik memberikan konduktivitas pada beberapa semikonduktor “klasik”. Penambahannya pada timbal secara signifikan meningkatkan kekuatan logam, dan pada tembaga - fluiditas, kekerasan dan ketahanan terhadap korosi. Arsenik juga terkadang ditambahkan ke beberapa tingkatan perunggu, kuningan, babbitt, dan paduan jenis. Namun, ahli metalurgi sering kali berusaha menghindari penggunaan bahan ini karena tidak aman bagi kesehatan. Untuk beberapa logam, arsenik dalam jumlah besar juga berbahaya karena menurunkan sifat bahan aslinya.

Arsenik oksida telah digunakan dalam pembuatan kaca sebagai pencerah kaca. Itu digunakan ke arah ini oleh peniup kaca kuno. Senyawa arsenik merupakan antiseptik yang kuat, sehingga digunakan untuk mengawetkan bulu, boneka binatang dan kulit, serta untuk membuat cat antifouling untuk pengangkutan air dan impregnasi kayu.

Karena aktivitas biologis beberapa turunan arsenik, zat tersebut digunakan dalam produksi stimulan pertumbuhan tanaman, serta obat-obatan, termasuk obat cacing untuk ternak. Produk yang mengandung unsur ini digunakan untuk mengendalikan gulma, hewan pengerat dan serangga. Sebelumnya, ketika orang tidak memikirkan apakah arsenik dapat digunakan untuk produksi pangan, unsur tersebut memiliki kegunaan yang lebih luas di bidang pertanian. Namun, setelah sifat racunnya ditemukan, penggantinya harus ditemukan.

Bidang penting penerapan elemen ini adalah: produksi sirkuit mikro, serat optik, semikonduktor, elektronik film, serta pertumbuhan mikrokristal untuk laser. Untuk tujuan ini, gas arsin digunakan. Dan produksi laser, dioda, dan transistor tidak lengkap tanpa galium dan indium arsenida.

Obat

Dalam jaringan dan organ manusia, unsur ini terutama terdapat dalam fraksi protein, dan pada tingkat lebih rendah dalam fraksi yang larut dalam asam. Ini terlibat dalam reaksi fermentasi, glikolisis dan redoks, dan juga memastikan pemecahan karbohidrat kompleks. Dalam biokimia, senyawa zat ini digunakan sebagai penghambat enzim spesifik, yang diperlukan untuk mempelajari reaksi metabolisme. Arsenik diperlukan bagi tubuh manusia sebagai elemen jejak.

Penggunaan unsur ini dalam pengobatan kurang luas dibandingkan dalam produksi. Dosis mikroskopisnya digunakan untuk mendiagnosis semua jenis penyakit dan patologi, serta untuk mengobati penyakit gigi.

Dalam kedokteran gigi, arsenik digunakan untuk menghilangkan pulpa. Sebagian kecil pasta yang mengandung asam arsenat memastikan kematian gigi dalam sehari. Berkat aksinya, pengangkatan pulpa tidak menimbulkan rasa sakit dan tanpa hambatan.

Arsenik juga banyak digunakan dalam pengobatan leukemia ringan. Ini memungkinkan Anda untuk mengurangi atau bahkan menekan pembentukan leukosit patologis, serta merangsang hematopoiesis merah dan pelepasan sel darah merah.

Arsenik itu seperti racun

Semua senyawa unsur ini beracun. Keracunan arsenik akut menyebabkan sakit perut, diare, mual, dan depresi sistem saraf pusat. Gejala keracunan zat ini mirip dengan gejala kolera. Oleh karena itu, kasus keracunan arsenik yang disengaja sebelumnya sering dijumpai dalam praktik peradilan. Untuk tujuan kriminal, unsur yang paling sering digunakan dalam bentuk trioksida.

Gejala keracunan

Pada awalnya, keracunan arsenik memanifestasikan dirinya sebagai rasa logam di mulut, muntah dan sakit perut. Jika tindakan tidak diambil, kejang dan bahkan kelumpuhan bisa terjadi. Dalam kasus terburuk, keracunan bisa berakibat fatal.

Penyebab keracunan bisa berupa:

1. Menghirup debu yang mengandung senyawa arsenik. Biasanya terjadi di pabrik produksi arsenik di mana peraturan keselamatan kerja tidak dipatuhi.
2. Mengkonsumsi makanan atau air beracun.
3. Penggunaan obat-obatan tertentu.

Pertolongan pertama

Penangkal keracunan arsenik yang paling banyak tersedia dan terkenal adalah susu. Protein kasein yang dikandungnya membentuk senyawa tidak larut dengan zat beracun yang tidak dapat diserap ke dalam darah.

Pada keracunan akut, untuk segera menolong korbannya, ia perlu menjalani bilas lambung. Di rumah sakit, hemodialisis juga dilakukan untuk membersihkan ginjal. Di antara obat-obatan, obat penawar universal digunakan - Unithiol. Selain itu, zat antagonis dapat digunakan: selenium, seng, belerang dan fosfor. Di masa depan, pasien perlu diberi resep asam amino dan vitamin kompleks.

Defisiensi arsenik

Menjawab pertanyaan: “Apa itu arsenik?”, perlu dicatat bahwa tubuh manusia membutuhkannya dalam jumlah kecil. Unsur ini dianggap imunotoksik, esensial bersyarat. Ia mengambil bagian dalam hampir semua proses biokimia terpenting dalam tubuh manusia. Kekurangan zat ini dapat ditunjukkan dengan tanda-tanda berikut: penurunan konsentrasi trigliserida dalam darah, kemunduran perkembangan dan pertumbuhan tubuh.

Biasanya, jika tidak ada masalah kesehatan yang serius, tidak perlu khawatir tentang kekurangan arsenik dalam makanan, karena unsur tersebut ditemukan di hampir semua produk yang berasal dari tumbuhan dan hewan. Makanan laut, sereal, anggur anggur, jus, dan air minum sangat kaya akan zat ini. Dalam waktu 24 jam, 34% arsenik yang dikonsumsi dikeluarkan dari tubuh.

Dalam kasus anemia, zat ini dikonsumsi untuk meningkatkan nafsu makan, dan dalam kasus keracunan selenium, zat ini bertindak sebagai penawar yang efektif.

Senyawa arsenik (Arsenik Inggris dan Perancis, Arsen Jerman) telah dikenal sejak lama. Pada milenium III - II SM. e. sudah tahu cara memproduksi paduan tembaga dengan 4 - 5% arsenik. Murid Aristoteles, Theophrastus (abad IV-III SM), menyebut arsenik sulfida merah yang ditemukan di alam sebagai realgar; Pliny menyebut arsenik sulfida kuning Sebagai 2 S 3 orpiment (Auripigmentum) - berwarna emas, dan kemudian mendapat nama orpiment. Kata Yunani kuno arsenicon, serta sandarac, merujuk terutama pada senyawa belerang. Pada abad ke-1 Dioscorides menggambarkan pembakaran orpimen dan produk yang dihasilkan - arsenik putih (As 2 O 3). Pada masa alkimia perkembangan ilmu kimia, tidak dapat disangkal bahwa arsenik (Arsenik) memiliki sifat belerang, dan karena belerang (Sulfur) dipuja sebagai “bapak logam”, sifat maskulin dikaitkan dengan arsenik. Tidak diketahui kapan tepatnya logam arsenik pertama kali diperoleh. Penemuan ini biasanya dikaitkan dengan Albert Agung (abad ke-13). Para alkemis menganggap pewarnaan tembaga dengan penambahan arsenik ke warna putih perak sebagai transformasi tembaga menjadi perak dan menghubungkan “transmutasi” tersebut dengan kekuatan arsenik yang kuat. Pada Abad Pertengahan dan abad-abad pertama zaman modern, sifat racun arsenik mulai diketahui. Namun, bahkan Dioscorides (Iv.) merekomendasikan agar pasien asma menghirup uap produk yang diperoleh dengan memanaskan realgar dengan resin. Paracelsus sudah banyak menggunakan arsenik putih dan senyawa arsenik lainnya untuk pengobatan. Ahli kimia dan penambang abad 15 - 17. mengetahui tentang kemampuan arsenik untuk menyublim dan membentuk produk berbentuk uap dengan bau tertentu dan sifat toksik Vasily Valentin menyebutkan apa yang diketahui oleh para ahli metalurgi abad ke-16. asap tanur tinggi (Huttenrauch) dan baunya yang khas. Nama Yunani (dan Latin) untuk arsenik, mengacu pada arsenik sulfida, berasal dari kata maskulin Yunani. Ada penjelasan lain mengenai asal usul nama ini, misalnya dari bahasa Arab arsa paki, yang berarti “racun malang yang menembus jauh ke dalam tubuh”; orang Arab mungkin meminjam nama ini dari orang Yunani. Nama Rusia arsenik sudah dikenal sejak lama. Arsenik telah muncul dalam literatur sejak zaman Lomonosov, yang menganggap arsenik sebagai semimetal. Seiring dengan nama ini pada abad ke-18. kata arsenik digunakan, dan arsenik disebut As 2 O 3. Zakharov (1810) mengusulkan nama arsenik, tetapi nama itu tidak populer. Kata arsenik mungkin dipinjam oleh pengrajin Rusia dari masyarakat Turki. Dalam bahasa Azerbaijan, Uzbek, Persia, dan bahasa timur lainnya, arsenik disebut margumush (mar - kill, mush - mouse); Arsenik Rusia, mungkin merupakan hasil korupsi racun tikus, atau racun tikus.

DEFINISI

Arsenik- elemen ketiga puluh tiga dari Tabel Periodik. Sebutannya - Berasal dari bahasa Latin "arsenicum". Terletak pada periode keempat, kelompok VA. Mengacu pada semimetal. Muatan inti adalah 33.

Arsenik terdapat di alam sebagian besar dalam bentuk senyawa dengan logam atau belerang dan jarang dalam keadaan bebas. Kandungan arsenik pada kerak bumi adalah 0,0005%.

Arsenik biasanya diperoleh dari arsenik pirit FeAsS.

Massa atom dan molekul arsenik

Berat molekul relatif suatu zat(M r) adalah angka yang menunjukkan berapa kali massa suatu molekul lebih besar dari 1/12 massa atom karbon, dan massa atom relatif suatu unsur(A r) - berapa kali massa rata-rata atom suatu unsur kimia lebih besar dari 1/12 massa atom karbon.

Karena arsenik dalam keadaan bebas ada dalam bentuk molekul As monatomik, nilai massa atom dan molekulnya sama. Keduanya sama dengan 74,9216.

Modifikasi alotropi dan alotropik arsenik

Seperti fosfor, arsenik terdapat dalam beberapa bentuk alotropik. Dengan pendinginan uap yang cepat (terdiri dari molekul As 4), fraksi non-logam terbentuk - arsenik kuning (densitas 2,0 g / cm 3), isomorfik terhadap fosfor putih dan, seperti itu, larut dalam karbon disulfida. Modifikasi ini kurang stabil dibandingkan fosfor putih, dan bila terkena cahaya atau pemanasan rendah, mudah berubah menjadi modifikasi logam - arsenik abu-abu (Gbr. 1). Ini membentuk massa kristal rapuh berwarna abu-abu baja dengan kilau logam ketika baru dipecah. Massa jenisnya adalah 5,75 g/cm3. Ketika dipanaskan di bawah tekanan normal, ia menyublim. Memiliki konduktivitas listrik logam.

Beras. 1. Arsenik abu-abu. Penampilan.

Isotop arsenik

Diketahui bahwa di alam arsenik dapat ditemukan dalam bentuk satu-satunya isotop stabil 75 As. Nomor massanya 75, inti atom mengandung tiga puluh tiga proton dan empat puluh dua neutron.

Ada sekitar 33 isotop arsenik tidak stabil buatan, serta sepuluh keadaan inti isomer, di antaranya isotop 73 As yang berumur paling lama dengan waktu paruh 80,3 hari.

Ion arsenik

Tingkat energi terluar atom arsenik memiliki lima elektron, yaitu elektron valensi:

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

Akibat interaksi kimia, arsenik melepaskan elektron valensinya, mis. adalah donornya, dan berubah menjadi ion bermuatan positif:

Sebagai 0 -3e → Sebagai 3+ ;

Sebagai 0 -5e → Sebagai 5+ .

Molekul dan atom arsenik

Dalam keadaan bebas, arsenik ada dalam bentuk molekul As monatomik. Berikut beberapa sifat yang menjadi ciri atom dan molekul arsenik:

Contoh pemecahan masalah

CONTOH 1