Vad är arsenik? Definition, formel, egenskaper. Mendeleevs periodiska system av grundämnen - arsenik Elementets position i det periodiska systemet arsenik

Arsenik (namnet kommer från ordet mus, som används för att bete möss) är det trettiotredje elementet i det periodiska systemet. Avser halvmetaller. När den kombineras med en syra bildar den inte salter, eftersom den är ett syrabildande ämne. Kan bilda allotropa modifikationer. Arsenik har tre för närvarande kända kristallgitterstrukturer. Gul arsenik uppvisar egenskaperna hos en typisk icke-metall, amorf arsenik är svart och den mest stabila metalliska arseniken är grå. I naturen finns det oftast i form av föreningar, mindre ofta i ett fritt tillstånd. De vanligaste är föreningar av arsenik med metaller (arsenider), såsom arsenikjärn (arsenopyrit, giftig pyrit), nickel (kupfernickel, så kallat på grund av dess likhet med kopparmalm). Arsenik är ett lågaktivt grundämne, olösligt i vatten, och dess föreningar klassificeras som lättlösliga ämnen. Arsenikoxidation sker under uppvärmning, vid rumstemperatur fortskrider denna reaktion mycket långsamt.

Alla arsenikföreningar är mycket starka toxiner som har en negativ effekt inte bara på mag-tarmkanalen utan också på nervsystemet. Historien känner till många sensationella fall av förgiftning med arsenik och dess derivat. Arsenikföreningar användes som gift inte bara i medeltida Frankrike, de var kända även i antikens Rom och Grekland. Populariteten av arsenik som ett potent gift förklaras av det faktum att det är nästan omöjligt att upptäcka det i mat, det har varken lukt eller smak. När den värms upp förvandlas den till arsenikoxid. Att diagnostisera arsenikförgiftning är ganska svårt, eftersom det har liknande symtom som olika sjukdomar. Oftast förväxlas arsenikförgiftning med kolera.

Var används arsenik?

Trots deras toxicitet används arsenikderivat inte bara för att bete möss och råttor. Eftersom ren arsenik har hög elektrisk ledningsförmåga används den som dopningsmedel som ger den erforderliga typen av ledningsförmåga till halvledare som germanium och kisel. Inom icke-järnmetallurgi används arsenik som tillsats, vilket ger legeringar styrka, hårdhet och korrosionsbeständighet i en gasformig miljö. Vid glastillverkning tillsätts det i små mängder för att göra glaset ljusare; dessutom är det en del av det berömda "Wien-glaset". Nickelin används för att färga glas grönt. Inom garvningsindustrin används arseniksulfatföreningar vid bearbetning av hudar för att ta bort hårstrån. Arsenik ingår i lacker och färger. Inom träbearbetningsindustrin används arsenik som ett antiseptiskt medel. Inom pyroteknik tillverkas "grekisk eld" av arseniksulfidföreningar och används vid tillverkning av tändstickor. Vissa arsenikföreningar används som kemiska stridsmedel. De giftiga egenskaperna hos arsenik används i tandläkarpraktik för att döda tandmassa. Inom medicinen används arsenikpreparat som ett läkemedel som ökar kroppens totala ton, för att stimulera en ökning av antalet röda blodkroppar. Arsenik har en hämmande effekt på bildandet av leukocyter, så det används vid behandling av vissa former av leukemi. Ett stort antal medicinska preparat är kända som är baserade på arsenik, men nyligen har de gradvis ersatts av mindre giftiga läkemedel.

Trots sin toxicitet är arsenik en av de viktigaste beståndsdelarna. När du arbetar med dess anslutningar måste du följa säkerhetsreglerna, vilket hjälper till att undvika oönskade konsekvenser.

Arsenik är ett kemiskt element i kvävegruppen (grupp 15 i det periodiska systemet). Detta är en grå, metallisk, spröd substans (α-arsenik) med ett romboedriskt kristallgitter. Vid upphettning till 600°C sublimeras As. När ångan är kyld visas en ny modifiering - gul arsenik. Över 270°C omvandlas alla former av As till svart arsenik.

Upptäcktshistoria

Vad arsenik var var känt långt innan det kändes igen som ett kemiskt grundämne. På 300-talet. före Kristus e. Aristoteles nämnde ett ämne som heter sandarak, som nu tros ha varit realgar, eller arseniksulfid. Och på 1:a århundradet e.Kr. e. författarna Plinius den äldre och Pedanius Dioscorides beskrev orpiment - färgämnet As 2 S 3. På 1000-talet n. e. Det fanns tre varianter av "arsenik": vit (As 4 O 6), gul (As 2 S 3) och röd (As 4 S 4). Själva grundämnet isolerades troligen först på 1200-talet av Albertus Magnus, som noterade utseendet av ett metallliknande ämne när arsenikum, ett annat namn för As 2 S 3, värmdes med tvål. Men det finns ingen säkerhet att denna naturvetare fick ren arsenik. Det första autentiska beviset på ren isolering går tillbaka till 1649. Den tyske apotekaren Johann Schröder beredde arsenik genom att värma dess oxid i närvaro av kol. Senare observerade Nicolas Lemery, en fransk läkare och kemist, bildandet av detta kemiska element genom att värma upp en blandning av dess oxid, tvål och kaliumklorid. I början av 1700-talet var arsenik redan känt som en unik halvmetall.

Utbredning

I jordskorpan är koncentrationen av arsenik låg och uppgår till 1,5 ppm. Det finns i jord och mineraler och kan släppas ut i luft, vatten och mark genom vind- och vattenerosion. Dessutom kommer elementet in i atmosfären från andra källor. Som ett resultat av vulkanutbrott släpps cirka 3 tusen ton arsenik ut i luften per år, mikroorganismer producerar 20 tusen ton flyktigt metylarsin per år, och som ett resultat av förbränning av fossila bränslen släpps 80 tusen ton ut över samma period.

Trots det faktum att As är ett dödligt gift, är det en viktig komponent i kosten för vissa djur och möjligen människor, även om den nödvändiga dosen inte överstiger 0,01 mg/dag.

Arsenik är extremt svårt att omvandla till ett vattenlösligt eller flyktigt tillstånd. Att det är ganska rörligt gör att stora koncentrationer av ämnet inte kan förekomma på någon plats. Å ena sidan är detta en bra sak, men å andra sidan är den lätthet med vilken den sprids varför arsenikkontamination blir ett större problem. På grund av mänsklig aktivitet, främst genom gruvdrift och smältning, migrerar det normalt orörliga kemiska elementet och kan nu hittas på andra platser än dess naturliga koncentration.

Mängden arsenik i jordskorpan är cirka 5 g per ton. I rymden uppskattas dess koncentration till 4 atomer per miljon kiselatomer. Detta element är utbrett. En liten mängd av det finns i den ursprungliga staten. Som regel finns arsenikformationer med en renhet på 90-98% tillsammans med metaller som antimon och silver. Det mesta ingår dock i mer än 150 olika mineral - sulfider, arsenider, sulfoarsenider och arseniter. Arsenopyrit FeAsS är ett av de vanligaste As-innehållande mineralerna. Andra vanliga arsenikföreningar är mineralerna realgar As 4 S 4, orpiment As 2 S 3, lellingit FeAs 2 och enargite Cu 3 AsS 4. Arsenikoxid är också vanligt. Det mesta av detta ämne är en biprodukt av smältning av koppar, bly, kobolt och guldmalm.

I naturen finns det bara en stabil isotop av arsenik - 75 As. Bland de artificiella radioaktiva isotoperna sticker ut 76 As med en halveringstid på 26,4 timmar.Arsenik-72, -74 och -76 används i medicinsk diagnostik.

Industriell produktion och tillämpning

Metallisk arsenik erhålls genom att värma arsenopyrit till 650-700 °C utan lufttillgång. Om arsenopyrit och andra metallmalmer värms upp med syre, kombineras As lätt med det och bildar lätt sublimerad As 4 O 6, även känd som "vit arsenik". Oxidångan samlas upp och kondenseras och renas senare genom upprepad sublimering. Most As produceras genom dess reduktion med kol från vit arsenik som sålunda erhållits.

Den globala konsumtionen av arsenikmetall är relativt liten – bara några hundra ton per år. Det mesta som konsumeras kommer från Sverige. Det används inom metallurgi på grund av dess metalloidegenskaper. Cirka 1 % arsenik används vid tillverkning av blyhagel eftersom det förbättrar den smälta droppens rundhet. Egenskaperna hos blybaserade lagerlegeringar förbättras både termiskt och mekaniskt när de innehåller cirka 3 % arsenik. Närvaron av små mängder av detta kemiska element i blylegeringar härdar dem för användning i batterier och kabelskydd. Små arsenikföroreningar ökar korrosionsbeständigheten och de termiska egenskaperna hos koppar och mässing. I sin rena form används den kemiska grundämnet As för bronsbeläggning och inom pyroteknik. Högrenad arsenik har tillämpningar inom halvledarteknik, där den används med kisel och germanium, och i form av galliumarsenid (GaAs) i dioder, lasrar och transistorer.

Som kopplingar

Eftersom valensen för arsenik är 3 och 5, och den har en rad oxidationstillstånd från -3 till +5, kan grundämnet bilda olika typer av föreningar. Dess viktigaste kommersiellt viktiga former är As 4 O 6 och As 2 O 5 . Arsenikoxid, allmänt känd som vit arsenik, är en biprodukt från rostning av malmer av koppar, bly och vissa andra metaller, såväl som arsenopyrit och sulfidmalmer. Det är utgångsmaterialet för de flesta andra föreningar. Det används också i bekämpningsmedel, som avfärgningsmedel vid glasproduktion och som konserveringsmedel för läder. Arsenikpentoxid bildas när vit arsenik utsätts för ett oxidationsmedel (som salpetersyra). Det är huvudingrediensen i insekticider, herbicider och metalllim.

Arsin (AsH 3), en färglös giftig gas som består av arsenik och väte, är ett annat känt ämne. Ämnet, även kallat arsenikväte, erhålls genom hydrolys av metallarsenider och reduktion av metaller från arsenikföreningar i sura lösningar. Det har funnit användning som dopningsmedel i halvledare och som kemisk krigföringsmedel. Inom jordbruket är arseniksyra (H 3 AsO 4), blyarsenat (PbHAsO 4) och kalciumarsenat [Ca 3 (AsO 4) 2], som används för jordsterilisering och skadedjursbekämpning, av stor betydelse.

Arsenik är ett kemiskt grundämne som bildar många organiska föreningar. Cacodyne (CH 3) 2 As−As(CH 3) 2, till exempel, används vid framställningen av det allmänt använda torkmedlet (torkmedlet) kakodylsyra. Komplexa organiska föreningar av elementet används vid behandling av vissa sjukdomar, till exempel amöbisk dysenteri orsakad av mikroorganismer.

Fysikaliska egenskaper

Vad är arsenik när det gäller dess fysikaliska egenskaper? I sitt mest stabila tillstånd är det en spröd, stålgrå fast substans med låg termisk och elektrisk ledningsförmåga. Även om vissa former av As är metallliknande, är klassificeringen av den som en icke-metall en mer exakt karakterisering av arsenik. Det finns andra former av arsenik, men de är inte särskilt väl studerade, särskilt den gula metastabila formen, som består av As 4-molekyler, som vit fosfor P 4 . Arsenik sublimeras vid en temperatur på 613 °C, och i form av ånga existerar den som As 4-molekyler, som inte dissocierar förrän en temperatur på cirka 800 °C. Fullständig dissociation till As 2-molekyler sker vid 1700 °C.

Atomstruktur och förmåga att bilda bindningar

Den elektroniska formeln för arsenik - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 - liknar kväve och fosfor genom att det finns fem elektroner i det yttre skalet, men det skiljer sig från dem genom att ha 18 elektroner i den näst sista maten skal istället för två eller åtta. Att lägga till 10 positiva laddningar till kärnan samtidigt som de fem 3d-orbitalerna fylls orsakar ofta en total minskning av elektronmolnet och en ökning av elementens elektronegativitet. Arsenik i det periodiska systemet kan jämföras med andra grupper som tydligt visar detta mönster. Till exempel är det allmänt accepterat att zink är mer elektronegativt än magnesium och gallium än aluminium. Men i efterföljande grupper minskar denna skillnad, och många håller inte med om att germanium är mer elektronegativt än kisel, trots överflöd av kemiska bevis. En liknande övergång från skalet med 8 till 18 element från fosfor till arsenik kan öka elektronegativiteten, men detta är fortfarande kontroversiellt.

Likheten mellan det yttre skalet av As och P antyder att de kan bilda 3 per atom i närvaro av ytterligare ett obundet elektronpar. Oxidationstillståndet måste därför vara +3 eller -3, beroende på den relativa ömsesidiga elektronegativiteten. Strukturen av arsenik föreslår också möjligheten att använda den yttre d-orbitalen för att expandera oktetten, vilket gör att elementet kan bilda 5 bindningar. Det realiseras endast när det reagerar med fluor. Närvaron av ett fritt elektronpar för bildning av komplexa föreningar (genom elektrondonation) i As-atomen är mycket mindre uttalad än i fosfor och kväve.

Arsenik är stabil i torr luft, men förvandlas till en svart oxid i fuktig luft. Dess ångor brinner lätt och bildar As 2 O 3. Vad är fri arsenik? Det är praktiskt taget opåverkat av vatten, alkalier och icke-oxiderande syror, men oxideras av salpetersyra till ett tillstånd av +5. Halogener och svavel reagerar med arsenik, och många metaller bildar arsenider.

Analytisk kemi

Ämnet arsenik kan detekteras kvalitativt i form av gult orpiment, som fälls ut under påverkan av en 25% lösning av saltsyra. Spår av As bestäms vanligtvis genom att konvertera det till arsin, vilket kan detekteras med Marsh-testet. Arsin sönderfaller termiskt för att bilda en svart spegel av arsenik inuti ett smalt rör. Enligt Gutzeit-metoden mörknar ett prov som är impregnerat med arsin på grund av frigörandet av kvicksilver.

Toxikologiska egenskaper hos arsenik

Toxiciteten hos grundämnet och dess derivat varierar kraftigt, från det extremt giftiga arsinet och dess organiska derivat till helt enkelt As, som är relativt inert. Vad arsenik är bevisas av användningen av dess organiska föreningar som kemiska stridsmedel (lewisit), vesikant och avlövande medel (Agent Blue baserat på en vattenhaltig blandning av 5% kakodylsyra och 26% av dess natriumsalt).

I allmänhet irriterar derivat av detta kemiska element huden och orsakar dermatit. Skydd mot inandning av arsenikhaltigt damm rekommenderas också, men de flesta förgiftningar sker genom förtäring. Den högsta tillåtna koncentrationen av As i damm under en åtta timmars arbetsdag är 0,5 mg/m 3 . För arsin reduceras dosen till 0,05 ppm. Förutom användningen av föreningar av detta kemiska element som herbicider och bekämpningsmedel, gjorde användningen av arsenik i farmakologi det möjligt att få salvarsan, det första framgångsrika läkemedlet mot syfilis.

Hälsoeffekter

Arsenik är ett av de giftigaste ämnena. Oorganiska föreningar av denna kemikalie förekommer naturligt i små mängder. Människor kan utsättas för arsenik genom mat, vatten och luft. Exponering kan också ske genom hudkontakt med förorenad jord eller vatten.

Människor som arbetar med det, bor i hem byggda av trä som behandlats med det, och på jordbruksmarker där bekämpningsmedel har använts tidigare är också känsliga för exponering.

Oorganisk arsenik kan orsaka en mängd olika hälsoeffekter hos människor, såsom irritation i magen och tarmen, minskad produktion av röda och vita blodkroppar, hudförändringar och lungirritation. Man misstänker att intag av betydande mängder av detta ämne kan öka risken för att utveckla cancer, särskilt cancer i hud, lungor, lever och lymfsystemet.

Mycket höga koncentrationer av oorganisk arsenik orsakar infertilitet och missfall hos kvinnor, dermatit, minskad kroppsresistens mot infektioner, hjärtproblem och hjärnskador. Dessutom kan detta kemiska element skada DNA.

Den dödliga dosen av vit arsenik är 100 mg.

Organiska föreningar av grundämnet orsakar inte cancer eller skadar den genetiska koden, men höga doser kan skada människors hälsa, till exempel orsaka nervösa störningar eller buksmärtor.

Egenskaper As

De huvudsakliga kemiska och fysikaliska egenskaperna hos arsenik är följande:

• Atomnummer är 33.
• Atomvikt - 74,9216.
• Smältpunkten för den grå formen är 814 °C vid ett tryck på 36 atmosfärer.
• Densiteten för den grå formen är 5,73 g/cm 3 vid 14 °C.
• Densiteten för den gula formen är 2,03 g/cm 3 vid 18 °C.
• Den elektroniska formeln för arsenik är 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3.
• Oxidationstillstånd - -3, +3, +5.
• Valensen av arsenik är 3,5.

Arsenik är ett kemiskt element i grupp 5 i den fjärde perioden i det periodiska systemet med atomnummer 33. Det är en spröd halvmetall av stålfärg med en grönaktig nyans. Idag kommer vi att titta närmare på vad arsenik är och bekanta oss med de grundläggande egenskaperna hos detta element.

generella egenskaper

Det unika med arsenik ligger i det faktum att det finns bokstavligen överallt - i stenar, vatten, mineraler, jord, flora och fauna. Därför kallas det ofta inget mindre än det allestädes närvarande elementet. Arsenik distribueras obehindrat över alla geografiska områden på planeten jorden. Anledningen till detta är flyktigheten och lösligheten av dess föreningar.

Namnet på elementet är associerat med dess användning för utrotning av gnagare. Det latinska ordet Arsenicum (arsenikformeln i det periodiska systemet är As) kommer från grekiskan Arsen, som betyder "stark" eller "kraftig".

Kroppen hos den genomsnittliga vuxen innehåller cirka 15 mg av detta element. Det är huvudsakligen koncentrerat i tunntarmen, levern, lungorna och epitelet. Absorption av ämnet utförs av magen och tarmarna. Antagonister av arsenik är svavel, fosfor, selen, vissa aminosyror samt vitaminerna E och C. Själva elementet försämrar absorptionen av zink, selen samt vitaminerna A, C, B9 och E.

Liksom många andra ämnen kan arsenik vara både ett gift och en medicin, allt beror på dosen.

Bland de användbara funktionerna för ett sådant element som arsenik är:

1. Stimulerar absorptionen av kväve och fosfor.
2. Förbättring av hematopoiesis.
3. Interaktion med cystein, proteiner och liponsyra.
4. Försvagning av oxidativa processer.

Det dagliga behovet av arsenik för en vuxen är från 30 till 100 mcg.

Historisk referens

Ett av stadierna i mänsklig utveckling kallas "brons", eftersom människor under denna period ersatte stenvapen med bronsvapen. Denna metall är en legering av tenn och koppar. En gång, när de smälte brons, använde hantverkare av misstag vittringsprodukter av koppar-arseniksulfidmineralet istället för kopparmalm. Den resulterande legeringen var lätt att gjuta och utmärkt smide. På den tiden visste ingen ännu vad arsenik var, men fyndigheter av dess mineraler söktes medvetet för produktion av högkvalitativ brons. Med tiden övergavs denna teknik, uppenbarligen på grund av det faktum att förgiftning ofta inträffade med dess användning.

I det antika Kina använde man ett hårt mineral som heter realgar (As 4 S 4). Den användes för stenhuggning. Eftersom under påverkan av temperatur och ljus realgar förvandlats till ett annat ämne - Som 2 S 3, övergavs det också snart.

På 1:a århundradet f.Kr. beskrev den romerske vetenskapsmannen Plinius den äldre tillsammans med botanikern och läkaren Dioscorides det arsenikmineral som kallas orpiment. Dess namn är översatt från latin till "gyllene färg". Ämnet användes som ett gult färgämne.

Under medeltiden klassificerade alkemister tre former av grundämnet: gul (As 2 S 3 sulfid), röd (As 4 S 4 sulfid) och vit (As 2 O 3 oxid). På 1200-talet fick alkemisterna ett metallliknande ämne genom att värma upp gul arsenik med tvål. Troligtvis var det det första exemplet på ett rent element som erhölls på konstgjord väg.

Vad arsenik är i sin rena form upptäcktes i början av 1600-talet. Detta hände när Johann Schröder, som reducerade oxiden med träkol, isolerade detta element. Några år senare lyckades den franske kemisten Nicolas Lemery få fram ämnet genom att värma dess oxid i en blandning med tvål och kaliumklorid. Under nästa århundrade var arsenik redan välkänd i sin semimetala status.

Kemiska egenskaper

I Mendeleevs periodiska system är det kemiska elementet arsenik beläget i den femte gruppen och tillhör kvävefamiljen. Under naturliga förhållanden är det den enda stabila nukliden. Mer än tio radioaktiva isotoper av ämnet produceras på konstgjord väg. Deras halveringstid är ganska brett - från 2-3 minuter till flera månader.

Även om arsenik ibland kallas en metall, är det mer sannolikt att det är en icke-metall. I kombination med syror bildar den inga salter utan är i sig ett syrabildande ämne. Det är därför elementet identifieras som en halvmetall.

Arsenik, liksom fosfor, kan hittas i olika allotropa konfigurationer. En av dem, grå arsenik, är en spröd substans som har en metallisk glans när den bryts. Den elektriska ledningsförmågan för denna halvmetall är 17 gånger lägre än för koppar, men 3,6 gånger högre än den för kvicksilver. När temperaturen ökar minskar den, vilket är typiskt för typiska metaller.

Genom att snabbt kyla arsenikånga till temperaturen för flytande kväve (-196 °C) kan ett mjukt gulaktigt ämne som liknar gul fosfor erhållas. När den värms upp och utsätts för ultraviolett ljus blir gul arsenik omedelbart grå. Reaktionen åtföljs av frigöring av värme. När ångor kondenserar i en inert atmosfär bildas en annan form av materia - amorf. Om arsenikånga fälls ut uppstår en spegelfilm på glaset.

Det yttre elektronskalet av detta ämne har samma struktur som fosfor och kväve. Liksom fosfor bildar arsenik tre kovalenta bindningar. I torr luft har den en stabil form, och med ökande luftfuktighet blir den matt och täcks av en svart oxidfilm. När ångan antänds brinner ämnena med en blå låga.

Eftersom arsenik är inert påverkas det inte av vatten, alkalier och syror, som inte har oxiderande egenskaper. När ett ämne kommer i kontakt med utspädd salpetersyra bildas ortoarsensyra och med koncentrerad syra bildas ortoarsensyra. Arsenik reagerar också med svavel och bildar sulfider av olika sammansättning.

Att vara i naturen

Under naturliga förhållanden finns ofta ett kemiskt grundämne som arsenik i föreningar med koppar, nickel, kobolt och järn.

Sammansättningen av de mineraler som ämnet bildar beror på dess halvmetalliska egenskaper. Hittills är mer än 200 mineraler av detta element kända. Eftersom arsenik kan existera i negativa och positiva oxidationstillstånd, interagerar den lätt med många andra ämnen. Under positiv oxidation av arsenik fungerar den som en metall (i sulfider), och under negativ oxidation fungerar den som en icke-metall (i arsenider). Mineraler som innehåller detta element har en ganska komplex sammansättning. I ett kristallgitter kan en halvmetall ersätta atomer av svavel, antimon och metaller.

Ur sammansättningssynpunkt är det mer sannolikt att många metallföreningar med arsenik inte tillhör arsenider, utan till intermetalliska föreningar. Vissa av dem kännetecknas av variabelt innehåll i huvudelementet. Arsenider kan samtidigt innehålla flera metaller, vars atomer kan ersätta varandra vid nära jonradier. Alla mineraler som klassificeras som arsenider har en metallisk lyster, är ogenomskinliga, tunga och hållbara. Bland de naturliga arseniderna (det finns cirka 25 totalt) kan följande mineral noteras: skutterudit, rammelsbreggite, nickelin, lellingrit, klinosafflorit och andra.

Intressant ur kemisk synvinkel är de mineraler där arsenik är närvarande samtidigt med svavel och spelar rollen som en metall. De har en mycket komplex struktur.

Naturliga salter av arseniksyra (arsenater) kan ha olika färger: erytritol - kobolt; simplesite, annabergite och scoride är gröna, och rooseveltite, kettigite och gernessite är färglösa.

När det gäller dess kemiska egenskaper är arsenik ganska inert, så det kan hittas i sitt ursprungliga tillstånd i form av smälta kuber och nålar. Innehållet av föroreningar i nugget överstiger inte 15%.

I jord varierar arsenikhalten från 0,1-40 mg/kg. I områden med vulkaner och platser där arsenikmalm förekommer kan denna siffra nå upp till 8 g/kg. Växter på sådana platser dör och djur blir sjuka. Ett liknande problem är typiskt för stäpper och öknar, där elementet inte tvättas ut från jorden. Lerstenar anses vara anrikade, eftersom de innehåller fyra gånger mer arsenikämnen än vanliga bergarter.

När ett rent ämne omvandlas till en flyktig förening genom biometyleringsprocessen, kan den föras ut ur marken inte bara med vatten utan också med vind. I normala områden är koncentrationen av arsenik i luften i genomsnitt 0,01 μg/m 3 . I industriområden där fabriker och kraftverk är verksamma kan denna siffra nå 1 μg/m3.

Mineralvatten kan innehålla en måttlig mängd arsenikämnen. I medicinska mineralvatten bör, enligt allmänt accepterade standarder, koncentrationen av arsenik inte överstiga 70 µg/l. Det är värt att notera här att även vid högre hastigheter kan förgiftning endast inträffa med regelbunden konsumtion av sådant vatten.

I naturliga vatten kan grundämnet förekomma i olika former och föreningar. Trivalent arsenik, till exempel, är mycket giftigare än femvärt arsenik.

Skaffa arsenik

Grundämnet erhålls som en biprodukt vid bearbetning av bly-, zink-, koppar- och koboltmalmer samt vid guldbrytning. I vissa polymetalliska malmer kan arsenikhalten nå upp till 12 %. När de värms upp till 700 °C sker sublimering - övergången av ett ämne från ett fast till ett gasformigt tillstånd, förbi det flytande tillståndet. En viktig förutsättning för att denna process ska inträffa är frånvaron av luft. När arsenikmalmer värms upp i luft bildas en flyktig oxid, kallad "vit arsenik". Genom att utsätta den för kondensering med kol utvinns ren arsenik.

Formeln för att få ett element är följande:

• 2As2S3+9O2=6S02+2As2O3;
• Som 2O3 +3C=2As+3CO.

Arsenikbrytning är en farlig industri. Paradoxalt är det faktum att den största föroreningen av miljön av detta element sker inte nära företagen som producerar det, utan nära kraftverk och icke-järnmetallurgianläggningar.

En annan paradox är att produktionsvolymen av metallisk arsenik överstiger behovet av det. Detta är en mycket sällsynt företeelse inom metallgruvindustrin. Överskott av arsenik måste kasseras genom att metallbehållare grävs ner i gamla gruvor.

De största fyndigheterna av arsenikmalmer är koncentrerade i följande länder:

1. Koppar-arsenik - USA, Georgien, Japan, Sverige, Norge och centralasiatiska stater.
2. Guld-arsenik - Frankrike och USA.
3. Arsenik-kobolt - Kanada och Nya Zeeland.
4. Arsenik-tenn - England och Bolivia.

Definition

Laboratoriebestämning av arsenik utförs genom utfällning av gula sulfider från saltsyralösningar. Spår av grundämnet bestäms med hjälp av Gutzeit-metoden eller Marsh-reaktionen. Under det senaste halvseklet har alla möjliga känsliga analystekniker skapats som kan upptäcka även mycket små mängder av detta ämne.

Vissa arsenikföreningar analyseras med den selektiva hybridmetoden. Det innebär reduktion av testämnet till det flyktiga grundämnet arsin, som sedan fryses i en behållare kyld med flytande kväve. Därefter, när innehållet i behållaren långsamt värms upp, börjar de olika arsinerna avdunsta separat från varandra.

Industriell användning

Nästan 98 % av utvunnen arsenik används inte i sin rena form. Dess föreningar används ofta i olika industrier. Hundratals ton arsenik bryts och bearbetas årligen. Det läggs till lagerlegeringar för att förbättra deras kvalitet, används för att öka hårdheten hos kablar och blybatterier, och används även vid tillverkning av halvledarenheter tillsammans med germanium eller kisel. Och det här är bara de mest ambitiösa områdena.

Som dopningsmedel ger arsenik ledningsförmåga till vissa "klassiska" halvledare. Dess tillägg till bly ökar metallens styrka avsevärt och koppar - flytbarhet, hårdhet och korrosionsbeständighet. Arsenik tillsätts också ibland till vissa kvaliteter av brons, mässing, babbitter och typlegeringar. Men metallurger försöker ofta undvika att använda detta ämne, eftersom det är osäkert för hälsan. För vissa metaller är även stora mängder arsenik skadligt eftersom det försämrar egenskaperna hos det ursprungliga materialet.

Arsenikoxid har funnit användning i glastillverkning som glasvitningsmedel. Det användes i denna riktning av gamla glasblåsare. Arsenikföreningar är ett starkt antiseptiskt medel, så de används för att konservera pälsar, gosedjur och skinn, och även för att skapa bottenfärger för vattentransport och impregnering för trä.

På grund av den biologiska aktiviteten hos vissa arsenikderivat används ämnet vid produktion av växtstimulerande medel, såväl som läkemedel, inklusive anthelmintika för boskap. Produkter som innehåller detta element används för att bekämpa ogräs, gnagare och insekter. Tidigare, när man inte tänkte på om arsenik kunde användas för livsmedelsproduktion, hade grundämnet bredare användningsområden inom jordbruket. Men efter att dess giftiga egenskaper upptäcktes, måste en ersättare hittas.

Viktiga tillämpningsområden för detta element är: produktion av mikrokretsar, fiberoptik, halvledare, filmelektronik samt tillväxt av mikrokristaller för lasrar. För dessa ändamål används gasformiga arsiner. Och produktionen av lasrar, dioder och transistorer är inte komplett utan gallium- och indiumarsenider.

Medicin

I mänskliga vävnader och organ finns grundämnet huvudsakligen i proteinfraktionen och i mindre utsträckning i den syralösliga fraktionen. Det är involverat i jäsning, glykolys och redoxreaktioner, och säkerställer också nedbrytningen av komplexa kolhydrater. Inom biokemi används föreningar av detta ämne som specifika enzyminhibitorer, som är nödvändiga för studiet av metaboliska reaktioner. Arsenik är nödvändigt för människokroppen som ett spårämne.

Användningen av grundämnet i medicin är mindre omfattande än i produktionen. Dess mikroskopiska doser används för att diagnostisera alla typer av sjukdomar och patologier, samt för att behandla tandsjukdomar.

Inom tandvården används arsenik för att avlägsna massa. En liten del av en pasta som innehåller arsensyra säkerställer att tanden dör bokstavligen inom en dag. Tack vare dess verkan är borttagningen av pulpan smärtfri och obehindrad.

Arsenik används också i stor utsträckning vid behandling av milda former av leukemi. Det låter dig minska eller till och med undertrycka den patologiska bildningen av leukocyter, samt stimulera röd hematopoiesis och frisättning av röda blodkroppar.

Arsenik är som gift

Alla föreningar av detta element är giftiga. Akut arsenikförgiftning resulterar i buksmärtor, diarré, illamående och depression i centrala nervsystemet. Symtomen på förgiftning med detta ämne liknar kolera. Därför har tidigare fall av avsiktlig arsenikförgiftning ofta stött på i rättspraxis. För kriminella ändamål användes grundämnet oftast i form av trioxid.

Symtom på berusning

Till en början visar sig arsenikförgiftning som en metallsmak i munnen, kräkningar och buksmärtor. Om åtgärder inte vidtas kan kramper och till och med förlamning uppstå. I värsta fall kan förgiftning vara dödlig.

Orsaken till förgiftning kan vara:

1. Inandning av damm som innehåller arsenikföreningar. Förekommer som regel i arsenikproduktionsanläggningar där arbetssäkerhetsreglerna inte följs.
2. Konsumerar förgiftad mat eller vatten.
3. Användning av vissa mediciner.

Första hjälpen

Det mest tillgängliga och välkända motgiftet mot arsenikförgiftning är mjölk. Kaseinproteinet det innehåller bildar olösliga föreningar med det giftiga ämnet som inte kan tas upp i blodet.

I händelse av akut förgiftning, för att snabbt hjälpa offret, måste han genomgå magsköljning. I sjukhusmiljöer utförs också hemodialys, som syftar till att rengöra njurarna. Bland mediciner används ett universellt motgift - Unithiol. Dessutom kan antagonistämnen användas: selen, zink, svavel och fosfor. I framtiden måste patienten ordineras ett komplex av aminosyror och vitaminer.

Arsenikbrist

När man svarar på frågan: "Vad är arsenik?", Det är värt att notera att människokroppen behöver det i små mängder. Elementet anses vara immuntoxiskt, villkorligt väsentligt. Det deltar i nästan alla de viktigaste biokemiska processerna i människokroppen. En brist på detta ämne kan indikeras av följande tecken: en minskning av koncentrationen av triglycerider i blodet, försämring av kroppens utveckling och tillväxt.

Som regel, i avsaknad av allvarliga hälsoproblem, finns det ingen anledning att oroa sig för brist på arsenik i kosten, eftersom elementet finns i nästan alla produkter av vegetabiliskt och animaliskt ursprung. Skaldjur, spannmål, druvvin, juicer och dricksvatten är särskilt rika på detta ämne. Inom 24 timmar elimineras 34 % av förbrukad arsenik från kroppen.

Vid anemi tas ämnet för att öka aptiten, och vid selenförgiftning fungerar det som ett effektivt motgift.

Arsenikföreningar (engelsk och fransk arsenik, tyska arsen) har varit kända under mycket lång tid. Under III - II årtusenden f.Kr. e. visste redan hur man tillverkar kopparlegeringar med 4 - 5% arsenik. Aristoteles elev, Theophrastus (IV-III århundraden f.Kr.), kallade röd arseniksulfid som finns i naturen som realgar; Plinius kallar gul arseniksulfid As 2 S 3 orpiment (Auripigmentum) - gyllene till färgen, och senare fick den namnet orpiment. Det antika grekiska ordet arsenicon, liksom sandarac, syftar främst på svavelföreningar. På 1:a århundradet Dioscorides beskrev förbränningen av orpiment och den resulterande produkten - vit arsenik (As 2 O 3). Under den alkemiska perioden av utvecklingen av kemi ansågs det obestridligt att arsenik (Arsenik) har en svavelhaltig natur, och eftersom svavel (svavel) vördades som "metallernas fader", tillskrevs arsenik maskulina egenskaper. Det är okänt när exakt arsenikmetall först erhölls. Denna upptäckt tillskrivs vanligtvis Albert den store (1200-talet). Alkemister ansåg färgning av koppar med tillsats av arsenik till en vit silverfärg som omvandlingen av koppar till silver och tillskrev en sådan "transmutation" till arsenikens kraftfulla kraft. Under medeltiden och under de första århundradena av modern tid blev arsenikens giftiga egenskaper kända. Men även Dioscorides (Iv.) rekommenderade astmapatienter att andas in ångorna från produkten som erhållits genom att värma upp realgar med harts. Paracelsus använde redan vit arsenik och andra arsenikföreningar för behandling. Kemister och gruvarbetare från 1400- och 1600-talen. visste om arsenikens förmåga att sublimera och bilda ångformiga produkter med en specifik lukt och giftiga egenskaper Vasily Valentin nämner vad som var välkänt för metallurger på 1500-talet. masugnsrök (Huttenrauch) och dess specifika lukt. Det grekiska (och latinska) namnet för arsenik, som syftar på arseniksulfider, kommer från det grekiska maskulina. Det finns andra förklaringar till ursprunget till detta namn, till exempel från arabiskan arsa paki, som betyder "ett olyckligt gift som tränger djupt in i kroppen"; araberna har förmodligen lånat detta namn från grekerna. Det ryska namnet arsenik har varit känt sedan länge. Det har förekommit i litteraturen sedan Lomonosovs tid, som ansåg arsenik vara en halvmetall. Tillsammans med detta namn på 1700-talet. ordet arsenik användes, och arsenik kallades As 2 O 3. Zakharov (1810) föreslog namnet arsenik, men det slog inte fast. Ordet arsenik har förmodligen lånats av ryska hantverkare från de turkiska folken. På azerbajdzjanska, uzbekiska, persiska och andra östliga språk kallades arsenik margumush (mar - döda, mush - mus); Rysk arsenik, förmodligen en förvanskning av musgift eller musgift.

DEFINITION

Arsenik- trettiotredje element i det periodiska systemet. Beteckning - Från latinets "arsenicum". Beläget i fjärde perioden, VA-gruppen. Avser halvmetaller. Kärnladdningen är 33.

Arsenik förekommer i naturen mestadels i föreningar med metaller eller svavel och endast sällan i fritt tillstånd. Arsenikhalten i jordskorpan är 0,0005 %.

Arsenik erhålls vanligtvis från arsenikkis FeAsS.

Atom- och molekylmassa av arsenik

Ämnets relativa molekylvikt(M r) är ett tal som visar hur många gånger massan av en given molekyl är större än 1/12 massan av en kolatom, och relativ atommassa för ett grundämne(A r) - hur många gånger den genomsnittliga massan av atomer i ett kemiskt element är större än 1/12 av massan av en kolatom.

Eftersom arsenik i det fria tillståndet existerar i form av monatomiska As-molekyler, sammanfaller värdena för dess atom- och molekylmassa. De är lika med 74,9216.

Allotropi och allotropa modifieringar av arsenik

Liksom fosfor finns arsenik i flera allotropa former. Med snabb kylning av ånga (bestående av As 4-molekyler) bildas en icke-metallisk fraktion - gul arsenik (densitet 2,0 g / cm 3), isomorf till vit fosfor och, liksom den, löslig i koldisulfid. Denna modifiering är mindre stabil än vit fosfor, och när den utsätts för ljus eller låg uppvärmning förvandlas den lätt till en metallisk modifiering - grå arsenik (Fig. 1). Den bildar en stålgrå spröd kristallin massa med en metallisk glans när den nyligen brutits. Densiteten är 5,75 g/cm3. När den värms upp under normalt tryck sublimeras den. Har metallisk elektrisk ledningsförmåga.

Ris. 1. Grå arsenik. Utseende.

Isotoper av arsenik

Det är känt att arsenik i naturen kan hittas i form av den enda stabila isotopen 75 As. Massantalet är 75, kärnan i en atom innehåller trettiotre protoner och fyrtiotvå neutroner.

Det finns cirka 33 artificiella instabila isotoper av arsenik, såväl som tio isomera tillstånd av kärnor, bland vilka den längsta livslängden isotopen 73 As med en halveringstid på 80,3 dagar.

Arsenikjoner

Arsenikatomens yttre energinivå har fem elektroner, som är valenselektroner:

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

Som ett resultat av kemisk interaktion ger arsenik upp sina valenselektroner, d.v.s. är deras donator och förvandlas till en positivt laddad jon:

As 0 -3e → As 3+;

Som 0 -5e → Som 5+ .

Arsenikmolekyl och atom

I det fria tillståndet finns arsenik i form av monoatomiska As-molekyler. Här är några egenskaper som kännetecknar arsenikatomen och molekylen:

Exempel på problemlösning

EXEMPEL 1