Arsenik nedir? Tanım, formül, özellikler. Mendeleev'in periyodik element tablosu - arsenik Elementin periyodik tablodaki konumu arsenik

Arsenik (adı fareleri tuzağa düşürmek için kullanılan fare kelimesinden gelir) periyodik tablonun otuz üçüncü elementidir. Yarı metalleri ifade eder. Bir asitle birleştirildiğinde asit oluşturucu bir madde olduğundan tuz oluşturmaz. Allotropik modifikasyonlar oluşturabilir. Arsenik şu anda bilinen üç kristal kafes yapısına sahiptir. Sarı arsenik tipik bir metal olmayanın özelliklerini gösterir, amorf arsenik siyahtır ve en kararlı metalik arsenik gridir. Doğada çoğunlukla bileşikler halinde, daha az sıklıkla serbest halde bulunur. En yaygın olanları, arsenik demir (arsenopirit, zehirli pirit), nikel (kupfernikel, bakır cevherine benzerliğinden dolayı bu şekilde adlandırılmıştır) gibi metallerle (arsenidler) arsenik bileşikleridir. Arsenik, suda çözünmeyen, düşük aktif bir elementtir ve bileşikleri, az çözünen maddeler olarak sınıflandırılır. Isıtma sırasında arsenik oksidasyonu meydana gelir; oda sıcaklığında bu reaksiyon çok yavaş ilerler.

Tüm arsenik bileşikleri, yalnızca gastrointestinal sistem üzerinde değil aynı zamanda sinir sistemi üzerinde de olumsuz etkiye sahip olan çok güçlü toksinlerdir. Tarih, arsenik ve türevleriyle birçok sansasyonel zehirlenme vakasını biliyor. Arsenik bileşiklerinin zehir olarak kullanıldığı sadece ortaçağ Fransa'sında değil, eski Roma ve Yunanistan'da bile biliniyordu. Arsenik'in güçlü bir zehir olarak popülaritesi, onu gıdalarda tespit etmenin neredeyse imkansız olmasıyla açıklanmaktadır; ne kokusu ne de tadı vardır. Isıtıldığında arsenik okside dönüşür. Arsenik zehirlenmesinin teşhisi, çeşitli hastalıklara benzer semptomlara sahip olduğundan oldukça zordur. Çoğu zaman arsenik zehirlenmesi kolera ile karıştırılır.

Arsenik nerede kullanılır?

Toksisitelerine rağmen arsenik türevleri yalnızca fareleri ve sıçanları yemlemek için kullanılmıyor. Saf arsenik yüksek elektrik iletkenliğine sahip olduğundan, germanyum ve silikon gibi yarı iletkenlere gerekli iletkenlik türünü veren bir katkı maddesi olarak kullanılır. Demir dışı metalurjide arsenik, alaşımlara gazlı ortamda mukavemet, sertlik ve korozyon direnci veren bir katkı maddesi olarak kullanılır. Cam yapımında camı parlatmak için küçük miktarlarda eklenir, ayrıca ünlü “Viyana camı”nın bir parçasıdır. Nikel camı yeşile boyamak için kullanılır. Tabaklama endüstrisinde, derileri tüylerden arındırmak için işlerken arsenik sülfat bileşikleri kullanılır. Arsenik verniklerin ve boyaların bir parçasıdır. Ağaç işleme endüstrisinde arsenik antiseptik olarak kullanılır. Piroteknikte arsenik sülfür bileşiklerinden “Yunan ateşi” yapılır ve kibrit yapımında kullanılır. Bazı arsenik bileşikleri kimyasal savaş ajanı olarak kullanılmaktadır. Arseniğin toksik özellikleri diş hekimliğinde diş pulpasını öldürmek için kullanılır. Tıpta arsenik preparatları, kırmızı kan hücrelerinin sayısında bir artışı teşvik etmek için vücudun genel tonunu artıran bir ilaç olarak kullanılır. Arseniğin lökosit oluşumu üzerinde engelleyici etkisi vardır, bu nedenle bazı lösemi türlerinin tedavisinde kullanılır. Arsenik bazlı çok sayıda tıbbi preparat bilinmektedir, ancak son zamanlarda bunların yerini yavaş yavaş daha az toksik ilaçlar almıştır.

Toksisitesine rağmen arsenik en önemli elementlerden biridir. Bağlantılarıyla çalışırken, istenmeyen sonuçlardan kaçınmaya yardımcı olacak güvenlik kurallarına uymalısınız.

Arsenik, nitrojen grubunun (periyodik tablonun 15. grubu) kimyasal bir elementidir. Bu, eşkenar dörtgen kristal kafesli, gri, metalik, kırılgan bir maddedir (α-arsenik). 600°C'ye ısıtıldığında As süblimleşir. Buhar soğutulduğunda yeni bir değişiklik ortaya çıkar - sarı arsenik. 270°C'nin üzerinde As'ın tüm formları siyah arseniğe dönüşür.

Keşif tarihi

Arseniğin ne olduğu, kimyasal bir element olarak tanınmasından çok önce biliniyordu. 4. yüzyılda. M.Ö e. Aristoteles, artık realgar veya arsenik sülfür olduğuna inanılan sandarac adı verilen bir maddeden bahsetmişti. Ve MS 1. yüzyılda. e. Yazarlar Yaşlı Pliny ve Pedanius Dioscorides orpimenti - boyayı 2 S 3 olarak tanımladılar. 11. yüzyılda N. e. Arseniğin üç çeşidi vardı: beyaz (As 4 O 6), sarı (As 2 S 3) ve kırmızı (As 4 S 4). Elementin kendisi muhtemelen ilk olarak 13. yüzyılda As 2 S 3'ün diğer adı olan arsenik sabunla ısıtıldığında metal benzeri bir maddenin ortaya çıktığını fark eden Albertus Magnus tarafından izole edildi. Ancak bu doğa bilimcinin saf arsenik elde ettiğine dair kesin bir bilgi yok. Saf izolasyonun ilk gerçek kanıtı 1649'a kadar uzanıyor. Alman eczacı Johann Schröder, arseniği kömür varlığında oksidini ısıtarak hazırladı. Daha sonra Fransız doktor ve kimyager Nicolas Lemery, oksit, sabun ve potas karışımını ısıtarak bu kimyasal elementin oluşumunu gözlemledi. 18. yüzyılın başlarında arsenik zaten eşsiz bir yarı metal olarak biliniyordu.

Yaygınlık

Yerkabuğunda arsenik konsantrasyonu düşüktür ve 1,5 ppm'dir. Toprakta ve minerallerde bulunur ve rüzgar ve su erozyonu yoluyla havaya, suya ve toprağa salınabilir. Ayrıca element atmosfere başka kaynaklardan da girer. Volkanik patlamalar sonucu yılda yaklaşık 3 bin ton arsenik havaya salınıyor, mikroorganizmalar yılda 20 bin ton uçucu metilarsin üretiyor ve fosil yakıtların yanması sonucu da yılda 80 bin ton arsenik açığa çıkıyor. Aynı dönem.

As ölümcül bir zehir olmasına rağmen, gerekli dozun 0,01 mg/gün'ü aşmamasına rağmen bazı hayvanların ve muhtemelen insanların beslenmesinin önemli bir bileşenidir.

Arsenik'in suda çözünür veya uçucu bir duruma dönüştürülmesi son derece zordur. Oldukça hareketli olması, maddenin büyük konsantrasyonlarının herhangi bir yerde bulunamayacağı anlamına gelir. Bir yandan bu iyi bir şey ama diğer yandan yayılma kolaylığı, arsenik kirliliğinin daha büyük bir sorun haline gelmesinin nedeni. İnsan faaliyetleri nedeniyle, özellikle madencilik ve eritme yoluyla, normalde hareketsiz olan kimyasal element göç eder ve artık doğal konsantrasyonunun dışındaki yerlerde bulunabilir.

Yerkabuğundaki arsenik miktarı ton başına yaklaşık 5 gramdır. Uzayda konsantrasyonunun milyon silikon atomu başına 4 atom olduğu tahmin edilmektedir. Bu unsur yaygındır. Yerli durumda küçük bir miktar mevcuttur. Kural olarak %90-98 saflıkta arsenik oluşumları antimon ve gümüş gibi metallerle birlikte bulunur. Ancak çoğu 150'den fazla farklı mineralde (sülfitler, arsenitler, sülfoarsenitler ve arsenitler) bulunur. Arsenopirit FeAsS en yaygın As içeren minerallerden biridir. Diğer yaygın arsenik bileşikleri realgar As 4 S 4, orpiment As 2 S 3, lellingit FeAs 2 ve enargit Cu 3 AsS 4 mineralleridir. Arsenik oksit de yaygındır. Bu maddenin çoğu bakır, kurşun, kobalt ve altın cevherlerinin eritilmesinin bir yan ürünüdür.

Doğada arseniğin tek bir kararlı izotopu vardır: 75 As. Yapay radyoaktif izotoplar arasında yarı ömrü 26,4 saat olan 76 A öne çıkıyor.Arsenik-72, -74 ve -76 tıbbi teşhislerde kullanılıyor.

Endüstriyel üretim ve uygulama

Metalik arsenik, arsenopiritin hava erişimi olmadan 650-700 °C'ye ısıtılmasıyla elde edilir. Arsenopirit ve diğer metal cevherleri oksijenle ısıtılırsa, As kolayca onunla birleşerek kolayca süblimleşmiş As 4 O 6'yı, aynı zamanda "beyaz arsenik" olarak da bilinir. Oksit buharı toplanır, yoğunlaştırılır ve daha sonra tekrarlanan süblimasyonla saflaştırılır. Çoğu As, bu şekilde elde edilen beyaz arseniğin karbonla indirgenmesiyle üretilir.

Arsenik metalinin küresel tüketimi nispeten azdır; yılda yalnızca birkaç yüz ton. Tüketilenlerin çoğu İsveç'ten geliyor. Metaloid özelliklerinden dolayı metalurjide kullanılır. Erimiş damlanın yuvarlaklığını arttırdığı için kurşun saçma üretiminde yaklaşık %1 arsenik kullanılır. Kurşun bazlı yatak alaşımlarının özellikleri, yaklaşık %3 arsenik içerdiklerinde hem termal hem de mekanik olarak iyileşir. Kurşun alaşımlarında bu kimyasal elementin az miktarda bulunması, bunların pillerde ve kablo zırhlarında kullanılmasını sertleştirir. Küçük arsenik safsızlıkları bakır ve pirincin korozyon direncini ve termal özelliklerini arttırır. Saf haliyle kimyasal element As, bronz kaplamada ve piroteknikte kullanılır. Yüksek oranda saflaştırılmış arsenik, yarı iletken teknolojisinde silikon ve germanyum ile birlikte ve diyotlarda, lazerlerde ve transistörlerde galyum arsenit (GaAs) formunda kullanıldığı uygulamalara sahiptir.

Bağlantılar olarak

Arseniğin değerliği 3 ve 5 olduğundan ve oksidasyon durumları -3 ila +5 arasında olduğundan, element farklı türde bileşikler oluşturabilir. Ticari açıdan en önemli formları As 4 O 6 ve As 2 O 5'tir. Yaygın olarak beyaz arsenik olarak bilinen arsenik oksit, bakır, kurşun ve diğer bazı metallerin yanı sıra arsenopirit ve sülfür cevherlerinin kavrulmasının bir yan ürünüdür. Diğer birçok bileşiğin başlangıç ​​malzemesidir. Ayrıca pestisitlerde, cam üretiminde renk giderici madde olarak ve deriler için koruyucu olarak da kullanılır. Beyaz arsenik oksitleyici bir maddeye (nitrik asit gibi) maruz kaldığında arsenik pentoksit oluşur. Böcek öldürücülerin, herbisitlerin ve metal yapıştırıcıların ana maddesidir.

Arsenik ve hidrojenden oluşan renksiz zehirli bir gaz olan arsin (AsH 3) bilinen başka bir maddedir. Arsenik hidrojen olarak da adlandırılan madde, metal arsenitlerin hidrolizi ve metallerin asit çözeltilerindeki arsenik bileşiklerinden indirgenmesiyle elde edilir. Yarı iletkenlerde katkı maddesi olarak ve kimyasal savaş ajanı olarak kullanım alanı bulmuştur. Tarımda toprak sterilizasyonu ve haşere kontrolü amacıyla kullanılan arsenik asit (H 3 AsO 4), kurşun arsenat (PbHAsO 4) ve kalsiyum arsenat [Ca 3 (AsO 4) 2] büyük önem taşımaktadır.

Arsenik birçok organik bileşik oluşturan kimyasal bir elementtir. Örneğin Kakodin (CH3)2 As−As(CH3)2, yaygın olarak kullanılan kurutucu (kurutma maddesi) kakodilik asidin hazırlanmasında kullanılır. Elementin karmaşık organik bileşikleri, örneğin mikroorganizmaların neden olduğu amipli dizanteri gibi bazı hastalıkların tedavisinde kullanılır.

Fiziki ozellikleri

Fiziksel özellikleri açısından arsenik nedir? En kararlı halinde, düşük ısı ve elektrik iletkenliğine sahip, kırılgan, çelik grisi bir katıdır. As'ın bazı formları metal benzeri olmasına rağmen, onu ametal olarak sınıflandırmak arsenik için daha doğru bir karakterizasyondur. Arsenik'in başka formları da vardır, ancak bunlar üzerinde çok iyi çalışılmamıştır; özellikle beyaz fosfor P4 gibi As 4 moleküllerinden oluşan sarı yarı kararlı formu. Arsenik 613 °C sıcaklıkta süblimleşir ve buhar formunda As 4 molekülü halinde bulunur ve yaklaşık 800 °C sıcaklığa kadar ayrışmaz. As 2 moleküllerine tam ayrışma 1700 °C'de gerçekleşir.

Atomun yapısı ve bağ oluşturma yeteneği

Arseniğin elektronik formülü - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 - dış kabukta beş elektron bulunması nedeniyle nitrojen ve fosfora benzer, ancak sondan bir önceki kabukta 18 elektron bulunmasıyla onlardan farklıdır. iki veya sekiz yerine kabuk. Beş adet 3 boyutlu yörüngeyi doldururken çekirdeğe 10 pozitif yük eklemek, genellikle elektron bulutunda genel bir azalmaya ve elementlerin elektronegatifliğinde bir artışa neden olur. Periyodik tablodaki arsenik, bu modeli açıkça gösteren diğer gruplarla karşılaştırılabilir. Örneğin çinkonun magnezyumdan, galyumun ise alüminyumdan daha elektronegatif olduğu genel olarak kabul edilir. Ancak sonraki gruplarda bu fark azalıyor ve kimyasal kanıtların bolluğuna rağmen pek çok kişi germanyumun silikondan daha elektronegatif olduğu konusunda hemfikir değil. 8 ila 18 elementli kabuktan fosfordan arseniğe benzer bir geçiş elektronegatifliği artırabilir, ancak bu hala tartışmalıdır.

As ve P'nin dış kabuğunun benzerliği, ek bir bağlanmamış elektron çiftinin varlığında atom başına 3 oluşturabileceklerini göstermektedir. Bu nedenle oksidasyon durumu, bağıl karşılıklı elektronegatifliğe bağlı olarak +3 veya -3 olmalıdır. Arseniğin yapısı ayrıca, elementin 5 bağ oluşturmasına izin veren okteti genişletmek için dış d-orbitalini kullanma olasılığını da akla getiriyor. Sadece flor ile reaksiyona girdiğinde gerçekleşir. As atomunda karmaşık bileşiklerin (elektron bağışı yoluyla) oluşumu için serbest bir elektron çiftinin varlığı, fosfor ve nitrojene göre çok daha az belirgindir.

Arsenik kuru havada stabildir ancak nemli havada siyah okside dönüşür. Buharları kolayca yanarak As 2 O 3'ü oluşturur. Serbest arsenik nedir? Pratik olarak sudan, alkalilerden ve oksitleyici olmayan asitlerden etkilenmez, ancak nitrik asit tarafından +5 durumuna oksitlenir. Halojenler ve kükürt arsenikle reaksiyona girer ve birçok metal arsenitler oluşturur.

Analitik Kimya

Arsenik maddesi, %25'lik bir hidroklorik asit çözeltisinin etkisi altında çöken sarı orpiment formunda niteliksel olarak tespit edilebilir. As izleri genellikle Marsh testi kullanılarak tespit edilebilen arsine dönüştürülerek belirlenir. Arsin, dar bir tüpün içinde siyah bir arsenik aynası oluşturmak üzere termal olarak ayrışır. Gutzeit yöntemine göre, arsin emdirilmiş bir numune, cıva salınımı nedeniyle koyulaşır.

Arseniğin toksikolojik özellikleri

Elementin ve türevlerinin toksisitesi, son derece toksik arsin ve organik türevlerinden, nispeten inert olan basitçe As'a kadar geniş bir yelpazede değişir. Arseniğin ne olduğu, organik bileşiklerinin kimyasal savaş ajanları (lewisit), vezikant ve yaprak dökücü (%5 kakodilik asit ve %26 sodyum tuzundan oluşan sulu bir karışıma dayanan Ajan Mavisi) olarak kullanılmasıyla kanıtlanmıştır.

Genel olarak bu kimyasal elementin türevleri cildi tahriş eder ve dermatite neden olur. Arsenik içeren tozun solunmasına karşı korunma da tavsiye edilir, ancak zehirlenmelerin çoğu yutma yoluyla meydana gelir. Sekiz saatlik bir iş günü boyunca tozda izin verilen maksimum As konsantrasyonu 0,5 mg/m3'tür. Arsin için doz 0,05 ppm'e düşürülür. Bu kimyasal elementin bileşiklerinin herbisit ve pestisit olarak kullanılmasının yanı sıra arseniğin farmakolojide kullanılması, frengiye karşı ilk başarılı ilaç olan salvarsanın elde edilmesini mümkün kılmıştır.

Sağlık etkileri

Arsenik en toksik elementlerden biridir. Bu kimyasalın inorganik bileşikleri doğal olarak küçük miktarlarda bulunur. İnsanlar arseniğe yiyecek, su ve hava yoluyla maruz kalabilirler. Maruziyet ayrıca kirlenmiş toprak veya suyla cilt teması yoluyla da meydana gelebilir.

Bununla çalışan, onunla işlenmiş ahşaptan yapılmış evlerde yaşayan ve geçmişte pestisitlerin kullanıldığı tarım arazilerinde yaşayan insanlar da maruz kalmaya duyarlıdır.

İnorganik arsenik insanlarda mide ve bağırsak tahrişi, kırmızı ve beyaz kan hücrelerinin üretiminde azalma, cilt değişiklikleri ve akciğer tahrişi gibi çeşitli sağlık etkilerine neden olabilir. Bu maddenin önemli miktarda tüketilmesinin kansere, özellikle de cilt, akciğer, karaciğer ve lenfatik sistem kanserine yakalanma olasılığını artırabileceğinden şüpheleniliyor.

Çok yüksek inorganik arsenik konsantrasyonları kadınlarda kısırlığa ve düşüklere, dermatite, enfeksiyonlara karşı vücut direncinin azalmasına, kalp sorunlarına ve beyin hasarına neden olur. Ayrıca bu kimyasal element DNA'ya zarar verebilir.

Beyaz arseniğin öldürücü dozu 100 mg'dır.

Elementin organik bileşikleri kansere veya genetik koda zarar vermez, ancak yüksek dozları insan sağlığına zarar verebilir, örneğin sinir bozukluklarına veya karın ağrısına neden olabilir.

Özellikleri:

Arseniğin ana kimyasal ve fiziksel özellikleri aşağıdaki gibidir:

• Atom numarası 33'tür.
• Atom ağırlığı - 74.9216.
• Gri formun erime noktası 36 atmosfer basınçta 814 °C'dir.
• Gri formun yoğunluğu 14 °C'de 5,73 g/cm3'tür.
• Sarı formun yoğunluğu 18 °C'de 2,03 g/cm3'tür.
• Arseniğin elektronik formülü 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3'tür.
• Oksidasyon durumları - -3, +3, +5.
• Arseniğin değeri 3,5'tur.

Arsenik, atom numarası 33 olan periyodik tablonun 4. periyodunun 5. grubunun kimyasal bir elementidir. Yeşilimsi bir renk tonuna sahip, çelik renginde kırılgan bir yarı metaldir. Bugün arseniğin ne olduğuna daha yakından bakacağız ve bu elementin temel özelliklerini tanıyacağız.

Genel özellikleri

Arsenik'in benzersizliği, kelimenin tam anlamıyla her yerde - kayalarda, suda, minerallerde, toprakta, bitki örtüsünde ve faunada - bulunması gerçeğinde yatmaktadır. Bu nedenle, genellikle her yerde mevcut olan unsurdan daha az bir şey olarak adlandırılmaz. Arsenik, Dünya gezegeninin tüm coğrafi bölgelerine engelsiz bir şekilde dağıtılmaktadır. Bunun nedeni bileşiklerinin uçuculuğu ve çözünürlüğüdür.

Elementin adı kemirgenlerin yok edilmesinde kullanılmasıyla ilişkilidir. Latince Arsenicum kelimesi (periyodik tablodaki arsenik formülü As'tır) Yunanca "güçlü" veya "güçlü" anlamına gelen Arsen kelimesinden türetilmiştir.

Ortalama bir yetişkinin vücudu bu elementten yaklaşık 15 mg içerir. Esas olarak ince bağırsak, karaciğer, akciğerler ve epitelde yoğunlaşmıştır. Maddenin emilimi mide ve bağırsaklar tarafından gerçekleştirilir. Arseniğin antagonistleri kükürt, fosfor, selenyum, bazı amino asitlerin yanı sıra E ve C vitaminleridir. Elementin kendisi çinko, selenyumun yanı sıra A, C, B9 ve E vitaminlerinin emilimini bozar.

Diğer birçok madde gibi arsenik de hem zehir hem de ilaç olabilir, hepsi doza bağlıdır.

Arsenik gibi bir elementin faydalı fonksiyonları arasında şunlar yer alır:

1. Azot ve fosfor emiliminin uyarılması.
2. Hematopoezin iyileştirilmesi.
3. Sistein, proteinler ve lipoik asit ile etkileşim.
4. Oksidatif süreçlerin zayıflaması.

Bir yetişkinin günlük arsenik ihtiyacı 30 ila 100 mcg arasındadır.

Tarihsel referans

İnsanoğlunun gelişiminin aşamalarından birine “bronz” denir, çünkü bu dönemde insanlar taş silahları bronz silahlarla değiştirmişlerdir. Bu metal kalay ve bakırın bir alaşımıdır. Bir zamanlar ustalar bronz eritirken, bakır cevheri yerine yanlışlıkla bakır-arsenik sülfit mineralinin hava koşullarına dayanıklı ürünlerini kullandılar. Ortaya çıkan alaşımın dökümü kolaydı ve dövme işlemi mükemmeldi. O günlerde henüz kimse arseniğin ne olduğunu bilmiyordu, ancak yüksek kaliteli bronz üretimi için arseniğin mineral yatakları kasıtlı olarak aranıyordu. Zamanla, bu teknoloji, görünüşe göre kullanımıyla zehirlenmelerin sıklıkla meydana gelmesi nedeniyle terk edildi.

Antik Çin'de realgar (4 S 4 gibi) adı verilen sert bir mineral kullanılıyordu. Taş oymacılığında kullanıldı. Sıcaklık ve ışığın etkisi altında realgar başka bir maddeye (2 S 3) dönüştüğü için kısa süre sonra terk edildi.

MÖ 1. yüzyılda Romalı bilim adamı Yaşlı Pliny, botanikçi ve hekim Dioscorides ile birlikte orpiment adı verilen arsenik mineralini tanımladı. Adı Latince'den “altın boya” olarak çevrilmiştir. Madde sarı boya olarak kullanıldı.

Orta Çağ'da simyacılar elementin üç formunu sınıflandırdılar: sarı (2 S 3 sülfür olarak), kırmızı (4 S 4 sülfür olarak) ve beyaz (2 O 3 oksit olarak). 13. yüzyılda simyacılar sarı arseniği sabunla ısıtarak metal benzeri bir madde elde ettiler. Büyük ihtimalle yapay olarak elde edilen saf elementin ilk örneğiydi.

Arseniğin saf haliyle ne olduğu 17. yüzyılın başında keşfedildi. Bu, Johann Schröder'in oksidi kömürle indirgeyerek bu elementi izole etmesiyle gerçekleşti. Birkaç yıl sonra Fransız kimyager Nicolas Lemery, oksidini sabun ve potas karışımında ısıtarak maddeyi elde etmeyi başardı. Sonraki yüzyılda arseniğin yarı metal statüsü zaten iyi biliniyordu.

Kimyasal özellikler

Mendeleev'in periyodik tablosunda arsenik kimyasal elementi beşinci grupta yer alır ve nitrojen ailesine aittir. Doğal koşullar altında kararlı olan tek nükliddir. Maddenin ondan fazla radyoaktif izotopu yapay olarak üretilmektedir. Yarılanma ömürleri oldukça geniştir - 2-3 dakikadan birkaç aya kadar.

Arsenik bazen metal olarak adlandırılsa da, metal olmayan bir madde olması daha muhtemeldir. Asitlerle kombinasyon halinde tuz oluşturmaz, ancak kendisi asit oluşturan bir maddedir. Bu nedenle element yarı metal olarak tanımlanır.

Arsenik de fosfor gibi çeşitli allotropik konfigürasyonlarda bulunabilir. Bunlardan biri olan gri arsenik, kırıldığında metalik bir parlaklığa sahip, kırılgan bir maddedir. Bu yarı metalin elektriksel iletkenliği bakırınkinden 17 kat daha düşük, ancak cıvanınkinden 3,6 kat daha yüksektir. Sıcaklık arttıkça azalır, bu da tipik metaller için tipiktir.

Arsenik buharının sıvı nitrojen sıcaklığına (-196 °C) hızla soğutulmasıyla sarı fosfora benzeyen yumuşak sarımsı bir madde elde edilebilir. Isıtıldığında ve ultraviyole ışığa maruz bırakıldığında sarı arsenik anında griye döner. Reaksiyona ısı salınımı eşlik eder. Buharlar inert bir atmosferde yoğunlaştığında, maddenin başka bir biçimi oluşur: amorf. Arsenik buharı çökelirse cam üzerinde bir ayna filmi belirir.

Bu maddenin dış elektron kabuğu fosfor ve nitrojen ile aynı yapıya sahiptir. Fosfor gibi arsenik de üç kovalent bağ oluşturur. Kuru havada sabit bir şekle sahiptir ve artan nemle birlikte donuklaşır ve siyah oksit bir filmle kaplanır. Buhar ateşlendiğinde maddeler mavi bir alevle yanar.

Arsenik inert olduğundan oksitleyici özelliği olmayan sudan, alkalilerden ve asitlerden etkilenmez. Bir madde seyreltik nitrik asitle temas ettiğinde ortoarsenik asit oluşur ve konsantre asitle ortoarsenik asit oluşur. Arsenik ayrıca kükürt ile reaksiyona girerek farklı bileşimlerde sülfürler oluşturur.

Doğada olmak

Doğal koşullar altında arsenik gibi bir kimyasal element sıklıkla bakır, nikel, kobalt ve demir içeren bileşiklerde bulunur.

Maddenin oluşturduğu minerallerin bileşimi yarı metalik özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Bugüne kadar bu elementin 200'den fazla minerali bilinmektedir. Arsenik negatif ve pozitif oksidasyon durumlarında bulunabildiğinden diğer birçok maddeyle kolayca etkileşime girer. Arsenik pozitif oksidasyon sırasında metal (sülfitlerde) olarak işlev görür ve negatif oksidasyon sırasında metal olmayan (arsenitlerde) olarak işlev görür. Bu elementi içeren mineraller oldukça karmaşık bir bileşime sahiptir. Bir kristal kafeste bir yarı metal, kükürt, antimon ve metal atomlarının yerini alabilir.

Bileşim açısından bakıldığında, arsenikli birçok metal bileşiğinin arsenitlere değil, intermetalik bileşiklere ait olma olasılığı daha yüksektir. Bazıları ana unsurun değişken içeriği ile ayırt edilir. Arsenitler aynı anda birkaç metal içerebilir ve bunların atomları yakın iyon yarıçaplarında birbirinin yerini alabilir. Arsenitler olarak sınıflandırılan tüm mineraller metalik parlaklığa sahiptir, opaktır, ağırdır ve dayanıklıdır. Doğal arsenitler arasında (toplamda yaklaşık 25 tane vardır) aşağıdaki mineraller not edilebilir: skutterudit, rammelsbreggit, nikelin, lellingrite, klinosafflorit ve diğerleri.

Kimyasal açıdan ilginç olan, arseniğin kükürt ile aynı anda mevcut olduğu ve bir metal rolü oynadığı minerallerdir. Oldukça karmaşık bir yapıya sahiptirler.

Arsenik asitin (arsenatlar) doğal tuzları farklı renklere sahip olabilir: eritritol - kobalt; simplesit, annabergit ve skorid yeşil, rooseveltit, kettigit ve gernessit ise renksizdir.

Kimyasal özellikleri açısından arsenik oldukça inerttir, bu nedenle doğal haliyle kaynaşmış küpler ve iğneler şeklinde bulunabilir. Külçedeki yabancı maddelerin içeriği %15'i geçmez.

Topraktaki arsenik içeriği 0,1-40 mg/kg arasında değişmektedir. Volkanların bulunduğu bölgelerde ve arsenik cevherinin bulunduğu yerlerde bu rakam 8 g/kg'a kadar ulaşabilmektedir. Bu tür yerlerdeki bitkiler ölür ve hayvanlar hastalanır. Benzer bir sorun, elementin topraktan yıkanmadığı bozkırlar ve çöller için de tipiktir. Kil kayaları, sıradan kayalardan dört kat daha fazla arsenik maddesi içerdiğinden zenginleştirilmiş olarak kabul edilir.

Saf bir madde, biyometilasyon işlemi yoluyla uçucu bir bileşiğe dönüştürüldüğünde, yalnızca su ile değil rüzgarla da topraktan uzaklaştırılabilir. Normal bölgelerde havadaki arsenik konsantrasyonu ortalama 0,01 μg/m3'tür. Fabrika ve enerji santrallerinin faaliyet gösterdiği endüstriyel bölgelerde bu rakam 1 µg/m3'e ulaşabilmektedir.

Maden suyu orta miktarda arsenik maddesi içerebilir. Tıbbi maden sularında genel kabul görmüş standartlara göre arsenik konsantrasyonunun 70 µg/l'yi geçmemesi gerekmektedir. Burada şunu belirtmekte fayda var ki, daha yüksek oranlarda bile zehirlenmeler ancak bu suyun düzenli tüketimiyle meydana gelebilir.

Doğal sularda element çeşitli formlarda ve bileşiklerde bulunabilir. Örneğin üç değerlikli arsenik, beş değerlikli arseniğe göre çok daha toksiktir.

Arsenik elde etmek

Element, kurşun, çinko, bakır ve kobalt cevherlerinin yanı sıra altın madenciliği sırasında işlenmesinin bir yan ürünü olarak elde edilir. Bazı polimetalik cevherlerde arsenik içeriği %12'ye kadar çıkabilmektedir. 700 ° C'ye ısıtıldıklarında süblimleşme meydana gelir - bir maddenin sıvı durumu atlayarak katı durumdan gaz durumuna geçişi. Bu işlemin gerçekleşmesi için önemli bir koşul havanın olmamasıdır. Arsenik cevherleri havada ısıtıldığında “beyaz arsenik” adı verilen uçucu bir oksit oluşur. Kömür ile yoğuşmaya tabi tutularak saf arsenik elde edilir.

Bir element elde etmenin formülü aşağıdaki gibidir:

• 2As 2 S3 +9O 2 =6S02 +2As 2 O 3;
• 2 O 3 +3C=2As+3CO olarak.

Arsenik madenciliği tehlikeli bir endüstridir. Paradoksal olan, bu elementin neden olduğu en büyük çevre kirliliğinin, onu üreten işletmelerin yakınında değil, enerji santralleri ve demir dışı metalurji tesislerinin yakınında meydana gelmesidir.

Bir başka paradoks ise metalik arsenik üretim hacminin ona olan ihtiyacı aşmasıdır. Bu, metal madenciliği endüstrisinde çok nadir görülen bir durumdur. Fazla arsenik, metal kaplar eski madenlere gömülerek bertaraf edilmelidir.

En büyük arsenik cevheri yatakları aşağıdaki ülkelerde yoğunlaşmıştır:

1. Bakır-arsenik - ABD, Gürcistan, Japonya, İsveç, Norveç ve Orta Asya eyaletleri.
2. Altın-arsenik - Fransa ve ABD.
3. Arsenik-kobalt - Kanada ve Yeni Zelanda.
4. Arsenik-kalay - İngiltere ve Bolivya.

Tanım

Arseniğin laboratuvar tayini, sarı sülfitlerin hidroklorik asit çözeltilerinden çökeltilmesiyle gerçekleştirilir. Elementin izleri Gutzeit yöntemi veya Marsh reaksiyonu kullanılarak belirlenir. Son yarım yüzyılda bu maddenin çok küçük miktarlarını bile tespit edebilen her türlü hassas analiz tekniği geliştirildi.

Bazı arsenik bileşikleri seçici hibrit yöntem kullanılarak analiz edilir. Test maddesinin uçucu element arsine indirgenmesini ve bunun daha sonra sıvı nitrojenle soğutulan bir kapta dondurulmasını içerir. Daha sonra kabın içeriği yavaş yavaş ısıtıldığında çeşitli arsinler birbirinden ayrı olarak buharlaşmaya başlar.

Endüstriyel kullanım

Çıkarılan arseniğin neredeyse %98'i saf haliyle kullanılmamaktadır. Bileşikleri çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Her yıl yüzlerce ton arsenik çıkarılıyor ve işleniyor. Rulman alaşımlarına kalitesini arttırmak için eklenir, kabloların ve kurşun pillerin sertliğini arttırmak için kullanılır, ayrıca germanyum veya silikonla birlikte yarı iletken cihazların üretiminde de kullanılır. Ve bunlar sadece en iddialı alanlardır.

Bir katkı maddesi olarak arsenik, bazı "klasik" yarı iletkenlere iletkenlik kazandırır. Kurşuna eklenmesi metalin gücünü, bakırın akışkanlığını, sertliğini ve korozyon direncini önemli ölçüde artırır. Arsenik bazen bazı derecelerdeki bronzlara, pirinçlere, babbitlere ve alaşımlara da eklenir. Ancak metalürji uzmanları, sağlık açısından güvenli olmadığından sıklıkla bu maddeyi kullanmaktan kaçınmaya çalışırlar. Bazı metaller için büyük miktarlarda arsenik de zararlıdır çünkü orijinal malzemenin özelliklerini bozar.

Arsenik oksit, cam yapımında cam parlatıcı olarak kullanım alanı bulmuştur. Antik cam üfleyiciler tarafından bu yönde kullanılmıştır. Arsenik bileşikleri güçlü bir antiseptiktir, bu nedenle kürkleri, doldurulmuş hayvanları ve derileri korumak ve ayrıca su taşımacılığı ve ahşap için emprenye için zehirli boyalar oluşturmak için kullanılırlar.

Bazı arsenik türevlerinin biyolojik aktivitesinden dolayı madde, bitki büyüme uyarıcılarının yanı sıra hayvancılık için antelmintikler de dahil olmak üzere ilaçların üretiminde kullanılır. Bu elementi içeren ürünler yabani otları, kemirgenleri ve böcekleri kontrol etmek için kullanılır. Daha önce insanlar arseniğin gıda üretiminde kullanılıp kullanılamayacağını düşünmezken, elementin tarımda daha geniş kullanım alanları vardı. Ancak toksik özellikleri keşfedildikten sonra yerini alacak bir ilacın bulunması gerekiyordu.

Bu elementin önemli uygulama alanları şunlardır: mikro devrelerin, fiber optiklerin, yarı iletkenlerin, film elektroniğinin üretimi ve ayrıca lazerler için mikro kristallerin büyütülmesi. Bu amaçlar için gaz halindeki arsinler kullanılır. Ve lazerlerin, diyotların ve transistörlerin üretimi galyum ve indiyum arsenitler olmadan tamamlanmış sayılmaz.

İlaç

İnsan doku ve organlarında element esas olarak protein fraksiyonunda ve daha az oranda asitte çözünen fraksiyonda sunulur. Fermantasyon, glikoliz ve redoks reaksiyonlarında görev alır ve ayrıca karmaşık karbonhidratların parçalanmasını da sağlar. Biyokimyada bu maddenin bileşikleri, metabolik reaksiyonların incelenmesi için gerekli olan spesifik enzim inhibitörleri olarak kullanılır. Arsenik insan vücudu için eser element olarak gereklidir.

Elementin tıpta kullanımı üretime göre daha az kapsamlıdır. Mikroskobik dozları her türlü hastalık ve patolojinin teşhis edilmesinin yanı sıra diş hastalıklarının tedavisinde de kullanılmaktadır.

Diş hekimliğinde arsenik pulpayı çıkarmak için kullanılır. Arsenikli asit içeren macunun küçük bir kısmı dişin tam anlamıyla bir gün içinde ölmesini sağlar. Etkisi sayesinde pulpanın çıkarılması ağrısız ve engelsizdir.

Arsenik ayrıca löseminin hafif formlarının tedavisinde de yaygın olarak kullanılmaktadır. Lökositlerin patolojik oluşumunu azaltmanıza ve hatta bastırmanıza, ayrıca kırmızı hematopoezi ve kırmızı kan hücrelerinin salınımını uyarmanıza olanak tanır.

Arsenik zehir gibidir

Bu elementin tüm bileşikleri zehirlidir. Akut arsenik zehirlenmesi karın ağrısı, ishal, bulantı ve merkezi sinir sistemi depresyonuna neden olur. Bu maddeyle zehirlenme belirtileri kolera belirtilerine benzer. Bu nedenle, adli uygulamada daha önceki kasıtlı arsenik zehirlenmesi vakalarına sıklıkla rastlanıyordu. Suç amaçlı olarak element çoğunlukla trioksit formunda kullanıldı.

Zehirlenme belirtileri

Arsenik zehirlenmesi ilk başta ağızda metalik tat, kusma ve karın ağrısı şeklinde kendini gösterir. Önlem alınmazsa kasılmalar ve hatta felç meydana gelebilir. En kötü durumda zehirlenme ölümcül olabilir.

Zehirlenmenin nedeni şunlar olabilir:

1. Arsenik bileşikleri içeren tozun solunması. Kural olarak iş güvenliği kurallarına uyulmayan arsenik üretim tesislerinde meydana gelir.
2. Zehirli yiyecek veya su tüketmek.
3. Bazı ilaçların kullanımı.

İlk yardım

Arsenik zehirlenmesinin en yaygın olarak bulunabilen ve iyi bilinen panzehiri süttür. İçerdiği kazein proteini, kana emilemeyen toksik madde ile çözünmeyen bileşikler oluşturur.

Akut zehirlenme durumunda mağdura hızlı bir şekilde yardım etmek için mide yıkaması yapılması gerekir. Hastane ortamlarında böbrekleri temizlemeyi amaçlayan hemodiyaliz de yapılmaktadır. İlaçlar arasında evrensel bir panzehir kullanılır - Unithiol. Ek olarak antagonist maddeler de kullanılabilir: selenyum, çinko, kükürt ve fosfor. Gelecekte hastaya bir amino asit ve vitamin kompleksi reçete edilmesi gerekecektir.

Arsenik eksikliği

"Arsenik nedir?" Sorusunu yanıtlayarak, insan vücudunun ona küçük miktarlarda ihtiyaç duyduğunu belirtmekte fayda var. Elementin immünotoksik, şartlı olarak gerekli olduğu kabul edilir. İnsan vücudunun hemen hemen tüm önemli biyokimyasal süreçlerinde yer alır. Bu maddenin eksikliği aşağıdaki belirtilerle gösterilebilir: kandaki trigliserit konsantrasyonunda azalma, vücudun gelişiminde ve büyümesinde bozulma.

Kural olarak, ciddi sağlık sorunlarının yokluğunda, diyette arsenik eksikliği konusunda endişelenmenize gerek yoktur, çünkü element hemen hemen tüm bitkisel ve hayvansal ürünlerde bulunur. Deniz ürünleri, tahıllar, üzüm şarabı, meyve suları ve içme suyu bu madde açısından özellikle zengindir. 24 saat içinde tüketilen arseniğin %34'ü vücuttan atılır.

Anemi durumunda iştahı artırmak için madde alınır ve selenyum zehirlenmesi durumunda etkili bir panzehir görevi görür.

Arsenik bileşikleri (İngiliz ve Fransız Arsenik, Almanca Arsen) çok uzun zamandır bilinmektedir. MÖ III - II binyıllarda. e. %4-5 arsenik içeren bakır alaşımlarının nasıl üretileceğini zaten biliyordu. Aristoteles'in öğrencisi Theophrastus (MÖ IV-III yüzyıllar), doğada bulunan kırmızı arsenik sülfiti realgar olarak adlandırdı; Pliny, sarı arsenik sülfiti 2 S 3 orpiment (Auripigmentum) olarak adlandırır - altın renklidir ve daha sonra orpiment adını almıştır. Eski Yunanca arsenicon kelimesi ve sandarac esas olarak kükürt bileşiklerini ifade eder. 1. yüzyılda Dioscorides, orpimentin yanmasını ve ortaya çıkan ürünün beyaz arsenik (As 2 O 3) olduğunu açıkladı. Kimyanın gelişiminin simya döneminde, arseniğin (Arsenik) kükürtlü bir yapıya sahip olduğu yadsınamaz kabul edildi ve kükürt (Kükürt) "metallerin babası" olarak saygı duyulduğundan, arseniğe erkeksi özellikler atfedildi. Arsenik metalinin ilk kez tam olarak ne zaman elde edildiği bilinmiyor. Bu keşif genellikle Büyük Albert'e (13. yüzyıl) atfedilir. Simyacılar bakırın beyaz gümüş rengine arsenik ilavesiyle renklenmesini bakırın gümüşe dönüşümü olarak değerlendirdiler ve böyle bir "dönüşüm"ü arseniğin güçlü gücüne bağladılar. Orta Çağ'da ve modern zamanların ilk yüzyıllarında arseniğin toksik özellikleri biliniyordu. Ancak Dioscorides (Iv.) bile astım hastalarının realgarın reçine ile ısıtılmasıyla elde edilen ürünün buharını solumasını tavsiye etti. Paracelsus halihazırda beyaz arsenik ve diğer arsenik bileşiklerini tedavi için yaygın olarak kullanıyordu. 15. - 17. yüzyılların kimyagerleri ve madencileri. arseniğin süblimleşme ve belirli bir koku ve toksik özelliklere sahip buharlı ürünler oluşturma yeteneğini biliyordu Vasily Valentin, 16. yüzyılın metalurjistleri tarafından iyi bilinen bir şeyden bahsediyor. yüksek fırın dumanı (Huttenrauch) ve kendine özgü kokusu. Arsenik sülfürlerine atıfta bulunan Yunanca (ve Latince) arsenik adı, Yunanca eril kelimesinden türetilmiştir. Bu ismin kökenine ilişkin başka açıklamalar da vardır; örneğin Arapça "vücudun derinliklerine nüfuz eden talihsiz bir zehir" anlamına gelen arsa paki'den; Araplar muhtemelen bu ismi Yunanlılardan almıştır. Rus adı arsenik uzun zamandır bilinmektedir. Arsenik'in yarı metal olduğunu düşünen Lomonosov'un zamanından beri literatürde yer almaktadır. 18. yüzyılda bu isimle birlikte. arsenik kelimesi kullanılmış ve arsenik As 2 O 3 olarak adlandırılmıştır. Zakharov (1810) arsenik adını önerdi ancak bu isim tutulmadı. Arsenik kelimesi muhtemelen Rus zanaatkarlar tarafından Türk halklarından ödünç alınmıştır. Azerice, Özbekçe, Farsça ve diğer doğu dillerinde arsenik margumush (mar - öldür, lap - fare) olarak adlandırılıyordu; Rus arseniği, muhtemelen fare zehiri ya da fare zehrinin bozulması.

TANIM

Arsenik- Periyodik Tablonun otuz üçüncü elementi. Tanım - Latince "arsenicum" kelimesinden gelir. Dördüncü periyotta yer alan VA grubu. Yarı metalleri ifade eder. Nükleer yük 33'tür.

Arsenik doğada çoğunlukla metal veya kükürt içeren bileşikler halinde ve nadiren serbest halde bulunur. Yer kabuğundaki arsenik içeriği %0,0005'tir.

Arsenik genellikle arsenik pirit FeAsS'den elde edilir.

Arseniğin atomik ve moleküler kütlesi

Maddenin bağıl moleküler ağırlığı(Mr), belirli bir molekülün kütlesinin, bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sinden kaç kat daha büyük olduğunu gösteren bir sayıdır ve bir elementin bağıl atom kütlesi(A r) - bir kimyasal elementin ortalama atom kütlesinin, bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sinden kaç katı olduğu.

Serbest durumda arsenik tek atomlu As molekülleri formunda mevcut olduğundan, atomik ve moleküler kütlelerinin değerleri çakışmaktadır. 74,9216'ya eşittirler.

Arseniğin allotropisi ve allotropik modifikasyonları

Fosfor gibi arsenik de çeşitli allotropik formlarda bulunur. Buharın hızlı soğutulmasıyla (As 4 molekülünden oluşur), metalik olmayan bir fraksiyon oluşur - sarı arsenik (yoğunluk 2.0 g / cm3), beyaz fosfora izomorfiktir ve onun gibi karbon disülfürde çözünür. Bu modifikasyon beyaz fosfordan daha az stabildir ve hafif veya düşük ısıtmaya maruz kaldığında kolayca metalik bir modifikasyon olan gri arseniğe dönüşür (Şekil 1). Yeni kırıldığında metalik parlaklığa sahip çelik grisi kırılgan kristal bir kütle oluşturur. Yoğunluk 5,75 g/cm3'tür. Normal basınç altında ısıtıldığında süblimleşir. Metalik elektrik iletkenliğine sahiptir.

Pirinç. 1. Gri arsenik. Dış görünüş.

Arsenik izotopları

Arseniğin doğada tek kararlı izotop 75 As formunda bulunabileceği bilinmektedir. Kütle numarası 75 olup, atomun çekirdeğinde otuz üç proton ve kırk iki nötron bulunur.

Arsenik'in yaklaşık 33 yapay kararsız izotopunun yanı sıra çekirdeğin on izomerik durumu vardır; bunların arasında en uzun ömürlü izotop 73 As ve yarılanma ömrü 80,3 gündür.

Arsenik iyonları

Arsenik atomunun dış enerji seviyesinde değerlik elektronları olan beş elektron bulunur:

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

Kimyasal etkileşimin bir sonucu olarak arsenik değerlik elektronlarından vazgeçer; onların donörüdür ve pozitif yüklü bir iyona dönüşür:

0 -3e → 3+ olarak;

0 -5e → 5+ olarak.

Arsenik molekülü ve atomu

Serbest durumda arsenik, tek atomlu As molekülleri formunda bulunur. Arsenik atomunu ve molekülünü karakterize eden bazı özellikler şunlardır:

Problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1