Що таке миш'як? Визначення, формула, властивості. Періодична система елементів менделєєва - миш'як Положення елемента в періодичній системі миш'як

Миш'як (назва походить від слова миша, використовували для цькування мишей) – тридцять третій елемент періодичної системи. Належить до напівметалів. У з'єднання з кислотою він не утворює солей, будучи кислотоутворюючою речовиною. Може утворювати алотропні модифікації. Миш'як має три відомі на сьогоднішній день структури кристалічних ґрат. Жовтий миш'як виявляє властивості типового неметалу, аморфний – чорний та найстійкіший металевий, сірий. У природі найчастіше зустрічається як сполук, рідше – у вільному стані. Найбільш поширеними є сполуки миш'яку з металами (арсеніди), такі як: миш'яковисте залізо (арсенопірит, отруйний колчедан), нікелін (купфернікель, названий так через свою схожість з мідною рудою). Миш'як є малоактивним елементом, нерозчинним у воді, а його сполуки відносяться до слаборозчинних речовин. Окислення миш'яку відбувається під час нагрівання, за кімнатної температури ця реакція протікає дуже повільно.

Всі миш'якові сполуки є дуже сильними токсинами, які негативно впливають не тільки на шлунково-кишковий тракт, але і на нервову систему. Історії відомо багато гучних випадків отруєння миш'яком та його похідними. З'єднання миш'яку використовувалися як отрута у середньовічній Франції, вони були відомі ще древньому Римі, Греції. Популярність миш'яку як сильнодіючої отрути пояснюється тим, що виявити його в їжі практично нереально, він не має ні запаху, ні смаку. При нагріванні перетворюється на оксид миш'яку. Діагностувати отруєння миш'яком досить складно, оскільки воно має схожі симптоми з різними захворюваннями. Найчастіше отруєння миш'яком плутають із холерою.

Де застосовується миш'як?

Незважаючи на свою токсичність, похідні миш'яку застосовують не тільки для цькування мишей та щурів. Оскільки чистий миш'як має високу електропровідність, його використовують як легуючу добавку, яка надає таким напівпровідникам, як германій, кремній провідність необхідного типу. У кольоровій металургії миш'як застосовується як присадка, яка надає сплавам міцності, твердості та корозійної стійкості в загазованому середовищі. У скловаренні його додають у невеликих кількостях для освітлення стекол, крім того, він входить до складу знаменитого віденського скла. Нікелін використовують для фарбування скла у зелений колір. У шкіряній справі сульфатні сполуки миш'яку використовують при обробці шкір для видалення волосків. Миш'як входить до складу лаків та фарб. У деревообробній промисловості застосовують миш'як як антисептик. У піротехніці з сульфідних сполук миш'яку виготовляють «грецький вогонь», застосовують у виробництві сірників. Деякі сполуки миш'яку використовують як бойові отруйні речовини. Токсичні властивості миш'яку використовуються у стоматологічній практиці для умертвіння пульпи зуба. У медицині препарати миш'яку застосовують як ліки, що підвищують загальний тонус організму, для стимуляції збільшення кількості еритроцитів. Миш'як має пригнічуючу дію на утворення лейкоцитів, тому його використовують при лікуванні деяких форм лейкозу. Відомо величезна кількість медичних препаратів, створених на основі миш'яку, але останнім часом їх поступово замінюють менш токсичні ліки.

Незважаючи на свою токсичність, миш'як є одним із найнеобхідніших елементів. Під час роботи з його сполуками необхідно дотримуватися правил техніки безпеки, що допоможе уникнути небажаних наслідків.

Миш'як - хімічний елемент групи азоту (група 15 таблиці Менделєєва). Це сіра з металевим блиском тендітна речовина (α-миш'як) з ромбоедричною кристалічною решіткою. При нагріванні до 600°C сублімує As. При охолодженні пар виникає нова модифікація - жовтий миш'як. Вище 270 ° C всі форми As переходять в чорний миш'як.

Історія відкриття

Про те, що таке миш'як, було відомо задовго до визнання його хімічним елементом. У IV ст. до зв. е. Аристотель згадував про речовину під назвою «сандарак», яка, як тепер вважають, була реальгаром, або сульфідом миш'яку. На I столітті зв. е. письменники Пліній старший та Педаній Діоскорид описували аурипігмент-барвник As 2 S 3 . У ХІ ст. н. е. розрізнялися три різновиди «миш'яку»: білий (As 4 O 6), жовтий (As 2 S 3) та червоний (As 4 S 4). Сам елемент, ймовірно, вперше був виділений у XIII столітті Альбертом Великим, який відзначив появу металоподібної речовини, коли арсенікум, інша назва As 2 S 3 був нагрітий з милом. Але впевненості в тому, що цей учений-природознавець отримав чистий миш'як, немає. Перше справжнє свідоцтво виділення чистого датовано 1649 роком. Німецький фармацевт Йоган Шредер приготував миш'як, нагріваючи його оксид у присутності вугілля. Пізніше Нікола Лемері, французький лікар та хімік, спостерігав утворення цього хімічного елемента при нагріванні суміші його оксиду, мила та поташу. На початку XVIII століття миш'як був відомий як і унікальний напівметал.

Поширеність

У земній корі концентрація миш'яку невелика і становить 15 проміле. Він зустрічається в ґрунті та мінералах і може потрапити у повітря, воду та ґрунт завдяки вітровій та водній ерозії. Крім того, елемент надходить в атмосферу з інших джерел. Внаслідок виверження вулканів у повітря виділяється близько 3 тис. т миш'яку на рік, мікроорганізми утворюють 20 тис. т летючого метиларсину на рік, а в результаті спалювання викопного палива за той же період виділяється 80 тис. т.

Незважаючи на те, що As - смертельна отрута, вона є важливою складовою харчування деяких тварин і, можливо, людини, хоча необхідна доза не перевищує 0,01 мг/добу.

Миш'як вкрай важко перевести у водорозчинний або леткий стан. Той факт, що він досить мобільний означає, що великі концентрації речовини в якомусь одному місці з'явитися не можуть. З одного боку, це добре, але з іншого - легкість, з якою він поширюється, є причиною того, що забруднення миш'яком стає дедалі більшою проблемою. Через діяльність людини, в основному за рахунок видобутку та плавки, зазвичай немобільний хімічний елемент мігрує, і зараз його можна знайти не лише у місцях його природної концентрації.

Кількість миш'яку у земній корі становить близько 5 г на тонну. У космосі його концентрація оцінюється як 4 атоми на мільйон атомів кремнію. Цей елемент поширений. Невелика його кількість є у самородному стані. Як правило, утворення миш'яку чистотою 90-98% зустрічаються разом з такими металами, як сурма та срібло. Велика його частина, проте, входить до складу більш ніж 150 різних мінералів - сульфідів, арсенідів, сульфоарсенідів та арсенітів. Арсенопірит FeAsS є одним із найпоширеніших As-містких мінералів. Інші поширені сполуки миш'яку - мінерали реальгар As 4 S 4, аурипігмент As 2 S 3, лелінгіт FeAs 2 та енаргіт Cu 3 AsS 4 . Також часто зустрічається оксид миш'яку. Більшість цієї речовини є побічним продуктом виплавки мідних, свинцевих, кобальтових і золотих руд.

У природі існує лише один стабільний ізотоп миш'яку – 75 As. Серед штучних радіоактивних ізотопів виділяється 76 As з періодом напіврозпаду 26,4 год. Миш'як-72, -74 та -76 використовуються у медичній діагностиці.

Промислове виробництво та застосування

Металевий миш'як одержують при нагріванні арсенопіриту до 650-700 ° C без доступу повітря. Якщо ж арсенопірит та інші металеві руди нагрівати з киснем, As легко вступає з ним у з'єднання, утворюючи легко виганяється As 4 O 6 , також відомий як «білий миш'як». Пари оксиду збирають і конденсують, і пізніше очищають повторною сублімацією. Більшість As виробляється шляхом відновлення вуглецем з білого миш'яку, отриманого таким чином.

Світове споживання металевого миш'яку є відносно невеликим – лише кілька сотень тонн на рік. Більшість того, що споживається, надходить із Швеції. Він використовується в металургії через його металоїдні властивості. Близько 1% миш'яку застосовується у виробництві свинцевого дробу, оскільки він покращує округлість розплавленої краплі. Властивості підшипникових сплавів на основі свинцю покращуються як за тепловими, так і механічними характеристиками, коли вони містять близько 3% миш'яку. Наявність малої кількості цього хімічного елемента в свинцевих сплавах загартовує для використання в акумуляторних батареях і кабельної броні. Невеликі домішки миш'яку підвищують корозійну стійкість та теплові властивості міді та латуні. У чистому вигляді хімічний елементарний As використовується для нанесення бронзового покриття та в піротехніці. Високоочищений миш'як знаходить застосування у напівпровідниковій техніці, де він використовується з кремнієм та германієм, а також у формі арсеніду галію (GaAs) у діодах, лазерах та транзисторах.

З'єднання As

Так як валентність миш'яку дорівнює 3 і 5, і він має ряд ступенів окиснення від -3 до +5, елемент може утворювати різні види сполук. Найбільш важливе комерційне значення мають його форми яких є As 4 O 6 і As 2 O 5 . Миш'яковистий оксид, широко відомий як білий миш'як, - це побічний продукт випалу руд міді, свинцю та деяких інших металів, а також арсенопіриту та сульфідних руд. Він є вихідним матеріалом більшості інших сполук. Крім того, він використовується в пестицидах, служить знебарвлюючою речовиною у виробництві скла та консервантом для шкір. П'ятиокис миш'яку утворюється при дії окислювача (наприклад, азотної кислоти) на білий миш'як. Він є основним інгредієнтом інсектицидів, гербіцидів та клею для металу.

Арсин (AsH 3), безбарвний отруйний газ, що складається з миш'яку та водню, - це ще одна відома речовина. Речовину, звану також миш'яковистим воднем, одержують шляхом гідролізу металевих арсенідів та відновлення металів із сполук миш'яку в розчинах кислот. Він знайшов застосування як легуюча добавка в напівпровідниках та бойовий отруйний газ. У сільському господарстві велике значення мають миш'якова кислота (H 3 AsO 4), арсенат свинцю (PbHAsO 4) та арсенату кальцію [Са 3 (AsO 4) 2 ], які використовуються для стерилізації ґрунту та боротьби зі шкідниками.

Миш'як - хімічний елемент, що утворює безліч органічних сполук. Какодін (СН 3) 2 As−As(СН 3) 2 наприклад, використовується при підготовці широко використовуваного десиканта (осушуючого засобу) - какодилової кислоти. Складні органічні сполуки елемента застосовують у лікуванні деяких захворювань, наприклад, амебної дизентерії, викликаної мікроорганізмами.

Фізичні властивості

Що таке миш'як з погляду його фізичних властивостей? У найбільш стабільному стані він є крихкою твердою речовиною сталевого сірого кольору з низькою тепловою та електричною провідністю. Хоча деякі форми As є металоподібними, віднесення його до неметал - це більш точна характеристика миш'яку. Є й інші види миш'яку, але вони не дуже добре вивчені, особливо жовта метастабільна форма, що складається з молекул As 4 подібно до білого фосфору Р 4 . Миш'як виганяється при температурі 613 °C, і у вигляді пари він існує як молекули As 4 , які не дисоціюють до температури близько 800 °C. Повна дисоціація на молекули As 2 відбувається за 1700 °С.

Будова атома та здатність утворювати зв'язки

Електронна формула миш'яку - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 - нагадує азот і фосфор у тому, що у зовнішній оболонці є п'ять електронів, але він відрізняється від них наявністю 18 електронів у передостанній оболонці замість двох або восьми. Додавання 10 позитивних зарядів у ядрі під час заповнення п'яти 3d-орбіталей часто викликає загальне зменшення електронної хмари та збільшення електронегативності елементів. Миш'як у таблиці Менделєєва можна порівняти коїться з іншими групами, які наочно демонструють цю закономірність. Наприклад, загальновизнано, що цинк є електронегативнішим, ніж магній, а галій - ніж алюміній. Однак у наступних групах ця різниця зменшується, і багато хто не згоден з тим, що германій електронегативніший кремнію, незважаючи на розмаїтість хімічних доказів. Подібний перехід від 8 до 18-елементної оболонки від фосфору до миш'яку може збільшити електронегативність, але це залишається спірним.

Подібність зовнішньої оболонки As і P говорить про те, вони можуть утворювати атом на 3 за наявності додаткової незв'язаної електронної пари. Ступінь окислення має, отже, бути +3 або -3, залежно від відносної взаємної електронегативності. Будова миш'яку також говорить про можливість використання зовнішньої d-орбіталі для розширення октету, що дозволяє утворювати елементу 5 зв'язків. Вона реалізується лише за реакції з фтором. Наявність вільної електронної пари для утворення комплексних сполук (через донорство електронів) в атомі As проявляється набагато менше, ніж у фосфору та азоту.

Миш'як стабільний у сухому повітрі, але у вологому покривається чорним оксидом. Його пари легко згоряють, утворюючи As 2 O 3 . Що таке миш'як у вільному стані? Він практично не схильний до впливу води, лугів і неокислювальних кислот, але окислюється азотною кислотою до стану +5. З миш'яком реагують галогени, сірка, а багато металів утворюють арсеніди.

Аналітична хімія

Речовину миш'яку якісно можна виявити у вигляді жовтого аурипігменту, що випадає в осад під дією 25% розчину соляної кислоти. Сліди As зазвичай визначаються шляхом його перетворення в арсин, який можна виявити за допомогою тесту Марша. Арсин термічно розкладається, утворюючи чорне дзеркало з миш'яку всередині вузької трубки. За методом Гутцайта пробник, просочений під впливом арсина темніє через виділення ртуті.

Токсикологічна характеристика миш'яку

Токсичність елемента та його похідних широко змінюється у значних межах, від надзвичайно отруйного арсину та його органічних похідних до просто As, який відносно інертний. Про те, що таке миш'як, говорить про застосування його органічних сполук як бойові отруйні речовини (люїзит), везиканта і дефоліанту («Агент блю» на основі водної суміші 5% какодилової кислоти 26% її натрієвої солі).

Загалом похідні даного хімічного елемента подразнюють шкіру та викликають дерматит. Також рекомендується захист від вдихання миш'як-пилу, що містить, але більша частина отруєнь відбувається при його вживанні всередину. Гранично допустима концентрація As у пилу за восьмигодинний робочий день становить 0,5 мг/м 3 . Для арсина доза знижується до 0,05 частин на мільйон. Крім використання сполук даного хімічного елемента як гербіцидів та пестицидів, застосування миш'яку у фармакології дозволило отримати сальварсан – перший успішний препарат проти сифілісу.

Вплив на здоров'я

Миш'як є одним із найбільш токсичних елементів. Неорганічні сполуки даної хімічної речовини у природних умовах зустрічаються у невеликих кількостях. Люди можуть піддаватися впливу миш'яку через їжу, воду та повітря. Експозиція може також відбутися при контакті шкіри із зараженим ґрунтом або водою.

До впливу речовини також схильні люди, які з нею працюють, живуть у будинках, побудованих з обробленої ним деревини, та на землях сільськогосподарського призначення, де в минулому застосовувалися пестициди.

Неорганічний миш'як може викликати різні наслідки для здоров'я людини, такі як подразнення шлунка та кишечника, зниження виробництва червоних та білих клітин крові, зміна шкіри та подразнення легень. Передбачається, що поглинання значної кількості цієї речовини може збільшити шанси розвитку раку, особливо раку шкіри, легенів, печінки та лімфатичної системи.

Дуже високі концентрації неорганічного миш'яку є причиною безпліддя та викиднів у жінок, дерматитів, зниження опірності організму до інфекцій, проблем із серцем та ушкоджень мозку. Крім того, цей хімічний елемент може пошкодити ДНК.

Смертельна доза білого миш'яку дорівнює 100 мг.

Органічні сполуки елемента ні раку, ні пошкоджень генетичного коду не викликають, але високі дози можуть завдати шкоди здоров'ю людини, наприклад, викликати нервові розлади або біль у животі.

Властивості As

Основні хіміко-фізичні властивості миш'яку:

• Атомне число – 33.
• Атомна вага – 74,9216.
• Температура плавлення сірої форми – 814 °C при тиску 36 атмосфер.
• Щільність сірої форми – 5,73 г/см 3 при 14 °C.
• Щільність жовтої форми – 2,03 г/см 3 при 18 °C.
• Електронна формула миш'яку - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 .
• Стан окислення - -3, +3, +5.
• Валентність миш'яку – 3, 5.

Миш'як - хімічний елемент 5-групи 4-го періоду таблиці Менделєєва з атомним номером 33. Є крихким напівметалом сталевого забарвлення із зеленуватим відтінком. Сьогодні ми з вами докладніше розглянемо, що таке миш'як, і познайомимося з основними властивостями цього елемента.

Загальна характеристика

Унікальність миш'яку полягає в тому, що він зустрічається буквально скрізь - у гірських породах, воді, мінералах, ґрунті, рослинному та тваринному світі. Тому його часто називають не інакше як всюдисущий елемент. Миш'як безперешкодно розподіляється по всіх географічних регіонах планети Земля. Причиною цього є леткість і розчинність його сполук.

Назва елемента пов'язана з використанням для винищення гризунів. Латинське слово Arsenicum (формула миш'яку в періодичній таблиці - As) утворилося від грецького Arsen, що означає "сильний" або "потужний".

В організмі середньої дорослої людини міститься близько 15 мг цього елемента. В основному він концентрується в тонкому кишечнику, печінці, легенях та епітелії. Всмоктування речовини здійснюється шлунком та кишечником. Антагоністами миш'яку виступають сірка, фосфор, селен, деякі амінокислоти, а також вітаміни Е та С. Сам елемент погіршує всмоктування цинку, селену, а також вітамінів А, С, В9 та Е.

Як і багато інших речовин, миш'як може бути і отрутою, і ліками, все залежить від дози.

Серед корисних функцій такого елемента, як миш'як, можна виділити:

1. Стимулювання засвоєння азоту та фосфору.
2. Поліпшення кровотворення.
3. Взаємодія з цистеїном, білками та ліпоївою кислотою.
4. Ослаблення окисних процесів.

Добова потреба у миш'яку для дорослої людини становить від 30 до 100 мкг.

Історична довідка

Один з етапів розвитку людства носить назву «бронзовий», тому що в цей період люди змінили кам'яну зброю на бронзову. Даний метал є сплавом олова з міддю. Якось при виплавці бронзи майстри випадково використовували замість мідної руди продукти вивітрювання мідно-миш'якового сульфідного мінералу. Отриманий сплав легко відливався і добре кувався. Тоді ніхто ще не знав, що таке миш'як, але поклади його мінералів навмисно шукали для виробництва якісної бронзи. Згодом від цієї технології відмовилися, очевидно, через те, що при її використанні часто виникали отруєння.

У Стародавньому Китаї користувалися твердим мінералом під назвою реальгар (As 4 S 4). Його застосовували для різьблення по каменю. Так як під впливом температури і світла реальгар перетворювався на іншу речовину - As 2 S 3 від нього також незабаром відмовилися.

У 1 столітті до нашої ери римський вчений Пліній Старший разом з ботаніком та лікарем Діоскоридом описували мінерал миш'яку під назвою аурипігмент. Його назва перекладається з латини як «золота фарба». Речовину застосовували як жовтий барвник.

У середньовіччі алхіміки класифікували три форми елемента: жовту (сульфід As 2 S 3), червону (сульфід As 4 S 4) та білу (оксид As 2 Про 3). У 13 столітті при нагріванні жовтого миш'яку з милом алхіміки отримували металоподібну речовину. Найімовірніше, він був першим зразком чистого елемента, отриманого штучним чином.

Що таке миш'як у чистому вигляді, дізналися на початку 17 століття. Сталося це, коли Йоганн Шредер, відновлюючи деревним вугіллям оксид, виділив цей елемент. Через кілька років французькому хіміку Нікола Лемері вдалося отримати речовину шляхом нагрівання його оксиду у суміші з милом та поташом. У наступному столітті миш'як був добре відомий у статусі напівметалу.

Хімічні властивості

У періодичній системі Менделєєва хімічний елемент миш'як розташований у п'ятій групі та зарахований до сімейства азоту. У природних умовах він представлений єдиним стабільним нуклідом. Штучним шляхом одержують більше десяти радіоактивних ізотопів речовини. Діапазон значень періоду напіврозпаду вони досить широкий - від 2-3 хвилин за кілька місяців.

Хоча миш'як іноді і називають металом, він швидше відноситься до неметалів. У поєднанні з кислотами він не утворює солей, проте є сам по собі кислотоутворюючою речовиною. Саме тому елемент ідентифікують як напівметал.

Миш'як, як і фосфор, може бути в різних алотропних конфігураціях. Одна з них - сірий миш'як, є крихкою речовиною, яка на зламі має металевий блиск. Електропровідність даного напівметалу у 17 разів нижче, ніж у міді, але у 3,6 вище, ніж у ртуті. З підвищенням температури вона зменшується, що притаманно типових металів.

При швидкому охолодженні миш'якових пар до температури рідкого азоту (-196 ° С) можна отримати м'яку речовину жовтуватого кольору, що нагадує жовтий фосфор. При нагріванні та дії ультрафіолету жовтий миш'як моментально перетворюється на сірий. Реакція супроводжується виділенням тепла. Коли пари конденсуються в інертній атмосфері, утворюється ще одна форма речовини – аморфна. Якщо осадити пари миш'яку, на склі з'являється дзеркальна плівка.

Зовнішня електронна оболонка цієї речовини має таку ж будову, як фосфор та азот. Як і фосфор, миш'як утворює три ковалентні зв'язки. При сухому повітрі він має стійку форму, а з підвищенням вологості – тьмяніє та покривається чорною оксидною плівкою. При запаленні пари речовини горять блакитним полум'ям.

Так як миш'як інертний, на нього не впливають вода, луги і кислоти, які не мають окисних властивостей. При контакті речовини з розведеною азотною кислотою утворюється ортомиш'яковиста кислота, а з концентрованою - ортомиш'якова. Також миш'як реагує із сіркою, утворюючи сульфіди різного складу.

Знаходження у природі

У природних умовах такий хімічний елемент, як миш'як, часто зустрічається у сполуках із міддю, нікелем, кобальтом та залізом.

Склад мінералів, що утворює речовину, зумовлений його напівметалевими властивостями. На сьогоднішній день відомо понад 200 мінералів цього елемента. Так як миш'як може перебувати в негативному та позитивному ступенях окислення, він легко взаємодіє з багатьма іншими речовинами. При позитивному окисненні миш'яку він виконує функції металу (у сульфідах), а при негативному - неметалла (в арсенідах). Мінерали, що містять цей елемент, мають досить складний склад. У кристалічній решітці напівметал може замінювати атоми сірки, сурми та металів.

Багато сполук металів з миш'яком з погляду складу скоріш ставляться немає арсенідам, а до інтерметалевих сполук. Деякі їх відрізняються змінним змістом головного елемента. В арсенідах одночасно можуть бути відразу кілька металів, атоми яких при близькому радіусі іонів можуть заміщати один одного. Усі мінерали, які зараховують до арсенідів, наділені металевим блиском, непрозорі, важкі та міцні. Серед природних арсенідів (загалом їх близько 25) можна відзначити такі мінерали: скуттерудит, раммельсбрергіт, нікелін, лелінгрит, кліносаффлоріт та інші.

Цікавими з точки зору хімії є ті мінерали, в яких миш'як присутній одночасно з сіркою та відіграє роль металу. Вони мають дуже складну будову.

Природні солі миш'якової кислоти (арсенати) можуть мати різне забарвлення: еририт - кобальтове; симплезит, аннабергіт та скорид – зелену, а рузвельтит, кеттигіт та гернесит – безбарвну.

За своїми хімічними властивостями миш'як досить інертний, тому його можна зустріти в самородному стані у вигляді кубиків, що зрослися, і голочок. Вміст домішок у самородку вбирається у 15 %.

У ґрунті вміст миш'яку коливається в межах 0,1-40 мг/кг. У районах вулканів та місцях, де залягає миш'якова руда, цей показник може сягати 8 г/кг. Рослини у таких місцях гинуть, а тварини хворіють. Подібна проблема характерна для степів та пустель, де не відбувається вимивання елемента із ґрунту. Збагаченими вважаються глинисті породи, тому що в них вміст миш'яковистих речовин вчетверо більший, ніж у звичайних.

Коли чиста речовина в процесі біометилювання перетворюється на летючу сполуку, вона може виноситися з ґрунту не тільки водою, а й вітром. У звичайних районах концентрація миш'яку повітря становить у середньому 0,01 мкг/м 3 . У промислових районах, де працюють заводи та електростанції, цей показник може досягати і 1 мкг/м 3 .

Помірна кількість миш'яковистих речовин може міститися у складі мінеральної води. У лікувальних мінеральних водах, відповідно до загальноприйнятих нормативів, концентрація миш'яку має перевищувати 70 мкг/л. Тут варто зазначити, що навіть за більш високих показників отруєння може статися лише за регулярного вживання такої води.

У природних водах елемент може бути в різних формах і сполуках. Тривалентний миш'як, наприклад, набагато токсичніше, ніж пятивалентний.

Отримання миш'яку

Елемент одержують як побічний продукт переробки свинцевих, цинкових, мідних та кобальтових руд, а також під час добування золота. У складі деяких поліметалевих руд вміст миш'яку може сягати 12 %. При їх нагріванні до 700 °С відбувається сублімація - перехід речовини з твердого стану газоподібний, минаючи рідке. Важливою умовою цього процесу є відсутність повітря. При нагріванні миш'якових руд на повітрі утворюється летючий оксид, який отримав назву «білий миш'як». Піддавши його конденсації з вугіллям, відновлюють чистий миш'як.

Формула отримання елемента виглядає так:

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

Видобуток миш'яку відноситься до небезпечних виробництв. Парадоксальним є той факт, що найбільше забруднення навколишнього середовища цим елементом відбувається не поблизу підприємств, що його виробляють, а біля електростанцій та заводів кольорової металургії.

Ще один парадокс полягає в тому, що обсяги одержання металевого миш'яку перевищують потребу в ньому. У сфері видобутку металів це дуже рідкісне явище. Надлишки миш'яку доводиться утилізувати шляхом поховання металевих контейнерів у старі шахти.

Найбільші поклади миш'якових руд зосереджені у країнах:

1. Мідно-миш'якові - США, Грузія, Японія, Швеція, Норвегія та держави Середньої Азії.
2. Золото-миш'якові - Франція та США.
3. Миш'яково-кобальтові - Канада та Нова Зеландія.
4. Миш'яково-олов'яні - Англія та Болівія.

Визначення

Лабораторне визначення миш'яку здійснюється шляхом осадження жовтих сульфідів із солянокислих розчинів. Сліди елемента визначають методом Гутцейта чи з допомогою реакції Марша. Останні півстоліття було створено всілякі чутливі методики аналізу, які дозволяють виявити навіть дуже мало даної речовини.

Деякі сполуки миш'яку аналізують за допомогою гібридного селективного методу. Він передбачає відновлення досліджуваної речовини у летючий елемент арсин, який потім виморожують у ємності, охолодженої за допомогою рідкого азоту. Згодом при повільному підігріві вмісту ємності різні арсини починають випаровуватися окремо один від одного.

Промислове використання

Практично 98% миш'яку, що видобувається, не застосовують у чистому вигляді. Широке використання у різних галузях промисловості отримали його сполуки. Щороку йде видобуток та переробка сотень тон миш'яку. Його додають у підшипникові сплави для підвищення їх якості, застосовують для підвищення твердості кабелів та свинцевих акумуляторів, а також використовують у виробництві напівпровідникових приладів разом із германієм або кремнієм. І це лише наймасштабніші напрями.

Як легуюча добавка миш'як надає провідність деяким «класичним» напівпровідникам. Його добавка до свинцю значно збільшує міцність металу, а до міді – плинність, твердість та корозійну стійкість. Миш'як також іноді додають у деякі сорти бронз, латунів, бабітів та типографічних сплавів. Однак найчастіше металурги намагаються все ж таки уникати використання цієї речовини, оскільки вона небезпечна для здоров'я. Для деяких металів велика кількість миш'яку також шкідлива, оскільки вони погіршують властивості вихідного матеріалу.

Оксид миш'яку знайшов застосування в скловаренні як освітлювач скла. У цьому напрямі його використовували ще давні склодуви. Миш'яковисті сполуки є сильним антисептичним засобом, тому з їх допомогою консервують хутра, чучела і шкури, а також створюють фарби для водного транспорту, що не обростають, і просочення для деревини.

Завдяки біологічній активності деяких похідних миш'яку речовина використовується у виробництві стимуляторів росту рослин, а також лікарських препаратів, у тому числі протиглистових засобів для худоби. Кошти, що містять даний елемент, застосовують для боротьби з бур'янами, гризунами та комах. Раніше, коли люди не замислювалися, про те, чи можна миш'як використовувати для продуктів харчування, у сільському господарстві елемент мав ширше застосування. Однак після виявлення його отруйних властивостей речовині довелося шукати заміну.

Важливими областями застосування даного елемента є виробництво мікросхем, волоконної оптики, напівпровідників, плівкової електроніки, а також вирощування мікрокристалів для лазерів. Для цього використовують газоподібні арсини. А виготовлення лазерів, діодів та транзисторів не обходиться без арсенідів галію та індія.

Медицина

У тканинах та органах людини елемент представлений головним чином у білковій фракції, меншою мірою - у кислоторозчинній. Він бере участь у бродінні, гліколізі та окисно-відновних реакціях, а також забезпечує розпад складних вуглеводів. У біохімії сполуки даної речовини використовуються як специфічні ферментні інгібітори, які необхідні для вивчення метаболічних реакцій. Миш'як необхідний людському організму як мікроелемент.

Застосування елемента в медицині менш широке, ніж у виробництві. Його мікроскопічні дози використовуються для діагностики усіляких захворювань та патологій, а також лікування стоматологічних хвороб.

У стоматології миш'як застосовує видалення пульпи. Невелика порція пасти містить миш'яковисту кислоту, буквально за добу забезпечує відмирання зуба. Завдяки її дії видалення пульпи проходить безболісно і безперешкодно.

Широке застосування миш'як отримав також у лікуванні легких форм лейкозу. Він дозволяє знизити або навіть придушити патологічне формування лейкоцитів, а також стимулювати червоне кровотворення та виділення еритроцитів.

Миш'як як отрута

Усі сполуки даного елемента є отруйними. Гостре отруєння миш'яком призводить до болю в животі, діареї, нудоті та пригнічення центральної нервової системи. Симптоматика інтоксикації цією речовиною нагадує симптоматику холери. Тому раніше у судовій практиці часто траплялися випадки навмисного отруєння миш'яком. У кримінальних цілях елемент найчастіше використовувався як триоксиду.

Симптоми інтоксикації

Спочатку отруєння миш'яком проявляється металевим смаком у роті, блюванням і болями в животі. Якщо не вжити заходів, можуть розпочатися судоми та навіть параліч. У найгіршому випадку отруєння може призвести до смерті.

Причиною отруєння можуть стати:

1. Вдихання пилу, що містить миш'яковисті сполуки. Відбувається, як правило, на заводах з отримання миш'яку, на яких не дотримуються правил охорони праці.
2. Вживання отруєної їжі чи води.
3. Застосування деяких лікарських засобів.

Перша допомога

Найбільш загальнодоступною та відомою протиотрутою у разі інтоксикації миш'яком є ​​молоко. Білок, що міститься в ньому, казеїн утворює з отруйною речовиною нерозчинні сполуки, які не можуть всмоктуватися в кров.

У разі гострого отруєння для швидкої допомоги потерпілому потрібно зробити промивання шлунка. У лікарняних умовах проводять також гемодіаліз, орієнтований на очищення нирок. З лікарських препаратів застосовують універсальний антидот – "Унітіол". Додатково можуть бути використані речовини-антагоністи: селен, цинк, сірка та фосфор. Надалі хворому обов'язково призначають комплекс з амінокислот та вітамінів.

Дефіцит миш'яку

Відповідаючи питанням: «Що таке миш'як?», слід зазначити, що у невеликих кількостях він необхідний людському організму. Елемент вважається імунотоксичним, умовно есенційним. Він бере участь практично у всіх найважливіших біохімічних процесах людського організму. На дефіцит цієї речовини можуть вказувати такі ознаки: зниження в крові концентрації тригліцеридів, погіршення розвитку та зростання організму.

Як правило, за відсутності серйозних проблем зі здоров'ям про нестачу миш'яку в раціоні переживати не доводиться, оскільки елемент міститься чи не в усіх продуктах рослинного та тваринного походження. Цією речовиною особливо багаті морепродукти, злаки, виноградне вино, соки та питна вода. Протягом доби з організму виводиться 34% миш'яку.

При анемії речовину приймають для підвищення апетиту, а при отруєнні селеном він виступає дієвою протиотрутою.

З'єднання миш'яку (англ. і франц. Arsenic, нім. Arsen) відомі дуже давно. У III – II тисячоліттях до н. е. вже вміли отримувати сплави міді із 4 - 5% миш'яку. У учня Аристотеля, Теофраста (IV - III в. е.) що у природі червоний сульфід миш'яку називається реальгаром; Пліній називає жовтий сірчистий миш'як Аs 2 S 3 аурипігментом (Auripigmentum) – забарвлений у золотистий колір, а пізніше він отримав назву орпімент (orpiment). Давньогрецьке слово арсенікон, а також сандарак відносяться головним чином до сірчистих сполук. У І ст. Діоскорид описав випалювання аурипігменту і продукт, що при цьому утворюється, - білий миш'як (Аs 2 O 3). У алхімічний період розвитку хімії вважалося незаперечним, що арсенік (Arsenik) має сірчисту природу, оскільки сірка (Sulphur) вважалася " батьком металів " , те й арсенику приписували чоловічі властивості. Невідомо, коли саме вперше було отримано металевий миш'як. Зазвичай це відкриття приписується Альберту великому (ХІІІ ст.). Забарвлення міді при добавках миш'яку в білий сріблястий колір алхіміки розглядали як перетворення міді на срібло і приписували таку "трансмутацію" могутній силі миш'яку. У середні віки і в перші століття нового часу стали відомі отруйні властивості миш'яку. Втім, ще Діоскорид (Iв.) рекомендував хворим на астму вдихання парів продукту, що отримується при нагріванні реальгару зі смолою. Парацельс вже широко застосовував білий миш'як та інші сполуки миш'яку для лікування. Хіміки та гірники ХV – ХVII ст. знали про здатність миш'яку сублімуватися та утворювати пароподібні продукти зі специфічним запахом та отруйними властивостями. Василь Валентин згадує про добре відоме металургам ХVI ст. доменного диму (Huttenrauch) та його специфічний запах. Грецька (і латинська) назва миш'яку, що належала до сульфідів миш'яку, походить від грецької чоловічої. Є й інші пояснення про виходження цієї назви, наприклад від арабського arsa paki, що означав "глибоко в тіло проникаюча нещасна отрута"; мабуть, араби запозичували цю назву від греків. Російська назва миш'як відома з давніх-давен. У літературі воно з'явилося з часів Ломоносова, який вважав миш'як напівметал. Поряд із цією назвою у ХМVIII ст. вживалося слово арсенік, а миш'яком називали As 2 O 3 . Захаров (1810) пропонував назву миш'яковик, але він не прищепився. Слово миш'як, мабуть, запозичене російськими ремісниками у тюркських народів. Азербайджанською, узбецькою, фарсидською та іншими східними мовами миш'як називався маргумуш (мар - убити, муш - миша); Російська миш'як, ймовірно, спотворена миша-отрута, або миша-отрута.

ВИЗНАЧЕННЯ

Миш'як- 33-ий елемент Періодичної таблиці. Позначення – As від латинського «arsenicum». Розташований у четвертому періоді, VA групі. Належить до напівметалів. Заряд ядра дорівнює 33.

Миш'як зустрічається в природі переважно в з'єднаннях з металами або сіркою і лише зрідка у вільному стані. Зміст миш'яку в земній корі становить 0,0005%.

Зазвичай миш'як отримують з миш'яковистого колчедану FeAsS.

Атомна та молекулярна маса миш'яку

Відносна молекулярна маса речовини(M r) - це число, що показує, у скільки разів маса даної молекули більша за 1/12 маси атома вуглецю, а відносна атомна маса елемента(A r) — у скільки разів середня маса атомів хімічного елемента більша за 1/12 маси атома вуглецю.

Оскільки у вільному стані миш'як існує у вигляді одноатомних молекул As, значення його атомної та молекулярної мас збігаються. Вони дорівнюють 74,9216.

Алотропія та алотропні модифікації миш'яку

Подібно до фосфору миш'як існує у вигляді декількох алотропічних форм. При швидкому охолодженні пари (що складається з молекул As 4) утворюється неметалічна фракція - жовтий миш'як (щільність 2,0 г/см 3), ізоморфний білому фосфору і подібно до нього розчинний у сірковуглецю. Ця модифікація менш стійка, ніж білий фосфор, і за дії світла чи слабкому нагріванні легко перетворюється на металеву модифікацію - сірий миш'як (рис. 1). Він утворює сіро-сталеву крихку кристалічну масу з металевим блиском на свіжому зламі. Щільність дорівнює 5,75 г/см3. Під час нагрівання під нормальним тиском він сублімується. Має металеву електричну провідність.

Мал. 1. Сірий миш'як. Зовнішній вигляд.

Ізотопи миш'яку

Відомо, що в природі миш'як може бути у вигляді єдиного стабільного ізотопу 75 As. Масове число дорівнює 75, ядро ​​атома містить тридцять три протони та сорок два нейтрони.

Існує близько 33 штучних не стабільних ізотопів миш'яку, а також десять ізомерних станів ядер, серед яких найбільш довгоживучим є ізотоп 73 As з періодом напіврозпаду рівним 80,3 дня.

Іони миш'яку

На зовнішньому енергетичному рівні атома миш'яку є п'ять електронів, які є валентними:

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

Через війну хімічного взаємодії миш'як віддає свої валентні електрони, тобто. є їх донором, і перетворюється на позитивно заряджений іон:

As 0 -3e → As 3+;

As 0 -5e → As 5+.

Молекула та атом миш'яку

У вільному стані миш'як існує у вигляді одноатомних молекул As. Наведемо деякі властивості, що характеризують атом та молекулу миш'яку:

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1