Che cosa è l'arsenico? Caratteristiche, proprietà e applicazioni

Arsenico – chimica elemento del gruppo azoto (gruppo 15 della tavola periodica). Questo lucentezza metallica grigia sostanza fragile (α-arsenico) con un reticolo cristallino romboedrica. Quando riscaldata a 600 ° C Come sublima. Dopo il raffreddamento, un vapore, una nuova modifica – arsenico giallo. Sopra 270 ° C tutte le Come si stanno muovendo nella arsenico nero.

La storia della scoperta

Il fatto che questo arsenico era conosciuto molto prima che il riconoscimento dei suoi elementi chimici. La IV c. AC. e. Aristotele parlava di una sostanza chiamata "sandarak", che ora è creduto di avere stato realgar o solfuro di arsenico. E nel I secolo aC. e. Pliniy Starshy e scrittori Pedany Dioscoride descritto Auripigment – colorante As ₂ S _3. Nel XI. n. e. differivano tre varietà bianca "arsenico" (As ₄ O _6), giallo (As ₂ S _3), e rosso (come ₄ S _4). L'elemento stesso, probabilmente è stato isolato nel XIII secolo, Alberto Magno, che ha notato la comparsa di sostanza simile al metallo quando Ars, noto anche come As ₂ S ₃ è stato riscaldato con acqua e sapone. Ma la fiducia nel fatto che il naturalista era puro arsenico, n. La prima prova reale della dotazione di puro elemento chimico è datata al 1649. farmacista tedesco Iogann Shreder preparato arsenico, riscaldandolo in presenza di monossido di carbonio. Dopo Nicolas Lemery, medico e chimico francese osservata la formazione di questo elemento chimico riscaldando una miscela di un ossido, e saponi potassici. All'inizio del XVIII secolo, arsenico era già noto come un unico semi-metallo.

prevalenza

crosta e terrestre è bassa concentrazione di arsenico era 1,5 ppm. Si trova nel suolo e minerali e può entrare in aria, acqua e suolo a causa di vento ed erosione di acqua. Inoltre, un elemento entra nell'atmosfera da altre fonti. Come risultato di eruzioni vulcaniche nell'aria viene rilasciato circa 3 mila. T arsenico all'anno, microrganismi formano 20 mila. T metilarsina volatili all'anno, e come risultato della combustione di combustibili fossili nello stesso periodo è assegnato 80 mila. T.

Nonostante il fatto che le Come – un veleno mortale, è una componente importante del potere di alcuni animali e, eventualmente, umana, anche se la dose necessaria non supera 0,01 mg / die.

Arsenico è estremamente difficile da tradurre in uno stato idrosolubile o volatili. Il fatto che è abbastanza mobili, significa che una grande concentrazione della sostanza in un posto non può apparire. Da un lato, questo è un bene, ma dall'altra – la facilità con cui si diffonde, è la ragione che la contaminazione da arsenico sta diventando un problema più grande. A causa delle attività umane, principalmente attraverso estrazione e di fusione, di solito migra immobile elementi chimici, e ora può essere trovata non solo nei luoghi della sua concentrazione naturale.

La quantità di arsenico nella crosta è di circa 5 g per tonnellata. Nello spazio, si stima come la concentrazione di 4 atomi per milione di atomi di silicio. Questo elemento è ampiamente distribuito. Una piccola quantità è presente allo stato nativo. Tipicamente, la formazione di 90-98% di purezza arsenico verifica insieme con metalli come antimonio e argento. La maggior parte di esso, tuttavia, è una parte di più di 150 diversi minerali – solfuri, arsenides, sulphoarsenides e arsenito. Arsenopyrite FeAsS è uno dei più comuni minerali As-cuscinetto. Altri composti comune arsenico – minerali realgar Come ₄ S _4, Auripigment As ₂ S _3, Feas löllingite e enargite ₂ Cu ₃ AsS _4. Anche ossido di arsenico comune. La maggior parte di questo materiale è un sottoprodotto della fusione del rame, piombo, cobalto, e minerali di oro.

In natura, c'è solo un isotopo stabile di arsenico – ⁷⁵ Come. Tra gli isotopi radioattivi artificiali rilasciati ⁷⁶ Come c tempo di dimezzamento di 26,4 ore. Arsenico-72, -74 e -76 sono utilizzati nella diagnostica medica.

produzione industriale e uso

Metallo arsenico arsenopyrite preparato mediante riscaldamento a 650-700 ° C senza accesso di aria. Se arsenopirite e altri minerali metallici riscaldati con l'ossigeno, il Come reagisce facilmente con loro in forma composta sublima rapidamente Come ₄ O _6, noto anche come "arsenico bianco". vapori di ossido sono stati raccolti e condensati, e successivamente ri-purificato mediante sublimazione. Come la maggior parte è prodotta da riduzione del carbonio di arsenico bianco così ottenuto.

Il consumo mondiale di arsenico metallico è relativamente piccola – solo poche centinaia di tonnellate all'anno. Molto di ciò che si consuma, viene dalla Svezia. E 'utilizzato in metallurgia per le sue proprietà metalloidi. Circa 1% dell'arsenico è utilizzato nella fabbricazione di pallini di piombo, in quanto migliora la rotondità delle goccioline fuse. Le proprietà della lega cuscinetto a base di piombo sono migliorati sia nelle caratteristiche termiche e meccaniche quando contengono circa il 3% di arsenico. La presenza di piccole quantità di questo elemento chimico in leghe di piombo tempra loro per uso in batterie e l'armatura del cavo. Piccole impurità sono arsenico resistenza aumento corrosione e proprietà termiche di rame e ottone. La sostanza chimica elementare puro come il bronzo è usato per l'applicazione di rivestimenti e nella pirotecnica. arsenico altamente trova applicazione nella tecnologia dei semiconduttori, dove viene utilizzato con silicio e germanio, così come nella forma di arseniuro di gallio (GaAs) nei diodi laser, e transistor.

come composti

Poiché arsenico valenza è 3 e 5, ed ha diversi stati di ossidazione da -3 a +5, l'elemento può formare vari tipi di composti. I più importanti di rilevanza commerciale i suoi ossidi, fondamentali forme di cui sono As ₄ O ₆ e As ₂ O _5. ossido arsenous, comunemente noto come arsenico bianco, – un sottoprodotto torrefazione minerali di rame, piombo e altri metalli, così come minerali di solfuro e arsenopirite. Egli è il materiale di partenza per la maggior parte degli altri composti. Inoltre, viene utilizzato in pesticidi, utilizzato decolorazione agente nella fabbricazione di vetro e conservante per la pelle. arsenico pentossido si forma quando esposto al ossidante (ad esempio acido nitrico) all'arsenico bianco. È l'ingrediente principale di insetticidi, erbicidi e l'adesivo per il metallo.

Arsina (AsH _3), gas tossico incolore costituito da idrogeno e arsenico, – è un'altra sostanza nota. La sostanza, detto anche idrogeno arsenicale vengono preparati mediante idrolisi di arsenides metallo, e il recupero di metalli da composti di arsenico in soluzioni acide. Ha trovato applicazione come drogante nei semiconduttori e gas velenosi militare. In agricoltura, acido arsenico grande importanza (H ₃ AsO _4), arseniato di piombo (PbHAsO ₄₎ e arseniato di calcio [Ca ₃ (AsO _{4) 2],} che sono utilizzati per sterilizzare il controllo del terreno e nocivo.

elemento chimico formare una pluralità di composti organici – arsenico. Kakodin (CH _{3) 2} As-As _{(CH3) 2,} ad esempio, utilizzata nella preparazione di un essiccante ampiamente utilizzato (agente essiccante) – acido dimetilarsinico. Complesso composto organico di un elemento utilizzato nel trattamento di alcune malattie come dissenteria causate da microrganismi.

proprietà fisiche

Qual è l'arsenico in termini delle sue proprietà fisiche? Nel suo stato più stabile, è un colore grigio acciaio solido fragile a bassa conducibilità termica ed elettrica. Anche se alcune forme di quanto sono simile al metallo, il suo incarico di non-metalli – una caratterizzazione più precisa di arsenico. Ci sono altri tipi di arsenico, ma non sono molto ben studiati, forma metastabile soprattutto giallo, costituito da molecole Come _4, come il bianco fosforo P _4. sublima arsenico ad una temperatura di 613 ° C, e come vapore esiste come molecole con _4, che non dissociano ad una temperatura di circa 800 ° C. completa dissociazione di molecole sulla As ₂ avviene a 1700 ° C.

struttura atomica e la capacità di formare legami

arsenico formula elettronico – 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ^{3 –} come azoto e fosforo che ha cinque elettroni nel guscio esterno, ma si differenzia da loro in presenza di 18 elettroni nel guscio penultimo invece di due o otto. Aggiunta di 10 cariche positive nel nucleo durante il riempimento cinque 3d-orbitali spesso provoca diminuzione generale della nuvola di elettroni e aumentando elementi elettronegatività. Arsenico nella tavola periodica può essere confrontato con altri gruppi, che dimostrano chiaramente questo schema. Ad esempio, è generalmente accettato che lo zinco è più elettronegativo magnesio e gallio – di alluminio. Tuttavia, nel seguente gruppo, questa differenza si riduce, e molti non sono d'accordo con il fatto che la Germania elettronegatività del silicio, nonostante l'abbondanza di prove chimico. Questa transizione da 8 a membrana 18 celle da fosforo all'arsenico può aumentare l'elettronegatività, ma rimane controverso.

Somiglianza come il guscio esterno e P indica che possono formare tre legami covalenti per atomo in presenza della coppia di elettroni non legata supplementare. L'ossidazione deve quindi essere +3 o -3, a seconda della relativa elettronegatività reciproca. La struttura di arsenico suggerisce anche la possibilità di utilizzare un esterno orbitali-d per l'espansione dell'ottetto che consente all'elemento di formare un legame 5. Esso si realizza solo nella reazione con fluoro. La presenza di una coppia di elettroni liberi per la formazione di composti complessi (tramite donazione di elettroni) Come in atomo appare molto più piccolo del fosforo e azoto.

Arsenico è stabile in aria secca, ma in umido rivestita con ossido nero. I suoi vapori sono bruciati facilmente formare As ₂ O _3. Qual è l'arsenico allo stato libero? Non è praticamente esposto all'acqua, alcali e acidi non ossidanti, ma è ossidato con acido nitrico a uno stato +5. Poiché arsenico reagire alogeni, zolfo, e molti metalli formano arsenides.

chimica analitica

La sostanza può essere rilevato qualitativamente arsenico come orpimento giallo precipita sotto l'azione di soluzione al 25% di acido cloridrico. Tracce di As, solitamente determinati dalla sua conversione in arsina, che può essere rilevato dal test March. Arsina viene decomposto termicamente per formare uno specchio nero di arsenico all'interno del tubo stretto. Con il metodo sonda Gutzeit impregnato con cloruro di mercurio sotto l'azione di arsina oscurata a causa della precipitazione del mercurio.

caratteristiche tossicologiche arsenico

tossicità cellulare e suoi derivati sono ampiamente varia entro ampi limiti, da arsina estremamente tossici e suoi derivati organici semplicemente come, che è relativamente inerte. Cioè arsenico, detto uso dei suoi composti organici come agenti di guerra chimica (Lewisite) e agente defoliante blister ( "agente blue" basato su una miscela acquosa di 5% di acido dimetilarsinico, 26% di sale sodico di esso).

In generale, i derivati di questo elemento chimico irritare la pelle e causare dermatiti. Anche raccomandato protezione da inalazione di polveri contenenti arsenico, ma la maggior parte avvelenamento avviene quando ingerita. concentrazione massima ammissibile di As in polvere al giorno di otto ore è di 0,5 mg / m ^3. Per la dose arsina è ridotta a 0,05 parti per milione. Inoltre l'uso di composti della elemento chimico come erbicidi e pesticidi, arsenico applicazione in farmacologia prodotto salvarsan – primo farmaco efficace contro la sifilide.

Impatto sulla salute

L'arsenico è uno degli elementi più tossici. Composti inorganici del prodotto chimico trovano naturalmente in piccole quantità. Gli utenti possono essere esposti ad arsenico attraverso cibo, acqua e aria. L'esposizione può avvenire anche su contatto della pelle con il suolo contaminato o acqua.

il contenuto di arsenico è piuttosto basso in alimenti. Tuttavia, i suoi livelli nei pesci e frutti di mare possono essere molto elevati, in quanto assorbono elemento attivo chimica dell'acqua in cui vivono. Una quantità significativa di arsenico inorganico nei pesci può essere un pericolo per la salute umana.

Gli effetti delle sostanze sono soggette anche alle persone che lavorano con loro, vivono in case costruite di legno trattato con loro, e su terreni agricoli, che in passato utilizzati pesticidi.

l'arsenico inorganico può causare vari effetti sulla salute quali irritazione dello stomaco e degli intestini, riduzione della produzione di globuli rossi e bianchi, il cambiamento della pelle e irritazione dei polmoni. Si presume che l'assorbimento di una quantità significativa di questa sostanza può aumentare le probabilità di sviluppare il cancro, in particolare il cancro della pelle, del polmone, del fegato e del sistema linfatico.

Concentrazioni molto elevate di arsenico inorganico sono la causa di infertilità e aborto spontaneo nelle femmine, dermatite, abbassando la resistenza alle infezioni, problemi cardiaci e danni cerebrali. Inoltre, questo elemento chimico è in grado di danneggiare il DNA.

Dose letale arsenico bianco è di 100 mg.

Il composto organico di un elemento o il cancro, o danneggiare il codice genetico non causano, ma alte dosi può causare danni alla salute umana, tale da causare disturbi nervosi o dolore addominale.

come proprietà

proprietà fisiche di arsenico seguenti sostanze chimiche di base e:

• numero atomico – 33.
• peso atomico – 74,9216.
• Punto di fusione muffa grigia – 814 ° C ad una pressione di 36 atmosfere.
• Densità muffa grigia – 5.73 g / cm ³ a 14 ° C.
• La densità del modulo giallo – 2,03 g / cm ³ a 18 ° C.
• arsenico formula elettronico – 1s 2s ² 2p ^{2 2 6} 3s 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p _^3.
• stato di ossidazione – -3, +3, +5.
• Valenza di arsenico – 3, 5.