Към кой елемент принадлежи атомът арсен? Периодична система от елементи на Менделеев - арсен
арсен - химичен елементазотни групи (група 15 от периодичната таблица). Това е крехко вещество (α-арсен) сиво с метален блясък с ромбоедрична кристална решетка. При нагряване до 600°C As сублимира. Когато парата се охлади, се появява нова модификация - жълт арсен. Над 270°C всички форми на As се превръщат в черен арсен.
История на откритията
Какво е арсенът, беше известно много преди признаването му като химичен елемент. През IV век. пр.н.е д. Аристотел споменава вещество, наречено сандарак, за което сега се смята, че е реалгар или арсенов сулфид. И през 1 век от н.е. д. писателите Плиний Стари и Педаний Диоскорид описват орпимент - багрило As 2 S 3 . През XI век. н. д. бяха разграничени три разновидности на "арсен": бял (As 4 O 6), жълт (As 2 S 3) и червен (As 4 S 4). Самият елемент вероятно е бил изолиран за първи път през 13 век от Албертус Магнус, който забелязал появата на металоподобно вещество, когато арсеник, друго име за As 2 S 3 , се нагрява със сапун. Но няма сигурност, че този естествен учен е получил чист арсен. Първото автентично доказателство за чист добив е от 1649 г. Германският фармацевт Йохан Шрьодер приготвя арсен чрез нагряване на неговия оксид в присъствието на въглища. По-късно Никола Лемери, френски лекар и химик, наблюдава образуването на този химичен елемент чрез нагряване на смес от неговия оксид, сапун и поташ. В началото на 18 век арсенът вече е известен като уникален полуметал.
Разпространение
IN земната кораконцентрацията на арсен е ниска и възлиза на 1,5 ppm. Среща се в почвата и минералите и може да бъде изпуснат във въздуха, водата и почвата чрез вятърна и водна ерозия. Освен това елементът навлиза в атмосферата от други източници. В резултат на вулканични изригвания във въздуха се отделят около 3 хиляди тона арсен годишно, микроорганизмите образуват 20 хиляди тона летлив метиларзин годишно, а в резултат на изгарянето на изкопаеми горива се отделят 80 хиляди тона над същия период.
Въпреки факта, че As е смъртоносна отрова, той е важен компонент от диетата на някои животни и вероятно хора, въпреки че необходимата доза не надвишава 0,01 mg / ден.
Арсенът е изключително труден за превръщане във водоразтворимо или летливо състояние. Фактът, че е доста подвижен, означава, че не могат да се появят големи концентрации на веществото на едно място. От една страна, това е добре, но от друга страна, лекотата, с която се разпространява, е причината замърсяването с арсен да се превръща във все по-голям проблем. Поради човешката дейност, главно чрез добив и топене, обикновено неподвижният химичен елемент мигрира и сега може да се намери не само в местата на естествената му концентрация.
Количеството арсен в земната кора е около 5 g на тон. В космоса концентрацията му се оценява на 4 атома на милион силициеви атома. Този елемент е широко разпространен. Малко количество присъства в родното състояние. Като правило образувания от арсен с чистота 90-98% се срещат заедно с метали като антимон и сребро. По-голямата част от него обаче влиза в състава на повече от 150 различни минерала – сулфиди, арсениди, сулфоарсениди и арсенити. Арсенопиритът FeAsS е един от най-често срещаните минерали, съдържащи As. Други често срещани съединения на арсена са минералите реалгар As 4 S 4 , орпимент As 2 S 3 , лелингит FeAs 2 и енаргит Cu 3 AsS 4 . Арсеновият оксид също е често срещан. Повечето от това вещество е страничен продукт от топенето на медни, оловни, кобалтови и златни руди.
В природата има само един стабилен изотоп на арсена - 75 As. Сред изкуствените радиоактивни изотопи се откроява 76 As с период на полуразпад 26,4 ч. Арсен-72, -74 и -76 се използват в медицинската диагностика.
Промишлено производство и приложение
Металният арсен се получава чрез нагряване на арсенопирит до 650-700 °C без въздух. Ако арсенопиритът и други метални руди се нагряват с кислород, тогава As лесно влиза в комбинация с него, образувайки лесно сублимиран As 4 O 6, известен също като "бял арсен". Оксидните пари се събират и кондензират и по-късно се пречистват чрез повторна сублимация. Повечето As се произвеждат чрез редукция на въглерод от така получения бял арсен.
Световното потребление на метален арсен е сравнително малко - само няколкостотин тона годишно. Повечето от това, което се консумира, идва от Швеция. Използва се в металургията поради металоидните си свойства. При производството на оловни сачми се използва около 1% арсен, тъй като подобрява заоблеността на разтопената капка. Свойствата на лагерните сплави на основата на олово се подобряват както термично, така и механично, когато съдържат около 3% арсен. Наличието на малко количество от този химически елемент в оловните сплави ги втвърдява за използване в батерии и кабелна броня. Малките примеси на арсен повишават устойчивостта на корозия и топлинните свойства на медта и месинга. В чистата си форма химичният елемент As се използва за бронзиране и в пиротехниката. Високо пречистеният арсен намира приложение в полупроводниковата технология, където се използва със силиций и германий, и под формата на галиев арсенид (GaAs) в диоди, лазери и транзистори.
Като връзки
Тъй като валентността на арсена е 3 и 5 и има редица степени на окисление от -3 до +5, елементът може да образува различни видове съединения. Неговите най-важни търговски форми са As 4 O 6 и As 2 O 5 . Арсеновият оксид, известен като бял арсен, е страничен продукт от печене на руди от мед, олово и някои други метали, както и арсенопиритни и сулфидни руди. Той е изходният материал за повечето други съединения. Освен това се използва в пестициди, като избелващ агент в производството на стъкло и като консервант за кожи. Арсеновият пентоксид се образува при действието на окислител (напр. азотна киселина) върху бял арсен. Той е основната съставка в инсектициди, хербициди и метални лепила.
Арсин (AsH3), безцветен отровен газ, съставен от арсен и водород, е друго добре известно вещество. Веществото, наричано още арсенов водород, се получава чрез хидролиза на метални арсениди и редукцията на метали от арсенови съединения в киселинни разтвори. Той се използва като добавка в полупроводници и като военен отровен газ. В селското стопанство голямо значениеимат арсенова киселина (H 3 AsO 4), оловен арсенат (PbHAsO 4) и калциев арсенат [Ca 3 (AsO 4) 2 ], които се използват за стерилизация на почвата и борба с вредителите.
Арсенът е химичен елемент, който образува много органични съединения. Какодин (CH 3) 2 As−As(CH 3) 2, например, се използва при получаването на широко използван десикант (изсушител) - какодилова киселина. Комплексните органични съединения на елемента се използват при лечението на някои заболявания, например амебна дизентерия, причинена от микроорганизми.
Физични свойства
Какво представлява арсенът по отношение на неговите физични свойства? В най-стабилното си състояние той е крехка твърда стомана сив цвятс ниска топло- и електропроводимост. Въпреки че някои форми на As са подобни на метал, класифицирането му като неметал е нещо повече точна характеристикаарсен. Има и други видове арсен, но те не са добре проучени, особено жълтата метастабилна форма, състояща се от As 4 молекули, като белия фосфор P 4 . Арсенът сублимира при 613°C и съществува под формата на пари като As 4 молекули, които не се дисоциират до около 800°C. Пълната дисоциация на As 2 молекули настъпва при 1700°C.
Структурата на атома и способността за образуване на връзки
Електронната формула на арсена - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 - наподобява азота и фосфора по това, че има пет електрона във външната обвивка, но се различава от тях по това, че има 18 електрона в предпоследната черупка вместо две или осем. Добавянето на 10 положителни заряда в ядрото при запълване на пет 3d орбитали често причинява общо намаляване на електронния облак и увеличаване на електроотрицателността на елементите. Арсенът в периодичната таблица може да се сравни с други групи, които ясно демонстрират този модел. Например, общоприето е, че цинкът е по-електроотрицателен от магнезия, а галият е по-електроотрицателен от алуминия. Въпреки това, в следващите групи тази разлика се стеснява и мнозина не са съгласни, че германият е по-електроотрицателен от силиция, въпреки изобилието от химически доказателства. Подобен преход от 8- към 18-елементна обвивка от фосфор към арсен може да увеличи електроотрицателността, но това остава спорно.
Сходството на външната обвивка на As и P предполага, че те могат да образуват 3 на атом в присъствието на допълнителна несвързана електронна двойка. Следователно степента на окисление трябва да бъде +3 или -3, в зависимост от относителната взаимна електроотрицателност. Структурата на арсена също говори за възможността за използване на външната d-орбитала за разширяване на октета, което позволява на елемента да образува 5 връзки. Осъществява се само чрез реакция с флуор. Наличието на свободна електронна двойка за образуване на комплексни съединения (чрез донорство на електрони) в атома As е много по-слабо изразено, отколкото при фосфора и азота.
Арсенът е стабилен на сух въздух, но се покрива с черен оксид във влажен въздух. Неговите пари лесно изгарят, образувайки As 2 O 3 . Какво е свободен арсен? Практически не се влияе от вода, основи и неокисляващи киселини, но се окислява от азотна киселина до състояние +5. Халогените, сярата реагират с арсен и много метали образуват арсениди.
Аналитична химия
Веществото арсен може да се открие качествено като жълт орпимент, който се утаява под действието на 25% разтвор на солна киселина. Следите от As обикновено се определят чрез превръщането му в арсин, който може да бъде открит с помощта на теста на Marsh. Арсинът се разлага термично, образувайки черно арсеново огледало вътре в тясна тръба. Според метода на Gutzeit сондата, импрегнирана под действието на арсин, потъмнява поради отделянето на живак.
Токсикологични характеристики на арсена
Токсичността на елемента и неговите производни варира в широки граници, от изключително отровния арсин и неговите органични производни до просто As, който е относително инертен. Използването на неговите органични съединения като химически бойни агенти (люизит), везикант и дефолиант (Agent Blue на базата на водна смес от 5% какодилова киселина и 26% от нейната натриева сол) ни казва какво е арсенът.
По принцип производните на този химичен елемент дразнят кожата и причиняват дерматит. Препоръчва се също защита при вдишване срещу прах, съдържащ арсен, но повечето отравяния възникват при поглъщане. Максимално допустимата концентрация на As в прах при осемчасов работен ден е 0,5 mg/m 3 . За арсин дозата се намалява до 0,05 ppm. В допълнение към използването на съединения на този химичен елемент като хербициди и пестициди, използването на арсен във фармакологията направи възможно получаването на салварсан, първото успешно лекарство срещу сифилис.
Въздействие върху здравето
Арсенът е един от най-токсичните елементи. Неорганични съединения на това химическиестествено се срещат в малки количества. Хората могат да бъдат изложени на арсен чрез храна, вода и въздух. Експозицията може да възникне и при контакт на кожата със замърсена почва или вода.
Хората, които работят с него, живеят в къщи, построени от дърво, обработено с него, и върху земеделски земи, където в миналото са били използвани пестициди, също са изложени на веществото.
Неорганичният арсен може да причини различни здравни ефекти при хората, като дразнене на стомаха и червата, намалено производство на червени и бели кръвни клетки, кожни промени и дразнене на белите дробове. Смята се, че поглъщането на значителни количества от това вещество може да увеличи шансовете за развитие на рак, особено рак на кожата, белия дроб, черния дроб и лимфната система.
Много високи концентрациинеорганичният арсен причинява безплодие и спонтанни аборти при жените, дерматит, намалена устойчивост на организма към инфекции, сърдечни проблеми и увреждане на мозъка. Освен това този химически елемент може да увреди ДНК.
Смъртоносната доза бял арсен е 100 mg.
Органичните съединения на елемента не причиняват рак или увреждане на генетичния код, но високите дози могат да навредят на човешкото здраве, например да причинят нервни разстройства или болки в корема.
Като свойства
Основните химични и физични свойства на арсена са както следва:
- Атомният номер е 33.
- Атомното тегло е 74,9216.
- Точката на топене на сивата форма е 814 ° C при налягане от 36 атмосфери.
- Плътността на сивата форма е 5,73 g / cm 3 при 14 ° C.
- Плътността на жълтата плесен е 2,03 g/cm3 при 18°C.
- Електронната формула на арсена е 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3.
- Степени на окисление - -3, +3, +5.
- Арсенова валентност - 3, 5.
Тест
Пишете електронни формулиатоми на арсен и ванадий. Посочете на кои поднива се намират валентните електрони в атомите на тези елементи.
Електронните формули показват разпределението на електроните в атома по енергийни нива, поднива (атомни орбитали). Електронната конфигурация е обозначена с групи знаци nl х, Където не основното квантово число, л- орбитално квантово число (вместо него посочете съответното буквено обозначение - с, стр, д, f), хе броят на електроните в дадено подниво (орбитали). В този случай трябва да се има предвид, че електронът заема енергийното подниво, на което има най-ниска енергия - по-малък сбор н+1 (Правилото на Клечковски). Последователността на запълване на енергийни нива и поднива е както следва:
1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→(5d 1) →4f→5d→6p→7s→(6d 1-2)→5f→6d→7p
Тъй като броят на електроните в атом на даден елемент е равен на неговия пореден номер в таблицата на D.I. Менделеев, то за елементите арсен (като пореден номер 33) и ванадий (V - пореден номер 23) електронните формули са:
V 23 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3
Като 33 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 3
Валентните електрони на ванадий - 4s 2 3d 3 - са на 4s и 3d поднива;
Арсеновите валентни електрони 4s 2 4p 3 са в поднивата 4s и 4p. По този начин тези елементи не са електронни аналогове и не трябва да се поставят в една и съща подгрупа. Но на валентните орбитали на атомите на тези елементи има еднакъв брой електрони - 5. Следователно и двата елемента са поставени в една и съща група на периодичната система на Д. И. Менделеев.
Кой елемент - фосфор или антимон - има по-изразени окислителни свойства? Дайте отговор въз основа на сравнение на електронните структури на атомите на тези елементи.
Фосфорът е 15-ият елемент в периодичната таблица на D.I. Менделеев. Електронната му формула е 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3
Антимонът е 51-ият елемент в периодичната таблица на D.I. Менделеев. Електронната му формула е 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 3
На външните електронни поднива на тези елементи има 5 електрона, следователно те принадлежат към 5-та група на периодичната система.
Оксидиращи свойствасвързани с позицията на елементите в периодичната система на D.I. Менделеев. Във всяка група от Периодичната система елемент с по-висок сериен номер има по-изразени редуциращи свойства в своята група, а елемент с по-нисък сериен номер има по-силни окислителни свойства.
При фосфора окислителните свойства са по-силно изразени, отколкото при антимона. тъй като радиусът на атома е по-малък и валентните електрони се привличат по-силно към ядрото.
Защо азотът, кислородът, флуорът, желязото, кобалтът и никелът имат максимална валентност, по-ниска от номера на групата, в която се намират тези елементи, докато за техните електронни двойници максималната валентност съответства на номера на групата?
Свойствата на елементите, формите и свойствата на съединенията на елементите са в периодична зависимост от големината на заряда на ядрата на техните атоми.
Най-високата степен на окисление на даден елемент се определя от номера на групата на периодичната система D.I. Менделеев, в който се намира. Най-ниската степен на окисление се определя от условния заряд, който атомът придобива при добавяне на броя електрони, който е необходим за образуване на стабилна осемелектронна обвивка (ns 2 np 6).
Тъй като елементите от втория период нямат d-подниво, азотът, кислородът и флуорът не могат да достигнат валентност, равна на номера на групата. Те нямат способността да раздвояват електрони. Флуорът има максимална валентност равно на едно, кислородът има две, а азотът има три. Възбуждане на 2s електрон може да възникне само до ниво с n = 3, което е енергийно изключително неблагоприятно.За образуването на незапълнени АО този процес трябва да е енергийно благоприятен, но необходимата енергия за преноса е 2 с-електрон с 3 д- твърде голям. Взаимодействието на атомите с образуването на връзка между тях става само при наличие на орбитали с близки енергии, т.е. орбитали с едно и също главно квантово число За разлика от атомите на азота, кислорода, флуора, фосфора, сярата, хлорът могат да образуват съответно пет, шест, седем ковалентни връзки имат едно и също главно квантово число.
За повечето d-елементи най-високата валентност може да се различава от номера на групата. Валентните възможности на d-елемента в конкретен случай се определят от структурата на електронната обвивка на атома. d-елементите могат да имат минимална валентност над номера на групата (мед, сребро) и под номера на групата (желязо, кобалт, никел).
Уравнение на термохимичната реакция:
CO(g)+2з 2 (d)=CH 3 о(g)+128 kJ
Изчислете температурата, при която настъпва равновесие в тази система?
По време на екзотермични реакции енталпията на системата намалява и ΔH< 0 (Н 2 < H 1). Тепловые эффекты выражаются через ΔH.
Термохимичните изчисления се основават на закона на Хес (1840): топлинният ефект на реакцията зависи само от естеството и физическото състояние на изходните вещества и крайните продукти, но не зависи от пътя на прехода.
В термохимичните изчисления често се използва следствие от закона на Хес: топлинният ефект на реакцията (ΔHx.r) е равен на сумата от енталпиите на образуване на реакционните продукти минус сумата на енталпиите на образуване на изходния вещества, като се вземат предвид стехиометричните коефициенти.
Ентропия S, също енталпия H е свойство на вещество, пропорционално на количеството му.Ентропията е функция на състоянието, т.е. неговата промяна (ΔS) зависи само от началното (S 1) и крайното (S 2) състояния и не зависи от пътя на процеса:
ΔSх.р = ΣS 0 произв. – ΣS 0 реф.
Тъй като ентропията нараства с температурата, можем да приемем, че
че мярката за безпорядък е ≈ ТΔS. Когато P = const и T = const, общият движеща силапроцес, който се обозначава с ΔG, може да се намери от връзката:
ΔG \u003d (H 2 - H 1) - (TS 2 - TS 1); ∆G = ∆H – T∆S.
Химичното равновесие е състоянието на системата, при което скоростта на правата реакция (V 1) е равна на скоростта на обратната реакция (V 2). При химично равновесие концентрациите на веществата остават непроменени. Химичното равновесие е динамично по природа: правата и обратната реакция не спират при равновесие
В състояние на равновесие
ΔG = 0 и ΔH = TΔS.
Намираме ΔS. за тази система:
S 0 (CO) \u003d 197,55 ∙ 10 -3 kJ / mol K;
S 0 (H 2) \u003d 130,52 10 -3 kJ / mol K;
S 0 (CH 3 OH) \u003d 126,78 10 -3 kJ / mol K;
ΔSх.р=126.78 10 -3 -(197.55∙10 -3 +2 130.52 10 -3)=-331.81 10 -3
От условието за равновесие
ΔH = TΔS намираме Т = ΔH/ΔS
Изчислете температурния коефициент на реакцията (γ), ако константата на скоростта на тази реакция при 120 градуса C е 5,88∙10 -4 , а при 170 градуса C 6,7∙10 -2
Зависимостта на скоростта на химичната реакция от температурата се определя от емпиричното правило на Вант Хоф по формулата:
,
където v t 1, v t 2 са скоростите на реакцията при началната (t 1) и крайната (t 2) температури, съответно, и γ е температурният коефициент на скоростта на реакцията, който показва колко пъти се увеличава скоростта на реакцията с увеличаване в температурата на реагентите с 10º.
Оттук следва, че
,
Въз основа на условията на проблема следва, че:
, откъдето γ 5 =113.94;
В каква посока ще се измести равновесието в системите с нарастващо налягане:
2NO+O 2 – 2НЕ 2
4HCI(Ж)+O 2 – 2ч 2 O(Ж)+2CI 2
з 2 + С(Да се) -з 2 С
Принципът на Льо Шателие (принцип на изместване на равновесието) установява, че външно въздействие, което извежда системата от състоянието на термодинамично равновесие, предизвиква процеси в системата, които имат тенденция да отслабят ефекта от въздействието.
С увеличаване на налягането изместването на равновесието е свързано с намаляване на общия обем на системата, а намаляването на налягането е придружено от физическо. или химически процеси, водещи до увеличаване на обема.
2NO+O 2 → 2NO 2
2mol + 1mol → 2mol
Увеличаването на налягането води до изместване на равновесието към реакция, водеща до образуването на по-малък брой молекули. Следователно, равновесието се измества към образуването на NO 2 V CR > V arr.
4HCI (g) + O 2 → 2H 2 O (g) + 2CI 2
4 мола + 1 мол → 4 мола
Увеличаването на налягането води до изместване на равновесието към реакция, водеща до образуването на по-малък брой молекули. Следователно V pr > V arr
H 2 +S(k) → H 2 S
няма промяна на обема по време на реакцията. Следователно промяната в налягането не влияе на промяната в равновесието на реакцията.
Като | 33 |
Арсен |
|||||||
да кипна. (o C) | Стъпка.оксид | +5 +3 -3 | |||||||
74,9215 |
да се стопи (o C) | 817 (под налягане) | Плътност | 5727(сив) 4900(черен) | |||||
4s 2 4p 3 | OEO | 2,11 | на земята кора | 0,00017 % | |||||
Нашата история е за елемент, който не е много често срещан, но широко известен; за елемент, чиито свойства са противоречиви до степен на несъвместимост. Също така е трудно да се съвместят ролите, които този елемент е играл и играе в живота на човечеството. IN различно време, при различни обстоятелства, различна формадейства като отрова и като лечебно средство, като вреден и опасен отпадъчен продукт, като съставна част на най-полезните, незаменими вещества. И така, елементът с атомен номер 33.
История в резюмета
Тъй като арсенът е един от елементите, точна датаоткрития, които не са установени, ние се ограничаваме да посочим само няколко достоверни факта:
арсенът е известен от древни времена;
в писанията на Диоскорид (1 век сл. Хр.) се споменава калцинирането на вещество, което сега се нарича арсенов сулфид;
през 3-4 век, в откъслечни записи, приписвани на Zozymos, се споменава за метален арсен; гръцкият писател Олимпиодор (5 век сл. Хр.) описва производството на бял арсен чрез изпичане на сулфид;
през 8 век арабският алхимик Гебер получава арсенов триоксид;
през Средновековието хората започват да се сблъскват с арсенов триоксид при обработката на съдържащи арсен руди и белият дим от газообразен As2O3 се нарича руден дим;
производството на свободен метален арсен се приписва на немския алхимик Алберт фон Болстед и се приписва на около 1250 г., въпреки че гръцките и арабските алхимици несъмнено са получили арсен (чрез нагряване на неговия триоксид с органични вещества) преди Болстед;
през 1733 г. е доказано, че белият арсен е оксид на метален арсен;
през 1760 г. французинът Луи Клод Каде получава първия органично съединениеарсен, известен като каде течност или "какодил" оксид; формулата на това вещество е [(CH3)2A]2O;
през 1775 г. Карл Вилхелм Шееле получава арсенова киселина и арсенов водород;
През 1789 г. Антоан Лоран Лавоазие признава арсена за независим химичен елемент.
Елементарният арсен е сребристо-сиво или калаено-бяло вещество, в прясна фрактура има
метален блясък. Но бързо избледнява във въздуха. При нагряване над 600 ° C арсенът сублимира, без да се топи, и под налягане от 37 atm се топи при 818 ° C. Арсенът е единственият метал, чиято точка на кипене при нормално налягане е под точката на топене.
Арсенът е отрова
В съзнанието на мнозина думите "отрова" и "арсен" са идентични. Така се е случило исторически. Има истории за отровите на Клеопатра. Отровите на Locusta са били известни в Рим. Отровата също е била обичаен инструмент за елиминиране на политически и други противници в средновековните италиански републики. Във Венеция, например, експерти по отравяния са държани в двора. И основният компонент на почти всички отрови беше арсенът.
В Русия законът, забраняващ продажбата на „витриол и кехлибарено масло, силна водка, арсен и цилибуха“ на частни лица, е издаден още по време на управлението на Анна Йоановна - през януари 1733 г. Законът беше изключително строг и гласеше: „Който отсега нататък ще търгува с този арсен и други материали, споменати по-горе, и ще бъде хванат с него или на когото ще бъде докладвано, те ще бъдат строго наказани и заточени в изгнание без никаква милост, същото ще да бъдат нанесени на онези, които минават през аптеките и кметствата, от които ще купуват. И ако някой, закупил такива отровни материали, поправи щети на хора, търсените не само ще бъдат измъчвани, но и ще бъдат екзекутирани със смърт, в зависимост от важността на въпроса неизменно.
Векове наред съединенията на арсена са привличали (и продължават да привличат) вниманието на фармацевти, токсиколози и криминалисти.
Криминалистите се научиха да разпознават безпогрешно отравянето с арсен. Ако в стомаха на отровения се открият бели порцеланови зърна, тогава първото нещо, което трябва да направите, е да подозирате арсенов анхидрид As2O3. Тези зърна, заедно с парчета въглища, се поставят в стъклена тръба, запечатват се и се нагряват. Ако в тръбата има As2O3, тогава върху студените части на тръбата се появява сиво-черен лъскав пръстен от метален арсен.
След охлаждане краят на тръбата се отчупва, въгленът се отстранява и сиво-черният пръстен се нагрява. В този случай пръстенът се дестилира до свободния край на тръбата, давайки бяло покритие от арсенов анхидрид. Реакциите тук са:
As2O3 + 3S == As2 + 3SO
или
2As2O3 + 3S = 2AS2 + 3CO2;
2As2+3O2==2As2O3.
Получената бяла плака се поставя под микроскоп: дори при ниско увеличение се виждат характерни блестящи кристали под формата на октаедри.
Арсенът има способността да се задържа дълго време на едно място. Затова по време на съдебно-химически изследвания в лабораторията се доставят проби от пръст, взети от шест места в близост до мястото на погребението на човек, който може да е бил отровен, както и части от неговото облекло, бижута и дъски на ковчега.
Симптоми на отравяне с арсен - метален вкусуста, повръщане, силна болкав стомаха. По-късно конвулсии, парализа, смърт. Най-известният и широко достъпен антидот при отравяне с арсен е млякото, по-точно основният млечен протеин казеин, който образува неразтворимо съединение с арсена, което не се абсорбира в кръвта.
Арсенът под формата на неорганични препарати е смъртоносен в дози от 0,05-0,1 g, но въпреки това арсенът присъства във всички растителни и животински организми. (Това е доказано от френския учен Орфила още през 1838 г.) Морските растителни и животински организми съдържат средно стотици хиляди, а сладководните и сухоземните - милионни от процента арсен. Микрочастиците арсен се абсорбират от клетките човешкото тяло, елемент номер 33 се намира в кръвта, тъканите и органите; особено много от него в черния дроб - от 2 до 12 mg на 1 kg тегло. Учените предполагат, че микродозите арсен повишават устойчивостта на организма към действието на вредните микроби.
Арсенът е лекарство
Лекарите твърдят, че зъбният кариес е най-често срещаното заболяване в наше време. Трудно е да се намери човек, който да няма поне един пломбиран зъб. Заболяването започва с разрушаването на варовити соли на зъбния емайл, а след това патогенните микроби започват неприятния си бизнес. Прониквайки през отслабената зъбна броня, те атакуват по-меката му вътрешна част. образувана " кариозна кухина”, и ако имате достатъчно късмет да сте при зъболекаря на този етап, можете да се отървете сравнително лесно: кариесната кухина ще бъде почистена и запълнена с пълнеж, а зъбът ще остане жив. Но ако не посетите лекар навреме, кариозната кухина достига до пулпата, тъканта, съдържаща нерви, кръвоносни и лимфни съдове. Започва възпалението му и тогава лекарят, за да избегне най-лошото, решава да умъртви нерва. Подава се команда: „арсен!“, И зърно паста с размер на глава на карфица се поставя върху пулпата, открита от инструмента. Арсеновата киселина, която е част от тази паста, бързо дифундира в пулпата (болката, която се усеща в същото време, не е нищо повече от „последния вик“ на умиращата пулпа) и след 24-48 часа всичко свършва - зъбът е мъртъв. Сега лекарят може безболезнено да отстрани пулпата и да запълни пулпната камера и кореновите канали с антисептична паста и да запечата „дупката“.
Арсенът и неговите съединения се използват не само в стоматологията. Салварсан, 606-ият препарат на Паул Ерлих, немски лекар, открил първото ефективно средство за борба с луес в началото на 20 век, придобива световна известност. Това наистина беше 606-ият от препаратите с арсен, тествани от Ерлих. Този жълт аморфен прах първоначално е получил формулата
Едва през 50-те години, когато салварсанът вече не се използва като лекарство за луес, малария, рецидивираща треска, съветският учен М. Я. Крафт установява истинската му формула. Оказа се, че салварсанът има полимерна структура
Стойност Пв зависимост от метода на получаване може да варира от 8 до 40.
Салварсан беше заменен от други лекарства с арсен, по-ефективни и по-малко токсични, по-специално неговите производни: новарсенол, миарсенол и др.
Използва се в медицинската практика и някои неорганични съединенияарсен. Арсенов анхидрид As2O3, калиев арсенит KAsO2, натриев хидрогенарсенат Na2HAsO4. 7H2O (в минимални дози, разбира се) инхибира окислителни процесив тялото, увеличават образуването на кръв. За някои се предписват същите вещества - като външни кожни заболявания. А именно арсенът и неговите съединения се приписват лечебно действиенякои минерални води.
Смятаме, че горните примери са достатъчни, за да потвърдят тезата, заложена в заглавието на тази глава.
Арсенът е оръжие за унищожение
Отново трябва да се върнем към смъртоносните свойства на елемент № 33. Не е тайна, че той беше широко използван и вероятно все още се използва в производството на химически оръжия, не по-малко престъпни от ядрените. Това се доказва от опита от Първата световна война. За същото говори информация, изтекла в пресата за използването на отровни вещества от войските на империалистическите държави в Абисиния (Италия), Китай (Япония), Корея и Южен Виетнам (САЩ).
Арсеновите съединения са включени във всички основни групи известни бойни отровни вещества (0V). Сред 0V на общо токсично действие са арсинът, арсеновият водород AsH3 (мимоходом отбелязваме, че съединенията на тривалентния арсен са по-отровни, чиито съединения, в които арсенът е петвалентен). Това най-отровно от всички арсенови съединения, достатъчно е да дишате половин час въздух, един литър от който съдържа 0,00005 g AsH3, за да отидете на другия свят след няколко дни. Концентрация на AsH3 0.005g/l убива моментално. Смята се, че биохимичният механизъм на действие на AsH3 е, че неговите молекули "блокират" молекулите на ензима на еритроцитите - каталаза; поради това водородният пероксид се натрупва в кръвта, разрушавайки кръвта. Активен въгленсорбира арсин слабо, следователно срещу арсин обикновената газова маска не е защитник.
По време на Първата световна война имаше опити за използване на арсин, но летливостта и нестабилността на това вещество помогнаха да се избегне масовата му употреба. Сега, за съжаление, има технически възможности за дълготрайно замърсяване на района с арсин. Образува се при реакцията на някои метални арсениди с вода. А самите арсениди са опасни за хората и животните, американските войски във Виетнам доказаха това. . . Арсенидите на много метали също трябва да бъдат класифицирани като агенти с общо действие.
други голяма групатоксични вещества - дразнещи вещества - почти изцяло се състои от арсенови съединения. Типичните му представители са дифенилхлороарсин (C6H5)2AsCl и дифенилцианоарсин (C6H5)2AsCN.
Веществата от тази група селективно действат върху нервните окончания на лигавиците - главно мембраните на горните дихателни пътища. Това предизвиква рефлексна реакция на тялото да се освободи от дразнителя чрез кихане или кашляне. За разлика от сълзите, тези вещества, дори когато леко отравянедействайте дори след като засегнатото лице излезе от отровената атмосфера. Няколко часа човек се тресе агонизираща кашлица, има болка в гърдите и в главата, сълзите започват да текат неволно. Плюс това, повръщане, задух, чувство на страх; всичко това води до пълно изтощение. Освен това тези вещества причиняват общо отравянеорганизъм"
Сред отровните вещества с мехурчещо действие е люизитът, който реагира със сулфохидрилните SH-групи на ензимите и нарушава протичането на много биохимични процеси. Абсорбиран през кожата, люизитът причинява общо отравяне на организма. Това обстоятелство по едно време даде повод на американците да рекламират люизит под името "роса на смъртта".
Но стига за това. Човечеството живее с надеждата, че отровните вещества, за които говорихме (и много други като тях), никога повече няма да бъдат използвани.
Арсен - стимулатор на техническия прогрес
Най-обещаващата област на приложение на арсена несъмнено е полупроводниковата технология. Галиевите арсениди GaAs и индиевите арсениди InAs придобиха особено значение в него. Галиевият арсенид също е важен за нова област на електронните технологии - оптоелектрониката, възникнала през 1963-1965 г. в пресечната точка на физиката твърдо тяло, оптика и електроника. Същият материал помогна за създаването на първите полупроводникови лазери.
Защо арсенидите се оказаха обещаващи за полупроводниковата технология? За да отговорим на този въпрос, нека си припомним накратко някои от основните понятия на физиката на полупроводниците: "валентна зона", "забранена зона" и "зона на проводимост".
За разлика от свободния електрон, който може да има всякаква енергия, електронът, затворен в атом, може да има само някаква, доста определени стойностиенергия. От възможните стойности на енергията на електроните в атома се добавят енергийни ленти. По силата на добре известния принцип на Паули, броят на електроните във всяка зона не може да надвишава определен максимум. Ако лентата е празна, тогава, разбира се, тя не може да участва в създаването на проводимост. Електроните на напълно запълнената зона също не участват в проводимостта: тъй като няма свободни нива, външно електрическо поле не може да причини преразпределение на електрони и по този начин да създаде електрически ток. Проводимостта е възможна само в частично запълнена зона. Следователно телата с частично запълнена зона се наричат метали, а телата, в които енергийният спектър на електронното състояние се състои от запълнени и празни зони, се наричат диелектрици или полупроводници.
Припомняме също, че напълно запълнените ленти в кристалите се наричат валентни ленти, частично запълнените и празни ленти се наричат проводящи ленти, а енергийният интервал (или бариера) между тях се нарича забранена зона,
Основната разлика между диелектриците и полупроводниците е именно в забранената зона: ако за нейното преодоляване е необходима енергия от повече от 3 електронволта, тогава кристалът се нарича диелектрик, а ако е по-малък - полупроводник.
В сравнение с класическите полупроводници от група IV - германий и силиций - арсениди на елементи III групаимат две предимства. Забранената зона и подвижността на носителите на заряд в тях могат да се променят в по-широк диапазон. И колкото по-мобилни са носителите на заряд, толкова по-високи честоти може да работи полупроводниковото устройство. Ширината на лентата се избира в зависимост от предназначението на устройството. И така, за токоизправители и усилватели, предназначени да работят при повишена температура, се използва материал с голяма ширина на забранената зона, а за охлажданите инфрачервени приемници - с малка.
Галиевият арсенид придоби особена популярност, тъй като има добри електрически характеристики, които запазва в широк температурен диапазон - от минус до плюс 500 ° C. За сравнение посочваме, че индиевият арсенид, който не е по-нисък от GaAs по електрически свойства, започва да ги губи при стайна температура, германиеви съединения - при 70-80 °, а силиций - при 150-200 ° C.
Арсенът се използва и като добавка, която придава на "класическите" полупроводници (Si, Ge) определен тип проводимост (вижте статията "Германий"). В този случай в полупроводника се създава така нареченият преходен слой и в зависимост от предназначението на кристала той се легира по такъв начин, че да се получи слой на различна дълбочина. В кристалите, предназначени за производство на диоди, той е „скрит“ по-дълбоко; ако слънчевите батерии са направени от полупроводникови кристали, тогава дълбочината на преходния слой е не повече от един микрон.
Арсенът като ценна добавка се използва в цветната металургия. По този начин добавянето на 0,2-1% As към оловото значително повишава неговата твърдост. Изстрелът, например, винаги се прави от олово, легирано с арсен - в противен случай няма да получите строго сферична форма на изстрелите.
Добавянето на 0,15-0,45% арсен към медта повишава нейната якост на опън, твърдост и устойчивост на корозия при работа в обгазена среда. В допълнение, арсенът увеличава течливостта на медта по време на леене, улеснява процеса на изтегляне на тел.
Арсенът се добавя към някои видове бронз, месинг, бабити, печатарски сплави.
И в същото време арсенът много често вреди на металурзите. При производството на стомана и много цветни метали те умишлено отиват към усложняването на процеса - само и само да премахнат целия арсен от метала. Наличието на арсен в рудата прави производството вредно. Вреден два пъти:
първо, за човешкото здраве, и второ, за метала - значителните примеси на арсен влошават свойствата на почти всички метали и сплави.
Това е елемент номер 33, който заслужава лоша репутация, но въпреки това е много полезен в много случаи.
* Двата вида проводимост са описани подробно в статията "Германий".
Арсенът (името идва от думата мишка, използвана за преследване на мишки) е тридесет и третият елемент от периодичната система. Отнася се за полуметали. В комбинация с киселина не образува соли, тъй като е киселинообразуващо вещество. Може да образува алотропни модификации. Арсенът има три известни понастоящем структури на кристална решетка. Жълтият арсен проявява свойствата на типичен неметал, аморфен - черен и най-стабилният метален, сив. В природата най-често се среща под формата на съединения, по-рядко в свободно състояние. Най-разпространени са съединенията на арсена с метали (арсениди), като: арсеново желязо (арсенопирит, отровни пирити), никелин (купферникел, наречен така поради сходството му с медната руда). Арсенът е неактивен елемент, неразтворим във вода, а съединенията му са слабо разтворими вещества. Окисляването на арсена става по време на нагряване, при стайна температура тази реакция протича много бавно.
Всички арсенови съединения са много силни токсини, които имат Отрицателно влияниене само на стомашно-чревния тракт, но и на нервна система. Историята познава много сензационни случаи на отравяне с арсен и неговите производни. Арсеновите съединения са били използвани като отрова не само в средновековна Франция, те са били известни още в миналото древен Рим, Гърция. Популярността на арсена като мощна отрова се обяснява с факта, че е почти невъзможно да се открие в храната, той няма нито мирис, нито вкус. При нагряване се превръща в арсенов оксид. Диагностицирането на отравяне с арсен е доста трудно, тъй като има подобни симптоми с различни заболявания. Най-често отравянето с арсен се бърка с холера.
Къде се използва арсенът?
Въпреки тяхната токсичност, производните на арсена се използват не само за примамка на мишки и плъхове. Тъй като чистият арсен има висока електрическа проводимост, той се използва като добавка, която придава проводимост на полупроводници като германий, силиций необходим тип. В цветната металургия арсенът се използва като добавка, която придава на сплавите здравина, твърдост и устойчивост на корозия в газова среда. В стъкларството се добавя в малки количества за изсветляване на стъкло, освен това е част от известното "виенско стъкло". Никелинът се използва за оцветяване на стъкло зелен цвят. В кожарския бизнес сулфатните съединения на арсена се използват при обработката на кожи за отстраняване на косми. Арсенът се съдържа в лакове и бои. В дървообработващата промишленост арсенът се използва като антисептик. В пиротехниката „гръцкият огън“ се прави от съединения на арсенов сулфид и се използва при производството на кибрит. Някои съединения на арсена се използват като химически бойни агенти. Токсичните свойства на арсена се използват в денталната практика за унищожаване на зъбната пулпа. В медицината препаратите с арсен се използват като лекарство, което повишава общия тонус на организма, за да стимулира увеличаването на броя на червените кръвни клетки. Арсенът има инхибиторен ефект върху образуването на левкоцити, така че се използва при лечението на някои форми на левкемия. Известни са огромен брой лекарства на базата на арсен, но напоследък те постепенно се заменят с по-малко токсични лекарства.
Въпреки токсичността си, арсенът е един от най-важните елементи. При работа с неговите съединения е необходимо да се спазват правилата за безопасност, което ще помогне да се избегнат нежелани последствия.
Арсен - класическата отрова на средновековните и съвременните отровители
и медицина в съвременната спортна и рехабилитационна медицина
Токсични и отровни камъни и минерали
Арсен(лат. Arsenicum), As, химичен елемент от V група на периодичната система на Менделеев, атомен номер 33, атомна маса 74.9216; стоманено сиви кристали. Елементът се състои от един стабилен изотоп, 75 As. Отровно под всякаква форма, лекарство.
Историческа справка.
Естествените съединения на арсен със сяра (орпимент As 2 S 3, реалгар As 4 S 4) са били известни на народите от древния свят, които са използвали тези минерали като лекарства и бои. Продуктът от изгаряне на арсенови сулфиди, арсенов оксид (III) As 2 O 3 ("бял арсен"), също беше известен.
Името арсеник се среща още в началото на нашата ера; произлиза от гръцкото arsen - силен, смел и служи за обозначаване на арсеновите съединения (според ефекта им върху организма). Смята се, че руското име идва от "мишка" ("смърт" - според използването на арсенови препарати за убиване на якове, както и за унищожаване на мишки и плъхове). Химическото получаване на свободен арсен се приписва на 1250 г. сл. Хр. През 1789 г. А. Лавоазие включва арсена в списъка на химичните елементи.
Арсен. Белореченское находище, Сев. Кавказ, Русия. ~10x7 см. Снимка: A.A. Евсеев.
Разпространение на арсена в природата.
Средното съдържание на арсен в земната кора (кларк) е 1,7 * 10 -4% (по маса), в такива количества той присъства в повечето магмени скали. Тъй като съединенията на арсена са летливи при високи температури(суха вулканична сублимация върху батолити), елементът се сублимира в атмосферата и въздухът под формата на метални пари (миражи - въздухът под вълни) не се натрупва по време на сублимация през пукнатини и тръби от процеси на магмена лава; концентрира се, утаява се от пари и горещи дълбоки води върху катализатори за образуване на кристали - метално желязо (заедно със S, Se, Sb, Fe, Co, Ni, Cu и други елементи).
По време на вулканични изригвания (по време на суха сублимация на арсен), арсенът под формата на неговите летливи съединения навлиза в атмосферата. Тъй като арсенът е поливалентен, неговата миграция се влияе от редокс средата. При окислителни условия земната повърхностобразуват се арсенати (As 5+) и арсенити (As 3+).
Това са редки минерали, открити в райони с находища на арсен. Природният арсен и минералите As 2+ са още по-редки. От минералите и арсеновите съединения (около 180) арсенопиритът FeAsS е от промишлено значение (железният атом е центърът на образуване на пирит, формулата на изходния "монокристал" е Fe + (As + S)).
Арсенопиритна жила. Трифоновская шх., Кочкарское находище (Австралия), Пласт, Ю. Урал, Русия. Арсен. Снимка: A.A. Евсеев.
Малки количества арсен са от съществено значение за живота. Въпреки това, в райони с находища на арсен и активност на млади вулкани, почвите на места съдържат до 1% арсен, което се свързва с болести по добитъка и смърт на растителността. Натрупването на арсен е особено характерно за ландшафтите на степите и пустините, в почвите на които арсенът е неактивен. При влажен климат и при поливане на растения и почви арсенът се измива от почвата.
В живата материя средно 3·10 -5% арсен, в реките 3·10 -7%. Арсенът, донесен от реките в океана, се утаява относително бързо. IN морска вода 1 * 10 -7% арсен (има много злато, което го измества), но в глини и шисти от арсен (по бреговете на реки и резервоари, в глинести черни образувания и по ръбовете на кариери) - 6,6 * 10 -4%. Седиментните железни руди, фероманганът и други железни конкреции често са обогатени с арсен.
Физични свойстваарсен.
Арсенът има няколко алотропни модификации. При нормални условия най-стабилна е така наречената метална или сива арсен (α-As) - сива стомана чупливкристална маса (според свойствата - като пирит, златна смес, железен пирит); при прясно счупване има метален блясък, бързо потъмнява на въздух, тъй като е покрит с тънък филм от As 2 O 3 .
Арсенът рядко се споменава като сребърна смес - случаят с чиновниците на Цар А.М. Романов в средата на 17-ти век, "среброто", не ковко, понякога на прах, може да бъде смляно - отрова за царя на цяла Русия. Най-известният испански скандал в таверната на отровителите близо до мелницата Дон Кихот по пътя за Алмаден, Испания, където се добива червен цинобър на европейския континент (скандали за продажбата на девици в Краснодарския край на Руската федерация, селото на Novy, кристално червен цинобър, не искат да работят) .
Арсенопирит. Друза от призматични кристали с калцитни сферулити. Фрайберг, Саксония, Германия. Снимка: A.A. Евсеев.
Кристалната решетка на сивия арсен е ромбоедрична (a \u003d 4.123Å, ъгъл α \u003d 54 o 10 ", x \u003d 0.226), слоеста. Плътност 5.72 g / cm 3 (при 20 o C), специфична електрическо съпротивление 35 * 10 -8 ohm * m, или 35 * 10 -6 ohm * cm, температурен коефициент на електрическо съпротивление 3,9 10 -3 (0 o -100 o C), твърдост по Бринел 1470 MN / m 2, или 147 kgf / mm 2 (3-4 по Moocy); арсенът е диамагнитен.
Под атмосферно наляганеарсенът се сублимира при 615 o C, без да се топи, тъй като тройната точка на α-As се намира при 816 o C и налягане от 36 at.
Арсеновите пари се състоят до 800 o C от As 4 молекули, над 1700 o C - само от As 2. Когато арсеновите пари кондензират върху повърхност, охлаждана от течен въздух, се образува жълт арсен - прозрачни, меки като восък кристали, с плътност 1,97 g / cm 3, подобни по свойства на белия фосфор.
Под въздействието на светлина или при леко нагряване се превръща в сив арсен. Известни са стъкловидно-аморфни модификации: черен арсен и кафяв арсен, които при нагряване над 270 o C се превръщат в сив арсен
Химични свойства на арсена.
Конфигурацията на външните електрони на атома на арсена е 3d 10 4s 2 4p 3 . В съединения арсенът има степени на окисление +5, +3 и -3. Сивият арсен е по-малко химически активен от фосфора. При нагряване на въздух над 400 o C арсенът изгаря, образувайки As 2 O 3 .
Арсенът се свързва директно с халогени; при нормални условия AsF 5 - газ; AsF 3 , AsCl 3 , AsBr 3 - безцветни летливи течности; AsI 3 и As 2 I 4 са червени кристали. При нагряване на арсен със сяра се получават сулфиди: оранжево-червен As 4 S 4 и лимонено-жълт As 2 S 3 .
Бледожълт сребърен сулфид As 2 S 5 ( арсенопирит) се отлага чрез преминаване на H 2 S в охладен с лед разтвор на арсенова киселина (или нейни соли) в димяща солна киселина: 2H 3 AsO 4 + 5H 2 S \u003d As 2 S 5 + 8H 2 O; около 500 o C се разлага на As 2 S 3 и сяра.
Всички арсенови сулфиди са неразтворими във вода и разредени киселини. Силните окислители (смеси от HNO 3 + HCl, HCl + KClO 3) ги превръщат в смес от H 3 AsO 4 и H 2 SO 4 .
Сулфидът As 2 S 3 лесно се разтваря в сулфиди и полисулфиди на амониеви и алкални метали, образувайки соли на киселини - тиоарсен H 3 AsS 3 и тиомарсен H 3 AsS 4 .
С кислорода арсенът дава оксиди: арсенов оксид (III) As 2 O 3 - арсенов анхидрид и арсенов оксид (V) As 2 O 5 - арсенов анхидрид. Първият от тях се образува от действието на кислород върху арсен или неговите сулфиди, например 2As 2 S 3 + 9O 2 = 2As 2 O 3 + 6SO 2.
Тъй като парите на 2 O 3 се кондензират в безцветна стъкловидна маса, която става непрозрачна с течение на времето поради образуването на малки кубични кристали, плътност 3,865 g/cm 3 . Плътността на парите съответства на формулата As 4 O 6 ; над 1800 o C парите се състоят от As 2 O 3 .
В 100 g вода се разтварят 2,1 g As 2 O 3 (при 25 o C). Арсеновият (III) оксид е амфотерно съединение с преобладаващи киселинни свойства. Известни са соли (арсенити), които съответстват на ортоарсеновата H 3 AsO 3 и метаарсеновата HAsO 2 киселини; самите киселини не са получени. Само алкални метали и амониеви арсенити са разтворими във вода.
As 2 O 3 и арсенитите обикновено са редуциращи агенти (например As 2 O 3 + 2I 2 + 5H 2 O \u003d 4HI + 2H 3 AsO 4), но те също могат да бъдат окислители (например As 2 O 3 + 3C \u003d 2As + ZSO ).
Арсеновият (V) оксид се получава чрез нагряване на арсенова киселина H 3 AsO 4 (около 200 o C). Той е безцветен, около 500 o C се разлага на As 2 O 3 и O 2 . Арсеновата киселина се получава чрез действието на концентрирана HNO 3 върху As или As 2 O 3 .
Солите на арсеновата киселина (арсенати) са неразтворими във вода, с изключение на соли на алкални метали и амоний. Известни са соли, съответстващи на киселини ортоарсен H 3 AsO 4, метаарсен HAsO 3 и пиромензик H 4 As 2 O 7; последните две киселини не са получени в свободно състояние. Когато се слее с метали, арсенът образува предимно съединения (арсениди).
Получаване на арсен.
Арсенът се получава в промишлеността чрез нагряване на арсенов пирит:
FeAsS = FeS + As
или (по-рядко) редукция на As 2 O 3 с въглища. И двата процеса се извършват в реторти от огнеупорна глина, свързани към приемник за кондензация на арсенови пари.
Арсеновият анхидрид се получава чрез окислителното изпичане на арсенови руди или като страничен продукт от изпичането на полиметални руди, които почти винаги съдържат арсен. По време на окислителното печене се образуват пари As 2 O 3, които кондензират в камерите за улавяне.
Суровият As 2 O 3 се пречиства чрез сублимация при 500-600 o C. Пречистеният As 2 O 3 се използва за производството на арсен и неговите препарати.
Използването на арсен.
Малки добавки на арсен (0,2-1,0% от теглото) се въвеждат в оловото, използвано за производството на сачми за пушки (арсенът увеличава повърхностното напрежение на разтопеното олово, поради което изстрелът придобива форма, близка до сферичната; арсенът леко увеличава твърдост на оловото). Като частичен заместител на антимона, арсенът се намира в някои бабити и печатни сплави.
Чистият арсен не е отровен, но всички негови съединения, които са разтворими във вода или които могат да преминат в разтвор под действието на стомашен сок, изключително отровен; особено опасен е арсеновият водород. От арсеновите съединения, използвани в производството, арсеновият анхидрид е най-токсичен.
Почти всички сулфидни руди на цветни метали, както и железен (сярен) пирит, съдържат примес на арсен. Следователно, по време на тяхното окислително печене, заедно със серен диоксид SO 2, винаги се образува As 2 O 3; по-голямата част от него кондензира в димните канали, но при липса или ниска ефективност на пречиствателни съоръжения, отработените газове на пещите за руда увличат значителни количества As 2 O 3 .
Чистият арсен, въпреки че не е токсичен, винаги е покрит с отровния As 2 O 3, когато се съхранява във въздуха. При липса на правилно извършена вентилация е изключително опасно да се ецват метали (желязо, цинк) с техническа сярна или солна киселина, съдържаща добавка на арсен, тъй като в този случай се образува арсенов водород.
Арсен в тялото.
Като микроелемент арсенът е повсеместно разпространен в дивата природа. Средното съдържание на арсен в почвите е 4 * 10 -4%, в растителната пепел - 3 * 10 -5%. Съдържанието на арсен в морски организмипо-високи, отколкото при сухоземните (при рибите в черния дроб се натрупват 0,6-4,7 mg на 1 kg суровина).
Най-голямо количество от него (на 1 g тъкан) се намира в бъбреците и черния дроб (при поглъщане не се натрупва в мозъка). Много арсен се намира в белите дробове и далака, кожата и косата; сравнително малко - в цереброспиналната течност, мозъка (предимно в хипофизата), половите жлези и др.
В тъканите основно е арсенът протеинова фракция(„камък на културистите и атлетите“), много по-малко – в киселинноразтворими и само малка част от него се намира в липидната фракция. Лекуват се с прогресивна мускулна дистрофия - не се натрупва в мозъка и костите (спортен допинг, лекуват заложници и затворници от концентрационни лагери като "Аусвент" в Полша, ЕС, 1941-1944 г.).
Арсенът участва в редокс реакции: окислително разграждане на сложни биологични въглехидрати и захари, ферментация, гликолиза и др. Подобрява умствен капацитет(допринася за процеса на разграждане на захарите в мозъка). Арсеновите съединения се използват в биохимията като специфични ензимни инхибитори за изследване на метаболитни реакции. Насърчава разграждането на биологичните тъкани (ускорява). Използва се активно в стоматологията и онкологията - за премахване на бързо растящи и ранно стареене ракови клеткии тумори.
Смес (твърда сулфидна сплав) от талий, арсен и олово: Hutchinsonite (Hutchinsonite)
Минерална формула (Pb, Tl)S` Ag2S * 5 As2 S5 е сложна сулфидна и адсенидкарбидна сол. Ромб. Кристалите са призматични до игловидни. Перфектно разцепване според (010). Агрегатите са радиално игловидни, зърнести. Твърдост 1,5-2. Специфично тегло 4.6. Червен. Диамантен блясък. В хидротермални находища с доломит, със сулфиди и арсениди на Zn, Fe, As и сулфоарсениди. Резултат от суха сярна и арсенова сублимация на магма през калдери и открити отвори на вулкани, както и суха сублимация през пукнатини в дълбоко разположени магмени плутонити от нажежената магма на Земята. Съдържа сребро. Той е един от десетте много опасни за здравето на хората и животните и канцерогенни камъни и минерали, които кристализират в съвременни условиянаред с други скали под формата на вредна, опасна за здравето (с неразрешена употреба) и измамна руда красота. На снимката - Хътчинсонит с орпимент.
Отровни минерали. Хътчинсонит - кръстен на минералога Хътчинсън от Кеймбриджкия университети прилича на олово (може да се използва за защита от радиация). Отворен през 1861 г. смъртоносен опасна смес(твърда сплав) талий, арсен и олово. Контактът с този минерал може да доведе до загуба на коса (алопеция, плешивост, плешивост), сложни кожни заболявания и смърт. Всичките му основни компоненти са отровни. Много подобен на олово, самородно сребро, пирит („сух пирит“) и арсенопирит. Прилича и на антимонит (съединение на антимона, също много отровно). Освен това прилича на зеолити. Гучинсонитът е опасна и невероятна смес от твърд метал от талий, олово и арсен. Три редки, много скъпи и ценни метални руди образуват отровен, смъртоносен коктейл от минерали, с които трябва да се борави изключително внимателно. Те засягат едновременно мозъка, сърцето и черния дроб.
Талият е мрачният близнак на оловото. Този плътен, мазен метал е подобен на оловото атомна маса, но е още по-смъртоносен. Талият е рядък метал, който се появява в силно токсични съединения, съставени от странни комбинации от елементи (твърди сплави). Ефектите от излагането на талий са по-опасни от оловото и включват загуба на коса (алопеция, алопеция), сериозни заболявания при контакт с кожата и в много случаи смърт. Хътчинсонитът е кръстен на Джон Хътчинсън, известен минералог от университета в Кеймбридж. Този минерал може да се намери в планинските райони на Европа, най-често в рудни находища. Минерал, популярен в медицинската стоматология и др. Алкохолиците се страхуват от минерала.
Хътчинсонит (Hutchinsonite) понякога се нарича на шега "сух" или "твърд алкохол", "твърд алкохол" (и не само за вреден ефектинтоксикиращо отравяне на тялото и човешкото здраве). Химическата формула на хранителния алкохол (алкохол) е C2 H5 (OH). Hutchinsonite (Hutchinsonite) има химическа формула - 5 As2 S5 * (Pb, Tl) S` Ag2 S или 5 As2 S5 * (Pb, Tl) S` Ag Ag S. Формулата на Hutchinsonite (Hutchinsonite) понякога се пренаписва по различен начин - As2 S5 * (Pb) + As2 S5 * (Tl) + As2 S5 * S + As2 S5 * Ag + As2 S5 * AgS. Химическото разделяне на компонентите в производството също се извършва според вида на различните алкохоли (слоеве механично обогатяване, различни по маса и тегло, които се раздробяват с ултразвук и се разделят в центрофуга или на вибрираща платформа - филм на ужасите "Извънземни" "). Възможни са и други подобни варианти на химичната формула (съставът варира).
ADR 6.1
Токсични вещества(аз)
Риск от отравяне при вдишване, контакт с кожата или при поглъщане. Те представляват риск за водата заобикаляща средаили канализационна система
Използвайте маска за аварийно бягство превозно средство
ADR 3
Запалими течности
Риск от пожар. Риск от експлозия. Контейнерите могат да експлодират при нагряване (супер опасно - лесно за изгаряне)
ADR 2.1
запалими газове
Риск от пожар. Риск от експлозия. Може да е под натиск. Риск от задавяне. Може да причини изгаряния и/или измръзване. Капацитетите могат да експлодират при нагряване (супер опасни - практически не горят)
Използвайте прикритие. Избягвайте ниски площи (дупки, низини, окопи)
Червен диамант, ADR номер, черен или бял пламък
ADR 2.2
газова бутилкаНезапалими, нетоксични газове.
Риск от задавяне. Може да е под натиск. Може да причини измръзване (подобно на изгаряне - бледност, мехури, черна газова гангрена - скърцане). Контейнерите могат да експлодират при нагряване (суперопасно - експлозия от искра, пламък, кибрит, практически не гори)
Използвайте прикритие. Избягвайте ниски площи (дупки, низини, окопи)
Зелен ромб, ADR номер, черен или бял газов цилиндър (като "цилиндър", "термос")
ADR 2.3
Токсични газове. Череп и кръстосани кости
Опасност от отравяне. Може да е под натиск. Може да причини изгаряния и/или измръзване. Контейнерите могат да експлодират при нагряване (супер опасно - мигновено разпространение на газове в района)
Използвайте маска за авариен изход. Използвайте прикритие. Избягвайте ниски площи (дупки, низини, окопи)
Бял диамант, ADR номер, черен череп и кръстосани кости
Наименование на особено опасен товар по време на транспортиране | Номер ООН | Клас ADR |
Арсенов (III) оксид АРСЕНОВ ТРИОКСИД | 1561 | 6.1 |
1685 | 6.1 | |
1557 | 6.1 | |
1561 | 6.1 | |
Калциево-арсенова киселина АРСЕНАТНО СЪЕДИНЕНИЕ ТВЪРДО, N.Z.K. неорганични, включително: Арсенати, n.c.c., Арсенит, n.c.c., Арсенови сулфиди, n.c.c. | 1557 | 6.1 |
Калциева арсенова киселина КАЛЦИЕВ АРСЕНАТ | 1573 | 6.1 |
КАЛЦИЕВ АРСЕНАТ | 1573 | 6.1 |
КАЛЦИЕВ АРСЕНАТ И КАЛЦИЕВ АРСЕНИТ СМЕС В ТВЪРДО ВЪЗДЕЙСТВИЕ | 1574 | 6.1 |
калциев арсенит | 1557 | 6.1 |
АМОНИЕВ АРСЕНАТ | 1546 | 6.1 |
Арсенов анхидрид АРСЕН ТРИОКСИД | 1561 | 6.1 |
АРСЕН | 1558 | 6.1 |
АРСЕНОВ ПРАХ | 1562 | 6.1 |
Арсен водород Арсин | 2188 | 2 |
Разтвор на арсен-сода | 1556 | 6.1 |
АРСЕН БРОМ | 1555 | 6.1 |
АРСЕН ПЕНТАОКСИД | 1559 | 6.1 |
СЪЕДИНЕНИЕ НА АРСЕН, ТЕЧНО, N.C.C. неорганични, включително: арсенати, n.c.c., арсенит, n.c.c., но арсенови сулфиди, n.c.c. | 1556 | 6.1 |
СЪЕДИНЕНИЕ НА АРСЕН, ТВЪРДО, N.C.K. неорганични, включително: арсенати, n.c.c., арсенит, n.c.c., но арсенови сулфиди, n.c.c. | 1557 | 6.1 |
Арсенов триоксид | 1561 | 6.1 |
АРСЕНОВ ТРИХЛОРИД | 1560 | 6.1 |
АРСИН | 2188 | 2 |
ЖЕЛЕЗЕН(II) АРСЕНАТ | 1608 | 6.1 |
ЖЕЛЕЗЕН (III) АРСЕНАТ | 1606 | 6.1 |
ЖЕЛЕЗЕН(III) АРСЕНИТ | 1607 | 6.1 |
КАЛИЕВ АРСЕНАТ | 1677 | 6.1 |
КАЛИЕВ АРСЕНИТ | 1678 | 6.1 |
АРСЕНОВА КИСЕЛИНА, ТВЪРДА | 1554 | 6.1 |
АРСЕНОВА КИСЕЛИНА, ТЕЧНА | 1553 | 6.1 |
МАГНЕЗИЕВ АРСЕНАТ | 1622 | 6.1 |
МЕДЕН АРСЕНИТ | 1586 | 6.1 |
МЕДЕН АЦЕТОАРСЕНИТ | 1585 | 6.1 |
Натриев арсенит НАТРИЕВ АРСЕНИТ ТВЪРД | 2027 | 6.1 |
Натриев арсенат НАТРИЕВ АРСЕНАТ | 1685 | 6.1 |
НАТРИЕВ АЗИД | 1687 | 6.1 |
НАТРИЕВ АРСЕНАТ | 1685 | 6.1 |
НАТРИЕВ АРСЕНИТ, ТВЪРД | 2027 | 6.1 |
ВОДЕН РАЗТВОР НА НАТРИЕВ АРСЕНИТ | 1686 | 6.1 |
Калай арсенид | 1557 | 6.1 |
Калай арсен Калай арсенит | 1557 | 6.1 |
2760 | 3 | |
ПЕСТИЦИД, СЪДЪРЖАЩ МИХА, ТЕЧЕН, ЗАПАЛИМ, ТОКСИЧЕН, температура на възпламеняване под 23 o С | 2760 | 3 |
ПЕСТИЦИД, СЪДЪРЖАЩ АРСЕ, ТВЪРД, ТОКСИЧЕН | 2759 | 6.1 |
ПЕСТИЦИД, СЪДЪРЖАЩ АРСЕ, ТЕЧЕН, ТОКСИЧЕН | 2994 | 6.1 |
ПЕСТИЦИД, СЪДЪРЖАЩ МИХА, ТЕЧЕН, ТОКСИЧЕН, ЗАПАЛИМ, температура на възпламеняване не по-ниска от 23 o С | 2993 | 6.1 |
ЖИВАК (II) АРСЕНАТ | 1623 | 6.1 |
ВОДИ АРСЕНАТИ | 1617 | 6.1 |
ОЛОВЕН АРСЕНИТ | 1618 | 6.1 |
АРСЕН-ОРГАНИЧНО СЪЕДИНЕНИЕ, ТЕЧНО, N.C.C. | 3280 | 6.1 |
АРСЕН-ОРГАНИЧНО ТВЪРДО СЪЕДИНЕНИЕ, N.C.C.* | 3465 | 6.1 |
СРЕБЪРЕН АРСЕНИТ | 1683 | 6.1 |
СТРОНЦИЕВ АРСЕНИТ | 1691 | 6.1 |
ЦИНКОВ АРСЕНАТ, ЦИНКОВ АРСЕНИТ или СМЕС ОТ ЦИНКОВ АРСЕНАТ И ЦИНКОВ АРСЕНИТ | 1712 | 6.1 |