Millistesse elementidesse arseeniaatom kuulub? Mendelejevi elementide perioodilisustabel – arseen
Arseen - keemiline element lämmastikurühmad (perioodisüsteemi 15. rühm). See on habras aine, hall, metallilise läikega (α-arseen), romboeedrilise kristallvõrega. Kuumutamisel temperatuurini 600 °C sublimeerub. Kui aur on jahutatud, ilmub uus modifikatsioon - kollane arseen. Üle 270°C muutuvad kõik As vormid mustaks arseeniks.
Avastamise ajalugu
Mis oli arseen, oli teada juba ammu enne, kui seda keemilise elemendina tunnistati. 4. sajandil. eKr e. Aristoteles mainis ainet nimega sandarak, mis nüüd arvatakse olevat realgar ehk arseensulfiid. Ja 1. sajandil pKr. e. kirjanikud Plinius vanem ja Pedanius Dioscorides kirjeldasid orpimenti - värvainet As 2 S 3. 11. sajandil n. e. Arseeni oli kolme sorti: valge (As 4 O 6), kollane (As 2 S 3) ja punane (As 4 S 4). Elemendi ise eraldas tõenäoliselt esmakordselt 13. sajandil Albertus Magnus, kes märkis metallitaolise aine ilmumist, kui arseeni, As 2 S 3 teist nimetust, kuumutati seebiga. Kuid pole kindlust, et see loodusteadlane sai puhta arseeni. Esimesed autentsed tõendid puhta isolatsiooni kohta pärinevad 1649. aastast. Saksa apteeker Johann Schröder valmistas arseeni, kuumutades selle oksiidi kivisöe juuresolekul. Hiljem jälgis prantsuse arst ja keemik Nicolas Lemery selle keemilise elemendi teket selle oksiidi, seebi ja kaaliumkloriidi segu kuumutamisel. 18. sajandi alguseks oli arseen juba tuntud unikaalse poolmetallina.
Levimus
IN maakoor arseeni kontsentratsioon on madal ja ulatub 1,5 ppm-ni. Seda leidub pinnases ja mineraalides ning võib tuule ja veeerosiooniga sattuda õhku, vette ja pinnasesse. Lisaks satub element atmosfääri muudest allikatest. Vulkaanipursete tagajärjel paiskub aastas õhku umbes 3 tuhat tonni arseeni, mikroorganismid toodavad aastas 20 tuhat tonni lenduvat metüülarsiini ja fossiilsete kütuste põletamise tulemusena 80 tuhat tonni aastas. sama periood.
Hoolimata asjaolust, et As on surmav mürk, on see mõnede loomade ja võib-olla ka inimeste toitumise oluline komponent, kuigi vajalik annus ei ületa 0,01 mg päevas.
Arseeni on äärmiselt raske muuta vees lahustuvaks või lenduvaks olekuks. Asjaolu, et see on üsna liikuv, tähendab, et aine ei saa ühes kohas esineda suuri kontsentratsioone. Ühest küljest on see hea, kuid teisest küljest on selle leviku lihtsus põhjus, miks arseeniga saastumine on muutumas suuremaks probleemiks. Inimtegevuse tõttu, peamiselt kaevandamise ja sulatamise teel, rändab tavaliselt liikumatu keemiline element ja seda võib nüüd leida mujalt kui selle looduslikust kontsentratsioonist.
Arseeni kogus maakoores on umbes 5 g tonni kohta. Kosmoses on selle kontsentratsioon hinnanguliselt 4 aatomit miljoni räni aatomi kohta. See element on laialt levinud. Väike kogus seda esineb looduslikus olekus. Reeglina leidub 90–98% puhtusega arseeni moodustisi koos metallidega nagu antimon ja hõbe. Suurem osa sellest sisaldub aga enam kui 150 erinevas mineraalis – sulfiidid, arseniidid, sulfoarseniidid ja arseniidid. Arsenopüriit FeAsS on üks levinumaid As-i sisaldavaid mineraale. Teised levinud arseeniühendid on mineraalid realgar As 4 S 4, orpiment As 2 S 3, lellingiit FeAs 2 ja enargiit Cu 3 AsS 4. Levinud on ka arseenoksiid. Suurem osa sellest ainest on vase-, plii-, koobalti- ja kullamaakide sulatamise kõrvalsaadus.
Looduses on ainult üks stabiilne arseeni isotoop - 75 As. Kunstlikest radioaktiivsetest isotoopidest torkab silma 76 As poolestusajaga 26,4 tundi.Arseen-72, -74 ja -76 kasutatakse meditsiinilises diagnostikas.
Tööstuslik tootmine ja rakendamine
Metallist arseeni saadakse arsenopüriidi kuumutamisel temperatuurini 650–700 °C ilma õhu juurdepääsuta. Kui arsenopüriiti ja muid metallimaake kuumutatakse hapnikuga, ühineb As sellega kergesti, moodustades kergesti sublimeeritava As 4 O 6, tuntud ka kui “valge arseen”. Oksiidiaur kogutakse kokku ja kondenseeritakse ning hiljem puhastatakse korduva sublimatsiooniga. Enamik As-st saadakse sel viisil saadud valge arseeni süsinikuga redutseerimisel.
Arseenmetalli tarbimine maailmas on suhteliselt väike – vaid paarsada tonni aastas. Suurem osa tarbitavast tuleb Rootsist. Seda kasutatakse metallurgias selle metalloidsete omaduste tõttu. Pliihaavli tootmisel kasutatakse umbes 1% arseeni, kuna see parandab sulatilga ümarust. Pliipõhiste laagrisulamite omadused paranevad nii termiliselt kui ka mehaaniliselt, kui need sisaldavad umbes 3% arseeni. Väikestes kogustes seda keemilist elementi pliisulamites kõvastatakse kasutamiseks akudes ja kaablisoomustes. Väikesed arseenilisandid suurendavad vase ja messingi korrosioonikindlust ja termilisi omadusi. Puhtal kujul kasutatakse keemilist elementaali As pronkskatmisel ja pürotehnikas. Kõrgelt puhastatud arseeni kasutatakse pooljuhttehnoloogias, kus seda kasutatakse koos räni ja germaaniumiga, ning galliumarseniidi (GaAs) kujul dioodides, laserites ja transistorides.
Ühendustena
Kuna arseeni valents on 3 ja 5 ning selle oksüdatsiooniaste on vahemikus -3 kuni +5, võib element moodustada erinevat tüüpi ühendeid. Selle kõige olulisemad kaubanduslikult olulised vormid on As 4 O 6 ja As 2 O 5 . Arseenoksiid, üldtuntud kui valge arseen, on vase, plii ja mõne muu metalli maakide, samuti arsenopüriidi ja sulfiidmaakide röstimise kõrvalsaadus. See on enamiku teiste ühendite lähteaine. Seda kasutatakse ka pestitsiidides, värvieemaldusainena klaasitootmises ja nahkade säilitusainena. Arseenpentooksiid moodustub valge arseeniga kokkupuutel oksüdeeriva ainega (nt lämmastikhape). See on insektitsiidide, herbitsiidide ja metalliliimide peamine koostisosa.
Teine teadaolev aine on arsiin (AsH 3), arseenist ja vesinikust koosnev värvitu mürgine gaas. Aine, mida nimetatakse ka arseenvesinikuks, saadakse metallide arseniidide hüdrolüüsil ja metallide redutseerimisel arseeniühenditest happelahustes. Seda on kasutatud pooljuhtide lisandina ja keemilise sõjavahendina. Põllumajanduses suur tähtsus sisaldavad arseenhapet (H 3 AsO 4), pliiarsenaati (PbHAsO 4) ja kaltsiumarsenaati [Ca 3 (AsO 4) 2], mida kasutatakse mulla steriliseerimiseks ja kahjuritõrjeks.
Arseen on keemiline element, mis moodustab palju orgaanilisi ühendeid. Cacodyne (CH 3) 2 As−As(CH 3) 2 kasutatakse näiteks laialdaselt kasutatava kuivatusaine (kuivatusaine) kakodüülhappe valmistamisel. Elemendi kompleksseid orgaanilisi ühendeid kasutatakse teatud haiguste, näiteks mikroorganismide põhjustatud amööbse düsenteeria, ravis.
Füüsikalised omadused
Mis on arseen oma füüsikaliste omaduste poolest? Kõige stabiilsemas olekus on see habras terasest tahke aine hall madala soojus- ja elektrijuhtivusega. Kuigi mõned As-i vormid on metallitaolised, on selle klassifitseerimine mittemetalliks rohkem täpne spetsifikatsioon arseen. On ka teisi arseeni vorme, kuid neid pole eriti uuritud, eriti kollast metastabiilset vormi, mis koosneb As 4 molekulist, nagu valge fosfor P 4 . Arseen sublimeerub temperatuuril 613 °C ja auru kujul eksisteerib As 4 molekulina, mis dissotsieeruvad alles temperatuurini umbes 800 °C. Täielik dissotsiatsioon As 2 molekulideks toimub temperatuuril 1700 °C.
Aatomi ehitus ja võime moodustada sidemeid
Arseeni elektrooniline valem - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 - meenutab lämmastikku ja fosforit selle poolest, et väliskestas on viis elektroni, kuid see erineb neist selle poolest, et eelviimases on 18 elektroni. kest kahe või kaheksa asemel. 10 positiivse laengu lisamine tuumale viie 3d-orbitaali täitmise ajal põhjustab sageli elektronipilve üldise vähenemise ja elementide elektronegatiivsuse suurenemise. Perioodilise tabeli arseeni saab võrrelda teiste rühmadega, mis näitavad selgelt seda mustrit. Näiteks on üldiselt aktsepteeritud, et tsink on elektronegatiivsem kui magneesium ja gallium kui alumiinium. Järgmistes rühmades see erinevus aga väheneb ja paljud ei nõustu sellega, et germaanium on ränist elektronegatiivsem, hoolimata keemiliste tõendite rohkusest. Sarnane üleminek 8-18-elemendilisest kestast fosforilt arseenile võib suurendada elektronegatiivsust, kuid see on endiselt vastuoluline.
As ja P väliskesta sarnasus viitab sellele, et nad võivad moodustada 3 aatomi kohta täiendava sidumata elektronipaari juuresolekul. Oksüdatsiooniaste peab seega olema +3 või -3, sõltuvalt suhtelisest vastastikusest elektronegatiivsusest. Arseeni struktuur viitab ka võimalusele kasutada välimist d-orbitaali okteti laiendamiseks, mis võimaldab elemendil moodustada 5 sidet. See realiseerub ainult fluoriga reageerimisel. Vaba elektronpaari olemasolu keeruliste ühendite moodustamiseks (elektronide loovutamise kaudu) As-aatomis on palju vähem väljendunud kui fosforis ja lämmastikus.
Arseen on kuivas õhus stabiilne, kuid niiskes õhus muutub see mustaks oksiidiks. Selle aurud põlevad kergesti, moodustades As 2 O 3. Mis on vaba arseen? Vesi, leelised ja mitteoksüdeerivad happed seda praktiliselt ei mõjuta, kuid lämmastikhape oksüdeerib selle olekuni +5. Halogeenid ja väävel reageerivad arseeniga ning paljud metallid moodustavad arseniide.
Analüütiline keemia
Aine arseeni saab kvalitatiivselt tuvastada kollase orpimendi kujul, mis sadestub 25% vesinikkloriidhappe lahuse mõjul. As jäljed määratakse tavaliselt selle arsiiniks teisendamise teel, mida saab tuvastada Marshi testi abil. Arsiin termiliselt laguneb, moodustades kitsas torus musta arseeni peegli. Gutzeiti meetodi järgi tumeneb arsiiniga immutatud proov elavhõbeda eraldumise tõttu.
Arseeni toksikoloogilised omadused
Elemendi ja selle derivaatide mürgisus on väga erinev, alates äärmiselt mürgisest arsiinist ja selle orgaanilistest derivaatidest kuni lihtsalt As-ni, mis on suhteliselt inertne. Mis on arseen, näitab selle orgaaniliste ühendite kasutamine keemiliste võitlusainetena (levisiit), vesikantina ja defoliantina (Agent Blue põhineb 5% kakodüülhappe ja 26% selle naatriumsoola vesilahusel).
Üldiselt ärritavad selle keemilise elemendi derivaadid nahka ja põhjustavad dermatiiti. Soovitatav on kaitsta ka arseeni sisaldava tolmu sissehingamise eest, kuid enamik mürgistusi tekib allaneelamisel. As-i maksimaalne lubatud kontsentratsioon tolmus kaheksatunnise tööpäeva jooksul on 0,5 mg/m 3 . Arsiini puhul vähendatakse annust 0,05 ppm-ni. Lisaks selle keemilise elemendi ühendite kasutamisele herbitsiidide ja pestitsiididena võimaldas arseeni kasutamine farmakoloogias saada salvarsaani, esimest edukat süüfilisevastast ravimit.
Mõju tervisele
Arseen on üks mürgisemaid elemente. Selle anorgaanilised ühendid keemiline aine leidub looduslikult väikestes kogustes. Inimesed võivad arseeniga kokku puutuda toidu, vee ja õhu kaudu. Kokkupuude võib tekkida ka kokkupuutel nahaga saastunud pinnase või veega.
Inimesed, kes sellega töötavad, elavad sellega töödeldud puidust ehitatud kodudes ja põllumaadel, kus on varem pestitsiide kasutatud, on samuti vastuvõtlikud kokkupuutele.
Anorgaaniline arseen võib inimestel põhjustada mitmesuguseid tervisemõjusid, nagu mao- ja soolteärritus, punaste ja valgete vereliblede tootmise vähenemine, nahamuutused ja kopsude ärritus. Arvatakse, et selle aine märkimisväärses koguses allaneelamine võib suurendada vähki, eriti naha-, kopsu-, maksa- ja lümfisüsteemi vähki.
Väga kõrged kontsentratsioonid anorgaaniline arseen põhjustab naistel viljatust ja raseduse katkemist, dermatiiti, organismi vastupanuvõime langust infektsioonidele, südameprobleeme ja ajukahjustusi. Lisaks võib see keemiline element kahjustada DNA-d.
Valge arseeni surmav annus on 100 mg.
Elemendi orgaanilised ühendid ei põhjusta vähki ega kahjusta geneetilist koodi, kuid suured doosid võivad kahjustada inimese tervist, näiteks põhjustada närvihäireid või kõhuvalu.
Omadused As
Arseeni peamised keemilised ja füüsikalised omadused on järgmised:
- Aatomnumber on 33.
- Aatommass - 74,9216.
- Halli vormi sulamistemperatuur on 814 °C rõhul 36 atmosfääri.
- Halli vormi tihedus on 14 °C juures 5,73 g/cm 3.
- Kollase vormi tihedus 18 °C juures on 2,03 g/cm 3.
- Arseeni elektrooniline valem on 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3.
- Oksüdatsiooniastmed - -3, +3, +5.
- Arseeni valents on 3,5.
Test
Kirjutage elektroonilised valemid arseeni ja vanaadiumi aatomid. Märkige, millistel alamtasanditel paiknevad valentselektronid nende elementide aatomites.
Elektroonilised valemid näitavad elektronide jaotust aatomis energiatasemete, alamtasandite (aatomiorbitaalide) kaupa. Elektrooniline konfiguratsioon on tähistatud sümbolirühmadega nl x, Kus n– peamine kvantarv, l– orbitaalkvantnumber (selle asemel märkige vastav tähetähis – s, lk, d, f), x– elektronide arv antud alamtasandil (orbitaalil). Tuleb arvestada, et elektron hõivab energia alamtaseme, kus tal on madalaim energia - seda väiksem kogus n+1 (Kletškovski reegel). Energiatasemete ja alamtasandite täitmise järjestus on järgmine:
1s→2s→2р→3s→3р→4s→3d→4р→5s→4d→5р→6s→(5d 1) →4f→5d→6р→7s→(6d 1-2)→5f→6d→7р
Kuna elektronide arv konkreetse elemendi aatomis on võrdne selle seerianumbriga D.I. tabelis. Mendelejevi, siis elementide arseeni (Aatomnumber 33) ja vanaadiumi (V – aatomnumber 23) elektroonikavalemid on kujul:
V 23 1 s 2 2 s 2 2 s 6 3 s 2 3 s 6 4 s 2 3 p 3
As 33 1 s 2 2 s 2 2 р 6 3 s 2 3 р 6 4 s 2 3 p 10 4 s 3
Vanadiumi valentselektronid - 4s 2 3d 3 - asuvad 4s ja 3d alamtasandil;
Arseeni 4s 2 4p 3 valentselektronid asuvad 4s ja 4p alamtasanditel. Seega ei ole need elemendid elektroonilised analoogid ja neid ei tohiks paigutada samasse alarühma. Kuid nende elementide aatomite valentsorbitaalid sisaldavad sama arvu elektrone - 5. Seetõttu on mõlemad elemendid paigutatud D. I. Mendelejevi perioodilise süsteemi samasse rühma.
Millisel elemendil – fosforil või antimonil – on tugevamad oksüdeerivad omadused? Esitage oma vastus nende elementide aatomite elektrooniliste struktuuride võrdluse põhjal.
Fosfor on perioodilise tabeli D.I 15. element. Mendelejev. Selle elektrooniline valem on 1s 2 2s 2 2р 6 3s 2 3р 3
Antimon on D.I perioodilises tabelis 51. element. Mendelejev. Selle elektrooniline valem on 1s 2 2s 2 2р 6 3s 2 3р 6 4s 2 3d 10 4р 6 5s 2 4p 10 5р 3
Nende elementide välistel elektroonilistel alamtasanditel on igaühel 5 elektroni, seega kuuluvad nad perioodilisuse tabeli 5. rühma.
Oksüdatiivsed omadused seotud elementide asukohaga perioodilises tabelis D.I. Mendelejev. Perioodilise süsteemi igas rühmas on suurema aatomarvuga elemendil oma rühmas rohkem väljendunud redutseerivad omadused ja väiksema aatomarvuga elemendil on tugevamad oksüdeerivad omadused.
Fosforil on tugevamad oksüdeerivad omadused kui antimonil. kuna aatomi raadius on väiksem ja valentselektronid tõmbuvad tuuma poole tugevamalt.
Miks on lämmastiku, hapniku, fluori, raua, koobalti ja nikli maksimaalne valentsus madalam rühmanumbrist, milles need elemendid asuvad, samas kui nende elektrooniliste analoogide maksimaalne valentsus vastab rühma numbrile?
Elementide omadused, elementide ühendite vormid ja omadused sõltuvad perioodiliselt nende aatomite tuumade laengu suurusest.
Elemendi kõrgeim oksüdatsiooniaste määratakse perioodilisuse tabeli D.I rühmanumbriga. Mendelejev, kus see asub. Madalaima oksüdatsiooniastme määrab kokkuleppeline laeng, mille aatom omandab, kui liita elektronide arv, mis on vajalik stabiilse kaheksaelektronilise kesta moodustamiseks (ns 2 nр 6).
Kuna teise perioodi elementidel puudub d-alatase, ei saa lämmastik, hapnik ja fluor saavutada rühmaarvuga võrdset valentsi. Neil pole elektronide aurutamise võimet. Fluoril võib olla maksimaalne valents võrdne ühega, hapnikul on kaks ja lämmastikus kolm. 2s elektroni ergastumine saab toimuda ainult tasemeni, kus n = 3, mis on energeetiliselt äärmiselt ebasoodne. s-elektron 3 jaoks d- liiga suur. Aatomite vastastikmõju nendevahelise sideme tekkega toimub ainult lähedaste energiatega orbitaalide olemasolul, s.t. sama peakvantarvuga orbitaalid.Erinevalt lämmastikuaatomitest võib hapnik, fluor, fosfori aatomid, väävel, kloor moodustada vastavalt viis, kuus, seitse kovalentset sidet.Sel juhul on võimalik 3s elektronide osalemine sidemete moodustumisel. kuna d-AO (3d) on sama peakvantarvuga.
Enamiku d-elementide puhul võib kõrgeim valents erineda rühma numbrist. D-elemendi valentsivõimed konkreetsel juhul määrab aatomi elektronkihi struktuur. d-elementide minimaalne valents võib olla rühmanumbrist kõrgemal (vask, hõbe) ja rühmanumbrist madalam (raud, koobalt, nikkel).
Reaktsiooni termokeemiline võrrand:
CO(g)+2H 2 (g)=CH 3 Oh(w)+128 kJ
Arvutage, millisel temperatuuril tekib selles süsteemis tasakaal?
Eksotermiliste reaktsioonide käigus süsteemi entalpia väheneb ja ΔH< 0 (Н 2 < H 1). Тепловые эффекты выражаются через ΔH.
Termokeemilised arvutused põhinevad Hessi seadusel (1840): reaktsiooni termiline efekt sõltub ainult lähteainete ja lõppsaaduste olemusest ja füüsikalisest olekust, kuid ei sõltu üleminekuteest.
Termokeemilistes arvutustes kasutatakse sageli Hessi seadusest tulenevat järeldust: reaktsiooni termiline efekt (ΔHх.р) võrdub reaktsioonisaaduste moodustumise entalpiate summaga, millest on lahutatud lähteainete moodustumise entalpiate summa. , võttes arvesse stöhhiomeetrilisi koefitsiente.
Entroopia S, ka entalpia H, on aine omadus, mis on võrdeline selle kogusega Entroopia on oleku funktsioon, s.o. selle muutus (ΔS) sõltub ainult algolekust (S 1) ja lõppolekust (S 2) ega sõltu protsessi teest:
ΔSх.р = ΣS 0 kont – ΣS 0 välja.
Kuna entroopia suureneb temperatuuri tõustes, võime eeldada
et häire mõõt ≈ ТΔS. Kui P =const ja T = const, on kogusumma edasiviiv jõud protsessi, mida tähistatakse ΔG-ga, saab leida seosest:
ΔG = (H 2 – H 1) – (TS 2 – TS 1); ΔG = ΔH – TΔS.
Keemiline tasakaal on süsteemi olek, milles edasisuunalise reaktsiooni kiirus (V 1) on võrdne pöördreaktsiooni kiirusega (V 2). Keemilises tasakaalus jäävad ainete kontsentratsioonid muutumatuks. Keemiline tasakaal on oma olemuselt dünaamiline: edasi- ja vastupidised reaktsioonid ei peatu tasakaalus
Tasakaaluseisundisse
ΔG = 0 ja ΔH = TΔS.
Leidke ΔS. selle süsteemi jaoks:
S0 (CO) = 197,55∙10-3 kJ/mol K;
S° (H2) = 130,52-10-3 kJ/mol-K;
S° (CH3OH) = 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
Tasakaaluseisundist
ΔH = TΔS leida T = ΔH/ΔS
Arvutage reaktsiooni temperatuurikoefitsient (γ), kui selle reaktsiooni kiiruskonstant 120 °C juures on 5,88∙10 -4 ja 170 kraadi juures C 6,7∙10 -2
Keemilise reaktsiooni kiiruse sõltuvus temperatuurist määratakse empiirilise Van't Hoffi reegliga järgmise valemi järgi:
,
kus v t 1, v t 2 on vastavalt reaktsioonikiirused algtemperatuuril (t 1) ja lõpptemperatuuril (t 2) ning γ on reaktsioonikiiruse temperatuurikoefitsient, mis näitab, mitu korda reaktsioonikiirus suureneb reagentide temperatuuri tõus 10º võrra.
Sellest järeldub
,
Probleemi tingimustest lähtudes järeldub, et:
, kust γ5 = 113,94;
Millises suunas toimub süsteemide tasakaalunihe rõhu suurenemisega:
2NO+O 2 – 2 EI 2
4HCI(G)+O 2 – 2H 2 O(G)+2CI 2
H 2 + S(Kuni) –H 2 S
Le Chatelier' põhimõte (tasakaalunihke põhimõte) kehtestab, et väline mõju, mis viib süsteemi termodünaamilise tasakaalu seisundist välja, põhjustab süsteemis protsesse, mis kipuvad mõju mõju nõrgendama.
Rõhu suurenemisega seostatakse tasakaalu nihkumist süsteemi kogumahu vähenemisega ja rõhu langusega kaasnevad füüsilised muutused. või keemilised protsessid, mis põhjustavad mahu suurenemist.
2NO+O2 → 2NO2
2 mooli + 1 mooli → 2 mooli
Rõhu tõus põhjustab tasakaalu nihkumise reaktsiooni suunas, mis põhjustab vähemate molekulide moodustumist. Järelikult nihkub tasakaal NO 2 V pr > V arr tekke suunas.
4HCl(g)+02 → 2H20(g)+2CI2
4 mooli + 1 mooli → 4 mooli
Rõhu tõus põhjustab tasakaalu nihkumise reaktsiooni suunas, mis põhjustab vähemate molekulide moodustumist. Seetõttu V pr > V arr
H2 +S(k) → H2S
Reaktsiooni ajal maht ei muutu. Seetõttu ei mõjuta rõhu muutus reaktsiooni tasakaalu nihkumist.
Nagu | 33 |
Arseen |
|||||||
t o kip. (o C) | Astme oksiid | +5 +3 -3 | |||||||
74,9215 |
t o float (o C) | 817 (rõhk) | Tihedus | 5727 (hall) 4900 (must) | |||||
4s 2 4p 3 | OEO | 2,11 | maa sees koor | 0,00017 % | |||||
Meie lugu räägib elemendist, mis pole kuigi levinud, kuid üsna laialt tuntud; elemendi kohta, mille omadused on kokkusobimatuseni kokkusobimatud. Samuti on raske ühitada rolle, mida see element inimkonna elus on mänginud ja mängib. IN erinev aeg, erinevates olukordades, sisse erinevates vormides see toimib mürgina ja raviainena, kahjuliku ja ohtliku jääkproduktina, kõige kasulikumate, asendamatute ainete komponendina. Niisiis, element aatomnumbriga 33.
Ajalugu abstraktselt
Kuna arseen on üks elemente täpne kuupäev mille avastamist ei ole kindlaks tehtud, piirdume vaid mõne usaldusväärse faktiga:
arseen on tuntud iidsetest aegadest;
Dioscoridese (1. sajand pKr) teostes mainitakse aine kaltsineerimist, mida tänapäeval nimetatakse arseensulfiidiks;
3.-4. sajandil on Zozimosele omistatud katkendlikes ülestähendustes mainitud metalliarseeni; Kreeka kirjanik Olympiodorus (5. sajand pKr) kirjeldas valge arseeni tootmist sulfiidi põletamise teel;
8. sajandil sai Araabia alkeemik Geber arseentrioksiidi;
keskajal hakati arseeni sisaldavate maakide töötlemisel kokku puutuma arseentrioksiidiga ja gaasilise As2O3 valget suitsu nimetati maagisuitsuks;
vaba metallilise arseeni tootmist omistatakse saksa alkeemikule Albert von Bolstedtile ja see pärineb umbes 1250. aastast, kuigi Kreeka ja Araabia alkeemikud said arseeni (selle trioksiidi kuumutamisel orgaaniliste ainetega) kahtlemata juba enne Bolstedti;
1733. aastal tõestati, et valge arseen on metalliarseeni oksiid;
aastal 1760 sai prantslane Louis Claude Cadet esimese orgaaniline ühend arseen, tuntud kui Cade'i vedelik või kakodüüloksiid; selle aine valem on [(CH3)2A]2O;
1775. aastal sai Karl Wilhelm Scheele arseenhappe ja arseeni vesiniku;
1789. aastal tunnustas Antoine Laurent Lavoisier arseeni iseseisva keemilise elemendina.
Elementaarne arseen on hõbehall või tinavalge aine, mis värskelt purustatuna on
metalliline sära. Kuid õhu käes tuhmub see kiiresti. Kuumutamisel üle 600°C arseen sublimeerub sulamata ja rõhul 37 atm sulab temperatuuril 818°C. Arseen on ainus metall, mille keemistemperatuur normaalrõhul on sulamistemperatuurist madalam.
Arseen on mürk
Paljude meelest on sõnad "mürk" ja "arseen" identsed. Nii see ajalooliselt juhtus. Kleopatra mürkidest räägitakse lugusid. Locusta mürgid olid Roomas kuulsad. Mürk oli ka keskaegsetes Itaalia vabariikides levinud relv poliitiliste ja muude vastaste kõrvaldamiseks. Näiteks Veneetsias peeti spetsiaalseid mürgitajaid kohtus. Ja peaaegu kõigi mürkide põhikomponent oli arseen.
Venemaal anti Anna Ioannovna valitsusajal - jaanuaris 1733 - seadus, mis keelas eraisikutele "vitrioli- ja merevaiguõli, kange viina, arseeni ja tsilibutša" müümise. Seadus oli ülikarm ja sätestas: „Kes tulevikus hakkab arseeni ja muude ülalnimetatud materjalidega kauplema ja jääb sellega vahele või kelle kohta teatatakse, karistatakse karmi karistusega ja saadetakse ilma igasuguse halastuseta pagendusse, saada neile, kes mööduvad apteekidest ja raekodadest, kellelt nad ostavad. Ja kui keegi, ostnud selliseid mürgiseid materjale, teeb inimestele kahju, siis tagaotsitavaid mitte ainult ei piinata, vaid nad hukatakse ka surmaga, olenevalt asja tähtsusest.
Arseeniühendid on sajandeid pälvinud (ja köidavad endiselt) apteekrite, toksikoloogide ja kohtuekspertide tähelepanu.
Kriminoloogid on õppinud arseenimürgitust täpselt ära tundma. Kui mürgitatud inimeste maost leitakse valgeid portselanilaadseid teri, siis esimese asjana kahtlustatakse arseenanhüdriidi As2O3. Need terad koos kivisöetükkidega asetatakse klaastorusse, suletakse ja kuumutatakse. Kui torus on As2O3, siis toru külmadele osadele tekib hallikasmust läikiv metallilise arseeni rõngas.
Pärast jahutamist murtakse toru ots ära, süsinik eemaldatakse ja hallikasmust rõngas kuumutatakse. Sel juhul destilleeritakse rõngas toru vaba otsani, mis annab valge arseenanhüdriidi katte. Siin on reaktsioonid järgmised:
As2O3 + ZS == As2 + ZSO
või
2As2O3 + ZS = 2AS2 + ZCO2;
2As2+3O2==2As2O3.
Saadud valge kate asetatakse mikroskoobi alla: isegi väikese suurenduse korral on nähtavad iseloomulikud läikivad kristallid oktaeedrite kujul.
Arseenil on omadus püsida ühes kohas pikka aega. Seetõttu toimetatakse kohtukeemiliste uuringute käigus laborisse kuuest mürgituse saanud inimese matmispaiga lähedalt võetud pinnaseproovid, samuti tema riiete osad, ehted ja kirstulauad.
Arseeni mürgistuse sümptomid - metalliline maitse suus, oksendamine, äge valu kõhus. Hiljem krambid, halvatus, surm. Tuntuim ja laiemalt kättesaadav arseenimürgistuse vastumürk on piim ehk täpsemalt piima põhivalk kaseiin, mis moodustab arseeniga lahustumatu ühendi, mis verre ei imendu.
Anorgaaniliste preparaatide kujul olev arseen on 0,05–0,1 g annustes surmav, kuid arseeni leidub kõigis taime- ja loomaorganismides. (Seda tõestas prantsuse teadlane Orfila juba 1838. aastal.) Mere taime- ja loomaorganismid sisaldavad keskmiselt sada tuhandikku ning magevee- ja maismaaorganismid miljondikprotsenti arseeni. Arseeni mikroosakesed imenduvad ka rakkudesse Inimkeha, element number 33 leidub veres, kudedes ja elundites; eriti palju on seda maksas - 2–12 mg 1 kg kehakaalu kohta. Teadlased viitavad sellele, et arseeni mikrodoosid suurendavad organismi vastupanuvõimet kahjulikele mikroobidele.
Arseen on ravim
Arstid väidavad, et hambakaaries on meie aja kõige levinum haigus. Raske on leida inimest, kellel poleks vähemalt ühte täidisega hammast. Haigus algab hambaemaili lubjarikaste soolade hävimisega ja seejärel alustavad patogeensed mikroobid oma vastiku äriga. Tungides läbi hamba nõrgenenud soomuse, ründavad nad seda pehmemaks sisemine osa. " karioosne õõnsus“, ja kui teil on õnne selles etapis hambaarsti kabinetis viibida, saate suhteliselt hõlpsalt maha: kaariese õõnsus puhastatakse ja täidetakse täitematerjaliga ning hammas jääb ellu. Kuid kui te õigeaegselt arsti juurde ei pöördu, ulatub kaariese õõnsus pulpi – närve, verd ja lümfisoont sisaldavasse koesse. Selle põletik algab ja siis otsustab arst, et vältida halvimat, närvi tappa. Antakse käsk: “arseen!” ja instrumendi paljastatud viljalihale asetatakse nööpnõelapea suurune pasta. Selles pastas sisalduv arseenhape hajub kiiresti viljalihasse (tuntud valu pole midagi muud kui sureva viljaliha "viimane hüüd") ja 24–48 tunni pärast on kõik möödas - hammas on surnud. Nüüd saab arst pulbi valutult eemaldada ning täita pulbikambri ja juurekanalid antiseptilise pastaga ning “augu” kinni sulgeda.
Arseeni ja selle ühendeid kasutatakse mitte ainult hambaravis. Maailmakuulsaks sai saksa arsti Paul Ehrlichi 606. ravim Salvarsan, kes avastas 20. sajandi alguses esimesed tõhusad vahendid luesiga võitlemiseks. See oli tõepoolest 606. arseeni sisaldav ravim, mida Ehrlich testis. Sellele kollasele amorfsele pulbrile omistati algselt valem
Alles 50ndatel, kui salvarsaani ei kasutatud enam luesa, malaaria, korduv palavik, kehtestas nõukogude teadlane M. Ya. Kraft selle tõelise valemi. Selgus, et salvarsanil on polümeerne struktuur
Suurusjärk P olenevalt tootmismeetodist võib see olla vahemikus 8 kuni 40.
Salvarsan asendati teiste tõhusamate ja vähem toksiliste arseeni ravimitega, eriti selle derivaatidega: novarsenool, miarsenool jne.
Kasutatakse meditsiinipraktikas ja mõned anorgaanilised ühendid arseen. Arseen anhüdriid As2O3, kaaliumarseniit KAsO2, naatriumvesinikarsenaat Na2HAsO4. 7H2O (loomulikult minimaalsetes annustes) aeglustub oksüdatiivsed protsessid kehas, parandab vereloomet. Mõnele on ette nähtud samad ained - nagu välised nahahaigused. Nimelt omistatakse arseeni ja selle ühendeid tervendav toime mõned mineraalveed.
Arvame, et toodud näited on piisavad, et kinnitada käesoleva peatüki pealkirjas sisalduvat teesi.
Arseen - hävitamise relv
Taas tuleb tagasi pöörduda elemendi nr 33 surmavate omaduste juurde. Pole saladus, et seda kasutati laialdaselt ja võib-olla kasutatakse siiani keemiarelvade tootmisel, mis pole vähem kuritegelikud kui tuumarelvad. Sellest annab tunnistust Esimese maailmasõja kogemus. Sama tõendab ajakirjandusse lekkinud info mürgiste ainete kasutamisest imperialistlike riikide vägede poolt Abessiinias (Itaalia), Hiinas (Jaapanis), Koreas ja Lõuna-Vietnamis (USA).
Arseeniühendid kuuluvad kõigisse teadaolevate keemiliste lahinguainete põhirühmadesse (0B). Üldiselt mürgiste 0B-de hulka kuuluvad arsiin, arseeni vesinik AsH3 (märkame möödaminnes, et kolmevalentse arseeni ühendid on mürgisemad kui need, milles arseen on viievalentne). See kõigist arseeniühenditest kõige mürgisem, piisab, kui hingata pool tundi õhku, mille liiter sisaldab 0,00005 g AsH3, et mõne päeva pärast uude maailma minna. AsH3 kontsentratsioon 0,005g/l tapab koheselt. Arvatakse, et AsH3 biokeemiline toimemehhanism seisneb selles, et selle molekulid "blokeerivad" erütrotsüütide ensüümi - katalaasi - molekule; Seetõttu koguneb verre vesinikperoksiid, mis hävitab verd. Aktiveeritud süsinik Arsiin imendub nõrgalt, nii et tavaline gaasimask pole arsiini eest kaitsja.
Esimese maailmasõja ajal üritati arsiini kasutada, kuid selle aine volatiilsus ja ebastabiilsus aitasid vältida selle massilist kasutamist. Nüüd on kahjuks tehnilised võimalused ala pikaajaliseks saastamiseks arsiiniga. See moodustub teatud metallide arseniidide reageerimisel veega. Ja arseniidid ise on inimestele ja loomadele ohtlikud, tõestasid Ameerika väed Vietnamis. . . Paljude metallide arseniidid tuleks samuti klassifitseerida üldiste ainete hulka.
muud suur grupp mürgised ained – ärritavad ained – koosnevad peaaegu täielikult arseeniühenditest. Selle tüüpilised esindajad on difenüülkloroarsiin (C6H5)2AsCl ja difenüültsüanoarsiin (C6H5)2AsCN.
Selle rühma ained toimivad selektiivselt limaskestade - peamiselt ülemiste hingamisteede membraanide - närvilõpmetele. See paneb keha aevastades või köhides ärritaja refleksiivselt vabastama. Erinevalt pisaraainetest on need ained isegi koos kerge mürgistus Need töötavad ka pärast seda, kui ohver on mürgitatud atmosfäärist lahkunud. Mõne tunni jooksul on inimene põrutatud valulik köha, valu rinnus ja peas, pisarad hakkavad tahtmatult voolama. Lisaks oksendamine, õhupuudus, hirmutunne; kõik see viib täieliku kurnatuseni. Lisaks põhjustavad need ained üldine mürgistus organism"
Villilise toimega mürgiste ainete hulgas on levisiit, mis reageerib ensüümide sulfhüdrüül-SH rühmadega ja häirib paljude biokeemiliste protsesside kulgu. Naha kaudu imenduv levisiit põhjustab organismi üldist mürgistust. See asjaolu põhjustas omal ajal ameeriklaste reklaamimise levisiidi nime all "surma kaste".
Aga sellest piisab. Inimkond elab lootuses, et mürgiseid aineid, millest oleme rääkinud (ja palju teisi sarnaseid), ei kasutata enam kunagi.
Arseen on tehnilise progressi stimulaator
Arseeni kõige lootustandvam kasutusvaldkond on kahtlemata pooljuhttehnoloogia. Galliumarseniidid GaAs ja indium InAs on selles omandanud erilise tähtsuse. Galliumarseniid on oluline ka elektroonikatehnoloogia uue suuna jaoks - optoelektroonika, mis tekkis aastatel 1963-1965 füüsika ristumiskohas. tahke, optika ja elektroonika. Sama materjal aitas luua esimesi pooljuhtlasereid.
Miks osutusid arseniidid pooljuhttehnoloogia jaoks paljulubavaks? Sellele küsimusele vastamiseks meenutagem lühidalt mõningaid pooljuhtide füüsika põhimõisteid: "valentsusriba", "ribavahe" ja "juhtivusriba".
Erinevalt vabast elektronist, millel võib olla mis tahes energiat, võib aatomiga piiratud elektronil olla ainult osa, täielikult teatud väärtused energiat. Energiaribad moodustuvad aatomi elektronenergia võimalikest väärtustest. Tuntud Pauli printsiibi tõttu ei saa elektronide arv igas tsoonis ületada teatud maksimumi. Kui tsoon on tühi, siis loomulikult ei saa see juhtivuse loomises osaleda. Juhtivuses ei osale ka täielikult täidetud riba elektronid: kuna vabu tasemeid pole, ei saa väline elektriväli põhjustada elektronide ümberjaotumist ja seeläbi elektrivoolu tekitada. Juhtimine on võimalik ainult osaliselt täidetud tsoonis. Seetõttu liigitatakse osaliselt täidetud tsooniga kehad metallideks ning kehad, mille elektroonika olekute energiaspekter koosneb täidetud ja tühjadest tsoonidest, liigitatakse dielektrikuteks või pooljuhtideks.
Meenutagem ka seda, et kristallide täielikult täidetud ribasid nimetatakse valentsribadeks, osaliselt täidetud ja tühje ribasid juhtivusribadeks ning nendevaheline energiavahemik (või barjäär) on ribavahe.
Peamine erinevus dielektrikute ja pooljuhtide vahel on just ribalaius: kui selle ületamiseks on vaja energiat, mis on suurem kui 3 elektronvoldist, siis kristall liigitatakse dielektrikuks ja kui vähem, siis pooljuhtideks.
Võrreldes klassikaliste IV rühma pooljuhtidega - germaanium ja räni - elementide arseniidid III rühm on kaks eelist. Ribavahet ja laengukandjate liikuvust neis saab varieerida laiemates piirides. Ja mida mobiilsemad on laengukandjad, seda kõrgematel sagedustel saab pooljuhtseade töötada. Ribavahe laius valitakse sõltuvalt seadme eesmärgist. Seega alalditele ja võimenditele, mis on ette nähtud töötamiseks kõrgendatud temperatuur, kasutatakse suure ribalaiusega materjali ja jahutatud infrapunakiirguse vastuvõtjate jaoks - väikese.
Galliumarseniid on saavutanud erilise populaarsuse, kuna sellel on head elektrilised omadused, mida ta säilitab laias temperatuurivahemikus – miinus kuni pluss 500 ° C. Võrdluseks juhime tähelepanu sellele, et indiumarseniid, mis ei jää elektriliste omaduste poolest alla GaA-le, hakkab neid kaotama toatemperatuuril, germaaniumiühendid - 70-80 ° C juures ja räni - 150-200 ° C juures.
Arseeni kasutatakse ka lisandina, mis annab “klassikalistele” pooljuhtidele (Si, Ge) teatud tüüpi juhtivuse (vt artiklit “Germaanium”). Sel juhul tekib pooljuhis nn üleminekukiht ja olenevalt kristalli otstarbest legeeritakse see nii, et saadakse erineva sügavusega kiht. Dioodide valmistamiseks mõeldud kristallides on see "peidetud" sügavamale; kui päikesepatareid on valmistatud pooljuhtkristallidest, siis on üleminekukihi sügavus mitte suurem kui üks mikron.
Arseeni kasutatakse väärtusliku lisandina värvilises metallurgias. Seega suurendab 0,2-l% As lisamine pliile oluliselt selle kõvadust. Näiteks haavlid on alati valmistatud arseeniga legeeritud pliist – muidu on rangelt kerakujulisi graanuleid võimatu saada.
0,15-0,45% arseeni lisamine vasele suurendab selle tõmbetugevust, kõvadust ja korrosioonikindlust gaasilises keskkonnas töötamisel. Lisaks suurendab arseen vase voolavust valamisel ja hõlbustab traadi tõmbamise protsessi.
Arseeni lisatakse teatud tüüpi pronksi-, messing-, babbitti- ja trükisulamitele.
Ja samal ajal kahjustab arseen väga sageli metallurge. Terase ja paljude värviliste metallide tootmisel raskendavad nad protsessi teadlikult, et eemaldada metallist kogu arseen. Arseeni olemasolu maagis muudab tootmise kahjulikuks. Kahjulik kaks korda:
esiteks inimeste tervisele ja teiseks metallile – olulised arseenilisandid halvendavad peaaegu kõigi metallide ja sulamite omadusi.
See on element nr 33, millel on teenitult halb maine, kuid mis on paljudel juhtudel väga kasulik.
* Neid kahte juhtivuse tüüpi on üksikasjalikult käsitletud artiklis “Germaanium”.
Arseen (nimi pärineb sõnast hiir, kasutatakse hiirte söödaks) on perioodilisuse tabeli kolmekümne kolmas element. Viitab poolmetallidele. Happega kombineerituna ei moodusta see sooli, olles hapet moodustav aine. Võib moodustada allotroopseid modifikatsioone. Arseenil on kolm praegu teadaolevat kristallvõre struktuuri. Kollasel arseenil on tüüpilise mittemetalli omadused, amorfne arseen on must ja kõige stabiilsem metalliline arseen on hall. Looduses leidub seda kõige sagedamini ühenditena, harvem vabas olekus. Kõige levinumad on arseeni ühendid metallidega (arseniidid), näiteks arseenraud (arsenopüriit, mürgine püriit), nikkel (kupfernikkel, mida nimetatakse vasemaagi sarnasuse tõttu). Arseen on madala aktiivsusega element, vees lahustumatu ja selle ühendeid klassifitseeritakse vähelahustuvateks aineteks. Arseeni oksüdatsioon toimub kuumutamisel, toatemperatuuril kulgeb see reaktsioon väga aeglaselt.
Kõik arseeniühendid on väga tugevad toksiinid, millel on Negatiivne mõju mitte ainult peal seedetrakti, aga ka sisse närvisüsteem. Ajalugu teab palju sensatsioonilisi arseeni ja selle derivaatidega mürgitamise juhtumeid. Arseeniühendeid kasutati mürgina mitte ainult keskaegsel Prantsusmaal, vaid neid tunti juba tagasi Vana-Rooma, Kreeka. Arseeni kui tugeva mürgi populaarsust seletatakse sellega, et seda on toidus peaaegu võimatu tuvastada, sellel pole ei lõhna ega maitset. Kuumutamisel muutub see arseenoksiidiks. Arseenimürgistuse diagnoosimine on üsna keeruline, kuna sellel on erinevate haigustega sarnased sümptomid. Kõige sagedamini aetakse arseenimürgistus segi kooleraga.
Kus arseeni kasutatakse?
Vaatamata nende toksilisusele ei kasutata arseeni derivaate mitte ainult hiirte ja rottide peibutamiseks. Kuna puhtal arseenil on kõrge elektrijuhtivus, kasutatakse seda lisandina, mis annab juhtivuse pooljuhtidele, nagu germaanium ja räni. nõutav tüüp. Värvilises metallurgias kasutatakse lisandina arseeni, mis annab sulamitele tugevuse, kõvaduse ja korrosioonikindluse gaasilises keskkonnas. Klaasitööstuses lisatakse seda väikestes kogustes klaasi heledamaks muutmiseks, lisaks on see osa kuulsast “Viini klaasist”. Nikkeliini kasutatakse klaasi värvimiseks roheline värv. Parkimistööstuses kasutatakse nahkade töötlemisel karvade eemaldamiseks arseensulfaatühendeid. Arseen on osa lakkide ja värvide koostises. Puidutööstuses kasutatakse arseeni antiseptikuna. Pürotehnikas valmistatakse “Kreeka tuld” arseensulfiidühenditest ja seda kasutatakse tikkude valmistamisel. Mõnda arseeniühendit kasutatakse keemiliste sõjavahenditena. Arseeni toksilisi omadusi kasutatakse hambaravis hambapulbi hävitamiseks. Meditsiinis kasutatakse arseenipreparaate organismi üldist toonust tõstva ravimina, et stimuleerida punaste vereliblede arvu suurenemist. Arseenil on leukotsüütide moodustumist pärssiv toime, seetõttu kasutatakse seda teatud leukeemia vormide ravis. Arseenil põhinevaid meditsiinilisi preparaate on teada tohutult, kuid viimasel ajal on need järk-järgult asendatud vähemtoksiliste ravimitega.
Vaatamata mürgisusele on arseen üks olulisemaid elemente. Selle ühendustega töötades peate järgima ohutuseeskirju, mis aitavad vältida soovimatuid tagajärgi.
Arseen on klassikaline keskaegsete ja tänapäevaste mürgitajate mürk
ja meditsiin kaasaegses spordi- ja taastusravis
Mürgised ja mürgised kivid ja mineraalid
Arseen(lat. Arsenicum), As, Mendelejevi perioodilise süsteemi V rühma keemiline element, aatomnumber 33, aatommass 74,9216; terashallid kristallid. Element koosneb ühest stabiilsest isotoobist 75 As. Mürgine mis tahes kujul, ravim.
Ajalooline viide.
Arseeni looduslikud ühendid väävliga (orpiment As 2 S 3, realgar As 4 S 4) olid teada antiikmaailma rahvastele, kes kasutasid neid mineraale ravimite ja värvidena. Tuntud oli ka arseensulfiidide põletamise saadus - arseen(III)oksiid As 2 O 3 (“valge arseen”).
Nimetus arsenikon on leitud juba meie ajastu alguses; see on tuletatud kreekakeelsest sõnast arsen – tugev, julge ja kasutatakse arseeniühendite tähistamiseks (nende mõju alusel kehale). Arvatakse, et venekeelne nimi pärineb sõnast "mysh" ("surm" - pärast arseenipreparaatide kasutamist jakide tapmiseks, samuti hiirte ja rottide hävitamiseks). Vaba arseeni keemiline tootmine on omistatud aastale 1250 pKr. 1789. aastal lisas A. Lavoisier arseeni keemiliste elementide loetellu.
Arseen. Belorechenskoje maardla, Põhja. Kaukaasia, Venemaa. ~10x7 cm.Foto: A.A. Evsejev.
Arseeni levik looduses.
Keskmine arseenisisaldus maakoores (clarke) on 1,7 * 10 -4% (massi järgi), sellistes kogustes esineb seda enamikus tardkivimites. Kuna arseeniühendid on lenduvad, kui kõrged temperatuurid(kuivvulkaaniline sublimatsioon batoliitidel), element sublimeerub atmosfääri ja õhku metalliaurude kujul (miraažid - lainetuse all olev õhk) ei kogune pragude ja torude kaudu sublimeerumisel magmaatilise laava protsesside käigus; see on kontsentreeritud, sadestub aurudest ja kuumadest süvavetest kristallide moodustumise katalüsaatoritele - metallilisele rauale (koos S, Se, Sb, Fe, Co, Ni, Cu ja muude elementidega).
Vulkaanipursete ajal (arseeni kuivsublimatsiooni ajal) satub arseen oma lenduvate ühendite kujul atmosfääri. Kuna arseen on mitmevalentne, mõjutab selle rännet redokskeskkond. Oksüdatiivsetes tingimustes maa pind Tekivad arsenaadid (As 5+) ja arseniidid (As 3+).
Need on haruldased mineraalid, mida leidub arseenivarude aladel. Looduslik arseen ja As 2+ mineraalid on veelgi vähem levinud. Mineraalidest ja arseeniühenditest (umbes 180) on tööstusliku tähtsusega arsenopüriit FeAsS (rauaaatom on püriidi moodustumise keskpunkt, lähte "üksikkristalli" valem on Fe + (As + S)).
Arsenopüriidi veen. Trifonovskaja kaevandus, Kochkarskoe maardla (Au), Plast, Lõuna-Uural, Venemaa. Arseenid. Fotod: A.A. Evsejev.
Väikesed kogused arseeni on eluks hädavajalikud. Arseenivarude ja noorte vulkaanide tegevuse piirkondades sisaldab pinnas aga kohati kuni 1% arseeni, mis on seotud kariloomade haiguste ja taimestiku hukkumisega. Arseeni kogunemine on eriti tüüpiline steppide ja kõrbete maastikele, mille muldades arseen on passiivne. Niiskes kliimas ning taimede ja muldade kastmisel pestakse arseen mullast välja.
Elusaines on arseeni keskmiselt 3·10 -5%, jõgedes 3·10 -7%. Jõgede poolt ookeani kantud arseen sadestub suhteliselt kiiresti. IN merevesi 1 * 10 -7% arseeni (seal on palju kulda, mis selle välja tõrjub), kuid arseeni savides ja kildades (piki jõgede ja veehoidlate kaldaid, savimustades moodustistes ja karjääride servades) - 6,6 * 10 -4%. Arseeniga on sageli rikastatud settelised rauamaagid, ferromangaan ja muud rauasõlmed.
Füüsikalised omadused arseen.
Arseenil on mitmeid allotroopseid modifikatsioone. Tavatingimustes on kõige stabiilsem nn metallik ehk hall arseen (α-As) – terashall habras kristalne mass (vastavalt omadustele - nagu püriit, kullasegu, raudpüriit); värskelt purunedes on sellel metalliline läige, õhu käes muutub see kiiresti tuhmiks, kuna on kaetud õhukese As 2 O 3 kilega.
Arseeni nimetatakse harva hõbedaseks seguks – tsaari ametnike A.M. juhtum. Romanov 17. sajandi keskel, “hõbe”, mitte tempermalmist, tuleb pulbrina, saab jahvatada - mürk kogu Venemaa tsaari jaoks. Kõige kuulsam Hispaania skandaal mürgitajate kõrtsis Don Quijote veski lähedal Hispaanias Almadeni teel, kus Euroopa mandril kaevandatakse punast kaneeli (skandaalid neitside müügist Vene Föderatsiooni Krasnodari territooriumil, külas of Novy, kristalliline punane kinaver, ei taha töötada) .
Arsenopüriit. Prismaatiliste kristallide druuus kaltsiitsferuliitidega. Freiberg, Saksimaa, Saksamaa. Fotod: A.A. Evsejev.
Halli arseeni kristallvõre on romboeedriline (a = 4,123Å, nurk α = 54 o 10", x = 0,226), kihiline.Tihedus 5,72 g/cm 3 (temperatuuril 20 o C), spetsiifiline elektritakistus 35*10 -8 oomi*m ehk 35*10 -6 oomi*cm, elektritakistuse temperatuuritegur 3,9·10 -3 (0 o -100 o C), Brinelli kõvadus 1470 MN/m 2 ehk 147 kgf / mm 2 (Moocy järgi 3-4); Arseen on diamagnetiline.
Under atmosfääri rõhk arseen sublimeerub 615 o C juures ilma sulamata, kuna α-As kolmikpunkt asub temperatuuril 816 o C ja rõhul 36 at.
Arseeniaur koosneb As 4 molekulist kuni 800 o C, üle 1700 o C - ainult As 2. Arseeniauru kondenseerumisel vedela õhuga jahutatud pinnal moodustub kollane arseen - läbipaistvad, vahapehmed kristallid tihedusega 1,97 g/cm 3, omadustelt sarnased valge fosforiga.
Valguse või madala kuumusega kokkupuutel muutub see halliks arseeniks. Tuntud on klaasjas-amorfsed modifikatsioonid: must arseen ja pruun arseen, mis kuumutamisel üle 270 o C muutuvad halliks arseeniks
Arseeni keemilised omadused.
Arseeni aatomi väliste elektronide konfiguratsioon on 3d 10 4s 2 4p 3. Ühendites on arseenil oksüdatsiooniaste +5, +3 ja -3. Hall arseen on keemiliselt vähem aktiivne kui fosfor. Kuumutamisel õhus üle 400 o C arseen põleb, moodustades As 2 O 3.
Arseen ühineb otse halogeenidega; tavatingimustes on AsF 5 gaas; AsF 3, AsCl 3, AsBr 3 - värvitud lenduvad vedelikud; AsI 3 ja As 2 I 4 on punased kristallid. Kui arseeni kuumutatakse väävliga, saadakse sulfiidid: oranžikaspunane As 4 S 4 ja sidrunkollane As 2 S 3.
Kahvatukollane hõbesulfiid As 2 S 5 ( arsenopüriit) sadestatakse H 2 S suunamisel jääga jahutatud arseenhappe (või selle soolade) lahusesse suitsevas vesinikkloriidhappes: 2H 3 AsO 4 + 5H 2 S = As 2 S 5 + 8H 2 O; Umbes 500 o C juures laguneb see As 2 S 3 -ks ja väävliks.
Kõik arseensulfiidid on vees ja lahjendatud hapetes lahustumatud. Tugevad oksüdeerivad ained (HNO 3 + HCl, HCl + KClO 3 segud) muudavad need H 3 AsO 4 ja H 2 SO 4 seguks.
Kuna 2 S 3 sulfiid lahustub kergesti ammooniumi ja leelismetallide sulfiidides ja polüsulfiidides, moodustades hapete soolad - tioarseen H 3 AsS 3 ja tioarseen H 3 AsS 4.
Hapnikuga tekitab arseen oksiide: arseenoksiid (III) As 2 O 3 - arseenanhüdriid ja arseenoksiid (V) As 2 O 5 - arseenanhüdriid. Esimene neist moodustub hapniku toimel arseenile või selle sulfiididele, näiteks 2As 2 S 3 + 9O 2 = 2As 2 O 3 + 6SO 2.
Kuna 2 O 3 aurud kondenseeruvad värvituks klaasjaks massiks, mis muutub aja jooksul väikeste kuupkristallide tekke tõttu läbipaistmatuks, tihedus 3,865 g/cm 3 . Aurutihedus vastab valemile As 4 O 6; üle 1800 o C koosneb aur As 2 O 3-st.
2,1 g As 2 O 3 lahustub 100 g vees (temperatuuril 25 o C). Arseen(III)oksiid on amfoteerne ühend, millel on ülekaalus happelised omadused. Teada on ortoarseenhapetele H 3 AsO 3 ja metaarseinhappele HAsO 2 vastavad soolad (arseniidid); happeid ise pole saadud. Vees lahustuvad ainult leelismetalli- ja ammooniumarseniidid.
Kuna 2 O 3 ja arseniidid on tavaliselt redutseerivad ained (näiteks As 2 O 3 + 2I 2 + 5H 2 O = 4HI + 2H 3 AsO 4), kuid võivad olla ka oksüdeerivad ained (näiteks As 2 O 3 + 3C = 2As + 3CO ).
Arseen(V)oksiid valmistatakse arseenhappe H 3 AsO 4 (umbes 200 o C) kuumutamisel. See on värvitu, umbes 500 o C juures laguneb As 2 O 3 ja O 2. Arseenhape saadakse kontsentreeritud HNO 3 toimel As või As 2 O 3-le.
Arseenhappe soolad (arsenaadid) on vees lahustumatud, välja arvatud leelismetalli- ja ammooniumisoolad. Teada on soolad, mis vastavad hapetele ortoarseen H 3 AsO 4, metaarseinhape HAsO 3 ja püroarseen H 4 As 2 O 7; kahte viimast hapet ei saadud vabas olekus. Metallidega legeerides moodustab arseen enamasti ühendeid (arseniide).
Arseeni saamine.
Arseeni toodetakse tööstuslikult arseenipüriitide kuumutamisel:
FeAsS = FeS + As
või (harvemini) As 2 O 3 redutseerimine kivisöega. Mõlemad protsessid viiakse läbi tulekindlast savist valmistatud retortides, mis on ühendatud arseeniaurude kondenseerimiseks mõeldud vastuvõtjaga.
Arseenanhüdriid saadakse arseenimaakide oksüdatiivsel röstimisel või peaaegu alati arseeni sisaldavate polümetallimaakide röstimise kõrvalsaadusena. Oksüdatiivsel röstimisel tekivad As 2 O 3 aurud, mis kondenseeruvad kogumiskambrites.
Toor As 2 O 3 puhastatakse sublimatsiooni teel temperatuuril 500-600 o C. Puhastatud As 2 O 3 kasutatakse arseeni ja selle preparaatide tootmiseks.
Arseeni kasutamine.
Püssihaavli tootmiseks kasutatavasse plii lisatakse väikesed arseenilisandid (0,2–1,0 massiprotsenti) (arseen suurendab sula plii pindpinevust, mille tõttu haav omandab sfäärilise kuju, arseen suurendab veidi plii kõvadus). Antimoni osalise asendajana sisaldub arseen mõnedes babbitti- ja trükisulamites.
Puhas arseen ei ole mürgine, vaid kõik selle ühendid, mis lahustuvad vees või võivad lahustuda maomahl, äärmiselt mürgine; Eriti ohtlik on arseenvesinik. Tootmises kasutatavatest arseeniühenditest on arseenanhüdriid kõige mürgisem.
Peaaegu kõik värviliste metallide sulfiidmaagid ja ka raud (väävel)püriit sisaldavad arseeni segu. Seetõttu moodustub nende oksüdatiivse röstimise ajal koos vääveldioksiidiga SO 2 alati As 2 O 3; Suurem osa sellest kondenseerub suitsukanalites, kuid puhastusseadmete puudumisel või madala efektiivsuse korral viivad maagiahjude heitgaasid ära märgatavas koguses As 2 O 3.
Puhas arseen, ehkki mitte mürgine, on õhus säilitamisel alati kaetud mürgise As 2 O 3 kattega. Korralikult teostatud ventilatsiooni puudumisel on metallide (raud, tsink) söövitamine arseeni sisaldava tööstusliku väävel- või vesinikkloriidhappega äärmiselt ohtlik, kuna see tekitab arseeni vesinikku.
Arseen organismis.
Mikroelemendina on arseen eluslooduses kõikjal. Keskmine arseenisisaldus muldades on 4*10 -4%, taimetuhas - 3*10 -5%. Arseeni sisaldus mereorganismid suurem kui maismaal (kaladel 0,6-4,7 mg 1 kg tooraine kohta, koguneb maksa).
Suurim kogus seda (1 g koe kohta) leidub neerudes ja maksas (sisenemisel ei kogune see ajju). Palju arseeni leidub kopsudes ja põrnas, nahas ja juustes; suhteliselt vähe - tserebrospinaalvedelikus, ajus (peamiselt hüpofüüsis), sugunäärmetes jt.
Arseeni leidub peamiselt kudedes valgufraktsioon("kulturistide ja sportlaste kivi"), palju vähem - happes lahustuvas ja ainult väike osa sellest leidub lipiidide fraktsioonis. Seda kasutatakse progresseeruva lihasdüstroofia raviks – see ei akumuleeru ajju ja luudesse (sportdoping, pantvangide ja koonduslaagrite vangide, nagu Poola Auschwitz, EL, 1941-1944 ravi).
Arseen osaleb redoksreaktsioonides: bioloogiliste komplekssete süsivesikute ja suhkrute oksüdatiivne lagundamine, fermentatsioon, glükolüüs jne. Parandab vaimne võimekus(soodustab ajus suhkrute lagundamise protsessi). Arseeniühendeid kasutatakse biokeemias spetsiifiliste ensüümi inhibiitoritena metaboolsete reaktsioonide uurimiseks. Soodustab bioloogiliste kudede lagunemist (kiirendab). Seda kasutatakse aktiivselt hambaravis ja onkoloogias - kiiresti kasvava ja varajase vananemise kõrvaldamiseks vähirakud ja kasvajad.
Talliumi, arseeni ja plii segu (kõva sulfiidsulam): Hutchinsonite (Hutchinsonite)
Mineraalvalem on (Pb, Tl)S` Ag2S * 5 As2 S5 - kompleksne sulfiid- ja adseniidkarbiidsool. Romb. Kristallid on prismakujulised kuni nõelakujulised. Dekoltee täiuslik vastavalt (010). Täitematerjalid on radiaalnõelakujulised, teralised. Kõvadus 1,5-2. Erikaal 4.6. Punane. Teemantne sära. Hüdrotermilistes maardlates koos dolomiidiga, Zn, Fe, As ja sulfoarseniidide sulfiidide ja arseniididega. Magma kuiv väävel- ja arseenisublimatsioon läbi kaldeerade ja avatud vulkaaniliste õhuavade, samuti kuivsublimatsioon läbi sügavate tardplautoniitide pragude Maa kuumast magmast. Sisaldab hõbedat. See on üks kümnest inimeste ja loomade tervisele väga ohtlikust ning kantserogeensetest kividest ja mineraalidest, mis kristalliseeruvad. kaasaegsed tingimused muude kivimite hulgas kahjulike, tervisele ohtlike (loata käitlemise korral) ja petliku maagi ilu kujul. Fotol - orpimendiga Hutchinsoniit.
Mürgised mineraalid. Hutchinsoniit – nime saanud mineraloog Hutchinsoni järgi aastast Cambridge'i ülikool ja välimuselt meenutab pliid (seda saab kasutada kiirguse eest kaitsmiseks). Avatud 1861. aastal. Surmav ohtlik segu(kõvasulam) tallium, arseen ja plii. Kokkupuude selle mineraaliga võib põhjustada juuste väljalangemist (alopeetsia, kiilaspäisus, kiilaspäisus), keerulisi nahahaigusi ja surma. Kõik selle peamised komponendid on mürgised. Väga sarnane plii, loodusliku hõbeda, püriidi ("kuiv püriit") ja arsenopüriidiga. Samuti sarnaneb see stibniidiga (antimoniühend, samuti väga mürgine). Sarnane ka tseoliitidega. Hutchinsonite on ohtlik ja silmatorkav talliumi, plii ja arseeni karbiidisegu. Kolm haruldast, väga kallist ja väärtuslikku maagimetalli moodustavad toksilise, surmava mineraalide kokteili, mida tuleb käsitseda ülima ettevaatusega. Mõjutab samaaegselt aju, südant ja maksa.
Tallium on plii tume vaste. See tihe, rasvane metall sarnaneb pliiga aatommass, kuid on veelgi surmavam. Tallium on haruldane metall, mis esineb väga toksilistes ühendites, mis koosnevad kummalistest elementide kombinatsioonidest (kõvad sulamid). Talliumiga kokkupuute tagajärjed on ohtlikumad kui plii ja hõlmavad juuste väljalangemist (alopeetsia, kiilaspäisus), nahakontaktist tulenevaid tõsiseid haigusi ja paljudel juhtudel surma. Hutchinsoniit sai nime Cambridge'i ülikooli kuulsa mineraloogi John Hutchinsoni järgi. Seda mineraali võib leida Euroopa mägistes piirkondades, enamasti maagimaardlates. Meditsiinilises hambaravis jne populaarne mineraal. Alkohoolikud kardavad mineraali.
Hutchinsoniiti (Hutchinsonite) nimetatakse mõnikord naljatamisi "kuivaks" või "tahkeks alkoholiks", "tahkeks alkoholiks" (ja mitte ainult kahjulikud mõjud joovastav mürgistus kehale ja inimeste tervisele). Toidualkoholi (alkoholi) keemiline valem on C2 H5 (OH). Hutchinsonite (Hutchinsonite) keemiline valem on - 5 As2 S5 * (Pb, Tl) S` Ag2 S või 5 As2 S5 * (Pb, Tl) S` Ag Ag S. Hutchinsonite (Hutchinsonite) valem kirjutatakse mõnikord ümber erinevalt - As2 S5 * ( Pb) + As2 S5 * (Tl) + As2 S5 * S + As2 S5 * Ag + As2 S5 * AgS. Komponentide keemiline eraldamine tootmises toimub ka vastavalt erinevate alkoholide tüübile (massi ja kaalu poolest erineva mehaanilise rikastamise kihid, mis purustatakse ultraheliga ja eraldatakse tsentrifuugis või vibratsiooniplatvormil - õudusfilm "Tulnukad "). Võimalikud on ka muud sarnased keemilise valemi variatsioonid (koostis varieerub).
ADR 6.1
Mürgised ained(mina)
Mürgistusoht sissehingamisel, kokkupuutel nahaga või allaneelamisel. Ohtlik veeorganismidele keskkond või kanalisatsioonisüsteemi
Hädaolukorras loobumiseks kasutage maski sõidukit
ADR 3
Tuleohtlikud vedelikud
Tuleoht. Plahvatusoht. Konteinerid võivad kuumutamisel plahvatada (äärmiselt ohtlik – põlevad kergesti)
ADR 2.1
Tuleohtlikud gaasid
Tuleoht. Plahvatusoht. Võib olla surve all. Lämbumisoht. Võib põhjustada põletusi ja/või külmumist. Konteinerid võivad kuumutamisel plahvatada (äärmiselt ohtlik – praktiliselt ei põle)
Kasutage katet. Vältige madalaid alasid (augud, madalikud, kaevikud)
Punane teemant, ADR number, must või valge leek
ADR 2.2
Gaasiballoon Mittesüttivad, mittetoksilised gaasid.
Lämbumisoht. Võib olla surve all. Need võivad põhjustada külmakahjustusi (sarnaselt põletusega – kahvatus, villid, musta gaasi gangreen – krigisemine). Konteinerid võivad kuumutamisel plahvatada (äärmiselt ohtlik - plahvatus sädemest, leegist, tikust, praktiliselt ei põle)
Kasutage katet. Vältige madalaid alasid (augud, madalikud, kaevikud)
Roheline teemant, ADR number, must või valge gaasiballoon (balloon, termose tüüp)
ADR 2.3
Mürgised gaasid. Kolju ja ristluud
Mürgistuse oht. Võib olla surve all. Võib põhjustada põletusi ja/või külmumist. Mahutid võivad kuumutamisel plahvatada (äärmiselt ohtlik – gaaside hetkeline levik kogu ümbritsevas piirkonnas)
Hädaolukorras sõidukist lahkudes kasutage maski. Kasutage katet. Vältige madalaid alasid (augud, madalikud, kaevikud)
Valge teemant, ADR number, must pealuu ja ristluud
Eriti ohtliku veose nimetus transpordi ajal | Number ÜRO | Klass ADR |
Arseen(III)oksiid ARSENTRIOKSIID | 1561 | 6.1 |
1685 | 6.1 | |
1557 | 6.1 | |
1561 | 6.1 | |
Kaltsium-arseenhappe ARSENAADI ÜHEND, TAHKE, N.Z.K. anorgaanilised, sealhulgas: Arsenati, n.c.c., Arseniit, n.c.c., arseeni sulfiidid, n.c.c. | 1557 | 6.1 |
Kaltsiumiarsenaat KALTSIUMARSENAT | 1573 | 6.1 |
KALTSIUMARSENAT | 1573 | 6.1 |
KALTSIUMARSENAATI JA KALTSIUMARSENIIDI SEGU, TAHKE | 1574 | 6.1 |
Kaltsium arseniit | 1557 | 6.1 |
AMMOONIUMARSENAT | 1546 | 6.1 |
Arseen anhüdriid ARSEN TRIOKSIID | 1561 | 6.1 |
ARSEN | 1558 | 6.1 |
ARSENIITOLM | 1562 | 6.1 |
Vesinik arseen Arsine | 2188 | 2 |
Arseeni-sooda lahus | 1556 | 6.1 |
ARSENE BROMIID | 1555 | 6.1 |
ARSENE PENTOOKSID | 1559 | 6.1 |
ARSENI ÜHEND, VEDEL, N.Z.K. anorgaanilised, sealhulgas: Arsenati, n.c.c., Arseniit, n.c.c., kuid arseeni sulfiidid, n.c.c. | 1556 | 6.1 |
ARSENI ÜHEND, TAHKE, N.Z.K. anorgaanilised, sealhulgas: Arsenati, n.c.c., Arseniit, n.c.c., kuid arseeni sulfiidid, n.c.c. | 1557 | 6.1 |
ARSENE TRIOKSIID | 1561 | 6.1 |
ARSENE TRIKLORIID | 1560 | 6.1 |
ARSINE | 2188 | 2 |
RAUD(II)ARSENAT | 1608 | 6.1 |
RAUD(III)ARSENAT | 1606 | 6.1 |
RAUD(III)ARSENIT | 1607 | 6.1 |
KAALIUMARSENAT | 1677 | 6.1 |
KAALIUMARSENIT | 1678 | 6.1 |
ARSEEENHAPE, TAHKE | 1554 | 6.1 |
ARSEENHAPE, VEDELIK | 1553 | 6.1 |
MAGNEESIUMARSENAT | 1622 | 6.1 |
VASKARSENIT | 1586 | 6.1 |
VASKE ATSETOARSENIIT | 1585 | 6.1 |
Naatriumarseenhape NAATRIUMARSENIIT TAHKE AINE | 2027 | 6.1 |
Naatriumarseenhape NAATRIUMARSENAAT | 1685 | 6.1 |
NAATRIUMASIID | 1687 | 6.1 |
NAATRIUMARSENAT | 1685 | 6.1 |
TAHKE NAATRIUMARSENIIT | 2027 | 6.1 |
NAATRIUMARSENIIDI VESILAHUS | 1686 | 6.1 |
Tina arseniid | 1557 | 6.1 |
Arseen tina Tina arseniit | 1557 | 6.1 |
2760 | 3 | |
ARSENI SISALDAV PESTITSIIDIDE VEDELIK, SÜTTIVÕIGE, MÜRGINE, leekpunktiga alla 23 o C | 2760 | 3 |
ARSENI SISALDAV PESTITSIID, TAHKE, MÜRGINE | 2759 | 6.1 |
ARSENI SISALDAV PESTITSIID, VEDEL, MÜRGINE | 2994 | 6.1 |
ARSENI SISALDAV PESTITSIID, VEDEL, MÜRGINE, SÜTTIV, leekpunktiga vähemalt 23 o C | 2993 | 6.1 |
MERCURY (II) ARSENAT | 1623 | 6.1 |
PLII ARSENATHI | 1617 | 6.1 |
PLIIARSENIIT | 1618 | 6.1 |
ARSENI-ORGAANILINE ÜHEND, VEDEL, N.Z.K. | 3280 | 6.1 |
ARSENI-ORGAANILINE ÜHEND, TAHKE, N.Z.K.* | 3465 | 6.1 |
HÕBEARSENIT | 1683 | 6.1 |
STRONTIUMARSENIIT | 1691 | 6.1 |
TSINKARSENAATI, TSINKARSENIITI või TSINKARSENAADI JA TSINKARSENIIDI SEGU | 1712 | 6.1 |