Wat is arseen? Kenmerken, eigenschappen en toepassingen

Arseen - chemische element stikstof (groep 15 van het periodiek systeem). Deze grijze metaalglans brosse stof (α-arseen) met een rhomboëdrisch kristalrooster. Bij verhitting tot 600 ° C als sublimeert. Na afkoeling, een damp, een nieuwe wijziging - Yellow arseen. Boven 270 ° C de Al bewegen in de zwarte arseen.

Geschiedenis van de ontdekking

Dat deze arseen lang bekend voor het herkennen van de chemische elementen. De IVc. BC. e. Aristoteles sprak van een stof genaamd "sandarak", die nu wordt verondersteld om geweest realgar of arseen sulfide hebben. En in de I eeuw voor Christus. e. Pliniy Starshy en schrijvers Pedany Dioscoride beschreven auripigment - dye Al _{2 S3.} In XI. n. e. verschilden drie varianten "arseen" white (Al ₄ O _6), geel (Al _{2 S3) en} rood (in _{4 S4).} Het artikel zelf waarschijnlijk werd voor het eerst geïsoleerd in de XIII eeuw, Albert de Grote, die het uiterlijk van metaal-achtige substantie opgemerkt bij Ars, ook wel bekend als As ₂ S ₃ werd verwarmd met water en zeep. Maar het vertrouwen in het feit dat de natuurwetenschapper was pure arsenicum, nee. De eerste echte bewijs van de toewijzing van de zuivere chemisch element is gedateerd tot 1649. Duitse apotheker Iogann Shreder bereid arseen, te verhitten in aanwezigheid van koolmonoxide. Later Nicolas Lemery, Franse arts en apotheek waargenomen vorming van deze stof element door een mengsel van een oxide en kali zepen. Aan het begin van XVIII eeuw werd arseen al bekend als een unieke halfmetalen.

overwicht

korst en de aarde is laag arseenconcentratie was 1,5 ppm. Het wordt gevonden in de bodem en mineralen en kan krijgen in de lucht, water en bodem als gevolg van wind en water erosie. Voorts is een element in de atmosfeer uit andere bronnen. Als gevolg van de vulkanische uitbarstingen in de lucht wordt vrijgegeven ongeveer 3 duizend. T arseen per jaar, micro-organismen vormen 20 duizend. T vluchtige metilarsina per jaar, en als gevolg van de verbranding van fossiele brandstoffen in dezelfde periode wordt toegewezen 80 duizend. T.

Ondanks het feit dat de Al - een dodelijk gif, is een belangrijke component van de kracht van sommige dieren en mogelijk menselijke, hoewel de benodigde dosis niet groter zijn dan 0,01 mg / dag.

Arseen is zeer moeilijk te vertalen in een water-oplosbare of vluchtige toestand. Het feit dat het heel mobiel, betekent dat een grote concentratie van de stof in een bepaalde plaats niet kan worden weergegeven. Aan de ene kant is dit goed, maar aan de andere kant - het gemak waarmee het zich verspreidt, is de reden dat de arseenverontreiniging wordt steeds een groter probleem. Als gevolg van menselijke activiteiten, met name door middel van mijnbouw en smelten, meestal immobiele chemisch element migreert, en nu kan worden gevonden, niet alleen in de plaatsen van de natuurlijke concentratie.

De hoeveelheid arsenicum in de korst ongeveer 5 gram per ton. In de ruimte, wordt geschat als de concentratie van 4 atomen per miljoen siliciumatomen. Dit element is wijd verspreid. Een kleine hoeveelheid aanwezig is in de natieve toestand. Typisch is de vorming van 90-98% zuiverheid arseen komen met metalen zoals antimoon en zilver. Het grootste deel van het, echter, is een onderdeel van meer dan 150 verschillende mineralen - sulfiden, arsenides, sulphoarsenides en arseniet. Arsenopyrite FeAsS is één van de meest voorkomende As-dragende mineralen. Andere veel voorkomende arseenverbindingen - mineralen realgar Al _{4S 4,} auripigment Al _{2 S3,} lollingiet feas en enargiet ₂ Cu ₃ AsS _4. Ook gemeenschappelijke arseen oxide. De meeste van dit materiaal is een bijproduct van het smelten van koper, lood, kobalt en goud ertsen.

In de natuur is er slechts één stabiele isotoop van arseen - ⁷⁵ Al. Onder kunstmatige radioactieve isotopen vrijgelaten ⁷⁶ Met c halfwaardetijd van 26,4 uur. Arsenicum-72, -74 en -76 worden gebruikt in de medische diagnostiek.

Industriële productie en het gebruik

Metalen arseen arsenopyrite bereid door verwarmen tot 650-700 ° C zonder toegang van lucht. Indien arsenopyrite en andere metaalertsen verwarmd zuurstof, als de snel reageert ermee in samengestelde vorm sublimeert Al ₄ O _6, ook bekend als "witte arseen". oxide dampen werden verzameld en gecondenseerd en vervolgens opnieuw gezuiverd door sublimeren. Meest Zoals wordt door koolstofvermindering witte arseen verkregen.

Wereld consumptie van metalen arseen is relatief klein - slechts een paar honderd ton per jaar. Veel van wat wordt verbruikt, komt uit Zweden. Het wordt gebruikt in de metallurgie vanwege zijn metalloïde eigenschappen. Ongeveer 1% van het arseen wordt gebruikt bij de vervaardiging van lood geschoten, omdat het de rondheid van de gesmolten druppels verbetert. De eigenschappen van het lager legering op basis van lood verbeterd zowel de thermische en mechanische eigenschappen wanneer ze bevatten ongeveer 3% van arseen. De aanwezigheid van kleine hoeveelheden van dit chemisch element in loodlegeringen tempert ze voor gebruik in batterijen en de kabel armor. Kleine verontreinigingen arseen toename corrosiebestendigheid en thermische eigenschappen van koper en messing. De zuivere elementaire chemische Zoals brons wordt gebruikt voor het aanbrengen van coatings en in vuurwerk. Sterk arseen vindt toepassing in halfgeleidertechnologie, waar het wordt gebruikt met silicium en germanium, alsmede in de vorm van galliumarsenide (GaAs) in diodes, lasers en transistoren.

als verbindingen

Omdat arseen valentie 3 en 5, en het heeft verschillende oxidatietoestanden van -3 tot 5, kan het element verschillende typen verbindingen te vormen. De belangrijkste commerciële betekenis zijn oxiden, basische vormen waarvan de Al ₄ O ₆ en Al ₂ O _5. Arsenigzuur oxide, algemeen bekend als witte arseen, - een bijproduct roosteren ertsen van koper, lood en andere metalen, alsmede sulfideertsen en arsenopyrite. Hij is het uitgangsmateriaal voor de meerderheid van de andere verbindingen. Bovendien wordt het gebruikt in pesticiden gebruikt ontkleuren middel bij de fabricage van glas en conserveermiddel voor leer. arseenpentoxide wordt gevormd bij blootstelling aan het oxidatiemiddel (bijvoorbeeld salpeterzuur) om witte arseen. Het is het hoofdbestanddeel van insecticiden, herbiciden en het hechtmiddel voor metalen.

Arsine _(AsH3), giftig kleurloos gas bestaande uit waterstof en arseen, - is een bekende stof. De stof, ook wel arseen- waterstof worden bereid door hydrolyse van metaal arseniden en metaal herstel van arseenverbindingen zuuroplossingen. Hij heeft toepassing gevonden als een toevoegsel in halfgeleiders en militaire gifgas. In de landbouw groot belang arseenzuur _(H3 AsO _4), loodarsenaat (PbHAsO ₄₎ en calciumarsenaatresidu _[Ca3 (AsO _{4) 2]} worden gebruikt om de bodem en ongediertebestrijding steriliseren.

Arseen - chemisch deel dat een veelvoud van organische verbindingen. Kakodin _{(CH3) 2} Al-Al _{(CH3) 2,} bijvoorbeeld, gebruikt bij de bereiding van een gebruikte droogmiddel (droogmiddel) - kakodylzuur. Complexe organische verbinding van een element gebruikt bij de behandeling van bepaalde ziekten zoals dysenterie veroorzaakt door micro-organismen.

fysische eigenschappen

Wat is arseen in termen van de fysische eigenschappen? In zijn meest stabiele toestand, is een brosse vaste stof stalen grijze kleur met lage thermische en elektrische geleidbaarheid. Hoewel sommige soorten Net als metaalachtig zijn opdracht niet-metalen - een nauwkeurigere karakterisering van arseen. Er zijn andere vormen van arseen, maar ze zijn niet goed bestudeerd, met name geel metastabiele vorm bestaat uit moleculen als _4, zoals witte fosfor _P4. Arseen sublimeert bij een temperatuur van 613 ° C, en als damp het bestaat als moleculen als _4, die niet dissociëren tot een temperatuur van ongeveer 800 ° C Volledige dissociatie van moleculen op de Al ₂ vindt plaats bij 1700 ° C

Atoomstructuur en het vermogen om bindingen

Elektronische arseen formule - 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ^{3 -} zoals stikstof en fosfor die vijf elektronen in de buitenste schil heeft, maar verschilt van deze in aanwezigheid van 18 elektronen in de voorlaatste schil in plaats van twee of acht. Toevoeging van 10 positieve ladingen in de kern tijdens het vullen vijf 3d-orbitalen veroorzaakt vaak algemene vermindering van de elektronenwolk en toenemende elektronegativiteit elementen. Arsenicum in het periodiek systeem is te vergelijken met andere groepen, die duidelijk aantonen dit patroon. Bijvoorbeeld wordt algemeen aanvaard dat zink meer elektronegatief dan magnesium en gallium - dan aluminium. Echter, in de volgende groep, dit verschil afneemt, en velen het niet eens met het feit dat Duitsland elektronegativiteit van silicium, ondanks de overvloed aan chemische bewijs. Deze overgang van 8- tot 18-celmembraan van fosfor arseen kan de elektronegativiteit verhogen, maar het blijft controversieel.

Gelijkenis als buitenschaal en P aangeeft dat ze drie kunnen vormen covalente bindingen per atoom in de aanwezigheid van additionele ongebonden elektronenpaar. De oxydatie dus 3 of -3, afhankelijk van de onderlinge relatieve elektronegativiteit. De structuur van arseen suggereert ook de mogelijkheid een externe d-orbitalen voor de uitbreiding van het octet waarmee het element 5 banden vormen. Het wordt alleen gerealiseerd bij de reactie met fluor. De aanwezigheid van een vrij elektronenpaar voor de vorming van complexe verbindingen (via elektrondonatiebekwaamheid) Zie punt voorstelt lijkt veel kleiner dan de fosfor en stikstof.

Arseen is stabiel in droge lucht, maar in vochtige bedekt met zwart oxide. De dampen zijn gemakkelijk verbrand vorm ₂ O _3. Wat is arseen in de vrije staat? Het is praktisch niet blootgesteld aan water, basen en niet-oxiderende zuren, maar wordt geoxydeerd met salpeterzuur tot een toestand 5. Omdat arseen reageren halogenen, zwavel en vele metalen vormen arsenides.

analytische chemie

De stof kan kwalitatief arseen als een gele orpiment precipiteert onder invloed van 25% zoutzuuroplossing gedetecteerd. Sporen van As, meestal bepaald door zijn omzetting in arsine, die de March test kan worden gedetecteerd. Arsine thermisch wordt ontleed om een zwart spiegel arsenicum binnen de nauwe buis. Door de werkwijze Gutzeit probe geïmpregneerd met kwikchloride onder invloed van arsine verduisterd wegens neerslaan van kwik.

arseen toxicologische eigenschappen

celtoxiciteit en derivaten daarvan zijn algemeen varieert binnen een breed bereik, van zeer giftige arsine en zijn organische derivaten kortweg, dat relatief inert. Dat arseen, waarbij de toepassing van de organische verbindingen als chemische strijdmiddelen (lewisiet) en defoliant blaartrekker ( "middel blue" op basis van een waterig mengsel van 5% van kakodylzuur, 26% natriumzout daarvan).

In het algemeen derivaten van deze chemisch element irriteren de huid en dermatitis veroorzaken. Ook aanbevolen bescherming tegen inademen van arseen bevattende stof, maar de meeste vergiftiging bij inname. Maximaal toelaatbare concentratie als in stof per achturendag 0,5 mg / ^m3. Voor arsine dosis wordt verlaagd tot 0,05 delen per miljoen. Naast het gebruik van de verbindingen van de chemische element als herbiciden en pesticiden, arsenicum toepassing in de farmacologie opgeleverd salvarsan - eerste succesvolle medicijn tegen syfilis.

Effecten op de gezondheid

Arseen is een van de meest giftige elementen. Anorganische verbindingen met de chemische stof die van nature in kleine hoeveelheden. Gebruikers kunnen worden blootgesteld aan arseen via voedsel, water en lucht. De blootstelling kan ook voorkomen bij contact van de huid met verontreinigde grond of water.

het arseen gehalte is vrij laag in voedingsmiddelen. Echter, kan de niveaus in vis en schaaldieren zeer hoog zijn, omdat ze absorberen chemische actieve element van het water waarin ze leven. Een aanzienlijke hoeveelheid anorganisch arseen in vis kan een gevaar voor de gezondheid.

De effecten van stoffen zijn ook onderworpen aan de mensen die met hen werken, wonen in huizen gebouwd van hout dat is behandeld met hen, en op landbouwgronden, die in het verleden gebruikte pesticiden.

Anorganisch arsenicum kunnen diverse effecten op de gezondheid, zoals irritatie van de maag en darmen veroorzaken, verminderde productie van rode en witte bloedcellen, huid verandering en longirritatie. Aangenomen wordt dat de absorptie van een aanzienlijke hoeveelheid van deze stof de kans op het ontwikkelen van kanker, in het bijzonder huidkanker, long, lever en lymfesysteem kan verhogen.

Zeer hoge concentraties van anorganische arseen zijn de oorzaak van onvruchtbaarheid en miskramen bij vrouwen, dermatitis, het verlagen van de weerstand tegen infecties, hartproblemen en schade aan de hersenen. Bovendien is dit element is in staat DNA te beschadigen.

Letale dosis witte arseen is 100 mg.

De organische verbinding van een element of kanker, of beschadiging van de genetische code niet veroorzaken, maar hoge doses kan schade aan de gezondheid, zoals het zenuwstoornissen of pijn in de buik.

zoals woningen

Basic chemische en fysische eigenschappen van arseen volgende:

• Atoomnummer - 33.
• Atomic gewicht - 74,9216.
• Smeltpunt grijze schimmel - 814 ° C bij een druk van 36 atm.
• Dichtheid grijze schimmel - 5,73 g / ^cm3 bij 14 ° C
• De dichtheid van de gele vorm - 2,03 g / ^cm3 bij 18 ° C
• Elektronische arseen formule - 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p _^3.
• oxidatietoestand - -3, 3, 5.
• Waardigheid van arseen - 3, 5.