Acasă Flori perene Formula energetică a arsenului. Element de arsenic. Proprietățile arsenicului. Utilizarea arsenului. Arsenicul în stomatologie

Flori perene

Formula energetică a arsenului. Element de arsenic. Proprietățile arsenicului. Utilizarea arsenului. Arsenicul în stomatologie

Arsenul este un element chimic din grupa 5 a perioadei a 4-a a tabelului periodic cu număr atomic 33. Este un semimetal fragil de culoare de oțel cu o nuanță verzuie. Astăzi vom arunca o privire mai atentă la ce este arsenicul și ne vom familiariza cu proprietățile de bază ale acestui element.

caracteristici generale

Unicitatea arsenicului constă în faptul că se găsește literalmente peste tot - în roci, apă, minerale, sol, floră și faună. Prin urmare, este adesea numit nimic mai puțin decât elementul omniprezent. Arsenicul este distribuit nestingherit în toate regiunile geografice ale planetei Pământ. Motivul pentru aceasta este volatilitatea și solubilitatea compușilor săi.

Numele elementului este asociat cu utilizarea sa pentru exterminarea rozătoarelor. Cuvântul latin Arsenicum (formula de arsenic în tabelul periodic este As) este derivat din grecescul Arsen, care înseamnă „puternic” sau „puternic”.

Corpul unui adult mediu conține aproximativ 15 mg din acest element. Este concentrat în principal în intestinul subțire, ficat, plămâni și epiteliu. Absorbția substanței este efectuată de stomac și intestine. Antagoniștii arsenului sunt sulful, fosforul, seleniul, unii aminoacizi, precum și vitaminele E și C. Elementul în sine afectează absorbția zincului, seleniului, precum și a vitaminelor A, C, B9 și E.

La fel ca multe alte substanțe, arsenul poate fi atât o otravă, cât și un medicament, totul depinde de doză.

Printre funcțiile utile ale unui astfel de element precum arsenul se numără:

Stimularea absorbției azotului și fosforului.
Îmbunătățirea hematopoiezei.
Interacțiune cu cisteina, proteinele și acidul lipoic.
Slăbirea proceselor oxidative.

Necesarul zilnic de arsenic pentru un adult este de la 30 la 100 mcg.

Referință istorică

Una dintre etapele dezvoltării umane se numește „bronz”, deoarece în această perioadă oamenii au înlocuit armele din piatră cu cele din bronz. Acest metal este un aliaj de staniu și cupru. Odată, la topirea bronzului, meșterii au folosit din greșeală produse de intemperii ale mineralului sulfurat de cupru-arsenic în loc de minereu de cupru. Aliajul rezultat a fost ușor de turnat și forjat excelent. În acele vremuri, nimeni nu știa încă ce este arsenicul, dar zăcămintele de minerale ale acestuia erau căutate în mod deliberat pentru producerea de bronz de înaltă calitate. De-a lungul timpului, această tehnologie a fost abandonată, aparent din cauza faptului că otrăvirea a apărut adesea odată cu utilizarea ei.

În China antică au folosit un mineral dur numit realgar (As 4 S 4). A fost folosit pentru sculptura în piatră. Deoarece sub influența temperaturii și a luminii realgar sa transformat într-o altă substanță - Ca 2 S 3, a fost de asemenea abandonat în curând.

În secolul I î.Hr., omul de știință roman Pliniu cel Bătrân, împreună cu botanistul și medicul Dioscoride, au descris mineralul arsenic numit orpiment. Numele său este tradus din latină ca „vopsea de aur”. Substanța a fost folosită ca colorant galben.

În Evul Mediu, alchimiștii clasificau trei forme ale elementului: galben (As 2 S 3 sulfură), roșu (As 4 S 4 sulfură) și alb (As 2 O 3 oxid). În secolul al XIII-lea, încălzind arsenicul galben cu săpun, alchimiștii au obținut o substanță asemănătoare metalului. Cel mai probabil, a fost primul exemplu de element pur obținut artificial.

Ce este arsenicul în forma sa pură a fost descoperit la începutul secolului al XVII-lea. Acest lucru s-a întâmplat când Johann Schröder, reducând oxidul cu cărbune, a izolat acest element. Câțiva ani mai târziu, chimistul francez Nicolas Lemery a reușit să obțină substanța prin încălzirea oxidului acesteia într-un amestec cu săpun și potasiu. În secolul următor, arsenul era deja bine cunoscut în statutul său de semimetal.

Proprietăți chimice

În tabelul periodic al lui Mendeleev, elementul chimic arsenul este situat în a cincea grupă și aparține familiei azotului. În condiții naturale, este singurul nuclid stabil. Mai mult de zece izotopi radioactivi ai substanței sunt produși artificial. Intervalul lor de înjumătățire este destul de larg - de la 2-3 minute la câteva luni.

Deși arsenul este uneori numit metal, este mai probabil să fie un nemetal. În combinație cu acizii, nu formează săruri, ci este ea însăși o substanță care formează acid. Acesta este motivul pentru care elementul este identificat ca semimetal.

Arsenicul, ca și fosforul, poate fi găsit în diferite configurații alotropice. Unul dintre ele, arsenul gri, este o substanță fragilă care are un luciu metalic atunci când este spart. Conductivitatea electrică a acestui semimetal este de 17 ori mai mică decât cea a cuprului, dar de 3,6 ori mai mare decât cea a mercurului. Pe măsură ce temperatura crește, aceasta scade, ceea ce este tipic pentru metalele tipice.

Prin răcirea rapidă a vaporilor de arsen la temperatura azotului lichid (-196 °C), se poate obține o substanță moale gălbuie, asemănătoare cu fosforul galben. Când este încălzit și expus la lumină ultravioletă, arsenul galben devine instantaneu gri. Reacția este însoțită de eliberarea de căldură. Când vaporii se condensează într-o atmosferă inertă, se formează o altă formă de materie - amorfă. Dacă se precipită vapori de arsen, pe sticlă apare o peliculă de oglindă.

Învelișul exterior de electroni a acestei substanțe are aceeași structură ca fosforul și azotul. Ca și fosforul, arsenul formează trei legături covalente. În aer uscat are o formă stabilă, iar odată cu creșterea umidității devine plictisitoare și se acoperă cu o peliculă de oxid negru. Când vaporii sunt aprinși, substanțele ard cu o flacără albastră.

Deoarece arsenul este inert, nu este afectat de apă, alcalii și acizi, care nu au proprietăți oxidante. Când o substanță intră în contact cu acidul azotic diluat, se formează acidul ortoarsenic, iar cu acidul concentrat se formează acidul ortoarsenic. De asemenea, arsenul reacţionează cu sulful, formând sulfuri de diferite compoziţii.

Fiind în natură

În condiții naturale, un element chimic precum arsenul se găsește adesea în compuși cu cupru, nichel, cobalt și fier.

Compoziția mineralelor pe care le formează substanța se datorează proprietăților sale semimetalice. Până în prezent, sunt cunoscute peste 200 de minerale ale acestui element. Deoarece arsenul poate exista în stări de oxidare negative și pozitive, interacționează cu ușurință cu multe alte substanțe. În timpul oxidării pozitive a arsenului, acesta funcționează ca un metal (în sulfuri), iar în timpul oxidării negative, funcționează ca un nemetal (în arsenide). Mineralele care conțin acest element au o compoziție destul de complexă. Într-o rețea cristalină, un semimetal poate înlocui atomi de sulf, antimoniu și metale.

Din punct de vedere al compoziției, mulți compuși metalici cu arsen au mai multe șanse să aparțină nu arsenidelor, ci compușilor intermetalici. Unele dintre ele se disting prin conținutul variabil al elementului principal. Arsenidele pot conține simultan mai multe metale, atomii cărora se pot înlocui unul pe altul la raze ionice apropiate. Toate mineralele clasificate ca arsenide au un luciu metalic, sunt opace, grele și durabile. Dintre arsenidele naturale (sunt aproximativ 25 in total) se pot remarca urmatoarele minerale: skutterudita, rammelsbreggite, nichelina, lellingrita, clinosaflorit si altele.

Interesante din punct de vedere chimic sunt acele minerale in care arsenicul este prezent concomitent cu sulful si joaca rolul unui metal. Au o structură foarte complexă.

Sărurile naturale ale acidului arsenic (arseniații) pot avea culori diferite: eritritol - cobalt; simplesite, anabergitul și scoridul sunt verzi, iar rooseveltitul, kettigitul și gernessitul sunt incolore.

În ceea ce privește proprietățile sale chimice, arsenul este destul de inert, așa că poate fi găsit în starea sa nativă sub formă de cuburi și ace topite. Conținutul de impurități din pepită nu depășește 15%.

În sol, conținutul de arsenic variază între 0,1-40 mg/kg. În zonele cu vulcani și locurile în care are loc minereu de arsenic, această cifră poate ajunge până la 8 g/kg. Plantele din astfel de locuri mor și animalele se îmbolnăvesc. O problemă similară este tipică pentru stepe și deșerturi, unde elementul nu este spălat din sol. Rocile de argilă sunt considerate îmbogățite, deoarece conțin de patru ori mai multe substanțe arsenic decât rocile obișnuite.

Când o substanță pură este transformată într-un compus volatil prin procesul de biometilare, aceasta poate fi scoasă din sol nu numai de apă, ci și de vânt. În zonele normale, concentrația de arsenic în aer este în medie de 0,01 μg/m 3 . În zonele industriale în care funcționează fabrici și centrale electrice, această cifră poate ajunge la 1 μg/m3.

Apa minerală poate conține o cantitate moderată de substanțe arsenic. În apele minerale medicinale, conform standardelor general acceptate, concentrația de arsenic nu trebuie să depășească 70 µg/l. Este demn de remarcat aici că, chiar și la rate mai mari, otrăvirea poate apărea numai cu un consum regulat de astfel de apă.

În apele naturale, elementul poate fi găsit sub diferite forme și compuși. Arsenicul trivalent, de exemplu, este mult mai toxic decât arsenul pentavalent.

Obținerea arsenicului

Elementul este obținut ca produs secundar al prelucrării minereurilor de plumb, zinc, cupru și cobalt, precum și în timpul exploatării aurului. În unele minereuri polimetalice, conținutul de arsen poate ajunge până la 12%. Când sunt încălzite la 700 °C, are loc sublimarea - trecerea unei substanțe de la starea solidă la starea gazoasă, ocolind starea lichidă. O condiție importantă pentru ca acest proces să aibă loc este absența aerului. Când minereurile de arsen sunt încălzite în aer, se formează un oxid volatil, numit „arsen alb”. Prin supunerea acestuia la condensare cu cărbune, se recuperează arsenicul pur.

Formula pentru obținerea unui element este următoarea:

2As2S3+9O2=6SO2+2As2O3;
Ca 2O3 +3C=2As+3CO.

Exploatarea arsenului este o industrie periculoasă. Paradoxal este faptul că cea mai mare poluare a mediului de către acest element are loc nu în apropierea întreprinderilor care îl produc, ci în apropierea centralelor electrice și a uzinelor de metalurgie neferoasă.

Un alt paradox este că volumul producției de arsenic metalic depășește necesarul de acesta. Acesta este un eveniment foarte rar în industria minelor de metal. Excesul de arsen trebuie eliminat prin îngroparea recipientelor metalice în minele vechi.

Cele mai mari zăcăminte de minereuri de arsenic sunt concentrate în următoarele țări:

Cupru-arsenic - SUA, Georgia, Japonia, Suedia, Norvegia și statele din Asia Centrală.
Aur-arsenic - Franța și SUA.
Arsenic-cobalt - Canada și Noua Zeelandă.
Arsenic-staniu - Anglia și Bolivia.

Definiție

Determinarea de laborator a arsenului se realizează prin precipitarea sulfurilor galbene din soluții de acid clorhidric. Urmele elementului sunt determinate folosind metoda Gutzeit sau reacția Marsh. În ultima jumătate de secol au fost create tot felul de tehnici sensibile de analiză care pot detecta chiar și cantități foarte mici din această substanță.

Unii compuși de arsenic sunt analizați folosind metoda hibridă selectivă. Aceasta implică reducerea substanței de testat în elementul volatil arsenă, care este apoi congelat într-un recipient răcit cu azot lichid. Ulterior, când conținutul recipientului este încălzit lent, diferitele arsene încep să se evapore separat unele de altele.

Utilizare industrială

Aproape 98% din arsenicul extras nu este folosit în forma sa pură. Compușii săi sunt utilizați pe scară largă în diverse industrii. Sute de tone de arsenic sunt extrase și procesate anual. Se adaugă aliajelor de rulmenți pentru a le îmbunătăți calitatea, folosit pentru a crește duritatea cablurilor și a bateriilor cu plumb și este, de asemenea, utilizat în producția de dispozitive semiconductoare împreună cu germaniu sau siliciu. Și acestea sunt doar cele mai ambițioase domenii.

Ca dopant, arsenul conferă conductivitate unor semiconductori „clasici”. Adăugarea lui la plumb crește semnificativ rezistența metalului, iar la cupr - fluiditate, duritate și rezistență la coroziune. Arsenicul este, de asemenea, uneori adăugat la unele clase de bronz, alamă, babbitts și aliaje de tip. Cu toate acestea, metalurgiștii încearcă adesea să evite utilizarea acestei substanțe, deoarece este nesigură pentru sănătate. Pentru unele metale, cantitățile mari de arsenic sunt, de asemenea, dăunătoare, deoarece degradează proprietățile materialului original.

Oxidul de arsen și-a găsit utilizare în fabricarea sticlei ca agent de strălucire a sticlei. A fost folosit în această direcție de suflătorii de sticlă antici. Compușii de arsenic sunt un antiseptic puternic, așa că sunt utilizați pentru a păstra blănurile, animalele împăiate și pieile, precum și pentru a crea vopsele antifouling pentru transportul apei și impregnarea lemnului.

Datorită activității biologice a unor derivați de arsenic, substanța este utilizată în producția de stimulente de creștere a plantelor, precum și medicamente, inclusiv antihelmintice pentru animale. Produsele care conțin acest element sunt folosite pentru combaterea buruienilor, rozătoarelor și insectelor. Anterior, când oamenii nu se gândeau dacă arsenul ar putea fi folosit pentru producția de alimente, elementul avea utilizări mai largi în agricultură. Cu toate acestea, după ce au fost descoperite proprietățile sale toxice, a trebuit să se găsească un înlocuitor.

Domenii importante de aplicare ale acestui element sunt: producția de microcircuite, fibră optică, semiconductori, electronică de film, precum și creșterea microcristalelor pentru lasere. În aceste scopuri se folosesc arsene gazoase. Și producția de lasere, diode și tranzistoare nu este completă fără arseniuri de galiu și indiu.

Medicament

În țesuturile și organele umane, elementul este prezentat în principal în fracția proteică, iar într-o măsură mai mică în fracția solubilă în acid. Este implicat în fermentație, glicoliză și reacții redox și asigură, de asemenea, descompunerea carbohidraților complecși. În biochimie, compușii acestei substanțe sunt utilizați ca inhibitori specifici ai enzimelor, care sunt necesari pentru studiul reacțiilor metabolice. Arsenicul este necesar pentru corpul uman ca oligoelement.

Utilizarea elementului în medicină este mai puțin extinsă decât în producție. Dozele sale microscopice sunt folosite pentru a diagnostica tot felul de boli și patologii, precum și pentru a trata bolile dentare.

În stomatologie, arsenul este folosit pentru a îndepărta pulpa. O mică parte dintr-o pastă care conține acid arsenos asigură moartea dintelui literalmente într-o zi. Datorită acțiunii sale, îndepărtarea pulpei este nedureroasă și nestingherită.

De asemenea, arsenul este utilizat pe scară largă în tratamentul formelor ușoare de leucemie. Vă permite să reduceți sau chiar să suprimați formarea patologică a leucocitelor, precum și să stimulați hematopoieza roșie și eliberarea globulelor roșii.

Arsenicul este ca otrava

Toți compușii acestui element sunt otrăvitori. Intoxicația acută cu arsenic are ca rezultat dureri abdominale, diaree, greață și depresie a sistemului nervos central. Simptomele intoxicației cu această substanță seamănă cu cele ale holerei. Prin urmare, cazurile anterioare de otrăvire intenționată cu arsen au fost adesea întâlnite în practica judiciară. În scopuri criminale, elementul a fost folosit cel mai adesea sub formă de trioxid.

Simptome de intoxicație

La început, otrăvirea cu arsenic se manifestă ca un gust metalic în gură, vărsături și dureri abdominale. Dacă nu se iau măsuri, pot apărea convulsii și chiar paralizii. În cel mai rău caz, otrăvirea poate fi fatală.

Cauza otrăvirii poate fi:

Inhalarea de praf care conține compuși de arsenic. Apare, de regulă, în fabricile de producție de arsen unde nu sunt respectate regulile de siguranță a muncii.
Consumul de alimente otrăvite sau apă.
Utilizarea anumitor medicamente.

Prim ajutor

Cel mai larg cunoscut și cel mai cunoscut antidot pentru intoxicația cu arsenic este laptele. Proteina cazeină pe care o conține formează compuși insolubili cu substanța toxică care nu pot fi absorbite în sânge.

În caz de otrăvire acută, pentru a ajuta rapid victima, aceasta trebuie să fie supusă unui lavaj gastric. În mediul spitalicesc, se efectuează și hemodializa, care vizează curățarea rinichilor. Printre medicamente, se folosește un antidot universal - Unithiol. În plus, pot fi utilizate substanțe antagoniste: seleniu, zinc, sulf și fosfor. În viitor, pacientului i se cere să i se prescrie un complex de aminoacizi și vitamine.

Deficit de arsenic

Răspunzând la întrebarea: „Ce este arsenul?”, este de remarcat faptul că corpul uman are nevoie de el în cantități mici. Elementul este considerat imunotoxic, esențial condiționat. Ia parte la aproape toate cele mai importante procese biochimice ale corpului uman. O deficiență a acestei substanțe poate fi indicată de următoarele semne: o scădere a concentrației de trigliceride în sânge, deteriorarea dezvoltării și creșterii organismului.

De regulă, în absența unor probleme grave de sănătate, nu este nevoie să vă faceți griji cu privire la lipsa de arsenic în dietă, deoarece elementul se găsește în aproape toate produsele de origine vegetală și animală. Fructele de mare, cerealele, vinul de struguri, sucurile și apa de băut sunt deosebit de bogate în această substanță. În 24 de ore, 34% din arsenicul consumat este eliminat din organism.

În caz de anemie, substanța este luată pentru a crește pofta de mâncare, iar în caz de otrăvire cu seleniu, acționează ca un antidot eficient.

Conținutul articolului

ARSENIC– un element chimic din grupa V a tabelului periodic, aparține familiei azotului. Masa atomică relativă 74,9216. În natură, arsenul este reprezentat de un singur nuclid stabil 75 As. Mai mult de zece dintre izotopii săi radioactivi cu timpi de înjumătățire de la câteva minute la câteva luni au fost, de asemenea, obținuți artificial. Stările de oxidare tipice în compuși sunt –3, +3, +5. Numele de arsenic în rusă este asociat cu utilizarea compușilor săi pentru a extermina șoarecii și șobolanii; Numele latin Arsenicum provine din grecescul „arsen” - puternic, puternic.

Informații istorice.

Arsenul aparține celor cinci elemente „alchimice” descoperite în Evul Mediu (în mod surprinzător, patru dintre ele - As, Sb, Bi și P - sunt în același grup al tabelului periodic - al cincilea). În același timp, compușii de arsenic sunt cunoscuți din cele mai vechi timpuri; aceștia erau utilizați pentru a produce vopsele și medicamente. Deosebit de interesantă este utilizarea arsenului în metalurgie.

Cu câteva mii de ani în urmă, epoca de piatră a făcut loc epocii bronzului. Bronzul este un aliaj de cupru și staniu. Istoricii cred că primul bronz a fost turnat în valea Tigru-Eufrat, undeva între secolele 30 și 25. î.Hr. În unele regiuni, bronzul cu proprietăți deosebit de valoroase a fost topit - a fost mai bine turnat și mai ușor de forjat. După cum au descoperit oamenii de știință moderni, era un aliaj de cupru care conținea de la 1 la 7% arsenic și nu mai mult de 3% staniu. Probabil, la început, în timpul topirii sale, malachitul bogat de minereu de cupru a fost confundat cu produsele de intemperii ale unor minerale cu sulfuri verzi de cupru-arsenic. După ce au apreciat proprietățile remarcabile ale aliajului, meșterii antici au căutat în mod special minerale de arsenic. Pentru căutare, am folosit proprietatea unor astfel de minerale de a emana un miros specific de usturoi atunci când sunt încălzite. Cu toate acestea, în timp, topirea bronzului arsenic a încetat. Cel mai probabil, acest lucru s-a întâmplat din cauza otrăvirii frecvente în timpul arderii mineralelor care conțin arsenic.

Desigur, arsenul era cunoscut în trecutul îndepărtat doar sub forma mineralelor sale. Astfel, în China antică, mineralul solid realgar (o sulfură din compoziția As 4 S 4, realgar în arabă înseamnă „praf de mină”) era folosit pentru sculptarea în piatră, dar când era încălzit sau expus la lumină, acesta se „deteriora”, deoarece transformat în As 2 S 3. În secolul al IV-lea. î.Hr. Aristotel a descris acest mineral sub numele de „sandărac”. In secolul I ANUNȚ Scriitorul și omul de știință roman Pliniu cel Bătrân și medicul și botanistul roman Dioscoride au descris orpimentul mineral (sulfură de arsen As 2 S 3). Tradus din latină, numele mineralului înseamnă „vopsea aurie”: a fost folosit ca colorant galben. În secolul al XI-lea alchimiștii au distins trei „soiuri” de arsen: așa-numitul arsenic alb (oxid de As 2 O 3), arsen galben (sulfură de As 2 S 3) și arsen roșu (sulfură de As 4 S 4). Arsenicul alb a fost obținut prin sublimarea impurităților de arsenic în timpul prăjirii minereurilor de cupru care conțin acest element. Condensând din faza gazoasă, oxidul de arsen s-a depus sub forma unui strat alb. Arsenicul alb a fost folosit din cele mai vechi timpuri pentru a ucide dăunătorii, precum și...

În secolul al XIII-lea Albert von Bolstedt (Albert cel Mare) a obținut o substanță asemănătoare metalului prin încălzirea arsenului galben cu săpun; Acesta poate fi primul exemplu de arsenic sub formă de substanță simplă obținută artificial. Dar această substanță a încălcat „conexiunea” mistică a celor șapte metale cunoscute cu cele șapte planete; Acesta este probabil motivul pentru care alchimiștii considerau arsenul un „metal nemernic”. În același timp, au descoperit proprietatea sa de a da cuprului o culoare albă, ceea ce a dat naștere la numirea lui „un agent de albire Venus (adică cuprul)”.

Arsenicul a fost clar identificat ca o substanță individuală la mijlocul secolului al XVII-lea, când farmacistul german Johann Schroeder l-a obținut într-o formă relativ pură prin reducerea oxidului cu cărbune. Mai târziu, chimistul și medicul francez Nicolas Lemery a obținut arsenic prin încălzirea unui amestec din oxidul acestuia cu săpun și potasiu. În secolul al XVIII-lea arsenul era deja bine cunoscut ca un „semi-metal” neobișnuit. În 1775, chimistul suedez K.V. Scheele a obținut acid arsenic și hidrogen arsenic gazos, iar în 1789 A.L. Lavoisier a recunoscut în cele din urmă arsenul ca element chimic independent. În secolul 19 au fost descoperiţi compuşi organici care conţin arsenic.

Arsenic în natură.

Există puțin arsenic în scoarța terestră - aproximativ 5,10 -4% (adică 5 g pe tonă), aproximativ la fel ca germaniu, staniu, molibden, wolfram sau brom. Arsenicul se găsește adesea în minerale împreună cu fier, cupru, cobalt și nichel.

Compoziția mineralelor formate din arsen (și sunt cunoscute aproximativ 200 dintre ele) reflectă proprietățile „semimetalice” ale acestui element, care poate fi atât în stare de oxidare pozitivă, cât și negativă și se poate combina cu multe elemente; în primul caz, arsenul poate juca rolul unui metal (de exemplu, în sulfuri), în al doilea - un nemetal (de exemplu, în arsenide). Compoziția complexă a unui număr de minerale de arsenic reflectă capacitatea sa, pe de o parte, de a înlocui parțial atomii de sulf și antimoniu din rețeaua cristalină (razele ionice S–2, Sb–3 și As–3 sunt apropiate și sunt 0,182, 0,208). și, respectiv, 0,191 nm), pe de altă parte – atomi de metal. În primul caz, atomii de arsen au o stare de oxidare destul de negativă, în al doilea - una pozitivă.

Electronegativitatea arsenului (2.0) este mică, dar mai mare decât cea a antimoniului (1.9) și a majorității metalelor, prin urmare starea de oxidare –3 se observă numai pentru arsenicul în arsenidele metalice, precum și în SbA-urile stibarsen și intercreșterile acestui mineral cu cristale pure de antimoniu sau arsenic (alemontit mineral). Mulți compuși de arsenic cu metale, judecând după compoziția lor, sunt mai degrabă compuși intermetalici decât arsenide; unele dintre ele au conținut variabil de arsenic. Arsenidele pot conține simultan mai multe metale, atomii cărora, la raze ionice apropiate, se înlocuiesc reciproc în rețeaua cristalină în rapoarte arbitrare; în astfel de cazuri, în formula minerală, simbolurile elementelor sunt enumerate separate prin virgule. Toate arsenidele au un luciu metalic; sunt minerale opace, grele, iar duritatea lor este scăzută.

Exemple de arsenide naturale (sunt cunoscute aproximativ 25 dintre ele) sunt mineralele löllingit FeAs 2 (un analog al piritei FeS 2), skutterudite CoAs 2–3 și nichel skutterudite NiAs 2–3, nichel (pirită roșie de nichel) NiAs (rammelsbergite), pirita de nichel alb) NiAs 2 , saflorit (speys cobalt) CoAs 2 si clinosaflorit (Co,Fe,Ni)As 2, langisit (Co,Ni)As, sperrilit PtAs 2, maucherit Ni 11 As 8, oregonit Ni 2 FeAs 2, algodonit Cu 6 As. Datorită densității lor mari (mai mult de 7 g/cm3), geologii clasifică multe dintre ele drept minerale „super-grele”.

Cel mai comun mineral de arsen este arsenopirita (pirită de arsen).FeAsS poate fi considerat ca un produs al înlocuirii sulfului din pirita FeS 2 cu atomi de arsen (pirita obișnuită conține întotdeauna puțin arsen). Astfel de compuși se numesc sulfosarți. În mod similar, mineralele cobaltină (lustru de cobalt) CoAsS, glaucodot (Co,Fe)AsS, gersdorfit (lustru de nichel) NiAsS, enargit și luzonit de aceeași compoziție, dar cu structuri diferite Cu 3 AsS 4, prostita Ag 3 AsS 3 - un important minereu de argint, numit uneori „argint rubin” din cauza culorii sale roșii strălucitoare, se găsește adesea în straturile superioare ale nervurilor de argint, unde se găsesc cristale mari magnifice ale acestui mineral. Sulfosărurile pot conține, de asemenea, metale nobile din grupa platinei; Acestea sunt mineralele osarsite (Os,Ru)AsS, ruarsite RuAsS, irarisite (Ir,Ru,Rh,Pt)AsS, platarsit (Pt,Rh,Ru)AsS, hollingworthite (Rd,Pt,Pd)AsS. Uneori, rolul atomilor de sulf în astfel de arsenide duble este jucat de atomii de antimoniu, de exemplu, în seinajokite (Fe,Ni)(Sb,As) 2, arsenopalladinită Pd 8 (As,Sb) 3, arsen polibazit (Ag,Cu) 16 (Ar,Sb) 2 S 11.

Interesantă este structura mineralelor, în care arsenul este prezent simultan cu sulful, dar joacă mai degrabă rolul unui metal, grupându-se împreună cu alte metale. Acestea sunt mineralele arsenosulvanit Cu 3 (As,V)S 4, arsenogauchekornit Ni 9 BiAsS 8, freibergit (Ag,Cu,Fe) 12 (Sb,As) 4 S 13, tennantit (Cu,Fe) 12 As 4 S 13 , argentotenantit (Ag,Cu) 10 (Zn,Fe) 2 (As,Sb) 4 S 13, goldfieldit Cu 12 (Te,Sb,As) 4 S 13, girodita (Cu,Zn,Ag) 12 (As,Sb) ) 4 (Se, S) 13 . Vă puteți imagina ce structură complexă are rețeaua cristalină a tuturor acestor minerale.

Arsenicul are o stare de oxidare clar pozitivă în sulfurile naturale - orpiment galben As 2 S 3 , dimorfit galben portocaliu As 4 S 3 , realgar roșu portocaliu As 4 S 4 , getchelită roșu carmin AsSbS 3 , precum și în oxid incolor As 2 O 3, care apare sub formă de minerale arsenolit și claudetită cu structuri cristaline diferite (se formează ca urmare a intemperiilor altor minerale arsenic). De obicei, aceste minerale se găsesc sub formă de mici incluziuni. Dar în anii 30 ai secolului XX. În partea de sud a lanțului Verkhoyansk, au fost găsite cristale uriașe de orpiment cu dimensiuni de până la 60 cm și cântărind până la 30 kg.

În sărurile naturale ale acidului arsenic H 3 AsO 4 - arseniați (se cunosc aproximativ 90 dintre ele), starea de oxidare a arsenului este +5; exemplele includ eritrina roz strălucitor (culoare cobalt) Co 3 (AsO 4) 2 8H 2 O, anabergită verde Ni 3 (AsO 4) 2 8H 2 O, scorodita Fe III AsO 4 2H 2 O și simplesite Fe II 3 (AsO 4) 2 8H 2 O, gasparit brun-roșu (Ce,La,Nd)ArO 4, goernesit incolor Mg 3 (AsO 4) 2 8H 2 O, rooseveltită BiAsO 4 și kettigita Zn 3 (AsO 4) 2 8H 2 O, de asemenea tot atâtea săruri bazice, de exemplu, olivenita Cu 2 AsO 4 (OH), arsenobismit Bi 2 (AsO 4) (OH) 3. Dar arsenitele naturale - derivați ai acidului arsenic H 3 AsO 3 - sunt foarte rare.

În centrul Suediei se află celebrele cariere de fier-mangan Langbanov, în care au fost găsite și descrise peste 50 de mostre de minerale arseniate. Unele dintre ele nu se găsesc nicăieri altundeva. Ele s-au format cândva ca urmare a reacției acidului arsenic H 3 AsO 4 cu pirocroit Mn(OH) 2 la temperaturi nu foarte ridicate. De obicei, arseniații sunt produși de oxidare ai minereurilor sulfurate. Ele, de regulă, nu au o utilizare industrială, dar unele dintre ele sunt foarte frumoase și împodobesc colecțiile mineralogice.

În numele numeroaselor minerale de arsenic se găsesc nume de locuri (Lölling în Austria, Freiberg în Saxonia, Seinäjoki în Finlanda, Skutterud în Norvegia, Allemon în Franța, mina canadiană Langis și mina Getchell din Nevada, Oregon în SUA etc. ), numele geologilor, chimiștilor, politicienilor etc. (Chimistul german Karl Rammelsberg, comerciantul de minerale din München William Maucher, proprietarul minei Johann von Gersdorff, chimistul francez F. Claudet, chimiștii englezi John Proust și Smithson Tennant, chimistul canadian F. L. Sperry, președintele SUA Roosevelt etc.), nume de plante (deci , numele șofloritului mineral provine de la șofran), literele inițiale ale numelor elementelor - arsen, osmiu, ruteniu, iridiu, paladiu, platină, rădăcini grecești („erythros” - roșu, „enargon” - vizibil, „ lithos” - piatră) și etc. și așa mai departe.

Un nume antic interesant pentru mineralul nichel (NiAs) este kupfernickel. Minerii germani medievali l-au numit pe Nickel spiritul malefic al muntelui și „kupfernickel” (Kupfernickel, din germană Kupfer - cupru) - „cupru al naibii”, „cupru fals”. Cristalele roșu-cupru ale acestui minereu semănau foarte mult cu minereul de cupru; A fost folosit în fabricarea sticlei pentru a colora sticla în verde. Dar nimeni nu a reușit să obțină cupru din el. Acest minereu a fost studiat de mineralogul suedez Axel Kronstedt în 1751 și a izolat din el un nou metal, numindu-l nichel.

Deoarece arsenul este destul de inert din punct de vedere chimic, se găsește și în starea sa nativă - sub formă de ace sau cuburi topite. Un astfel de arsenic conține de obicei de la 2 la 16% impurități - cel mai adesea acestea sunt Sb, Bi, Ag, Fe, Ni, Co. Este ușor de măcinat în pulbere. În Rusia, geologii au găsit arsenic nativ în Transbaikalia, în regiunea Amur, și se găsește și în alte țări.

Arsenicul este unic prin faptul că se găsește peste tot - în minerale, roci, sol, apă, plante și animale și nu degeaba este numit „omniprezent”. Distribuția arsenului pe diferite regiuni ale globului a fost determinată în mare măsură în timpul formării litosferei de volatilitatea compușilor săi la temperaturi ridicate, precum și de procesele de sorbție și desorbție în sol și roci sedimentare. Arsenicul migrează cu ușurință, ceea ce este facilitat de solubilitatea destul de mare a unora dintre compușii săi în apă. În climatele umede, arsenul este spălat din sol și transportat de apele subterane și apoi de râuri. Conținutul mediu de arsenic în râuri este de 3 µg/l, în apele de suprafață – aproximativ 10 µg/l, în apele mării și oceanice – doar aproximativ 1 µg/l. Acest lucru se explică prin precipitarea relativ rapidă a compușilor săi din apă cu acumulare în sedimentele de fund, de exemplu, în nodulii de feromangan.

În sol, conținutul de arsen este de obicei de la 0,1 la 40 mg/kg. Dar în zonele în care apar minereuri de arsenic, precum și în zonele vulcanice, solul poate conține mult arsenic - până la 8 g/kg, ca în unele zone din Elveția și Noua Zeelandă. În astfel de locuri, vegetația moare și animalele se îmbolnăvesc. Acest lucru este tipic pentru stepe și deșerturi, unde arsenicul nu este spălat din sol. Rocile de argilă sunt, de asemenea, îmbogățite în comparație cu conținutul mediu - conțin de patru ori mai mult arsenic decât media. În țara noastră, concentrația maximă admisă de arsenic în sol este de 2 mg/kg.

Arsenicul poate fi scos din sol nu numai de apă, ci și de vânt. Dar pentru a face acest lucru, trebuie mai întâi să se transforme în compuși organoarsenic volatili. Această transformare are loc ca urmare a așa-numitei biometilări - adăugarea unei grupări metil pentru a forma o legătură C-As; acest proces enzimatic (este bine cunoscut pentru compușii de mercur) are loc cu participarea coenzimei metilcobalamină, un derivat metilat al vitaminei B 12 (se găsește și în corpul uman). Biometilarea arsenicului are loc atât în apa dulce, cât și în apa de mare și duce la formarea de compuși organoarsenic - acid metilarsonic CH 3 AsO(OH) 2, acid dimetilarzină (dimetilarsenic sau cacodilic) (CH 3) 2 As(O)OH, trimetilarzină ( CH 3) 3 As și oxidul său (CH 3) 3 As = O, care se găsesc și în natură. Folosind metilcobalamină marcată cu 14 C și hidroarsenat de sodiu marcat cu 74 As, s-a demonstrat că una dintre tulpinile de metanobacterii reduce și metilează această sare la dimetilarzină volatilă. Ca urmare, aerul din mediul rural conține în medie 0,001 - 0,01 μg/m 3 de arsen, în orașele în care nu există o poluare specifică - până la 0,03 μg/m 3 , și în apropierea surselor de poluare (metale neferoase). fabrici de topire, centrale electrice, lucru pe cărbune cu conținut ridicat de arsenic etc.) concentrația de arsen în aer poate depăși 1 μg/m 3 . Intensitatea depunerii de arsen în zonele în care sunt amplasate centrele industriale este de 40 kg/km 2 pe an.

Formarea compușilor volatili de arsenic (trimetilarzina, de exemplu, fierbe la numai 51 ° C) a provocat în secolul al XIX-lea. numeroase otrăviri, deoarece arsenul a fost conținut în ipsos și chiar în vopsea de tapet verde. Verdele Scheele au fost utilizate anterior sub formă de vopsea Cu 3 (AsO 3) 2 n H 2 O și verdețuri pariziene sau Schweyfurt Cu 4 (AsO 2) 6 (CH 3 COO) 2. În condiții de umiditate ridicată și de apariție a mucegaiului, dintr-o astfel de vopsea se formează derivați volatili de organoarsenic. Se crede că acest proces ar putea fi motivul otrăvirii lente a lui Napoleon în ultimii ani ai vieții sale (după cum se știe, arsenicul a fost găsit în părul lui Napoleon la un secol și jumătate după moartea sa).

Arsenicul se găsește în cantități notabile în unele ape minerale. Standardele ruse stabilesc că arsenul din apele minerale de masă medicinale nu trebuie să depășească 700 µg/l. ÎN Jermuk poate fi de câteva ori mai mare. Bea unul sau două pahare de apă minerală „arsenic” nu va aduce rău unei persoane: pentru a fi otrăvit mortal, trebuie să bei trei sute de litri deodată... Dar este clar că o astfel de apă nu poate fi băută în mod constant. de apă obișnuită.

Chimiștii au descoperit că arsenul din apele naturale poate fi găsit sub diferite forme, ceea ce este semnificativ din punctul de vedere al analizei sale, al metodelor de migrare, precum și al toxicității diferite a acestor compuși; Astfel, compușii arsenului trivalent sunt de 25-60 de ori mai toxici decât arsenul pentavalent. Compușii As(III) din apă sunt de obicei prezenți sub formă de acid arsenic slab H 3 AsO 3 ( rK a = 9,22), iar compusul As(V) - sub formă de acid arsenic mult mai puternic H 3 AsO 4 ( rK a = 2,20) și anionii săi deprotonați H 2 AsO 4 – și HAsO 4 2–.

Materia vie conține în medie 6·10–6% arsenic, adică 6 µg/kg. Unele alge marine pot concentra arsenicul într-o asemenea măsură încât devin periculoase pentru oameni. Mai mult, aceste alge pot crește și se pot reproduce în soluții pure de acid arsenic. Astfel de alge sunt folosite în unele țări asiatice ca remediu împotriva șobolanilor. Chiar și în apele limpezi ale fiordurilor norvegiene, algele pot conține până la 0,1 g/kg de arsenic. La oameni, arsenul se găsește în țesutul creierului și în mușchi și se acumulează în păr și unghii.

Proprietățile arsenicului.

Deși arsenul arată ca un metal, este totuși mai degrabă un nemetal: nu formează săruri, de exemplu, cu acidul sulfuric, ci este el însuși un element care formează acid. Prin urmare, acest element este adesea numit semimetal. Arsenicul există în mai multe forme alotrope și în acest sens este foarte asemănător cu fosforul. Cel mai stabil dintre ele este arsenul gri, o substanță foarte fragilă care, proaspăt fracturată, are un luciu metalic (de unde și denumirea de „arsen metalic”); densitatea sa este de 5,78 g/cm3. Când este încălzit puternic (până la 615° C), se sublimează fără să se topească (același comportament este caracteristic iodului). Sub o presiune de 3,7 MPa (37 atm), arsenul se topește la 817 ° C, ceea ce este semnificativ mai mare decât temperatura de sublimare. Conductivitatea electrică a arsenicului gri este de 17 ori mai mică decât cea a cuprului, dar de 3,6 ori mai mare decât cea a mercurului. Pe măsură ce temperatura crește, conductivitatea sa electrică, ca și cea a metalelor tipice, scade - aproximativ în aceeași măsură ca cea a cuprului.

Dacă vaporii de arsen se răcesc foarte repede la temperatura azotului lichid (–196 ° C), se obține o substanță galbenă moale transparentă, care amintește de fosforul galben, densitatea sa (2,03 g/cm 3) este semnificativ mai mică decât cea a arsenului gri. . Vaporii de arsen și arsenul galben sunt formați din As 4 molecule care au forma unui tetraedru - și aici analogia cu fosforul. La 800° C, o disociere vizibilă a vaporilor începe cu formarea de dimeri As 2, iar la 1700° C rămân doar 2 molecule As. Când este încălzit și expus la lumină ultravioletă, arsenul galben devine rapid gri odată cu eliberarea de căldură. Când vaporii de arsen se condensează într-o atmosferă inertă, se formează o altă formă amorfă a acestui element, de culoare neagră. Dacă vaporii de arsen se depun pe sticlă, se formează o peliculă de oglindă.

Structura învelișului electronic exterior al arsenului este aceeași cu cea a azotului și fosforului, dar spre deosebire de acestea, are 18 electroni în penultimul înveliș. La fel ca fosforul, poate forma trei legături covalente (configurație 4s 2 4p 3), lăsând o pereche singură pe atomul As. Semnul sarcinii atomului As din compușii cu legături covalente depinde de electronegativitatea atomilor vecini. Participarea unei perechi singuratice la formarea complexului este semnificativ mai dificilă pentru arsen în comparație cu azotul și fosforul.

Dacă orbitalii d sunt implicați în atomul As, împerecherea electronilor 4s este posibilă pentru a forma cinci legături covalente. Această posibilitate se realizează practic numai în combinație cu fluor - în pentafluorura AsF 5 (se cunoaște și pentacloril AsCl 5, dar este extrem de instabil și se descompune rapid chiar și la –50 ° C).

În aer uscat, arsenul este stabil, dar în aer umed se estompează și devine acoperit cu oxid negru. În timpul sublimării, vaporii de arsen ard cu ușurință în aer cu o flacără albastră pentru a forma vapori albi grei de anhidridă de arsen As 2 O 3. Acest oxid este unul dintre cei mai comuni reactivi care conțin arsenic. Are proprietăți amfotere:

Ca 2O3 + 6HCl® 2AsCl3 + 3H2O,

2O3 + 6NH4OH®2(NH4)3AsO3 + 3H2O.

Oxidarea As 2 O 3 produce un oxid acid - anhidrida de arsenic:

As 2O3 + 2HNO3® As 2O5 + H2O + NO2 + NO.

Când reacționează cu soda, se obține hidroarsenat de sodiu, care este utilizat în medicină:

Ca 2O3 + 2Na2CO3 + H2O® 2Na2HAsO4 + 2CO2.

Arsenicul pur este destul de inert; apa, alcaliile si acizii care nu au proprietati oxidante nu o afecteaza. Acidul azotic diluat îl oxidează la acid ortoarsenic H 3 AsO 3 , iar acidul azotic concentrat îl oxidează la acid ortoarsenic H 3 AsO 4:

3As + 5HNO3 + 2H2O® 3H3AsO4 + 5NO.

Oxidul de arsen(III) reacţionează similar:

3As2O3 + 4HNO3 + 7H2O® 6H3 AsO4 + 4NO.

Acidul arsenic este un acid de tărie medie, puțin mai slab decât acidul fosforic. În schimb, acidul arsenic este foarte slab, corespunzând ca putere acidului boric H 3 BO 3. În soluțiile sale există un echilibru H 3 AsO 3 HAsO 2 + H 2 O. Acidul arsenos și sărurile sale (arseniții) sunt agenți reducători puternici:

HAs02 + I2 + 2H20® H3AsO4 + 2HI.

Arsenicul reacţionează cu halogenii şi sulful. Clorura de AsCl 3 este un lichid uleios incolor care emană fum în aer; hidrolizat cu apă: AsCl 3 + 2H 2 O ® HAsO 2 + 3HCl. Sunt cunoscute bromura de AsBr3 și iodura de AsI3, care se descompun și cu apă. În reacțiile arsenului cu sulful se formează sulfuri de diferite compoziții - până la Ar 2 S 5. Sulfurile de arsen se dizolvă în alcalii, în soluție de sulfură de amoniu și în acid azotic concentrat, de exemplu:

As 2 S 3 + 6KOH ® K 3 AsO 3 + K 3 AsS 3 + 3H 2 O,

2 S 3 + 3(NH 4) 2 S ® 2(NH 4) 3 AsS 3,

2 S 5 + 3(NH 4) 2 S ® 2(NH 4) 3 AsS 4,

Ca 2S5 + 40HNO3 + 4H2O® 6H2AsO4 + 15H2SO4 + 40NO.

În aceste reacții se formează tioarseniți și tioarsenați - săruri ale tioacizilor corespunzători (asemănătoare acidului tiosulfuric).

În reacția arsenului cu metalele active se formează arsenide asemănătoare sărurilor, care sunt hidrolizate de apă.Reacția are loc mai ales rapid în mediu acid cu formarea de arsenă: Ca 3 As 2 + 6HCl ® 3CaCl 2 + 2AsH 3 . Arsenidele metalelor slab active - GaAs, InAs etc. au o rețea atomică asemănătoare diamantului. Arsina este un gaz incolor, inodor, foarte otrăvitor, dar impuritățile îi dau miros de usturoi. Arsina se descompune lent în elemente deja la temperatura camerei și rapid când este încălzită.

Arsenicul formează mulți compuși organoarsenic, de exemplu, tetrametildiarsina (CH 3) 2 As–As (CH 3) 2. În 1760, directorul fabricii de porțelan Serves, Louis Claude Cadet de Gassicourt, distilând acetat de potasiu cu oxid de arsenic(III), a primit în mod neașteptat un lichid fumos care conținea arsen cu un miros dezgustător, care se numea alarsine sau lichidul lui Cadet. După cum s-a aflat mai târziu, acest lichid conținea primii derivați organici obținuți ai arsenului: așa-numitul oxid de cacodil, care s-a format ca urmare a reacției.

4CH 3 COOK + As 2 O 3 ® (CH 3) 2 As–O–As(CH 3) 2 + 2K 2 CO 3 + 2CO 2 și dicacodil (CH 3) 2 As–As(CH 3) 2 . Kakodyl (din grecescul „kakos” - rău) a fost unul dintre primii radicali descoperiți în compușii organici.

În 1854, profesorul de chimie parizian Auguste Kaur a sintetizat trimetilarzina prin acţiunea iodurii de metil asupra arseniurii de sodiu: 3CH 3 I + AsNa 3 ® (CH 3) 3 As + 3NaI.

Ulterior, triclorura de arsen a fost folosită pentru sinteze, de exemplu,

(CH3)2Zn + 2AsCl3®2(CH3)3As + 3ZnCl2.

În 1882 s-au obţinut arsenele aromatice prin acţiunea sodiului metalic asupra unui amestec de halogenuri de arii şi triclorura de arsen: 3C 6 H 5 Cl + AsCl 3 + 6Na ® (C 6 H 5) 3 As + 6NaCl. Chimia derivaților organici ai arsenului s-a dezvoltat cel mai intens în anii 20 ai secolului XX, când unii dintre aceștia au avut efecte antimicrobiene, precum și iritante și blistere. În prezent, au fost sintetizați zeci de mii de compuși organoarsenic.

Obținerea arsenicului.

Arsenicul este obținut în principal ca produs secundar al prelucrării minereurilor de cupru, plumb, zinc și cobalt, precum și în timpul exploatării aurului. Unele minereuri polimetalice conțin până la 12% arsen. Când astfel de minereuri sunt încălzite la 650–700 ° C în absența aerului, arsenul se sublimează, iar când sunt încălzite în aer, se formează oxid volatil As 2 O 3 - „arsenul alb”. Se condensează și se încălzește cu cărbune, iar arsenul este redus. Producerea de arsenic este o producție dăunătoare. Anterior, când cuvântul „ecologie” era cunoscut doar de specialiștii restrânși, „arsenul alb” a fost eliberat în atmosferă și s-a așezat pe câmpurile și pădurile învecinate. Gazele de evacuare ale plantelor de arsenic conțin de la 20 la 250 mg/m 3 As 2 O 3, în timp ce de obicei aerul conține aproximativ 0,00001 mg/m 3. Concentrația medie zilnică admisă de arsenic în aer este considerată a fi de numai 0,003 mg/m3. Paradoxal, nici acum nu fabricile care produc arsenic poluează mult mai mult mediul, ci întreprinderile din metalurgia neferoasă și centralele electrice care ard cărbune. Sedimentele de jos din apropierea topitoriilor de cupru conțin cantități uriașe de arsenic – până la 10 g/kg. Arsenicul poate pătrunde în sol și cu îngrășăminte cu fosfor.

Și un alt paradox: primesc mai mult arsenic decât este necesar; Acesta este un caz destul de rar. În Suedia, arsenul „inutil” a fost chiar forțat să fie îngropat în containere din beton armat în minele adânc abandonate.

Principalul mineral industrial de arsen este arsenopiritul FeAsS. Există zăcăminte mari de cupru-arsen în Georgia, Asia Centrală și Kazahstan, SUA, Suedia, Norvegia și Japonia, zăcăminte de arsen-cobalt în Canada și zăcăminte de arsenic-staniu în Bolivia și Anglia. În plus, zăcămintele de aur-arsenic sunt cunoscute în SUA și Franța. Rusia are numeroase zăcăminte de arsen în Yakutia, Urali, Siberia, Transbaikalia și Chukotka.

Determinarea arsenului.

O reacție calitativă la arsen este precipitarea sulfurei galbene As 2 S 3 din soluțiile de acid clorhidric. Urmele se determină prin reacția March sau metoda Gutzeit: fâșiile de hârtie înmuiate în HgCl 2 se întunecă în prezența arsenei, care reduce sublimul la mercur.

În ultimele decenii, au fost dezvoltate diverse metode analitice sensibile care pot cuantifica concentrații minime de arsenic, de exemplu în apele naturale. Acestea includ spectrometria de absorbție atomică cu flacără, spectrometrie de emisie atomică, spectrometrie de masă, spectrometrie de fluorescență atomică, analiza de activare a neutronilor... Dacă există foarte puțin arsenic în apă, poate fi necesară preconcentrarea probelor. Folosind o astfel de concentrație, un grup de oameni de știință din Harkov de la Academia Națională de Științe a Ucrainei a dezvoltat în 1999 o metodă de extracție prin fluorescență cu raze X pentru determinarea arsenului (precum și seleniului) în apa de băut, cu o sensibilitate de până la 2,5-5 μg. /l.

Pentru determinarea separată a compușilor As(III) și As(V), ei sunt mai întâi separați unul de celălalt folosind metode de extracție și cromatografie binecunoscute, precum și folosind hidrogenarea selectivă. Extracția se realizează de obicei folosind ditiocarbamat de sodiu sau ditiocarbamat de pirolidină de amoniu. Acești compuși formează complecși insolubili în apă cu As(III), care pot fi extrași cu cloroform. Arsenicul poate fi apoi transformat înapoi în fază apoasă prin oxidare cu acid azotic. În a doua probă, arseniatul este transformat în arsenit utilizând un agent reducător și apoi se efectuează o extracție similară. Așa se determină „arsenul total”, iar apoi scăzând primul rezultat din al doilea, se determină separat As(III) și As(V). Dacă în apă există compuși organici de arsenic, aceștia sunt de obicei transformați în metildiodarzină CH 3 AsI 2 sau dimetiliodarzină (CH 3) 2 AsI, care sunt determinați prin una sau alta metodă cromatografică. Astfel, folosind cromatografia lichidă de înaltă performanță, se pot determina cantități nanograme ale unei substanțe.

Mulți compuși ai arsenului pot fi analizați folosind așa-numita metodă a hidrurii. Aceasta implică reducerea selectivă a analitului în arsenă volatilă. Astfel, arseniții anorganici sunt reduse la AsH 3 la pH 5 – 7, iar la pH

Metoda de activare a neutronilor este, de asemenea, sensibilă. Constă în iradierea unei probe cu neutroni, în timp ce nucleele 75 As captează neutroni și se transformă în radionuclidul 76 As, care este detectat prin radioactivitate caracteristică cu un timp de înjumătățire de 26 de ore. În acest fel, puteți detecta până la 10–10% arsen într-o probă, de exemplu. 1 mg la 1000 de tone de substanță

Utilizarea arsenului.

Aproximativ 97% din arsenicul extras este folosit sub forma compușilor săi. Arsenicul pur este rar folosit. Doar câteva sute de tone de metal arsenic sunt produse și utilizate anual în întreaga lume. Într-o cantitate de 3%, arsenul îmbunătățește calitatea aliajelor de rulmenți. Adăugările de arsen la plumb măresc semnificativ duritatea acestuia, care este folosită în producția de baterii și cabluri cu plumb. Adăugările mici de arsen cresc rezistența la coroziune și îmbunătățesc proprietățile termice ale cuprului și alama. Arsenicul foarte purificat este utilizat în producția de dispozitive semiconductoare, în care este aliat cu siliciu sau germaniu. Arsenicul este folosit și ca dopant, care conferă semiconductorilor „clasici” (Si, Ge) un anumit tip de conductivitate.

Arsenicul este, de asemenea, folosit ca un aditiv valoros în metalurgia neferoasă. Astfel, adăugarea a 0,2...1% As la plumb crește semnificativ duritatea acestuia. S-a observat de mult că, dacă se adaugă puțin arsenic plumbului topit, atunci când se aruncă împușcătura, se obțin bile cu forma sferică corectă. Adăugarea de 0,15...0,45% arsenic la cupru crește rezistența la tracțiune, duritatea și rezistența la coroziune atunci când se lucrează în mediu gazos. În plus, arsenul crește fluiditatea cuprului în timpul turnării și facilitează procesul de trefilare a sârmei. La unele tipuri de bronz, alamă, babbitt și aliaje de imprimare se adaugă arsenul. Și, în același timp, arsenul dăunează foarte des metalurgiștilor. În producția de oțel și multe metale neferoase, acestea complică în mod deliberat procesul pentru a elimina tot arsenul din metal. Prezența arsenicului în minereu face producția dăunătoare. Nociv de două ori: în primul rând, pentru sănătatea umană; în al doilea rând, pentru metale - impuritățile semnificative de arsenic înrăutățesc proprietățile aproape tuturor metalelor și aliajelor.

Diferiți compuși de arsenic, care sunt produși anual în zeci de mii de tone, sunt utilizați pe scară largă. Ca oxid de 2 O 3 este utilizat în fabricarea sticlei ca un agent de strălucire a sticlei. Chiar și sticlarii antici știau că arsenul alb face ca sticla să fie „tertă”, adică. opac. Cu toate acestea, mici adaosuri ale acestei substanțe, dimpotrivă, luminează sticla. Arsenicul este încă inclus în formulările unor pahare, de exemplu, sticla „Viena” pentru termometre.

Compușii de arsenic sunt utilizați ca antiseptic pentru a proteja împotriva deteriorării și pentru a conserva pieile, blănurile și animalele împăiate, pentru a impregna lemnul și ca component al vopselelor antifouling pentru fundul navelor. În acest scop se folosesc săruri ale arsenicului şi acizilor arsenos: Na 2 HAsO 4, PbHAsO 4, Ca 3 (AsO 3) 2 etc. Activitatea biologică a derivaţilor de arsenic a interesat medicii veterinari, agronomii şi specialiştii serviciilor sanitare şi epidemiologice. Ca urmare, au apărut stimulente care conțin arsenic pentru creșterea și productivitatea animalelor, agenți antihelmintici și medicamente pentru prevenirea bolilor la animalele tinere din fermele de animale. Compușii de arsenic (As 2 O 3, Ca 3 As 2, Na 3 As, verde parizian) sunt utilizați pentru combaterea insectelor, rozătoarelor și buruienilor. Anterior, astfel de întrebuințări erau larg răspândite, în special în pomii fructiferi, plantațiile de tutun și bumbac, pentru scăparea animalelor de păduchi și purici, pentru promovarea creșterii producției de păsări și porci și pentru uscarea bumbacului înainte de recoltare. Chiar și în China antică, culturile de orez erau tratate cu oxid de arsenic pentru a le proteja de șobolani și boli fungice și astfel crește randamentul. Și în Vietnam de Sud, trupele americane au folosit acid cacodilic (Agent Blue) ca defoliant. Acum, din cauza toxicității compușilor de arsenic, utilizarea lor în agricultură este limitată.

Domenii importante de aplicare a compușilor de arsenic sunt producția de materiale semiconductoare și microcircuite, fibra optică, creșterea monocristalelor pentru lasere și electronica filmului. Gazul arsină este utilizat pentru a introduce cantități mici, strict dozate, din acest element în semiconductori. Arsenaidele de galiu GaAs și InAs de indiu sunt utilizate la fabricarea de diode, tranzistori și lasere.

De asemenea, arsenul are o utilizare limitată în medicină. . Izotopii de arsen 72 As, 74 As și 76 As cu timpi de înjumătățire convenabil pentru cercetare (26 de ore, 17,8 zile și, respectiv, 26,3 ore) sunt utilizați pentru a diagnostica diferite boli.

Ilya Leenson

Compușii arsenicului (arsenul englez și francez, arsenul german) sunt cunoscuți de foarte mult timp. În mileniile III - II î.Hr. e. știa deja să producă aliaje de cupru cu 4 - 5% arsenic. Studentul lui Aristotel, Teofrast (secolele IV-III î.Hr.), numit sulfură roșie de arsenic găsită în natură ca realgar; Pliniu numește sulfură galbenă de arsen As 2 S 3 orpiment (Auripigmentum) - de culoare aurie, iar mai târziu a primit numele de orpiment. Cuvântul grecesc antic arsenicon, precum și sandarac, se referă în principal la compușii cu sulf. In secolul I Dioscoride a descris arderea orpimentului și produsul rezultat - arsenul alb (As 2 O 3). În perioada alchimică a dezvoltării chimiei, a fost considerat de netăgăduit faptul că arsenul (Arsenik) are o natură sulfuroasă și, deoarece sulful (Sulful) era venerat ca „părintele metalelor”, proprietățile masculine au fost atribuite arsenicului. Nu se știe când a fost obținut pentru prima dată arsenul metal. Această descoperire este de obicei atribuită lui Albert cel Mare (secolul al XIII-lea). Alchimiștii au considerat colorarea cuprului cu adăugarea de arsen la o culoare albă argintie ca o transformare a cuprului în argint și au atribuit o astfel de „transmutare” puterii puternice a arsenicului. În Evul Mediu și în primele secole ale timpurilor moderne, au devenit cunoscute proprietățile toxice ale arsenicului. Cu toate acestea, chiar și Dioscorides (Iv.) a recomandat pacienților cu astm bronșic să inhaleze vaporii produsului obținut prin încălzirea realgarului cu rășină. Paracelsus folosea deja pe scară largă arsenul alb și alți compuși ai arsenului pentru tratament. Chimiști și mineri din secolele XV-XVII. știa de capacitatea arsenicului de a sublima și de a forma produse vaporoase cu un miros specific și proprietăți toxice.Vasili Valentin menționează ceea ce era binecunoscut metalurgiștilor secolului al XVI-lea. fumul de furnal (Huttenrauch) și mirosul specific al acestuia. Numele grecesc (și latin) pentru arsen, referindu-se la sulfurile de arsenic, este derivat din masculinul grecesc. Există și alte explicații pentru originea acestui nume, de exemplu din arabul arsa paki, adică „o otravă nefericită care pătrunde adânc în corp”; probabil că arabii au împrumutat acest nume de la greci. Numele rusesc de arsenic este cunoscut de mult timp. A apărut în literatură încă de pe vremea lui Lomonosov, care considera arsenicul un semimetal. Alături de acest nume în secolul al XVIII-lea. a fost folosit cuvântul arsenic, iar arsenul a fost numit As 2 O 3. Zaharov (1810) a propus numele de arsenic, dar nu a prins. Cuvântul arsenic a fost probabil împrumutat de artizanii ruși de la popoarele turcești. În azeră, uzbecă, persană și alte limbi orientale, arsenul a fost numit margumush (mar - ucide, mush - șoarece); Arsenicul rusesc, probabil o corupție de otravă de șoarece sau venin de șoarece.


La fel de	33	Arsenic
		t o kip. (o C)		Pas oxid	+5 +3 -3
	74,9215	la plutire (o C)	817 (presiune)	Densitate	5727 (gri) 4900 (negru)
4s 2 4p 3		OEO	2,11	în pământ latra	0,00017 %

Povestea noastră este despre un element care nu este foarte comun, dar destul de cunoscut; despre un element ale cărui proprietăți sunt incompatibile până la incompatibilitate. De asemenea, este greu de împăcat rolurile pe care acest element le-a jucat și continuă să le joace în viața omenirii. În momente diferite, în circumstanțe diferite, în forme diferite, acționează ca o otravă și ca un agent de vindecare, ca un deșeu industrial nociv și periculos, ca o componentă a celor mai utile, de neînlocuit substanțe. Deci, element cu număr atomic 33.

Istoria în rezumate

Deoarece arsenul este unul dintre elementele a căror dată exactă de descoperire nu a fost stabilită, ne vom limita la a afirma doar câteva fapte de încredere:

arsenul este cunoscut din cele mai vechi timpuri;

în lucrările lui Dioscoride (sec. I d.Hr.) se menţionează calcinarea unei substanţe care se numeşte acum sulfură de arsenic;

în secolele III-IV, în înregistrările fragmentare atribuite lui Zozimos, se menționează arsenul metalic; Scriitorul grec Olympiodorus (secolul al V-lea d.Hr.) a descris producerea de arsenic alb prin arderea sulfurei;

în secolul al VIII-lea, alchimistul arab Geber a obţinut trioxid de arsen;

în Evul Mediu, oamenii au început să întâlnească trioxid de arsen atunci când procesau minereuri care conțin arsen, iar fumul alb al As2O3 gazos a fost numit fum de minereu;

producția de arsen metalic liber este atribuită alchimistului german Albert von Bolstedt și datează din aproximativ 1250, deși alchimiștii greci și arabi au obținut fără îndoială arsenul (prin încălzirea trioxidului său cu substanțe organice) înainte de Bolstedt;

în 1733 s-a dovedit că arsenul alb este oxidul arsenului metalic;

în 1760, francezul Louis Claude Cadet a obținut primul compus organic de arsenic, cunoscut sub numele de lichid Cadet sau oxid de cacodil; formula acestei substanțe este [(CH3)2A]2O;

în 1775, Karl Wilhelm Scheele a obţinut acid arsenos şi hidrogen arsenos;

în 1789, Antoine Laurent Lavoisier a recunoscut arsenul ca element chimic independent.

Arsenicul elementar este o substanță de culoare gri-argintiu sau alb-staniu, când este proaspăt fracturată

strălucire metalică. Dar în aer se estompează rapid. Când este încălzit peste 600° C, arsenul se sublimează fără să se topească, iar sub o presiune de 37 atm se topește la 818° C. Arsenicul este singurul metal al cărui punct de fierbere la presiune normală este sub punctul său de topire.

Arsenicul este otravă

În mintea multora, cuvintele „otravă” și „arsenic” sunt identice. Așa s-a întâmplat istoric. Există povești despre otrăvurile Cleopatrei. Otrăvurile Locustei erau celebre la Roma. Otrava a fost, de asemenea, o armă comună pentru eliminarea oponenților politici și de altă natură în republicile medievale italiene. La Veneția, de exemplu, otrăvitorii specialiști erau ținuți la tribunal. Și componenta principală a aproape tuturor otrăvurilor a fost arsenicul.

În Rusia, în timpul domniei Annei Ioannovna a fost emisă o lege care interzice vânzarea către persoane fizice a „ulei de vitriol și chihlimbar, vodcă puternică, arsenic și cilibucha” - în ianuarie 1733. Legea era extrem de strictă și spunea: „Oricine în viitor începe să facă comerț cu arsenic și alte materiale menționate mai sus și este prins cu acesta sau care este raportat, va fi aplicat cu o pedeapsă aspră și trimis în exil fără nicio milă, același va fie aplicate celor care trec de farmacii si primarii vor cumpara de la cine. Și dacă cineva, după ce a cumpărat astfel de materiale otrăvitoare, provoacă un rău oamenilor, cei care sunt căutați nu vor fi doar torturați, ci vor fi și executați cu moartea, în funcție de importanța problemei.”

Timp de secole, compușii de arsenic au atras (și continuă să atragă) atenția farmaciștilor, toxicologilor și experților criminaliști.

Criminologii au învățat să recunoască cu exactitate otrăvirea cu arsenic. Dacă în stomacul oamenilor otrăviți se găsesc boabe albe asemănătoare porțelanului, atunci primul lucru de bănuit este anhidrida de arsen As2O3. Aceste boabe, împreună cu bucățile de cărbune, sunt plasate într-un tub de sticlă, sigilate și încălzite. Dacă există As2O3 în tub, atunci pe părțile reci ale tubului apare un inel strălucitor gri-negru de arsenic metalic.

Odată răcit, capătul tubului este rupt, carbonul este îndepărtat și inelul gri-negru este încălzit. În acest caz, inelul este distilat la capătul liber al tubului, dând o acoperire albă de anhidridă de arsen. Reacțiile aici sunt:

As2O3 + ZS == As2 + ZSO

2As2O3 + ZS = 2AS2 + ZCO2;

2As2+3O2==2As2O3.

Învelișul alb rezultat este plasat sub microscop: chiar și la o mărire mică, sunt vizibile cristale strălucitoare caracteristice sub formă de octaedre.

Arsenicul are capacitatea de a persista mult timp într-un singur loc. Prin urmare, în timpul studiilor chimice criminalistice, probele de sol prelevate din șase locuri din apropierea locului de înmormântare a unei persoane care ar fi putut fi otrăvită, precum și părți din îmbrăcămintea, bijuteriile și plăcile de sicrie sunt livrate laboratorului.

Simptomele intoxicației cu arsen includ un gust metalic în gură, vărsături și dureri abdominale severe. Mai târziu, convulsii, paralizie, moarte. Cel mai cunoscut și larg disponibil antidot pentru otrăvirea cu arsen este laptele, sau mai exact, principala proteină a laptelui, cazeina, care formează un compus insolubil cu arsenul care nu este absorbit în sânge.

Arsenicul sub formă de preparate anorganice este letal în doze de 0,05-0,1 g, și totuși arsenul este prezent în toate organismele vegetale și animale. (Acest lucru a fost dovedit de omul de știință francez Orfila încă din 1838.) Organismele marine și animale din plante conțin în medie o sută de miimi, iar cele de apă dulce și terestre - milioane de procente de arsenic. Microparticulele de arsen sunt de asemenea absorbite de celulele corpului uman, elementul nr.33 se găsește în sânge, țesuturi și organe; există mai ales mult în ficat - de la 2 la 12 mg la 1 kg de greutate. Oamenii de știință sugerează că microdozele de arsenic cresc rezistența organismului la microbii dăunători.

Arsenicul este un medicament

Medicii afirmă că cariile dentare sunt cea mai frecventă boală din timpul nostru. Este dificil să găsești o persoană care nu are cel puțin un dinte obturat. Boala începe cu distrugerea sărurilor calcaroase ale smalțului dinților, iar apoi microbii patogeni își încep afacerea urâtă. Pătrunzând prin armura slăbită a dintelui, ei atacă partea interioară mai moale a acestuia. Se formează o „cavitate carioasă” și, dacă aveți norocul să vedeți un dentist în această etapă, puteți coborî relativ ușor: cavitatea carioasă va fi curățată și umplută cu material de obturație, iar dintele va rămâne în viață. Dar dacă nu mergi la medic la timp, cavitatea carioasă ajunge în pulpă - țesut care conține nervi, sânge și vase limfatice. Începe inflamația lui, iar apoi medicul, pentru a evita ce este mai rău, decide să omoare nervul. Se dă comanda: „arsenic!”, iar pe pulpa expusă de instrument se pune un grăunte de pastă de mărimea unui cap de ac. Acidul arsenic conținut în această pastă difuzează rapid în pulpă (durerea care se simte nu este altceva decât „ultimul strigăt” al pulpei pe moarte), iar după 24-48 de ore totul sa terminat - dintele este mort. Acum, medicul poate îndepărta fără durere pulpa și umple camera pulpară și canalele radiculare cu pastă antiseptică și sigilează „gaura”.

Arsenicul și compușii săi sunt utilizați nu numai în stomatologie. Salvarsan, al 606-lea medicament al lui Paul Ehrlich, un medic german care a descoperit primele mijloace eficiente de combatere a luesului la începutul secolului al XX-lea, a devenit celebru în lume. Acesta a fost într-adevăr al 606-lea medicament cu arsenic testat de Ehrlich. Această pulbere amorfă galbenă a fost inițial creditată cu formula

Abia în anii 50, când salvarsanul nu a mai fost folosit ca remediu împotriva luesului, a malariei și a febrei recidivante, omul de știință sovietic M. Ya. Kraft și-a stabilit adevărata formulă. S-a dovedit că salvarsanul are o structură polimerică

Magnitudinea Pîn funcție de metoda de producție, poate varia de la 8 la 40.

Salvarsanul a fost înlocuit cu alte medicamente cu arsenic, mai eficiente și mai puțin toxice, în special derivații săi: novarsenol, miarsenol etc.

Unii compuși anorganici de arsenic sunt utilizați și în practica medicală. Anhidridă de arsen As2O3, arsenit de potasiu KAsO2, arseniat acid de sodiu Na2HAsO4. 7H2O (în doze minime, desigur) inhibă procesele oxidative din organism și îmbunătățește hematopoieza. Aceleași substanțe - ca și cele externe - sunt prescrise pentru unele boli de piele. Și anume, arsenul și compușii săi sunt creditați cu efectele vindecătoare ale unor ape minerale.

Considerăm că exemplele date sunt suficiente pentru a confirma teza cuprinsă în titlul acestui capitol.

Arsenic - o armă de distrugere

Încă o dată trebuie să revenim la proprietățile mortale ale elementului nr. 33. Nu este un secret pentru nimeni că a fost utilizat pe scară largă, și poate este încă folosit, în producția de arme chimice, nu mai puțin criminale decât armele nucleare. Acest lucru este dovedit de experiența primului război mondial. Același lucru este indicat de informațiile scurse în presă despre utilizarea substanțelor toxice de către trupele statelor imperialiste din Abisinia (Italia), China (Japonia), Coreea și Vietnamul de Sud (SUA).

Compușii de arsenic sunt incluși în toate grupele principale de agenți de război chimic cunoscuți (0B). Printre 0B în general toxici se numără arsenul, arsenul hidrogen AsH3 (observăm în trecere că compușii arsenului trivalent sunt mai toxici decât compușii în care arsenul este pentavalent). Acest cel mai otrăvitor dintre toți compușii de arsenic, este suficient să respirați aer timp de o jumătate de oră, din care un litru conține 0,00005 g de AsH3, pentru a merge în lumea următoare în câteva zile. Concentrație AsH3 0,005g/l ucide instantaneu. Se crede că mecanismul biochimic de acțiune al AsH3 este că moleculele sale „blochează” moleculele enzimei eritrocitare - catalaza; Din această cauză, peroxidul de hidrogen se acumulează în sânge, distrugând sângele. Cărbunele activat absoarbe slab arsina, așa că o mască de gaz obișnuită nu este un protector împotriva arsinei.

În timpul Primului Război Mondial, au existat încercări de utilizare a arsenei, dar volatilitatea și instabilitatea acestei substanțe au contribuit la evitarea utilizării în masă a acesteia. Acum, din păcate, există posibilități tehnice de contaminare pe termen lung a zonei cu arzină. Se formează prin reacția arsenidelor anumitor metale cu apa. Iar arseniidele în sine sunt periculoase pentru oameni și animale, au dovedit acest lucru trupele americane din Vietnam. . . Arsenidele multor metale ar trebui, de asemenea, clasificate ca agenți generali.

Un alt grup mare de substanțe toxice - iritante - constă aproape în întregime din compuși de arsenic. Reprezentanții săi tipici sunt difenilcloroarsina (C6H5)2AsCl și difenilcianoarsina (C6H5)2AsCN.

Substanțele din acest grup acționează selectiv asupra terminațiilor nervoase ale membranelor mucoase - în principal membranele tractului respirator superior. Acest lucru face ca organismul să elibereze reflexiv iritantul prin strănut sau tuse. Spre deosebire de agenții lacrimali, aceste substanțe, chiar și în cazuri de otrăvire ușoară, acționează și după ce persoana afectată a scăpat din atmosfera otrăvită. În câteva ore, o persoană este zguduită de o tuse dureroasă, durerea apare în piept și cap, iar lacrimile încep să curgă involuntar. Plus vărsături, dificultăți de respirație, un sentiment de frică; toate acestea duc la epuizare completă. Și în plus, aceste substanțe provoacă otrăvire generală a organismului”.

Printre substanțele toxice cu acțiune de blister se numără lewizitul, care reacționează cu grupele de enzime sulfhidril SH și perturbă cursul multor procese biochimice. Absorbit prin piele, lewizitul provoacă otrăvire generală a organismului. Această împrejurare a dat naștere la un moment dat americanilor să facă publicitate pentru lewisite sub numele de „roua morții”.

Dar destule despre asta. Omenirea trăiește în speranța că substanțele toxice despre care am vorbit (și multe altele asemenea) nu vor mai fi folosite niciodată.

Arsenicul este un stimulator al progresului tehnic

Cel mai promițător domeniu de aplicare a arsenicului este, fără îndoială, tehnologia semiconductoarelor. Arsenaidele de galiu GaAs și indiu InAs au dobândit o importanță deosebită în el. Arsenaniura de galiu este, de asemenea, importantă pentru o nouă direcție în tehnologia electronică - optoelectronica, care a apărut în anii 1963-1965 la intersecția dintre fizica stării solide, optică și electronică. Același material a ajutat la crearea primelor lasere semiconductoare.

De ce s-au dovedit a fi promițătoare arseniide pentru tehnologia semiconductoarelor? Pentru a răspunde la această întrebare, să ne amintim pe scurt câteva concepte de bază ale fizicii semiconductoarelor: „bandă de valență”, „band gap” și „bandă de conducție”.

Spre deosebire de un electron liber, care poate avea orice energie, un electron limitat la un atom poate avea doar anumite valori de energie bine definite. Benzile de energie se formează din valorile posibile ale energiei electronilor dintr-un atom. Datorită binecunoscutului principiu Pauli, numărul de electroni din fiecare zonă nu poate depăși un anumit maxim. Dacă zona este goală, atunci în mod natural nu poate participa la crearea conductibilității. Nici electronii unei benzi complet umplute nu participă la conducere: deoarece nu există niveluri libere, un câmp electric extern nu poate provoca redistribuirea electronilor și, prin urmare, poate crea un curent electric. Conducerea este posibilă numai într-o zonă parțial umplută. Prin urmare, corpurile cu o zonă parțial umplută sunt clasificate ca metale, iar corpurile al căror spectru energetic al stărilor electronice constă din zone pline și goale sunt clasificate ca dielectrici sau semiconductori.

Să ne amintim, de asemenea, că benzile complet umplute din cristale sunt numite benzi de valență, benzile parțial umplute și goale sunt numite benzi de conducere, iar intervalul de energie (sau bariera) dintre ele este band gap.

Principala diferență dintre dielectrici și semiconductori este tocmai banda interzisă: dacă este nevoie de energie mai mare de 3 electroni volți pentru a o depăși, atunci cristalul este clasificat ca dielectric, iar dacă este mai mic, este clasificat ca semiconductor.

În comparație cu semiconductorii clasici din grupa IV - germaniu și siliciu - arsenidele elementelor din grupa III au două avantaje. Intervalul de bandă și mobilitatea purtătorilor de sarcină din ele pot fi variate în limite mai largi. Și cu cât purtătorii de încărcare sunt mai mobili, cu atât frecvențele mai mari la care un dispozitiv semiconductor poate funcționa. Lățimea intervalului de bandă este selectată în funcție de scopul dispozitivului. Astfel, pentru redresoare și amplificatoare proiectate să funcționeze la temperaturi ridicate, se folosește un material cu o bandă interzisă mare, iar pentru receptoarele de radiație infraroșie răcite se folosește un material cu o bandă interzisă mică.

Arsenura de galiu a câștigat o popularitate deosebită, deoarece are caracteristici electrice bune, pe care le păstrează într-un interval larg de temperatură - de la minus la plus 500 ° C. Pentru comparație, subliniem că arseniura de indiu, care nu este inferioară GaAs în proprietăți electrice, începe să le piardă la temperatura camerei, compușii de germaniu - la 70-80 ° C și siliciu - la 150-200 ° C.

Arsenicul este, de asemenea, folosit ca dopant, care conferă semiconductorilor „clasici” (Si, Ge) un anumit tip de conductivitate (vezi articolul „Germaniu”). În acest caz, în semiconductor este creat un așa-numit strat de tranziție, iar în funcție de scopul cristalului, acesta este dopat astfel încât să se obțină un strat la adâncimi diferite. În cristalele destinate fabricării de diode, este „ascuns” mai adânc; dacă celulele solare sunt făcute din cristale semiconductoare, atunci adâncimea stratului de tranziție nu este mai mare de un micron.

Arsenicul este folosit ca aditiv valoros în metalurgia neferoasă. Astfel, adăugarea a 0,2-l% As la plumb crește semnificativ duritatea acestuia. Golurile, de exemplu, sunt întotdeauna făcute din plumb aliat cu arsen - altfel este imposibil să se obțină pelete strict sferice.

Adăugarea de 0,15-0,45% arsenic la cupru crește rezistența la tracțiune, duritatea și rezistența la coroziune atunci când se lucrează în mediu gazos. În plus, arsenul crește fluiditatea cuprului în timpul turnării și facilitează procesul de trefilare a sârmei.

La unele tipuri de bronz, alamă, babbitt și aliaje de imprimare se adaugă arsenul.

Și, în același timp, arsenul dăunează foarte des metalurgiștilor. În producția de oțel și multe metale neferoase, acestea complică în mod deliberat procesul pentru a elimina tot arsenul din metal. Prezența arsenicului în minereu face producția dăunătoare. Dăunător de două ori:

în primul rând, pentru sănătatea umană și, în al doilea rând, pentru metal - impuritățile semnificative de arsenic înrăutățesc proprietățile aproape tuturor metalelor și aliajelor.

Acesta este elementul nr. 33, care are pe bună dreptate o reputație proastă și, totuși, este foarte util în multe cazuri.

* Cele două tipuri de conductivitate sunt discutate în detaliu în articolul „Germaniu”.

Unii care au murit de holeră în Evul Mediu nu au murit din cauza ei. Simptomele bolii sunt similare cu cele intoxicație cu arsenic.

După ce și-au dat seama de acest lucru, oamenii de afaceri medievali au început să ofere trioxidul elementului ca otravă. Substanţă. Doza letală este de doar 60 de grame.

Acestea au fost împărțite în porții, date pe parcursul mai multor săptămâni. Drept urmare, nimeni nu a bănuit că bărbatul nu a murit de holeră.

Gustul de arsenic nu se simte in doze mici, fiind, de exemplu, in alimente sau bauturi. În realitățile moderne, desigur, nu există holeră.

Oamenii nu trebuie să-și facă griji pentru arsenic. Mai degrabă, șoarecii sunt cei care trebuie să se teamă. O substanță toxică este un tip de otravă pentru rozătoare.

Apropo, elementul este numit în onoarea lor. Cuvântul „arsenic” există numai în țările vorbitoare de limbă rusă. Denumirea oficială a substanței este arsenicum.

Desemnarea în – As. Numărul de serie este 33. Pe baza acestuia, putem presupune o listă completă a proprietăților arsenicului. Dar să nu presupunem. Vom analiza problema cu siguranță.

Proprietățile arsenicului

Numele latin al elementului se traduce prin „puternic”. Aparent, aceasta se referă la efectul substanței asupra organismului.

În stare de ebrietate, încep vărsăturile, digestia este deranjată, stomacul se întoarce, iar funcționarea sistemului nervos este parțial blocată. nu unul dintre cei slabi.

Otrăvirea apare din oricare dintre formele alotrope ale substanței. Alltropia este existența unor manifestări ale aceluiași lucru care sunt diferite ca structură și proprietăți. element. Arsenic cel mai stabil sub formă de metal.

Cele romboedrice gri-oțel sunt fragile. Unitățile au un aspect metalic caracteristic, dar la contactul cu aerul umed devin plictisitoare.

Arsenic - metal, a cărui densitate este de aproape 6 grame pe centimetru cub. Formele rămase ale elementului au un indicator inferior.

Pe locul doi este amorf arsenic. Caracteristicile elementului: - culoare aproape neagra.

Densitatea acestei forme este de 4,7 grame pe centimetru cub. În exterior, materialul seamănă.

Starea obișnuită a arsenului pentru oamenii obișnuiți este galbenă. Cristalizarea cubică este instabilă și devine amorfă când este încălzită la 280 de grade Celsius sau sub influența luminii simple.

Prin urmare, cele galbene sunt moi, ca în întuneric. În ciuda culorii, agregatele sunt transparente.

Dintr-o serie de modificări ale elementului este clar că este doar jumătate de metal. Răspunsul evident la întrebare este: „ Arsenicul este un metal sau nemetal", Nu.

Reacțiile chimice servesc drept confirmare. Al 33-lea element formează acid. Cu toate acestea, a fi în acid în sine nu dă.

Metalele fac lucrurile diferit. În cazul arsenicului, ele nu funcționează nici măcar la contactul cu unul dintre cei mai puternici.

Compușii asemănători sării se „născ” în timpul reacțiilor arsenului cu metalele active.

Aceasta se referă la agenții oxidanți. A 33-a substanță interacționează doar cu ei. Dacă partenerul nu are proprietăți oxidante pronunțate, interacțiunea nu va avea loc.

Acest lucru este valabil chiar și pentru alcalii. Acesta este, arsenul este un element chimic destul de inert. Atunci cum o poți obține dacă lista de reacții este foarte limitată?

Exploatarea arsenului

Arsenicul este extras ca produs secundar al altor metale. Ele sunt separate, lăsând a 33-a substanță.

În natură există compuși ai arsenului cu alte elemente. Din ele se extrage al 33-lea metal.

Procesul este profitabil, deoarece împreună cu arsenul există adesea , , și .

Se găsește în mase granulare sau cristale cubice de culoare staniu. Uneori există o nuanță galbenă.

Compus de arsenicȘi metal Ferrum are un „frate”, în care în loc de a 33-a substanță există . Aceasta este o pirita obișnuită cu o culoare aurie.

Agregatele sunt similare cu versiunea cu arsen, dar nu pot servi ca minereu de arsen, deși conțin și arsen ca impuritate.

Apropo, arsenul se întâmplă și în apa obișnuită, dar, din nou, ca impuritate.

Cantitatea de element pe tonă este atât de mică, dar nici măcar exploatarea subproduselor nu are sens.

Dacă rezervele mondiale de arsen ar fi distribuite uniform în scoarța terestră, ar fi de doar 5 grame pe tonă.

Deci, elementul nu este comun; cantitatea sa este comparabilă cu , , .

Dacă te uiți la metalele cu care arsenul formează minerale, atunci acest lucru nu este doar cu cobalt și nichel.

Numărul total de minerale ale celui de-al 33-lea element ajunge la 200. Se găsește și o formă nativă a substanței.

Prezența sa se explică prin inerția chimică a arsenicului. Formându-se alături de elemente cu care nu sunt prevăzute reacții, eroul rămâne într-o izolare splendidă.

În acest caz, se obțin adesea agregate în formă de ac sau cubice. De obicei, cresc împreună.

Utilizarea arsenului

Elementul căruia îi aparține arsenul dublă, nu numai că prezintă proprietăți atât ale metalului, cât și ale nemetalului.

Percepția elementului de către umanitate este, de asemenea, duală. În Europa, a 33-a substanță a fost întotdeauna considerată o otravă.

În 1733, au emis chiar un decret care interzicea vânzarea și cumpărarea de arsenic.

În Asia, „otrava” a fost folosită de medici de 2000 de ani în tratamentul psoriazisului și sifilisului.

Medicii moderni au dovedit că al 33-lea element atacă proteinele care provoacă oncologie.

În secolul al XX-lea, unii medici europeni au fost de partea asiaticilor. În 1906, de exemplu, farmaciștii occidentali au inventat medicamentul salvarsan.

A devenit primul din medicina oficială și a fost folosit împotriva unui număr de boli infecțioase.

Adevărat, imunitatea la medicament, ca orice aport constant de arsenic în doze mici, este dezvoltată.

1-2 cure de medicament sunt eficiente. Dacă imunitatea s-a dezvoltat, oamenii pot lua o doză letală de element și pot rămâne în viață.

Pe lângă medici, metalurgiștii au devenit interesați de cel de-al 33-lea element și au început să-l adauge pentru a produce împușcătură.

Se face pe baza care este inclusă în metale grele. Arsenic mărește plumbul și permite stropilor acestuia să ia o formă sferică la turnare. Este corect, ceea ce îmbunătățește calitatea fracției.

Arsenicul poate fi găsit și în termometre, sau mai degrabă în ele. Se numește vieneză, amestecată cu oxidul celei de-a 33-a substanțe.

Compusul servește ca un clarificator. Arsenicul a fost folosit și de suflătorii de sticlă din antichitate, dar ca aditiv pentru mată.

Sticla devine opaca atunci cand exista un amestec semnificativ de element toxic.

Observând proporțiile, mulți suflatori de sticlă s-au îmbolnăvit și au murit prematur.

Și specialiștii în tăbăcărie folosesc sulfuri arsenic.

Element principal subgrupuri Grupa 5 a tabelului periodic este inclusă în unele vopsele. În industria pielii, arsenicumul ajută la îndepărtarea părului de pe.

Pretul arsenului

Arsenicul pur este cel mai adesea oferit sub formă metalică. Prețurile sunt stabilite pe kilogram sau tonă.

1000 de grame costă aproximativ 70 de ruble. Pentru metalurgiști, ei oferă produse gata făcute, de exemplu, arsen și cupru.

În acest caz, ei percepe 1500-1900 de ruble pe kilogram. Anhidrita de arsen se vinde și în kilograme.

Este folosit ca medicament pentru piele. Agentul este necrotic, adică amorțește zona afectată, ucigând nu numai agentul cauzal al bolii, ci și celulele în sine. Metoda este radicală, dar eficientă.