Co je arsen? Definice, vzorec, vlastnosti. Nebezpečný prvek arsen - oblasti použití Arsen je kov nebo ne
Arsen- minerál ze třídy přírodních prvků, polokov, chemický vzorec As. Běžné nečistoty jsou Sb, S, Fe, Ag, Ni; méně často Bi a V. Obsah As v nativním arsenu dosahuje 98 %. Chemický prvek 15. skupiny (podle zastaralé klasifikace - hlavní podskupina páté skupiny) čtvrté periody periodické soustavy prvků; má atomové číslo 33. Arsen (surový arsen) je pevná látka extrahovaná z přírodních arsenopyritů. Existuje ve dvou hlavních formách: obyčejný, tzv. „kovový“ arsen, ve formě lesklých ocelově zbarvených krystalů, křehký, nerozpustný ve vodě, a žlutý arsen, krystalický, dosti nestabilní. Arsen se používá při výrobě disulfidu arsenu, broků, tvrdého bronzu a různých dalších slitin (cín, měď atd.)
Viz také:
STRUKTURA
Krystalová struktura arsenu je ditrigonálně-skalenohedrická symetrie. trigonální syngonie, c. S. L633L23PC. Krystaly jsou extrémně vzácné a mají romboedrický nebo pseudokubický habitus. Bylo identifikováno několik alotropních modifikací arsenu. Za normálních podmínek je kovový nebo šedý arsen (alfa arsen) stabilní. Krystalová mřížka šedého arsenu je romboedrická, vrstvená, s periodou a = 4,123 A, úhlem a = 54° 10′. Hustota (při teplotě 20 °C) 5,72 g/cm3; teplotní koeficient lineární expanze 3,36 10 stupňů; měrný elektrický odpor (teplota 0° C) 35 10 -6 ohm cm; NV = f 147; součinitel stlačitelnost (při teplotě 30° C) 4,5 x 10 -6 cm 2 /kg. Teplota tání alfa-arsenu je 816 °C při tlaku 36 atmosfér.
Pod bankomatem Arsen sublimuje pod tlakem při teplotě 615° C bez tání. Teplo sublimace 102 cal/g. Páry arsenu jsou bezbarvé, do teploty 800°C se skládají z molekul As 4, od 800 do 1700°C - ze směsi As 4 a As 2, nad teplotou 1700°C - pouze z As 2. Rychlou kondenzací par arsenu na povrchu chlazeném kapalným vzduchem vzniká žlutý arsen - průhledné měkké krystaly kubické soustavy o hustotě 1,97 g/cm 3 . Jsou známy i další metastabilní modifikace arsenu: beta-arsen - amorfní sklovitý, gama-arsen - žlutohnědý a delta-arsen - hnědý amorfní s hustotami 4,73; 4,97 a 5,10 g/cm3. Nad teplotou 270° C se tyto modifikace mění v šedý arsen.
VLASTNOSTI
Barva na čerstvém lomu je zinkově bílá, cínově bílá až světle šedá, rychle bledne v důsledku tvorby tmavě šedého laku; černá na zvětralém povrchu. Tvrdost na Mohsově stupnici 3 - 3,5. Hustota 5,63 - 5,8 g/cm3. Křehký. Diagnostikováno charakteristickým zápachem česneku při úderu. Dekolt je dokonalý podle (0001) a méně dokonalý podle (0112). Lom je zrnitý. Ud. hmotnost 5,63-5,78. Linka je šedá, cínovo-bílá. Lesk je kovový, silný (čerstvě nalomený), na zoxidovaném povrchu, který časem zčernal, rychle vybledne a zmatní. Je diamagnetický.
MORFOLOGIE
Arsen je obvykle pozorován ve formě krust se slinutým ledvinovitým povrchem, stalaktitů, lasturovitých útvarů, které při lomu odhalují krystalicko-zrnitou strukturu. Nativní arsen se celkem snadno pozná podle tvaru usazenin, zčernalého povrchu, výrazné specifické hmotnosti, silného kovového lesku v čerstvém lomu a dokonalé štěpnosti. Pod foukačkou se odpařuje bez tání (při teplotě asi 360°), vydává charakteristický česnekový zápach a vytváří na uhlí bílý povlak As 2 O 3 . Do kapalného stavu přechází až při zvýšeném vnějším tlaku. V uzavřené trubici tvoří zrcadlo arsenu. Při prudkém úderu kladivem vydává česnekovou vůni. PŮVOD
Arsen se vyskytuje v hydrotermálních ložiscích jako metakoloidní útvary v dutinách, zjevně vzniklé během posledních okamžiků hydrotermální aktivity. Ve spojení s ním lze nalézt arsen, antimon a vzácněji sirné sloučeniny niklu, kobaltu, stříbra, olova atd. různého složení a také nekovové minerály.
V literatuře existují náznaky sekundárního původu arsenu v zónách zvětrávání ložisek arsenových rud, což je obecně nepravděpodobné, protože za těchto podmínek je velmi nestabilní a rychle se oxiduje a zcela se rozkládá. Černé krusty se skládají z jemné směsi arsenu a arzenolitu (As 2 O 3). Nakonec se vytvoří čistý arzenolit.
V zemské kůře je koncentrace arsenu nízká a činí 1,5 ppm. Nachází se v půdě a minerálech a může se uvolňovat do ovzduší, vody a půdy větrnou a vodní erozí. Kromě toho se prvek dostává do atmosféry z jiných zdrojů. V důsledku sopečných erupcí se ročně uvolní do ovzduší asi 3 tisíce tun arsenu, mikroorganismy produkují 20 tisíc tun těkavého metylarsinu ročně a v důsledku spalování fosilních paliv se za rok uvolní 80 tisíc tun arsenu. stejné období.
Na území SSSR byl původní arsen nalezen v několika nalezištích. Z nich si všimneme sadonského hydrotermálního olovo-zinkového ložiska, kde byl opakovaně pozorován ve formě ledvinovitých hmot na krystalickém kalcitu s galenitem a sfaleritem. Na levém břehu řeky byly nalezeny velké ledvinovité akumulace původního arsenu se soustřednou lasturnatou strukturou. Chikoya (Zabajkalsko). V paragenezi s ním byl pozorován pouze kalcit ve formě lemů na stěnách tenkých žil protínajících staré krystalické břidlice. Ve formě úlomků (obr. 76) byl arsen nalezen také v oblasti sv. Jalinda, Amurskaya železnice atd. a na dalších místech.
Na řadě ložisek v Sasku (Freiberg, Schneeberg, Annaberg aj.) byl pozorován nativní arsen ve spojení s arsenovými sloučeninami kobaltu, niklu, stříbra, přírodního vizmutu atd. Všechny tyto a další nálezy tohoto minerálu jsou bez praktický význam.
APLIKACE
Arsen se používá k legování slitin olova používaných k přípravě broků, protože při odlévání broků věžovou metodou získávají kapky slitiny arsen-olovo přísně kulový tvar a navíc se výrazně zvyšuje pevnost a tvrdost olova. Arsen zvláštní čistoty (99,9999 %) se používá pro syntézu řady užitečných a důležitých polovodičových materiálů - arsenidů (například arsenid gallia) a dalších polovodičových materiálů s krystalovou mřížkou, jako je směs zinku. Sloučeniny sulfidu arsenu - orpiment a realgar - se používají v malířství jako barvy a v kožedělném průmyslu jako prostředky pro odstraňování ochlupení z pokožky. V pyrotechnice se realgar používá k výrobě „řeckého“ nebo „indického“ ohně, ke kterému dochází, když hoří směs realgaru se sírou a dusičnany (při hoření vytváří jasně bílý plamen).
Některé organoprvkové sloučeniny arsenu jsou chemické bojové látky, například lewisit.
Na počátku 20. století byly některé deriváty kakodylu, například salvarsan, používány k léčbě syfilis, postupem času byly tyto léky z lékařského využití pro léčbu syfilis vytlačeny jinými, méně toxickými a účinnějšími farmaceutickými léky, které neobsahují arsen.
Mnohé ze sloučenin arsenu ve velmi malých dávkách se používají jako léky v boji proti anémii a řadě dalších závažných onemocnění, protože mají klinicky patrný stimulační účinek na řadu specifických funkcí těla, zejména na krvetvorbu. Z anorganických sloučenin arsenu lze anhydrid arsenu využít v lékařství k přípravě pilulek a v zubní praxi ve formě pasty jako nekrotizující léčivo. Tento lék byl hovorově a hovorově nazýván „arsen“ a byl používán ve stomatologii pro lokální nekrózu zubního nervu. V současné době se arsenové přípravky pro svou toxicitu v zubní praxi používají jen zřídka. Nyní byly vyvinuty a používají se další metody bezbolestné nekrózy zubu nervu v lokální anestezii.
Arsen - As
KLASIFIKACE
| Strunz (8. vydání) | 1/B.01-10 |
| Nickel-Strunz (10. vydání) | 1.CA.05 |
| Dana (7. vydání) | 1.3.1.1 |
| Dana (8. vydání) | 1.3.1.1 |
| Ahoj, CIM Ref. | 1.33 |
Výskyt arsenu v přírodě
Arsen je stopový prvek. Obsah v zemské kůře je 1,7 10-4 % hmotnosti. Tato látka se může vyskytovat v nativním stavu a má vzhled kovových lesklých šedých skořápek nebo husté hmoty sestávající z malých zrn. Je známo asi 200 minerálů obsahujících arsen. Často se vyskytuje v malých koncentracích v olověných, měděných a stříbrných rudách. Dvě přírodní sloučeniny arsenu a síry jsou zcela běžné: oranžovo-červený transparentní realgar AsS a citrónově žlutý orpiment As2S3. Průmyslově významným nerostem je arzenopyrit (arsenpyrit) FeAsS nebo FeS2 FeAs2, těží se i pyrit arsenický - löllingit (FeAs2).Získávání arsenu
Existuje mnoho způsobů, jak získat arsen: sublimací přírodního arsenu, tepelným rozkladem pyritu arsenu, redukcí anhydridu arsenu atd. V současné době se pro získání kovového arsenu nejčastěji arsenpyrit zahřívá v muflových pecích bez přístupu vzduchu . Současně se uvolňuje arsen, jehož páry kondenzují a mění se v pevný arsen v železných trubkách vycházejících z pecí a ve speciálních keramických nádobách. Zbytek v pecích se pak zahřívá za přístupu vzduchu a poté se arsen přemění na As2O3. Kovový arsen se získává v poměrně malém množství a hlavní část rud obsahujících arsen se zpracovává na bílý arsen, tedy na oxid arsenitý - anhydrid arsenu As2O3.Použití arsenu
- Využití arsenu v metalurgii - používá se k legování slitin olova používaných k přípravě broků, protože při odlévání broků věžovou metodou získávají kapky slitiny arsen-olovo přísně kulový tvar a navíc se zvyšuje pevnost a tvrdost olova .
- Aplikace v elektrotechnice - Arsen zvláštní čistoty (99,9999%) se používá pro syntézu řady prakticky velmi cenných a důležitých polovodičových materiálů - arsenidů a komplexních polovodičů podobných diamantům.
- Aplikace jako barvivo - sloučeniny sulfidu arsenu - orpiment a realgar - se používají v malířství jako barvy.
- Aplikace v kožedělném průmyslu - používá se jako prostředek pro odstraňování chloupků z pokožky.
- Aplikace v pyrotechnice - realgar se používá k výrobě „řeckého“ nebo „indického“ ohně, ke kterému dochází, když hoří směs realgaru se sírou a ledkem (jasně bílý plamen).
- Využití v lékařství - mnohé ze sloučenin arsenu ve velmi malých dávkách se používají jako léky v boji proti anémii a řadě závažných onemocnění, protože mají klinicky významný stimulační účinek na řadu tělesných funkcí, zejména na krvetvorbu. Z anorganických sloučenin arsenu lze anhydrid arsenu využít v medicíně k přípravě pilulek a v zubní praxi ve formě pasty jako nekrotizující léčivo (stejný „arsen“, který se dává do zubního kanálku před odstraněním nervu a jeho plnění). V současnosti jsou arsenové preparáty v zubní praxi používány jen zřídka kvůli toxicitě a možnosti bezbolestné denervace zubu v lokální anestezii.
- Aplikace ve sklářské výrobě - oxid arsenitý dělá sklo „matné“, tzn. neprůhledný. Drobné přídavky této látky však sklo naopak odlehčují. Arsen je stále obsažen ve složení některých skel, například „vídeňského“ skla pro teploměry a polokrystaly.
Nejslibnější oblastí použití arsenu je bezesporu polovodičová technologie. Zvláštní význam v něm získaly arsenidy galia GaAs a indium InAs. Gallium arsenid je také potřebný pro důležitou oblast elektronických technologií - optoelektroniku, která se objevila v roce 1963...1965. na průsečíku fyziky pevných látek, optiky a elektroniky. Stejný materiál pomohl vytvořit první polovodičové lasery.
Proč se arsenidy ukázaly jako slibné pro polovodičovou technologii? Abychom na tuto otázku odpověděli, připomeňme si stručně některé základní pojmy fyziky polovodičů: „valenční pásmo“, „band gap“ a „vodivostní pásmo“.
Na rozdíl od volného elektronu, který může mít jakoukoli energii, elektron vázaný na atom může mít pouze určité, dobře definované energetické hodnoty. Energetické pásy jsou tvořeny z možných hodnot energie elektronů v atomu. Díky známému Pauliho principu nemůže počet elektronů v každé zóně překročit určité maximum. Pokud je zóna prázdná, pak se přirozeně nemůže podílet na tvorbě vodivosti. Elektrony zcela zaplněného pásu se také neúčastní vedení: protože neexistují žádné volné hladiny, vnější elektrické pole nemůže způsobit přerozdělení elektronů a tím vytvořit elektrický proud. Vedení je možné pouze v částečně naplněné zóně. Proto jsou tělesa s částečně vyplněným pásem klasifikována jako kovy a tělesa, jejichž energetické spektrum elektronových stavů se skládá z naplněných a prázdných pásů, jsou klasifikována jako dielektrika nebo polovodiče.
Připomeňme si také, že zcela vyplněné pásy v krystalech se nazývají valenční pásy, částečně vyplněné a prázdné pásy se nazývají vodivé pásy a energetický interval (neboli bariéra) mezi nimi je pásmová mezera.
Hlavním rozdílem mezi dielektrikem a polovodičem je přesně pásmová mezera: pokud je k jejímu překonání potřeba energie větší než 3 eV, pak je krystal klasifikován jako dielektrikum, a pokud je menší, je klasifikován jako polovodič.
Arsenidy prvků skupiny III mají oproti klasickým polovodičům skupiny IV - germanium a křemík - dvě výhody. Pásmová mezera a pohyblivost nosičů náboje v nich se mohou měnit v širších mezích. A čím mobilnější jsou nosiče náboje, tím vyšší frekvence může polovodičové zařízení provozovat. Šířka bandgap se volí v závislosti na účelu zařízení.
Pro usměrňovače a zesilovače určené pro provoz při zvýšených teplotách se tedy používá materiál s velkou zakázanou šířkou pásma a pro chlazené přijímače infračerveného záření materiál s malou šířkou pásma.
Gallium arsenid si získal zvláštní oblibu, protože má dobré elektrické vlastnosti, které si udržuje v širokém teplotním rozsahu – od mínus do plus 500 °C. Pro srovnání uvádíme, že arsenid india, který není v elektrických vlastnostech horší než GaAs, je začíná ztrácet již při pokojové teplotě, germanium - při 70...80 a křemík - při 150...200°C.
Arsen se také používá jako dopant, který dodává „klasickým“ polovodičům (Si, Ge) určitý typ vodivosti. V tomto případě se v polovodiči vytvoří tzv. přechodová vrstva a podle účelu krystalu se dotuje tak, aby se získala přechodová vrstva v různých hloubkách. V krystalech určených pro výrobu diod je „skrytá“ hlouběji; pokud jsou solární články vyrobeny z polovodičových krystalů, pak hloubka přechodové vrstvy není větší než jeden mikrometr.
Arsen se také používá jako cenná přísada v metalurgii neželezných kovů. Přídavek 0,2...1 % As k olově tedy výrazně zvyšuje jeho tvrdost. Broky jsou například vždy vyrobeny z olova legovaného arsenem - jinak nelze získat přísně kulovité pelety.
Přídavek 0,15...0,45 % arsenu k mědi zvyšuje její pevnost v tahu, tvrdost a odolnost proti korozi při práci v plynném prostředí. Arsen navíc zvyšuje tekutost mědi během odlévání a usnadňuje proces tažení drátu.
Arsen se přidává do některých typů bronzu, mosazi, babbittu a tiskařských slitin.
A přitom arsen velmi často hutníkům škodí. Při výrobě oceli a mnoha barevných kovů záměrně komplikují proces, aby z kovu odstranili veškerý arsen. Přítomnost arsenu v rudě činí produkci škodlivou. Škodlivý dvakrát: za prvé pro lidské zdraví; za druhé, pro kovy - významné nečistoty arsenu zhoršují vlastnosti téměř všech kovů a slitin.
Všechna spojení arsen, zředěný ve vodě a mírně kyselém prostředí (např. žaludeční šťáva), je extrémně toxický; Limit maximální koncentrace arsenu v ovzduší a jeho souvislost. (kromě AsH3) v přepočtu na arsen 0,5 mg/m3. Conn. As (III) jsou toxičtější než comp. Jako (V). Z inorg. spoj. Zvláště nebezpečné jsou As2O3 a AsH3. Při práci s arsenem a jeho sloučeninami. nutné: kompletní utěsnění zařízení, odstranění prachu a plynů intenzivní ventilací, osobní hygiena (neprachový oděv, brýle, rukavice, plynová maska), častý lékařský dohled; Ženy a mladiství nesmějí pracovat. Při akutní otravě arsenem je pozorováno zvracení, bolesti břicha, průjem a centrální deprese. nervový systém. Pomoc a antidota při otravě arsenem: užívání vodných roztoků Na2S2O3, výplach žaludku, užívání mléka a tvarohu; charakteristický protijed - unitiol. Zvláštním problémem je odstraňování arsenu z výfukových plynů, technol. vody a vedlejší produkty zpracování rud a koncentrátů neželezných a vzácných kovů a železa. Naíb. Slibnou metodou pro pohřbívání arsenu je jeho přeměna na prakticky nerozpustná sulfidová skla.
Arsen je znám již od starověku. Aristoteles také zmínil jeho povahu. sloučeniny síry. Není známo, kdo jako první získal elementární arsen; tento úspěch je obvykle připisován Albertu Magnusovi ca. 1250. Chem. arsen byl uznán jako prvek A. Lavoisierem v roce 1789.
Jedná se o prvek č. 33, který má zaslouženě špatnou pověst, a přesto je v mnoha případech velmi užitečný.
Obsah arsenu v zemské kůře je pouze 0,0005 %, ale tento prvek je poměrně aktivní, a proto minerálů obsahujících arsen je přes 120. Hlavním průmyslovým minerálem arsenu je arsenopyrit FeAsS. Velká ložiska mědi a arsenu jsou v USA, Švédsku, Norsku a Japonsku, ložiska arsenu a kobaltu v Kanadě a ložiska arsenu a cínu v Bolívii a Anglii. Kromě toho jsou v USA a Francii známá ložiska zlata a arsenu. Rusko má četná ložiska arsenu v Jakutsku a na Kavkaze, ve střední Asii a na Uralu, na Sibiři a na Čukotce, v Kazachstánu a Zabajkalsku. Arsen je jedním z mála prvků, po kterých je poptávka menší než schopnost je vyrobit. Světová produkce arsenu (bez socialistických zemí) v přepočtu na As2O3 je cca. 50 tisíc tun (1983); Z nich se získává ~11 tun elementárního arsenu zvláštní čistoty pro syntézu polovodičových sloučenin.
Rentgenová fluorescenční metoda pro analýzu arsenu je na rozdíl od chemické metody poměrně jednoduchá a bezpečná. Čistý arsen se lisuje do tablet a používá se jako standard. GOST 1293.4-83, GOST 1367.1-83, GOST 1429.10-77, GOST 2082.5-81, GOST 2604.11-85, GOST 6689.13-92, GOST 11739.14-99 Stanovení se provádí pomocí rentgenového spektrometru Nejosvědčenějšími spektrometry v této oblasti jsou edx 3600 B a edx 600.
Arsen (název pochází ze slova myš, používané k návnadě myší) je třicátým třetím prvkem periodické tabulky. Týká se polokovů. V kombinaci s kyselinou netvoří soli, je kyselinotvornou látkou. Může tvořit alotropní modifikace. Arsen má tři v současnosti známé struktury krystalové mřížky. Žlutý arsen vykazuje vlastnosti typického nekovu, amorfní arsen je černý a nejstabilnější kovový arsen je šedý. V přírodě se nejčastěji vyskytuje ve formě sloučenin, méně často ve volném stavu. Nejběžnější jsou sloučeniny arsenu s kovy (arsenidy), jako je železo arsen (arsenpyrit, jedovatý pyrit), nikl (kupfernickel, tak pojmenovaný kvůli své podobnosti s měděnou rudou). Arsen je málo aktivní prvek, nerozpustný ve vodě a jeho sloučeniny jsou klasifikovány jako málo rozpustné látky. Při zahřívání dochází k oxidaci arsenu, při pokojové teplotě tato reakce probíhá velmi pomalu.
Všechny sloučeniny arsenu jsou velmi silné toxiny, které mají negativní vliv nejen na gastrointestinální trakt, ale také na nervový systém. Historie zná mnoho senzačních případů otrav arsenem a jeho deriváty. Sloučeniny arsenu se používaly jako jed nejen ve středověké Francii, znali je i ve starém Římě a Řecku. Obliba arsenu jako silného jedu se vysvětluje tím, že je téměř nemožné ho v potravinách zjistit, nemá ani vůni ani chuť. Při zahřívání se mění na oxid arsenitý. Diagnostika otravy arsenem je poměrně obtížná, protože má podobné příznaky jako různé nemoci. Nejčastěji se otrava arsenem zaměňuje s cholerou.
Kde se arsen používá?
Navzdory své toxicitě se deriváty arsenu používají nejen k vnadění myší a krys. Protože čistý arsen má vysokou elektrickou vodivost, používá se jako dopant, který dodává požadovaný typ vodivosti polovodičům, jako je germanium a křemík. V metalurgii neželezných kovů se jako přísada používá arsen, který dodává slitinám pevnost, tvrdost a odolnost proti korozi v plynném prostředí. Ve sklářství se v malém množství přidává k rozjasnění skla, navíc je součástí slavného „vídeňského skla“. Nikelin se používá k barvení skla do zelena. V koželužském průmyslu se sloučeniny síranu arsenitého používají při zpracování kůží k odstranění chlupů. Arsen je součástí laků a barev. V dřevozpracujícím průmyslu se arsen používá jako antiseptikum. V pyrotechnice se „řecký oheň“ vyrábí ze sloučenin sulfidu arsenu a používá se při výrobě zápalek. Některé sloučeniny arsenu se používají jako chemické bojové látky. Toxické vlastnosti arsenu se využívají v zubní praxi k zabíjení zubní dřeně. V lékařství se arsenové přípravky používají jako lék, který zvyšuje celkový tonus těla, ke stimulaci zvýšení počtu červených krvinek. Arsen má inhibiční účinek na tvorbu leukocytů, proto se používá při léčbě některých forem leukémie. Je známo obrovské množství léčivých přípravků, které jsou na bázi arsenu, ale v poslední době jsou postupně nahrazovány méně toxickými léky.
Navzdory své toxicitě je arsen jedním z nejdůležitějších prvků. Při práci s jeho připojeními musíte dodržovat bezpečnostní pravidla, která pomohou vyhnout se nežádoucím následkům.
Arsen(lat. arsenicum), as, chemický prvek skupiny V periodického systému Mendělejeva, atomové číslo 33, atomová hmotnost 74,9216; ocelově šedé krystaly. Prvek se skládá z jednoho stabilního izotopu 75 as.
Historický odkaz. Přírodní sloučeniny minerálů se sírou (orpiment jako 2 s 3, realgar jako 4 s 4) znaly národy starověkého světa, kteří tyto minerály používali jako léky a barvy. Byl také znám produkt spalování M. sulfidů - M. oxid (iii) jako 2 o 3 („bílé M.“). Jméno arsenik o n nacházíme již u Aristotela; je odvozeno z řec. a rsen - silný, odvážný a sloužil k označení sloučenin M (podle jejich silného účinku na organismus). Předpokládá se, že ruský název pochází od „myš“ (z použití M. přípravků na hubení myší a krys). Příjem M. ve svobodném stavu se připisuje Albert Veliký(asi 1250). V roce 1789 A. Lavoisier zařadil M. do seznamu chemických prvků.
Distribuce v přírodě. Průměrný obsah kovu v zemské kůře (clarke) je 1,7 × 10 -4 % (hmot.), v takovém množství je přítomen ve většině vyvřelých hornin. Vzhledem k tomu, že sloučeniny M. jsou při vysokých teplotách těkavé, prvek se během magmatických procesů nehromadí; koncentruje se, sráží se z horkých hlubokých vod (spolu se s, se, sb, fe, co, ni, cu a dalšími prvky). Při sopečných erupcích se minerály dostávají do atmosféry ve formě svých těkavých sloučenin. Vzhledem k tomu, že M. je multivalentní, je jeho migrace značně ovlivněna redoxním prostředím. V oxidačních podmínkách zemského povrchu vznikají arzeničnany (jako 5+) a arsenitany (jako 3+). Jedná se o vzácné minerály, vyskytující se pouze v oblastech ložisek nerostných surovin, původní minerál a jako 2+ minerály jsou ještě méně časté. Z četných minerálů M. (asi 180) má primární průmyslový význam pouze arzenopyritový feas.
Malá množství M. jsou nezbytná pro život. V oblastech s ložisky nerostů a činností mladých sopek však půdy místy obsahují až 1 % kovu, což je spojeno s chorobami hospodářských zvířat a odumíráním vegetace. Akumulace M. je charakteristická zejména pro krajiny stepí a pouští, v jejichž půdách je M. neaktivní. Ve vlhkém podnebí se M. snadno vyplavuje z půdy.
V živé hmotě je průměrně 3 × 10 -5 % M, v řekách 3 × 10 -7 %. M., přivedený řekami do oceánu, se poměrně rychle usadí. V mořské vodě je pouze 1 x 10 -7 % M, ale v jílech a břidlicích je to 6,6 x 10 -4 %. Sedimentární železné rudy a feromanganové uzliny jsou často obohaceny o M.
Fyzikální a chemické vlastnosti. M. má několik alotropních modifikací. Za normálních podmínek je nejstabilnější tzv. kovová neboli šedá, M. (a -as) - ocelově šedá křehká krystalická hmota; čerstvě rozlomený má kovový lesk, na vzduchu rychle bledne, protože je pokryt tenkým filmem 2 o 3. Krystalová mřížka šedé M. je romboedrická ( A= 4,123 a, úhel a = 54°10", X= 0,226), vrstvené. Hustota 5,72 g/cm 3(při 20 °C), elektrický odpor 35 10 -8 ohm? m nebo 35 10 -6 ohm? cm, teplotní koeficient elektrického odporu 3,9 10 -3 (0°-100 °c), tvrdost podle Brinella 1470 Mn/m2 nebo 147 kgf/mm 2(3-4 podle Mohse); M. diamagnetický. Pod atmosférickým tlakem kov sublimuje při 615 °C bez tání, protože trojný bod a-as leží při 816 °C a tlaku 36 na. M. pára se skládá ze 4 molekul do 800 °C, nad 1700 °C - pouze ze 2. Když pára kovu kondenzuje na povrchu chlazeném kapalným vzduchem, vzniká žlutý kov - průhledné krystaly, měkké jako vosk, s hustotou 1,97 g/cm 3, svými vlastnostmi podobné bílé fosfor. Při světle nebo slabém zahřátí přechází do šedé M. Známé jsou i sklovité amorfní modifikace: černá M. a hnědá M., které při zahřátí nad 270°c přecházejí do šedé M.
Konfigurace vnějších elektronů atomu M. 3 d 10 4 s 2 4 p 3. Ve sloučeninách má M oxidační stavy + 5, + 3 a – 3. Šedý M je výrazně méně chemicky aktivní než fosfor. Při zahřátí na vzduchu nad 400 °C M hoří a tvoří se jako 2 o 3. M se spojuje přímo s halogeny; za normálních podmínek asf 5 - plyn; asf 3, ascl 3, asbr 3 - bezbarvé, vysoce těkavé kapaliny; asi 3 a jako 2 l 4 - červené krystaly. Zahřeje-li se M. se sírou, získají se tyto sulfidy: oranžově červené jako 4 s 4 a citrónově žluté jako 2 s 3. Světle žlutý sulfid jako 2 s 5 se vysráží průchodem h 2 s do ledem chlazeného roztoku kyseliny arsenové (nebo jejích solí) v dýmavé kyselině chlorovodíkové: 2 h 3 aso 4 + 5 h 2 s = jako 2 s 5 + 8 h 2 o ; Při asi 500 °C se rozkládá na 2 s 3 a síru. Všechny M. sulfidy jsou nerozpustné ve vodě a zředěných kyselinách. Silná oxidační činidla (směsi hno 3 + hcl, hcl + kclo 3) je přeměňují na směs h 3 aso 4 a h 2 so 4. Sulfid jako 2 s 3 se snadno rozpouští v sulfidech a polysulfidech amonných a alkalických kovů, tvoří soli kyselin - thioarsen h 3 ass 3 a thioarsen h 3 ass 4. S kyslíkem M. vytváří oxidy: M. oxid (iii) jako 2 o 3 - anhydrid arsenu a M. oxid (v) jako 2 o 5 - anhydrid arsenu. První z nich vzniká působením kyslíku na kov nebo jeho sulfidy, například 2as 2 s 3 + 9o 2 = 2as 2 o 3 + 6so 2. Jak 2 o 3 páry kondenzují do bezbarvé sklovité hmoty, která se postupem času stává neprůhlednou v důsledku tvorby malých krychlových krystalů, hustota 3,865 g/cm 3. Hustota páry odpovídá vzorci 4 o 6: nad 1800 °C se pára skládá z 2 o 3. Ve 100 G voda se rozpouští 2.1 G jako 2 o 3 (při 25 °C). M. oxid (iii) je amfoterní sloučenina s převahou kyselých vlastností. Soli (arsenity) odpovídající kyselinám orthoarsenovým h 3 aso 3 a metaarsenovým haso 2 jsou známé; samotné kyseliny nebyly získány. Ve vodě jsou rozpustné pouze arsenitany alkalických kovů a amonné. jako 2 o 3 a arsenity jsou obvykle redukční činidla (například jako 2 o 3 + 2i 2 + 5h 2 o = 4hi + 2h 3 aso 4), ale mohou to být také oxidační činidla (například jako 2 o 3 + 3c = 2as + 3co).
M. oxid (v) se získává zahříváním kyseliny arsenové h 3 aso 4 (asi 200 °C). Je bezbarvý, při cca 500°C se rozkládá na 2 o 3 a o 2. Kyselina arsenová se získává působením koncentrovaného hno 3 na jako nebo jako 2 o 3. Soli kyseliny arsenité (arsenáty) jsou nerozpustné ve vodě, s výjimkou solí alkalických kovů a amonných solí. Jsou známy soli, které odpovídají kyselinám orthoarsenová h 3 aso 4, metaarsenová haso 3 a pyroarsenová kyselina h 4 jako 2 o 7; poslední dvě kyseliny nebyly získány ve volném stavu. Při tavení s kovy tvoří kov většinou sloučeniny ( arsenidy).
Příjem a použití . M. se průmyslově vyrábí zahříváním pyritů arsenových:
feass = fes + as
nebo (méně často) snížení o 2 až 3 s uhlím. Oba procesy se provádějí v retortách vyrobených ze žáruvzdorné hlíny, napojených na jímač pro kondenzaci par M. Anhydrid arsenu se získává oxidativním pražením arsenových rud nebo jako vedlejší produkt pražení polymetalických rud, které téměř vždy obsahují M. Během oxidační pražení, protože se tvoří 2 až 3 páry, které kondenzují do záchytných komor. Surový jako 2 o 3 se čistí sublimací při 500-600 °C. Čištěný jako 2 o 3 se používá k výrobě M. a jeho přípravků.
Do olova používaného pro výrobu střelných broků se přidávají drobné přísady M (0,2-1,0 % hm.) (M zvyšuje povrchové napětí roztaveného olova, díky čemuž brok získává tvar blízký kulovitému tvaru; M mírně zvyšuje tvrdost olova). Jako částečná náhrada antimonu je M. obsažen v některých babbittech a tiskařských slitinách.
Čistý M. není jedovatý, ale všechny jeho sloučeniny, které jsou rozpustné ve vodě nebo vlivem žaludeční šťávy mohou přejít do roztoku, jsou prudce jedovaté; zvláště nebezpečné arsenózní vodík. Z M sloučenin používaných při výrobě je nejtoxičtější anhydrid arsenu. Téměř všechny sulfidové rudy neželezných kovů, stejně jako železný (sírový) pyrit, obsahují kovové příměsi. Proto při jejich oxidačním pražení spolu s oxidem siřičitým vždy vzniká tak 2, jako 2 o 3; Většina z nich kondenzuje v kouřových kanálech, ale při absenci nebo nízké účinnosti úpravenských zařízení odnášejí výfukové plyny z rudných pecí znatelné množství 2 až 3. Čistá M., ač není jedovatá, je při skladování na vzduchu vždy pokryta povlakem jedovatých jako 2 o 3. Bez řádného větrání je leptání kovů (železo, zinek) průmyslovou kyselinou sírovou nebo chlorovodíkovou s příměsí kovů extrémně nebezpečné, protože vzniká vodík arsen.
S. A. Pogodin.
M. v těle. Tak jako stopový prvek M. je všudypřítomný v živé přírodě. Průměrný obsah M v půdách je 4 · 10 -4 %, v rostlinných popelech - 3 · 10 -5 %. Obsah M v mořských organismech je vyšší než u suchozemských organismů (u ryb 0,6-4,7 mg v 1 kg hrubá hmota se hromadí v játrech). Průměrný obsah M v lidském těle je 0,08-0,2 mg/kg. V krvi se M. koncentruje v erytrocytech, kde se váže na molekulu hemoglobinu (a globinová frakce obsahuje dvojnásobek hemu). Jeho největší množství (na 1 G tkáně) se nachází v ledvinách a játrech. Hodně M. se nachází v plicích a slezině, kůži a vlasech; poměrně málo - v mozkomíšním moku, mozku (hlavně hypofýze), pohlavních žlázách atd. V tkáních se M. nachází v hlavní bílkovinné frakci, mnohem méně ve frakci rozpustné v kyselinách a jen malá část je nacházející se v lipidové frakci. M. se účastní redoxních reakcí: oxidační štěpení komplexních sacharidů, fermentace, glykolýza aj. Sloučeniny M. se v biochemii používají jako specifické inhibitory enzymy pro studium metabolických reakcí.
M. v lékařství. Organické sloučeniny M. (aminarson, miarsenol, novarsenal, osarsol) se používají především k léčbě syfilis a protozoálních onemocnění. Anorganické přípravky M. - arsenitan sodný (arzeničnan sodný), arsenitan draselný (arzeničnan draselný), anhydrid arsenu jako 2 o 3, jsou předepisovány jako obecné posilující a tonizační prostředky. Při místní aplikaci mohou anorganické přípravky M. způsobit nekrotizující účinek bez předchozího podráždění, takže tento proces je téměř bezbolestný; Tato vlastnost, která je nejvýraznější při 2 o 3, se využívá ve stomatologii k ničení zubní dřeně. K léčbě lupénky se používají i anorganické M. přípravky.
Uměle získané radioaktivní izotopy M. 74 as (t 1 / 2 = 17,5 dní) a 76 as (ti/2 = 26,8 h) se používají k diagnostickým a terapeutickým účelům. S jejich pomocí se objasní lokalizace mozkových nádorů a určí se stupeň radikality jejich odstranění. Radioaktivní M. se někdy užívá při nemocech krve a pod.
Podle doporučení Mezinárodní komise pro radiační ochranu je maximální přípustný obsah 76 v těle 11 mccurie. Podle hygienických norem přijatých v SSSR jsou maximální přípustné koncentrace 76 jako ve vodě a otevřených nádržích 1 10 -7 curie/l, ve vzduchu pracovních prostor 5 10 -11 curie/l. Všechny přípravky M. jsou prudce jedovaté. V případě akutní otravy jsou pozorovány silné bolesti břicha, průjem a poškození ledvin; Kolaps a křeče jsou možné. Při chronických otravách jsou nejčastější poruchy trávicího traktu, katary sliznic dýchacích cest (faryngitida, laryngitida, bronchitida), kožní léze (exantém, melanóza, hyperkeratóza) a poruchy citlivosti; je možný rozvoj aplastické anémie. Při léčbě otrav M. léky má největší význam unitiol.
Opatření k prevenci průmyslových otrav by měla směřovat především k mechanizaci, utěsnění a odprášení technologického procesu, vytvoření účinného větrání a zajištění pracovníků osobními ochrannými pracovními prostředky před expozicí prachu. Jsou nutné pravidelné lékařské prohlídky pracovníků. Předběžné lékařské prohlídky se provádějí při najímání a u zaměstnanců - jednou za šest měsíců.
lit.: Remi G., Kurz anorganické chemie, přel. z němčiny, díl 1, M., 1963, str. 700-712; Pogodin S. A., Arsenic, v knize: Brief chemical encyclopedia, vol. 3, M., 1964; Škodlivé látky v průmyslu obecně. vyd. N. V. Lazareva, 6. vydání, část 2, Leningrad, 1971.
stáhnout abstrakt
Někteří, kteří zemřeli na choleru ve středověku, na ni nezemřeli. Příznaky onemocnění jsou podobné těm otrava arsenem.
Když si to středověcí obchodníci uvědomili, začali nabízet trioxid prvku jako jed. Látka. Smrtelná dávka je pouze 60 gramů.
Byly rozděleny na porce, podávané po několik týdnů. V důsledku toho nikdo neměl podezření, že muž nezemřel na choleru.
Chuť arsenu není cítit v malých dávkách, např. v jídle nebo nápojích. V moderní realitě samozřejmě žádná cholera neexistuje.
Lidé se arsenu bát nemusí. Spíše jsou to myši, kdo se musí bát. Toxická látka je druh jedu pro hlodavce.
Mimochodem, prvek je pojmenován na jejich počest. Slovo „arsen“ existuje pouze v rusky mluvících zemích. Oficiální název látky je arsenicum.
Označení v – As. Sériové číslo je 33. Na jeho základě můžeme předpokládat kompletní výčet vlastností arsenu. Ale nepředpokládejme. Na problém se určitě podíváme.
Vlastnosti arsenu
Latinský název prvku se překládá jako „silný“. Zjevně se to týká účinku látky na tělo.
Při opilosti začíná zvracení, trápí se trávení, žaludek se obrací a činnost nervové soustavy je částečně blokována. ani jeden z těch slabších.
K otravě dochází z jakékoli alotropní formy látky. Alltropie je existence projevů stejné věci, které se liší strukturou a vlastnostmi. živel. Arsen nejstabilnější v kovové formě.
Ocelově šedé romboedrické jsou křehké. Jednotky mají charakteristický kovový vzhled, ale při kontaktu s vlhkým vzduchem zmatní.
Arsen - kov, jehož hustota je téměř 6 gramů na centimetr krychlový. Zbývající formy prvku mají nižší indikátor.
Na druhém místě je amorfní arsen. Charakteristika prvku: - téměř černá barva.
Hustota této formy je 4,7 gramů na centimetr krychlový. Navenek se materiál podobá.
Obvyklý stav arsenu pro obyčejné lidi je žlutý. Kubická krystalizace je nestabilní a při zahřátí na 280 stupňů Celsia nebo pod vlivem prostého světla se stává amorfní.
Proto jsou žluté měkké, jako ve tmě. Navzdory barvě jsou agregáty průhledné.
Z řady úprav prvku je patrné, že se jedná pouze o polovinu kovu. Jednoznačná odpověď na otázku zní: „ Arsen je kov nebo nekov", Ne.
Chemické reakce slouží jako potvrzení. 33. prvek je kyselinotvorný. Samotné pobývání v kyselině však nedává.
Kovy dělají věci jinak. V případě arsenu nevycházejí ani při kontaktu s jedním z nejsilnějších.
Sloučeniny podobné soli se „rodí“ při reakcích arsenu s aktivními kovy.
To se týká oxidačních činidel. 33. látka interaguje pouze s nimi. Pokud partner nemá výrazné oxidační vlastnosti, k interakci nedojde.
To platí i pro alkálie. to znamená, arsen je chemický prvek docela inertní. Jak to tedy můžete získat, když je seznam reakcí velmi omezený?
Těžba arsenu
Arsen se těží jako vedlejší produkt jiných kovů. Oddělí se a zůstane 33. látka.
V přírodě existují sloučeniny arsenu s dalšími prvky. Právě z nich se získává 33. kov.
Proces je ziskový, protože spolu s arsenem jsou často , , a .
Nachází se v zrnité hmotě nebo krychlových krystalech cínové barvy. Někdy je tam žlutý odstín.
Sloučenina arsenu A kov Ferrum má „bratru“, ve kterém je místo 33. látky . Jedná se o obyčejný pyrit zlaté barvy.
Agregáty jsou podobné arsenové verzi, ale nemohou sloužit jako arsenová ruda, i když také obsahují arsen jako nečistotu.
Arsen se mimochodem vyskytuje také v obyčejné vodě, ale opět jako nečistota.
Množství prvku na tunu je tak malé, ale ani těžba vedlejších produktů nedává smysl.
Pokud by byly světové zásoby arsenu rovnoměrně rozloženy v zemské kůře, bylo by to pouhých 5 gramů na tunu.
Prvek tedy není běžný, jeho množství je srovnatelné s , , .
Pokud se podíváte na kovy, se kterými arsen tvoří minerály, pak se to netýká pouze kobaltu a niklu.
Celkový počet minerálů 33. prvku dosahuje 200. Nalezena je také nativní forma látky.
Jeho přítomnost se vysvětluje chemickou inertností arsenu. Hrdina, který se tvoří vedle prvků, které nemají reakce, zůstává v nádherné izolaci.
V tomto případě se často získávají jehlovité nebo krychlové agregáty. Obvykle rostou společně.
Použití arsenu
Prvek arsen patří duální, nejen vykazující vlastnosti kovu i nekovu.
Vnímání živlu lidstvem je také dvojí. V Evropě byla 33. látka vždy považována za jed.
V roce 1733 dokonce vydali dekret zakazující prodej a nákup arsenu.
V Asii je „jed“ používán lékaři již 2000 let při léčbě lupénky a syfilis.
Moderní lékaři prokázali, že 33. prvek napadá proteiny, které vyvolávají onkologii.
Na stranu Asiatů se ve 20. století postavili i někteří evropští lékaři. V roce 1906 například západní lékárníci vynalezli lék salvarsan.
Stal se prvním v oficiální medicíně a používal se proti řadě infekčních nemocí.
Je pravda, že imunita vůči léku, stejně jako jakýkoli konstantní příjem arsenu v malých dávkách, je vyvinuta.
Účinné jsou 1-2 cykly léku. Pokud se vyvinula imunita, lidé mohou přijmout smrtelnou dávku prvku a zůstat naživu.
Kromě lékařů se o 33. prvek začali zajímat metalurgové, kteří jej začali přidávat k výrobě broků.
Vyrábí se na základě, který je součástí těžké kovy. Arsen zvyšuje olovo a umožňuje jeho rozstřikům při odlévání získat kulový tvar. Je to správné, což zlepšuje kvalitu frakce.
Arsen najdeme i v teploměrech, respektive v nich. Jmenuje se vídeňský, smíšený s oxidem 33. látky.
Směs slouží jako čiřidlo. Arsen byl také používán skláři starověku, ale jako přísada do matování.
Sklo se stává neprůhledným, když je v něm výrazná příměs toxického prvku.
Při pozorování proporcí mnoho sklářů onemocnělo a předčasně zemřelo.
A specialisté na koželužny používají sulfidy arsen.
Živel hlavní podskupiny Skupina 5 periodické tabulky je součástí některých barev. V kožedělném průmyslu pomáhá arsenikum odstraňovat chloupky z.
Cena arsenu
Čistý arsen je nejčastěji nabízen v kovové podobě. Ceny jsou stanoveny za kilogram nebo tunu.
1000 gramů stojí asi 70 rublů. Pro hutníky nabízejí hotové například arsen a měď.
V tomto případě účtují 1500-1900 rublů za kilogram. Anhydrit arsenu se také prodává v kilogramech.
Používá se jako kožní lék. Původce je nekrotický, to znamená, že znecitliví postiženou oblast a zabíjí nejen původce onemocnění, ale i samotné buňky. Metoda je radikální, ale účinná.
