Ano ang arsenic? Mga katangian, katangian at aplikasyon

2024 May -akda: Angel Austin | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 05:44

Ang

Arsenic ay isang kemikal na elemento ng nitrogen group (pangkat 15 ng periodic table). Ito ay isang malutong na substance (α-arsenic) na kulay abo na may metal na kinang na may rhombohedral na kristal na sala-sala. Kapag pinainit sa 600°C, Bilang sublimates. Kapag pinalamig ang singaw, lumilitaw ang isang bagong pagbabago - dilaw na arsenic. Sa itaas 270°C, lahat ng As form ay nagiging itim na arsenic.

Kasaysayan ng pagtuklas

Ang

Arsenic ay kilala nang matagal bago ito nakilala bilang isang kemikal na elemento. Noong ika-4 na siglo. BC e. Binanggit ni Aristotle ang isang sangkap na tinatawag na sandarak, na ngayon ay pinaniniwalaan na realgar, o arsenic sulfide. At noong ika-1 siglo A. D. e. inilarawan ng mga manunulat na sina Pliny the Elder at Pedanius Dioscorides ang orpiment - ang pangkulay Bilang₂S₃. Sa siglo XI. n. e. tatlong uri ng "arsenic" ang nakilala: puti (Bilang₄O₆), dilaw (Bilang₂ S ₃) at pula (Bilang₄S₄). Ang elemento mismo ay malamang na unang ibinukod noong ika-13 siglo ni Albert the Great, na napansin ang hitsura ng isang bagay na tulad ng metal kapag arsenicum, isa pang pangalan na As₂S₃ , pinainit ng sabon. Ngunit walang katiyakan na ang natural scientist na ito ay nakatanggap ng purong arsenic. Ang unang tunay na katibayan ng paghihiwalay ng isang purong kemikal na elementomay petsang 1649. Ang Aleman na parmasyutiko na si Johann Schroeder ay naghanda ng arsenic sa pamamagitan ng pag-init ng oksido nito sa pagkakaroon ng karbon. Nang maglaon, napagmasdan ni Nicolas Lemery, isang Pranses na manggagamot at chemist, ang pagbuo ng elementong kemikal na ito sa pamamagitan ng pag-init ng pinaghalong oxide, sabon at potash nito. Sa simula ng ika-18 siglo, kilala na ang arsenic bilang isang natatanging semimetal.

Prevalence

Sa crust ng lupa, ang konsentrasyon ng arsenic ay mababa at umaabot sa 1.5 ppm. Ito ay nangyayari sa lupa at mineral at maaaring ilabas sa hangin, tubig at lupa sa pamamagitan ng hangin at pagguho ng tubig. Bilang karagdagan, ang elemento ay pumapasok sa kapaligiran mula sa iba pang mga mapagkukunan. Bilang resulta ng mga pagsabog ng bulkan, humigit-kumulang 3 libong tonelada ng arsenic ang inilabas sa hangin bawat taon, ang mga mikroorganismo ay bumubuo ng 20 libong tonelada ng pabagu-bago ng methylarsine bawat taon, at bilang resulta ng nasusunog na fossil fuels, 80 libong tonelada ang pinakawalan sa parehong panahon..

Sa kabila ng katotohanan na ang As ay isang nakamamatay na lason, ito ay isang mahalagang bahagi ng pagkain ng ilang mga hayop at posibleng mga tao, kahit na ang kinakailangang dosis ay hindi lalampas sa 0.01 mg / araw.

Ang

Arsenic ay napakahirap na gawing nalulusaw sa tubig o pabagu-bago ng isip. Ang katotohanan na ito ay medyo mobile ay nangangahulugan na ang malalaking konsentrasyon ng sangkap sa anumang lugar ay hindi maaaring lumitaw. Sa isang banda, ito ay mabuti, ngunit sa kabilang banda, ang kadalian ng pagkalat nito ay ang dahilan kung bakit ang arsenic pollution ay nagiging isang pagtaas ng problema. Dahil sa mga aktibidad ng tao, pangunahin sa pamamagitan ng pagmimina at pagtunaw, lumilipat ang isang karaniwang hindi kumikilos na elemento ng kemikal, at ngayon ay matatagpuan ito hindi lamang sa mga lugar.natural na konsentrasyon nito.

Ang dami ng arsenic sa crust ng lupa ay humigit-kumulang 5 g bawat tonelada. Sa kalawakan, ang konsentrasyon nito ay tinatantya sa 4 na mga atomo bawat milyong mga atomo ng silikon. Ang elementong ito ay laganap. Ang isang maliit na halaga ay naroroon sa katutubong estado. Bilang isang patakaran, ang mga pormasyon ng arsenic na may kadalisayan na 90-98% ay matatagpuan kasama ng mga metal tulad ng antimony at pilak. Karamihan sa mga ito, gayunpaman, ay kasama sa komposisyon ng higit sa 150 iba't ibang mga mineral - sulfides, arsenides, sulfoarsenides at arsenites. Ang Arsenopyrite FeAsS ay isa sa mga pinakakaraniwang mineral na nagdadala ng As. Ang iba pang karaniwang arsenic compound ay mga realgar mineral As₄S_4, orpiment As₂S _3, lellingite FeAs₂ at i-enrgite ang Cu₃AsS₄. Ang arsenic oxide ay karaniwan din. Karamihan sa substance na ito ay isang by-product ng smelting copper, lead, cob alt at gold ores.

Sa kalikasan, mayroon lamang isang stable isotope ng arsenic - ⁷⁵As. Sa mga artificial radioactive isotopes, ⁷⁶Tulad ng may kalahating buhay na 26.4 na oras, namumukod-tangi. Ginagamit ang arsenic-72, -74 at -76 sa mga medikal na diagnostic.

Produksyon at aplikasyon sa industriya

Ang metal arsenic ay nakukuha sa pamamagitan ng pag-init ng arsenopyrite sa 650-700 °C nang walang hangin. Kung ang arsenopyrite at iba pang mga metal na ores ay pinainit ng oxygen, kung gayon ang As ay madaling pumasok sa kumbinasyon nito, na madaling nabubuo bilang₄O₆, na kilala rin parang "putiarsenic". Ang singaw ng oxide ay kinokolekta at pinalapot, at kalaunan ay dinadalisay sa pamamagitan ng resublimation. Karamihan sa As ay ginawa sa pamamagitan ng pagbabawas ng carbon mula sa puting arsenic kaya nakuha.

Ang pandaigdigang pagkonsumo ng metallic arsenic ay medyo maliit - ilang daang tonelada lamang bawat taon. Karamihan sa kung ano ang natupok ay mula sa Sweden. Ginagamit ito sa metalurhiya dahil sa mga katangian ng metalloid nito. Humigit-kumulang 1% ng arsenic ang ginagamit sa paggawa ng lead shot, dahil pinapabuti nito ang bilog ng tinunaw na patak. Ang mga katangian ng lead-based na mga haluang metal ay nagpapabuti sa thermal at mechanically kapag naglalaman ang mga ito ng humigit-kumulang 3% arsenic. Ang pagkakaroon ng isang maliit na halaga ng elementong kemikal na ito sa mga lead alloy ay nagpapatigas sa kanila para magamit sa mga baterya at cable armor. Ang mga maliliit na dumi ng arsenic ay nagpapataas ng paglaban sa kaagnasan at mga thermal na katangian ng tanso at tanso. Sa dalisay nitong anyo, ang chemical elemental na As ay ginagamit para sa bronze plating at sa pyrotechnics. Highly purified arsenic finds use in semiconductor technology, where it is used with silicon and germanium, and in the form of gallium arsenide (GaAs) in diodes, lasers and transistors.

Mga Koneksyon Bilang

Dahil ang valency ng arsenic ay 3 at 5, at mayroon itong bilang ng mga estado ng oksihenasyon mula -3 hanggang +5, ang elemento ay maaaring bumuo ng iba't ibang uri ng mga compound. Ang pinakamahalaga sa komersyo ay ang mga oxide nito, ang mga pangunahing anyo nito ay As₄O₆ atBilang₂O₅. Ang arsenic oxide, na karaniwang kilala bilang white arsenic, ay isang by-product ng roasting ores ng tanso, lead, at ilang iba pang metal, pati na rin ang arsenopyrite at sulfide ores. Ito ang panimulang materyal para sa karamihan ng iba pang mga compound. Bilang karagdagan, ginagamit ito sa mga pestisidyo, bilang isang ahente ng pagpapaputi sa paggawa ng salamin, at bilang isang pang-imbak para sa mga katad. Ang arsenic pentoxide ay nabuo sa pamamagitan ng pagkilos ng isang oxidizing agent (hal., nitric acid) sa puting arsenic. Ito ang pangunahing sangkap sa insecticides, herbicides at metal adhesives.

Ang

Arsine (AsH₃), isang walang kulay na lason na gas na binubuo ng arsenic at hydrogen, ay isa pang kilalang substance. Ang sangkap, na tinatawag ding arsenic hydrogen, ay nakuha sa pamamagitan ng hydrolysis ng metal arsenides at ang pagbabawas ng mga metal mula sa arsenic compounds sa acid solutions. Natagpuan nito ang paggamit bilang isang dopant sa mga semiconductor at bilang isang lason na gas ng militar. Sa agrikultura, arsenic acid (H₃AsO₄), lead arsenate (PbHAsO₄4 4 _{) at calcium arsenate [Ca}3_(AsO4₎2

], na ginagamit upang isterilisado ang lupa at pagkontrol ng peste.

Ang

Arsenic ay isang kemikal na elemento na bumubuo ng maraming organikong compound. HowOne (CH₃)₂As−As(CH₃)_{2 Ang} , halimbawa, ay ginagamit sa paghahanda ng isang malawakang ginagamit na desiccant (desiccant) - cacodylic acid. Ang mga kumplikadong organikong compound ng elemento ay ginagamit sa paggamot ng ilang mga sakit, halimbawa, amoebic dysentery,dulot ng mga mikroorganismo.

Mga pisikal na katangian

Ano ang arsenic sa mga tuntunin ng pisikal na katangian nito? Sa pinaka-matatag nitong estado, ito ay isang malutong, asero na kulay abong solid na may mababang thermal at electrical conductivity. Bagama't ang ilang anyo ng As ay tulad ng metal, ang pag-uuri nito bilang isang non-metal ay isang mas tumpak na paglalarawan ng arsenic. May iba pang uri ng arsenic, ngunit hindi sila pinag-aralan nang mabuti, lalo na ang dilaw na metastable na anyo, na binubuo ng As₄ molecules, katulad ng white phosphorus P_{4. Nag-sublimate ang arsenic sa 613 °C at umiiral bilang isang singaw bilang mga molekula ng As}4 _{na hindi naghihiwalay hanggang sa humigit-kumulang 800 °C. Ang kumpletong paghihiwalay sa mga molekula ng As}2 _{ay nangyayari sa 1700 °C.}

Ang istraktura ng atom at ang kakayahang bumuo ng mga bono

Ang electronic formula ng arsenic ay 1s²2s²2p⁶3s2^3p6^3d10^4s2^4p 3 - Ang ^{ay kahawig ng nitrogen at phosphorus dahil mayroon itong limang electron sa panlabas na shell, ngunit naiiba ito sa kanila sa pagkakaroon ng 18 electron sa penultimate shell sa halip na dalawa o walo. Ang pagdaragdag ng 10 positibong singil sa nucleus habang pinupunan ang limang 3d orbital ay kadalasang nagdudulot ng pangkalahatang pagbaba sa electron cloud at pagtaas ng electronegativity ng mga elemento. Ang arsenic sa periodic table ay maihahambing sa ibang mga grupo na malinaw na nagpapakita ng pattern na ito. Halimbawa, karaniwang tinatanggap na ang zinc aymas electronegative kaysa sa magnesium at gallium kaysa aluminyo. Gayunpaman, sa mga kasunod na grupo, ang pagkakaibang ito ay lumiliit, at marami ang hindi sumasang-ayon na ang germanium ay mas electronegative kaysa sa silikon, sa kabila ng kasaganaan ng kemikal na ebidensya. Ang isang katulad na paglipat mula sa 8- hanggang 18-element na shell mula sa phosphorus patungo sa arsenic ay maaaring magpapataas ng electronegativity, ngunit ito ay nananatiling kontrobersyal.}

Ang pagkakatulad ng panlabas na kabibi ng As at P ay nagmumungkahi na maaari silang bumuo ng 3 covalent bond bawat atom sa pagkakaroon ng karagdagang hindi nakagapos na pares ng elektron. Samakatuwid, ang estado ng oksihenasyon ay dapat na +3 o -3, depende sa relatibong mutual electronegativity. Ang istraktura ng arsenic ay nagsasalita din sa posibilidad ng paggamit ng panlabas na d-orbital upang palawakin ang octet, na nagpapahintulot sa elemento na bumuo ng 5 mga bono. Ito ay natanto lamang sa pamamagitan ng reaksyon sa fluorine. Ang pagkakaroon ng isang libreng pares ng elektron para sa pagbuo ng mga kumplikadong compound (sa pamamagitan ng donasyon ng elektron) sa As atom ay hindi gaanong binibigkas kaysa sa phosphorus at nitrogen.

Ang arsenic ay matatag sa tuyong hangin, ngunit sa basang hangin ito ay natatakpan ng itim na oksido. Ang singaw nito ay madaling masunog, na bumubuo bilang₂O₃. Ano ang libreng arsenic? Ito ay halos hindi naaapektuhan ng tubig, alkalis at non-oxidizing acids, ngunit na-oxidize ng nitric acid sa isang estado na +5. Ang mga halogen, sulfur ay tumutugon sa arsenic, at maraming metal ang bumubuo ng arsenides.

Analytical chemistry

Ang sangkap na arsenic ay maaaring matukoy nang husay bilang isang dilaw na orpiment na namuo sa ilalim ng impluwensya ng 25%solusyon ng hydrochloric acid. Ang mga bakas ng As ay karaniwang tinutukoy sa pamamagitan ng pag-convert nito sa arsin, na maaaring matukoy gamit ang Marsh test. Ang arsine ay thermally decomposes, na bumubuo ng isang itim na arsenic mirror sa loob ng isang makitid na tubo. Ayon sa paraan ng Gutzeit, ang isang probe na pinapagbinhi ng mercury chloride, sa ilalim ng impluwensya ng arsine, ay dumidilim dahil sa paglabas ng mercury.

Toxicological na katangian ng arsenic

Ang toxicity ng elemento at mga derivatives nito ay malawak na nag-iiba-iba sa isang malawak na hanay, mula sa lubhang nakakalason na arsin at mga organikong derivative nito hanggang sa simpleng As, na medyo hindi gumagalaw. Ang paggamit ng mga organic compound nito bilang mga chemical warfare agent (lewisite), vesicant at defoliant (Agent Blue batay sa isang may tubig na pinaghalong 5% cacodylic acid at 26% ng sodium s alt nito) ay nagsasabi sa atin kung ano ang arsenic.

Sa pangkalahatan, ang mga derivatives ng kemikal na elementong ito ay nakakairita sa balat at nagiging sanhi ng dermatitis. Inirerekomenda din ang proteksyon sa paglanghap laban sa alikabok na naglalaman ng arsenic, ngunit ang karamihan sa pagkalason ay nangyayari kapag ito ay natutunaw. Ang maximum na pinapayagang konsentrasyon ng As sa alikabok para sa isang walong oras na araw ng trabaho ay 0.5 mg/m³. Para sa arsin, ang dosis ay nabawasan sa 0.05 ppm. Bilang karagdagan sa paggamit ng mga compound ng elementong kemikal na ito bilang mga herbicide at pestisidyo, ang paggamit ng arsenic sa pharmacology ay naging posible upang makakuha ng salvarsan, ang unang matagumpay na gamot laban sa syphilis.

Mga epekto sa kalusugan

Ang

Arsenic ay isa sa mga pinakanakakalason na elemento. Mga inorganikong compound ng isang ibinigay na kemikalAng mga sangkap ay natural na nangyayari sa maliit na dami. Ang mga tao ay maaaring malantad sa arsenic sa pamamagitan ng pagkain, tubig, at hangin. Ang pagkakalantad ay maaari ding mangyari sa pamamagitan ng pagkakadikit ng balat sa kontaminadong lupa o tubig.

Ang nilalaman ng arsenic sa pagkain ay medyo mababa. Gayunpaman, ang mga antas sa isda at pagkaing-dagat ay maaaring maging napakataas habang sinisipsip nila ang kemikal mula sa tubig na kanilang tinitirhan. Ang malalaking halaga ng inorganic na arsenic sa isda ay maaaring magdulot ng panganib sa kalusugan ng tao.

Ang mga taong nagtatrabaho sa substance, nakatira sa mga bahay na gawa sa kahoy na ginagamot dito, at sa lupang pang-agrikultura kung saan ginamit ang mga pestisidyo noong nakaraan ay nalantad din sa substance.

Ang inorganic na arsenic ay maaaring magdulot ng iba't ibang epekto sa kalusugan sa mga tao, tulad ng pangangati ng tiyan at bituka, pagbawas sa produksyon ng mga pula at puting selula ng dugo, mga pagbabago sa balat, at pangangati sa baga. Ito ay pinaniniwalaan na ang paglunok ng malalaking halaga ng sangkap na ito ay maaaring magpapataas ng pagkakataong magkaroon ng kanser, lalo na ang mga kanser sa balat, baga, atay, at lymphatic system.

Napakataas na konsentrasyon ng inorganic arsenic ay nagdudulot ng pagkabaog at pagkalaglag sa mga kababaihan, dermatitis, pagbaba ng resistensya sa mga impeksyon, mga problema sa puso at pinsala sa utak. Bilang karagdagan, ang kemikal na elementong ito ay maaaring makapinsala sa DNA.

Ang nakamamatay na dosis ng white arsenic ay 100 mg.

Ang mga organikong compound ng elemento ay hindi nagdudulot ng cancer o pinsala sa genetic code, ngunit ang mataas na dosis ay maaaringnagdudulot ng pinsala sa kalusugan ng tao, gaya ng pagdudulot ng mga nervous disorder o pananakit ng tiyan.

Properties Bilang

Ang pangunahing kemikal at pisikal na katangian ng arsenic ay ang mga sumusunod:

• Atomic number - 33.
• Atomic weight ay 74.9216.
• Ang natutunaw na punto ng gray na amag ay 814 °C sa presyon na 36 na atmospheres.
• Grey Density 5.73g/cm³ sa 14°C.
• Dilaw na mold density 2.03 g/cm³ sa 18°C.
• Ang electronic formula ng arsenic ay 1s²2s²2p⁶3s2^3p6^3d10^4s2^4p 3 .
• Oxidation states – -3, +3, +5.
• Arsenic valency ay 3, 5.