Asen là gì? Tính năng, thuộc tính và các ứng dụng

Asen - hóa học nhóm nguyên tố nitơ (Nhóm 15 của bảng tuần hoàn). Đây kim loại ánh xám chất giòn (α-asen) với một mạng tinh thể rhombohedral. Khi đun nóng đến 600 ° C Như thăng hoa. Sau khi làm mát, một hơi, một sự sửa đổi mới - asen Hoàng Hải. Trên 270 ° C tất cả các Như đang di chuyển vào asen đen.

Lịch sử phát hiện

Thực tế là asen này đã được biết đến từ lâu trước khi công nhận nguyên tố hóa học của nó. IV c. BC. e. Aristotle đã nói về một chất gọi là "sandarak", mà bây giờ tin là có được hùng hoàng, hoặc sulfide asen. Và trong BC Tôi thế kỷ. e. Pliniy Starshy và nhà văn Pedany Dioscoride mô tả auripigment - nhuộm As ₂ S _3. Trong XI trong. n. e. khác với ba giống "asen" trắng (Như ₄ O _6), vàng (As ₂ S _3), và màu đỏ (Như ₄ S _4). Mục riêng của mình có lẽ lần đầu tiên được phân lập ở thế kỷ XIII, Albertô Cả, người đã ghi nhận sự xuất hiện của chất kim loại giống như khi Ars, còn được gọi là As ₂ S ₃ đã được đun nóng với xà phòng và nước. Nhưng niềm tin vào thực tế là các nhà khoa học tự nhiên là asen tinh khiết, không có. Bằng chứng thực đầu tiên của việc phân bổ tinh khiết nguyên tố hóa học là ngày để 1649. dược sĩ Đức Iogann SHREDER chuẩn bị asen, làm nóng nó trong sự hiện diện của carbon monoxide. Sau đó Nicolas Lemery, bác sĩ và nhà hóa học người Pháp đã quan sát sự hình thành của nguyên tố hóa học này bằng cách nung nóng một hỗn hợp của một hàm lượng oxit, và xà phòng kali. Vào đầu thế kỷ XVIII, asen đã được biết đến như một bán kim loại độc đáo.

tỷ lệ

lớp vỏ trái đất và là tập trung asen thấp là 1,5 ppm. Nó được tìm thấy trong đất và khoáng chất và có thể nhận được vào không khí, nước và đất do gió và xói mòn nước. Bên cạnh đó, một yếu tố đi vào khí quyển từ các nguồn khác. Theo kết quả của vụ phun trào núi lửa trong không khí được phát hành khoảng 3 ngàn. T asen mỗi năm, vi sinh vật tạo ra 20.000. T metilarsina dễ bay hơi một năm, và như là một kết quả của việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch trong cùng thời kỳ được phân bổ 80.000. T.

Mặc dù thực tế rằng Như - một chất độc chết người, nó là một phần quan trọng trong sức mạnh của một số động vật và có thể là con người, mặc dù liều cần thiết không được vượt quá 0,01 mg / ngày.

Asen là vô cùng khó khăn để dịch sang một trạng thái hòa tan trong nước hoặc dễ bay hơi. Thực tế là nó là khá di động, có nghĩa là một sự tập trung lớn của các chất trong bất kỳ một vị trí không thể xuất hiện. Một mặt, điều này là tốt, nhưng mặt khác - sự dễ dàng mà nó lây lan, là lý do rằng ô nhiễm asen đang trở thành một vấn đề lớn hơn. Do hoạt động của con người, chủ yếu là thông qua khai thác và nóng chảy, di chuyển nguyên tố hóa học thường bất động, và bây giờ nó có thể được tìm thấy không chỉ ở các vị trí tập trung tự nhiên của nó.

Lượng asen trong lớp vỏ là khoảng 5g mỗi tấn. Trong không gian, người ta ước tính khi nồng độ của 4 nguyên tử trên một triệu nguyên tử silicon. Nguyên tố này được phân phối rộng rãi. Một lượng nhỏ có mặt ở trạng thái tự nhiên. Thông thường, sự hình thành của 90-98% độ tinh khiết asen xuất hiện cùng nhau với các kim loại như antimon và bạc. Hầu hết trong số đó, tuy nhiên, là một phần của hơn 150 khoáng sản khác nhau - sulfua, asenua, sulphoarsenides và arsenite. Arsenopyrit FeAsS là một trong những phổ biến nhất khoáng Như-mang. các hợp chất asen phổ biến khác - khoáng hùng hoàng Như ₄ S _4, auripigment As ₂ S _3, FeAs loellingite và enargite ₂ Củ ₃ AsS _4. Ngoài ra oxit asen chung. Hầu hết các tài liệu này là một sản phẩm phụ của luyện kim đồng, chì, coban, và quặng vàng.

Trong tự nhiên, chỉ có một đồng vị ổn định của asen - ⁷⁵ As. Trong số đồng vị phóng xạ nhân tạo phát hành ⁷⁶ Như c chu kỳ bán rã 26,4 giờ. Asen-72, -74 và -76 được sử dụng trong chẩn đoán y tế.

sản xuất và dùng trong công nghiệp

Kim loại asen arsenopyrit chuẩn bị bằng cách nung nóng đến 650-700 ° C không được tiếp cận không khí. Nếu arsenopyrit và kim loại khác quặng đun nóng với oxy, Như một cách dễ dàng phản ứng với họ ở dạng hợp chất dễ dàng thăng hoa Như ₄ O _6, còn được gọi là "asen trắng". hơi oxit được thu thập và ngưng tụ, và sau đó tái tinh chế bằng thăng hoa. Hầu hết Vì nó được sản xuất bởi giảm carbon của asen trắng do đó thu được.

tiêu thụ thế giới của asen bằng kim loại là tương đối nhỏ - chỉ có vài trăm tấn mỗi năm. Phần lớn những gì được tiêu thụ, xuất phát từ Thụy Điển. Nó được sử dụng trong ngành luyện kim vì tính chất á kim của nó. Khoảng 1% asen được sử dụng trong sản xuất đạn chì, vì nó cải thiện độ tròn của các giọt nóng chảy. Các tính chất của hợp kim mang dựa trên chính được cải thiện cả về những đặc điểm nhiệt và cơ học của khi chúng chứa khoảng 3% asen. Sự hiện diện của một lượng nhỏ nguyên tố hóa học này trong các hợp kim chì giận họ để sử dụng trong pin và áo giáp truyền hình cáp. tạp chất nhỏ asen kháng tăng ăn mòn và tính chất nhiệt của đồng và đồng thau. Các hoá chất nguyên tố tinh khiết Như đồng được sử dụng để áp dụng lớp phủ và trong pháo hoa. Cao asen tìm thấy ứng dụng trong công nghệ bán dẫn, nơi nó được sử dụng với silicon và germanium, cũng như trong các hình thức của gallium arsenide (GaAs) trong điốt, laser và transistor.

như các hợp chất

Kể từ asen hóa trị là 3 và 5, và nó có một số trạng thái ôxi hóa từ -3 đến 5, nguyên tố này có thể tạo thành nhiều loại hình hợp chất. Ý nghĩa thương mại quan trọng nhất oxit, cơ bản các hình thức đó là những Như ₄ O ₆ và As ₂ O _5. Oxit arsen, thường được gọi là thạch tín trắng, - một sản phẩm phụ rang quặng đồng, chì và một số kim loại khác, cũng như quặng sulfua và arsenopyrit. Ông là nguyên liệu ban đầu cho phần lớn các hợp chất khác. Bên cạnh đó, nó được sử dụng trong thuốc trừ sâu, sử dụng đại lý decolorizing trong sản xuất thủy tinh và chất bảo quản cho da. asen pentôxít được hình thành khi tiếp xúc với oxy hóa (ví dụ, axit nitric) để asen trắng. Nó là thành phần chính của thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ và các chất kết dính cho kim loại.

Arsine (Ash _3), khí không màu độc hại gồm nguyên tử hydro và asen, - là một chất được biết đến. Chất, hay còn gọi là chất hóa học hydro được chuẩn bị bởi quá trình thủy phân của asenua kim loại, và phục hồi kim loại từ các hợp chất asen trong các dung dịch axit. Ông đã tìm thấy ứng dụng như một dopant trong bán dẫn và khí độc quân sự. Trong nông nghiệp, tầm quan trọng lớn axit asen (H ₃ Aso _4), asenat chì (PbHAsO ₄₎ và asenat canxi [Ca ₃ (Aso _{4) 2],} được sử dụng để khử trùng điều khiển đất và sâu bệnh.

nguyên tố hóa học tạo thành một đa số các hợp chất hữu cơ - Asen. Kakodin (CH _{3) 2} Như-As _{(CH3) 2,} ví dụ, sử dụng trong việc chuẩn bị một sử dụng rộng rãi chất hút ẩm (chất làm khô) - axit cacodylic. hợp chất hữu cơ phức tạp của một nguyên tố được sử dụng trong điều trị một số bệnh như bệnh lỵ amip gây ra bởi vi sinh vật.

tính chất vật lý

asen về tính chất vật lý của nó là gì? Trong trạng thái ổn định nhất của nó, nó là một thép rắn màu xám giòn với độ dẫn nhiệt và điện thấp. Mặc dù một số hình thức như là kim loại như, chuyển nhượng của mình để phi kim loại - một đặc tính chính xác hơn về asen. Có nhiều loại khác của asen, nhưng họ không phải là rất tốt được nghiên cứu, hình thức siêu bền đặc biệt là màu vàng, bao gồm các phân tử Như _4, như phốt pho trắng P _4. thăng hoa asen ở nhiệt độ 613 ° C, và như là một hơi nó tồn tại như các phân tử Như _4, mà không phân tách ra để nhiệt độ khoảng 800 ° C. Toàn bộ phân ly của các phân tử trên Như ₂ diễn ra tại 1700 ° C.

cấu trúc nguyên tử và khả năng hình thành liên kết

công thức asen điện tử - 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ^{3 -} như nitơ và phốt pho mà có năm electron trong lớp vỏ bên ngoài, nhưng nó khác với họ trong sự hiện diện của 18 electron trong vỏ áp chót thay vì hai hoặc tám. Ngoài 10 điện tích dương trong lõi trong điền lăm 3d-quỹ đạo thường gây giảm chung của đám mây electron và các yếu tố âm điện tăng. Asen trong bảng tuần hoàn có thể được so sánh với các nhóm khác, mà rõ ràng chứng minh mô hình này. Ví dụ, nó được chấp nhận rộng rãi rằng kẽm là nhiều âm điện hơn magiê và gallium - hơn nhôm. Tuy nhiên, ở nhóm sau, sự khác biệt này giảm, và nhiều người không đồng ý với thực tế là Đức độ âm điện của silicon, bất chấp sự phong phú của các bằng chứng hóa học. Sự chuyển đổi này từ 8- đến màng 18 cell từ phốt pho để asen có thể tăng âm điện, nhưng nó vẫn còn gây nhiều tranh cãi.

Tương tự như lớp vỏ bên ngoài và P chỉ ra rằng họ có thể tạo ra ba liên kết hóa trị mỗi nguyên tử trong sự hiện diện của cặp electron không liên kết bổ sung. Do đó, quá trình oxy hóa phải 3 hoặc -3, tùy thuộc vào độ âm điện tương đối lẫn nhau. Cấu trúc của asen cũng cho thấy khả năng của việc sử dụng một bên ngoài d-quỹ đạo cho việc mở rộng octet cho phép các phần tử để tạo thành một mối quan hệ 5. Nó được thực hiện chỉ trong phản ứng với flo. Sự hiện diện của một cặp electron tự do cho sự hình thành các hợp chất phức tạp (thông qua hiến electron) Như trong nguyên tử xuất hiện nhỏ hơn nhiều so với phốt pho và nitơ.

Asen là ổn định trong không khí khô nhưng trong ẩm che phủ bằng oxit đen. hơi của nó được đốt một cách dễ dàng hình thành As ₂ O _3. asen trong trạng thái tự do là gì? Đó là thực tế không tiếp xúc với nước, kiềm và axit không oxi hóa, nhưng bị oxy hóa với axit nitric sang trạng thái 5. Kể từ asen phản ứng halogen, lưu huỳnh, và nhiều kim loại tạo asenua.

Hóa học phân tích

Các chất có thể được phát hiện chất lượng asen như một orpiment vàng kết tủa dưới tác động của 25% dung dịch axit clohiđric. Dấu vết của As, thường được xác định bằng cách chuyển đổi nó để Arsine, có thể được phát hiện bởi các thử nghiệm tháng Ba. Arsine được nhiệt phân hủy để tạo thành một gương đen của asen trong ống hẹp. Bằng phương pháp này Gutzeit thăm dò được ngâm tẩm với thủy ngân clorua dưới tác động của Arsine tối do sự kết tủa của thủy ngân.

đặc điểm độc asen

độc tính tế bào và các dẫn xuất của nó là rộng rãi dao động trong một phạm vi rộng, từ Arsine cực kỳ độc hại và các dẫn xuất hữu cơ của nó chỉ đơn giản là As, mà là tương đối trơ. Đó là asen, cho biết sử dụng các hợp chất hữu cơ của nó như là tác nhân chiến tranh hóa học (Lewisite) và đại lý chất khai quang vỉ ( "đại lý xanh" dựa trên một hỗn hợp dung dịch nước 5% acid cacodylic, 26% muối natri của chúng).

Nói chung, các dẫn xuất của nguyên tố hóa học này gây kích ứng da và gây viêm da. Cũng đề nghị bảo vệ khỏi hít phải bụi asen chứa, nhưng hầu hết ngộ độc xảy ra khi ăn phải. Nồng độ tối đa cho phép của Như trong bụi mỗi ngày tám tiếng đồng hồ là 0,5 mg / m ^3. Đối với liều Arsine được giảm xuống còn 0,05 phần triệu. Bên cạnh việc sử dụng các hợp chất của các nguyên tố hóa học như thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu, ứng dụng asen trong dược mang lại salvarsan - đầu tiên ma túy thành công chống lại bệnh giang mai.

Tác động đối với sức khỏe

Asen là một trong những yếu tố độc hại nhất. hợp chất vô cơ của hóa chất tìm thấy một cách tự nhiên với số lượng nhỏ. Người dùng có thể được tiếp xúc với arsenic qua thực phẩm, nước và không khí. Tiếp xúc cũng có thể xảy ra khi tiếp xúc của da với đất bị ô nhiễm hoặc nước.

nội dung asen là khá thấp trong thực phẩm. Tuy nhiên, nồng độ của nó trong các loại cá và tôm cua có thể rất cao, vì chúng hấp thụ phần tử tích cực hóa học của nước mà họ đang sống. Một số lượng đáng kể của asen vô cơ trong cá có thể là một mối nguy hiểm cho sức khỏe con người.

Ảnh hưởng của chất cũng phải tuân theo những người làm việc với họ, sống trong những ngôi nhà xây bằng gỗ đối xử với họ, và trên đất nông nghiệp, mà trong quá khứ sử dụng thuốc trừ sâu.

asen vô cơ có thể gây ảnh hưởng sức khỏe khác nhau như kích ứng dạ dày và ruột, giảm sản xuất các tế bào máu đỏ và trắng, thay đổi da, và kích thích phổi. Người ta cho rằng sự hấp thu một số lượng đáng kể chất này có thể làm tăng nguy cơ ung thư đang phát triển, đặc biệt là ung thư da, phổi, gan và hệ bạch huyết.

nồng độ rất cao của asen vô cơ là nguyên nhân của vô sinh và sẩy thai ở phụ nữ, viêm da, làm giảm sự đề kháng với nhiễm trùng, bệnh tim và tổn thương não. Hơn nữa, nguyên tố hóa học này có khả năng gây tổn hại DNA.

Lethal liều asen trắng là 100 mg.

Các hợp chất hữu cơ của một phần tử hoặc ung thư, hoặc làm hỏng mã di truyền không gây ra, nhưng liều cao có thể gây hại cho sức khỏe con người, chẳng hạn như để gây rối loạn thần kinh hoặc đau ở bụng.

như tính

hóa chất cơ bản và tính chất vật lý của asen sau:

• số nguyên tử - 33.
• trọng lượng nguyên tử - 74,9216.
• Điểm nóng chảy màu xám mốc - 814 ° C ở áp suất 36 atmosphere.
• Mật độ xám mốc - 5,73 g / cm ³ ở mức 14 ° C.
• Mật độ của các hình thức vàng - 2,03 g / cm ³ ở 18 ° C.
• công thức asen điện tử - 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p _^3.
• trạng thái ôxi hóa - -3, +3, +5.
• Hóa trị của asen - 3, 5.