Arsen azot qrupunun kimyəvi elementidir (dövri cədvəlin 15-ci qrupu). Bu, rombedral kristal qəfəsli metal parıltılı kövrək bir maddədir (α-arsen) boz. 600°C-yə qədər qızdırıldığında, As sublimates. Buxar soyuduqda yeni bir modifikasiya görünür - sarı arsen. 270°C-dən yuxarı, bütün As formaları qara arsenikə çevrilir.
Kəşf tarixçəsi
Arsen kimyəvi element kimi tanınmazdan çox əvvəl məlum idi. IV əsrdə. e.ə e. Aristotel indi realqar və ya arsen sulfid olduğuna inanılan sandarak adlı maddədən bəhs etdi. Və eramızın 1-ci əsrində. e. yazıçılar Pliny the Elder və Pedanius Dioscorides orpiment - boya As2S3 təsvir etmişlər. XI əsrdə. n. e. üç növ "arsenik" fərqləndirildi: ağ (As4O6), sarı (As2 S 3) və qırmızı (4S4). Elementin özü, ehtimal ki, ilk dəfə 13-cü əsrdə Böyük Albert tərəfindən təcrid edilmişdir, o, arsenik, başqa bir ad As2S3 olduqda metal kimi bir maddənin görünüşünü qeyd etmişdir. , sabunla qızdırılıb. Ancaq bu təbiət alimin saf arsen qəbul etdiyinə əminlik yoxdur. Təmiz kimyəvi elementin təcrid olunmasının ilk həqiqi sübutu1649-cu il tarixli. Alman əczaçı İohann Şröder arseni kömürün varlığında oksidini qızdıraraq hazırladı. Daha sonra fransız həkimi və kimyaçısı Nikolas Lemeri bu kimyəvi elementin oksid, sabun və kalium qarışığını qızdırmaqla əmələ gəlməsini müşahidə etmişdir. 18-ci əsrin əvvəllərində arsen artıq unikal yarımmetal kimi tanınırdı.
Yayılma
Yer qabığında arsenin konsentrasiyası aşağıdır və 1,5 ppm təşkil edir. Torpaqda və minerallarda olur və külək və su eroziyası ilə havaya, suya və torpağa buraxıla bilər. Bundan əlavə, element atmosferə digər mənbələrdən daxil olur. Vulkan püskürmələri nəticəsində havaya ildə təxminən 3 min ton arsen, mikroorqanizmlər ildə 20 min ton uçucu metilarsin əmələ gətirir, qalıq yanacaqların yandırılması nəticəsində isə eyni dövr ərzində 80 min ton havaya buraxılır..
As-ın ölümcül zəhər olmasına baxmayaraq, tələb olunan doza gündə 0,01 mq-dan çox olmasa da, bəzi heyvanların və bəlkə də insanların pəhrizinin vacib hissəsidir.
Arseni suda həll olunan və ya uçucu vəziyyətə çevirmək olduqca çətindir. Onun kifayət qədər hərəkətli olması o deməkdir ki, hər hansı bir yerdə maddənin böyük konsentrasiyası görünə bilməz. Bir tərəfdən bu yaxşıdır, amma digər tərəfdən arsenlə çirklənmənin getdikcə daha çox problemə çevrilməsinin səbəbi onun yayılma asanlığıdır. İnsan fəaliyyəti nəticəsində, əsasən mədən və əritmə yolu ilə, normal hərəkətsiz kimyəvi element köç edir və indi onu təkcə yerlərdə deyil, həm də yerlərdə tapmaq olar.onun təbii konsentrasiyası.
Yer qabığında arsenin miqdarı hər ton üçün təxminən 5 q-dır. Kosmosda onun konsentrasiyası hər milyon silisium atomuna 4 atom olaraq qiymətləndirilir. Bu element geniş yayılmışdır. Doğma dövlətdə az miqdarda mövcuddur. Bir qayda olaraq, 90-98% saflığı olan arsenin birləşmələri sürmə və gümüş kimi metallarla birlikdə tapılır. Bununla belə, onun böyük hissəsi 150-dən çox müxtəlif mineralların - sulfidlərin, arsenidlərin, sulfoarsenidlərin və arsenitlərin tərkibinə daxildir. Arsenopirit FeAsS ən çox yayılmış As tərkibli minerallardan biridir. Digər ümumi arsen birləşmələri realqar minerallarıdır As4S4, orpiment As2S 3, lellinqit FeAs2 və enargit Cu3AsS4. Arsen oksidi də çox yayılmışdır. Bu maddənin əksəriyyəti mis, qurğuşun, kob alt və qızıl filizlərinin əridilməsinin əlavə məhsuludur.
Təbiətdə arsenin yalnız bir sabit izotopu var - 75As. Süni radioaktiv izotoplar arasında 76Yarım ömrü 26,4 saat olduğu kimi fərqlənir. Arsenik-72, -74 və -76 tibbi diaqnostikada istifadə olunur.
Sənaye istehsalı və tətbiqi
Metal arsenik arsenopiriti havasız 650-700 °C-ə qədər qızdırmaqla əldə edilir. Arsenopirit və digər metal filizləri oksigenlə qızdırılırsa, As asanlıqla onunla birləşməyə girərək asanlıqla sublimasiya olunan As4O6, həmçinin məlumdur kimi "ağarsen". Oksid buxarı toplanır və kondensasiya olunur, daha sonra reublimasiya yolu ilə təmizlənir. Ən çox As, ağ arsendən karbonun azaldılması nəticəsində əldə edilir.
Metal arseninin dünya istehlakı nisbətən azdır - ildə cəmi bir neçə yüz ton. İstehlak olunanların çoxu İsveçdən gəlir. Metaloid xüsusiyyətlərinə görə metallurgiyada istifadə olunur. Qurğuşun atışının istehsalında təxminən 1% arsen istifadə olunur, çünki ərimiş damlanın yuvarlaqlığını yaxşılaşdırır. Qurğuşun əsaslı daşıyıcı ərintilərin xüsusiyyətləri təxminən 3% arsen ehtiva etdikdə həm termal, həm də mexaniki cəhətdən yaxşılaşır. Qurğuşun ərintilərində az miqdarda bu kimyəvi elementin olması onları batareyalarda və kabel zirehlərində istifadə üçün sərtləşdirir. Arsenin kiçik çirkləri mis və misin korroziyaya davamlılığını və istilik xüsusiyyətlərini artırır. Saf formada kimyəvi elementar As bürünc örtük üçün və pirotexnika üçün istifadə olunur. Yüksək dərəcədə təmizlənmiş arsen yarımkeçirici texnologiyasında istifadə olunur, burada silikon və germanium ilə və diodlarda, lazerlərdə və tranzistorlarda qallium arsenid (GaAs) şəklində istifadə olunur.
Bağlantılar
Arsenin valentliyi 3 və 5 olduğundan və -3-dən +5-ə qədər bir sıra oksidləşmə vəziyyətinə malik olduğundan, element müxtəlif növ birləşmələr yarada bilər. Ticarət baxımından ən əhəmiyyətlisi onun oksidləridir, əsas formaları As4O6 və2O5 kimi. Ümumiyyətlə ağ arsen kimi tanınan arsen oksidi mis, qurğuşun və bəzi digər metalların filizlərinin, həmçinin arsenopirit və sulfid filizlərinin qızardılması nəticəsində yaranan əlavə məhsuldur. Əksər digər birləşmələr üçün başlanğıc materialdır. Bundan əlavə, pestisidlərdə, şüşə istehsalında ağardıcı, dərilər üçün qoruyucu vasitə kimi istifadə olunur. Arsen pentoksidi oksidləşdirici maddənin (məsələn, nitrat turşusu) ağ arsen üzərində təsiri nəticəsində əmələ gəlir. O, insektisidlərin, herbisidlərin və metal yapışdırıcıların əsas tərkib hissəsidir.
Arsen (AsH3), arsen və hidrogendən ibarət rəngsiz zəhərli qaz, başqa bir məlum maddədir. Arsen hidrogeni də adlandırılan maddə metal arsenidlərinin hidrolizi və turşu məhlullarında arsen birləşmələrindən metalların reduksiyası nəticəsində əldə edilir. Yarımkeçiricilərdə qatqılaşdırıcı kimi və hərbi zəhərli qaz kimi istifadə edilmişdir. Kənd təsərrüfatında arsen turşusu (H3AsO4), qurğuşun arsenat (PbHAsO44 4 ) və kalsium arsenat [Ca3(AsO4)2
], torpağın sterilizasiyası və zərərvericilərə qarşı mübarizə üçün istifadə olunur.
Arsen bir çox üzvi birləşmə əmələ gətirən kimyəvi elementdir. HowOne (CH3)2As-As(CH3)2 , məsələn, geniş istifadə olunan quruducu (quruyan) - kakodil turşusunun hazırlanmasında istifadə olunur. Elementin mürəkkəb üzvi birləşmələri müəyyən xəstəliklərin müalicəsində istifadə olunur, məsələn, amöb dizenteriyası,mikroorqanizmlərin yaratdığı.
Fiziki xüsusiyyətlər
Fiziki xüsusiyyətlərinə görə arsen nədir? Ən sabit vəziyyətdə, aşağı istilik və elektrik keçiriciliyinə malik kövrək, polad kimi boz bərk maddədir. As-ın bəzi formaları metal kimi olsa da, onu qeyri-metal kimi təsnif etmək arseni daha dəqiq xarakterizə edir. Arsenin başqa növləri də var, lakin onlar yaxşı öyrənilməyib, xüsusilə ağ fosfor P4 kimi As4 molekullarından ibarət sarı metastabil forması. Arsenik 613 °C-də sublimasiya edir və təxminən 800 °C-ə qədər dissosiasiya olunmayan As4 molekulları kimi buxar şəklində mövcuddur. As2 molekullarına tam dissosiasiya 1700 °C-də baş verir.
Atomun quruluşu və əlaqə yaratmaq qabiliyyəti
Arsenin elektron formulu 1s22s22p63s23p63d104s24p 3 - azot və fosfora bənzəyir ki, onun xarici qabığında beş elektron var, lakin onlardan sondan əvvəlki təbəqədə iki və ya səkkiz əvəzinə 18 elektron olması ilə fərqlənir. Beş 3d orbitalı doldurarkən nüvəyə 10 müsbət yükün əlavə edilməsi çox vaxt elektron buludunun ümumi azalmasına və elementlərin elektronmənfiliyinin artmasına səbəb olur. Dövri cədvəldəki arseni bu nümunəni aydın şəkildə nümayiş etdirən digər qruplarla müqayisə etmək olar. Məsələn, sink olduğu ümumiyyətlə qəbul edilirmaqneziumdan və alüminiumdan qalliumdan daha çox elektronmənfidir. Lakin sonrakı qruplarda bu fərq daralır və bir çoxları kimyəvi sübutların bolluğuna baxmayaraq, germaniumun silikondan daha elektronmənfi olması ilə razılaşmır. 8-dən 18-elementli qabıqdan fosfordan arseniqə oxşar keçid elektronmənfiliyi artıra bilər, lakin bu, mübahisəli olaraq qalır.
As və P-nin xarici qabığının oxşarlığı göstərir ki, onlar əlavə bağlanmamış elektron cütünün mövcudluğunda hər bir atomda 3 kovalent rabitə yarada bilirlər. Oksidləşmə vəziyyəti buna görə də nisbi qarşılıqlı elektromənfilikdən asılı olaraq +3 və ya -3 olmalıdır. Arsenin strukturu həm də elementə 5 bağ yaratmağa imkan verən okteti genişləndirmək üçün xarici d-orbitaldan istifadə etmək imkanından danışır. Yalnız flüorla reaksiya yolu ilə həyata keçirilir. As atomunda kompleks birləşmələrin əmələ gəlməsi üçün (elektron ianə yolu ilə) sərbəst elektron cütünün olması fosfor və azotdakından qat-qat az ifadə edilir.
Arsen quru havada sabitdir, lakin yaş havada qara oksidlə örtülür. Onun buxarı asanlıqla yanır və As2O3 əmələ gətirir. Sərbəst arsenik nədir? Su, qələvilər və oksidləşdirici olmayan turşulardan praktiki olaraq təsirlənmir, lakin azot turşusu ilə +5 vəziyyətinə qədər oksidləşir. Halojenlər, kükürd arsenlə reaksiya verir və bir çox metal arsenidlər əmələ gətirir.
Analitik kimya
Arsen maddəni keyfiyyətcə 25% təsiri altında çökən sarı bir orpiment kimi aşkar etmək olar.xlorid turşusu məhlulu. As izləri ümumiyyətlə onu arsine çevirməklə müəyyən edilir ki, bu da Marsh testindən istifadə etməklə aşkar edilə bilər. Arsin termal olaraq parçalanır və dar bir boru içərisində qara arsen güzgüsü əmələ gətirir. Gutzeit metoduna görə, arsinin təsiri altında civə xlorid ilə hopdurulmuş zond civənin ayrılması səbəbindən qaralır.
Arsenin toksikoloji xüsusiyyətləri
Elementin və onun törəmələrinin toksikliyi olduqca zəhərli arsin və onun üzvi törəmələrindən tutmuş, nisbətən inert olan sadəcə As-a qədər geniş diapazonda geniş şəkildə dəyişir. Onun üzvi birləşmələrinin kimyəvi döyüş agentləri (levisit), vesikant və defoliant (5% kakodil turşusu və 26% natrium duzunun sulu qarışığına əsaslanan Agent Blue) kimi istifadəsi bizə arsenin nə olduğunu izah edir.
Ümumiyyətlə bu kimyəvi elementin törəmələri dərini qıcıqlandırır və dermatitə səbəb olur. Arsen tərkibli tozdan inhalyasiya yolu ilə qorunmaq da tövsiyə olunur, lakin zəhərlənmələrin çoxu onun qəbulu zamanı baş verir. Səkkiz saatlıq iş günü üçün tozda As-ın icazə verilən maksimum konsentrasiyası 0,5 mq/m3 təşkil edir. Arsin üçün doza 0,05 ppm-ə endirilir. Bu kimyəvi elementin birləşmələrinin herbisid və pestisid kimi istifadəsi ilə yanaşı, farmakologiyada arsenin istifadəsi sifilisə qarşı ilk uğurlu dərman olan salvarsan əldə etməyə imkan verdi.
Sağlamlığa təsirlər
Arsen ən zəhərli elementlərdən biridir. Müəyyən bir kimyəvi maddənin qeyri-üzvi birləşmələriMaddələr təbii olaraq az miqdarda olur. İnsanlar arseniklə qida, su və hava ilə məruz qala bilərlər. Təmizlənmə həmçinin çirklənmiş torpaq və ya su ilə dəri təması zamanı baş verə bilər.
Qidada arsenin tərkibi kifayət qədər azdır. Bununla belə, balıq və dəniz məhsullarındakı səviyyələr çox yüksək ola bilər, çünki onlar yaşadıqları sudan kimyəvi maddələri udurlar. Balıqda əhəmiyyətli miqdarda qeyri-üzvi arsen insan sağlamlığı üçün təhlükə yarada bilər.
Maddə ilə işləyən, onunla işlənmiş ağacdan tikilmiş evlərdə və keçmişdə pestisidlərdən istifadə edilmiş kənd təsərrüfatı torpaqlarında yaşayan insanlar da maddəyə məruz qalırlar.
Qeyri-üzvi arsen insanlarda mədə və bağırsaqların qıcıqlanması, qırmızı və ağ qan hüceyrələrinin istehsalının azalması, dəri dəyişiklikləri və ağciyərlərin qıcıqlanması kimi müxtəlif sağlamlıq təsirlərinə səbəb ola bilər. Hesab olunur ki, bu maddənin əhəmiyyətli miqdarda qəbulu xərçəng, xüsusilə dəri, ağciyər, qaraciyər və limfa sistemi xərçənglərinin inkişaf şansını artıra bilər.
Qeyri-üzvi arsenin çox yüksək konsentrasiyası qadınlarda sonsuzluğa və aşağılığa, dermatitə, infeksiyalara qarşı müqavimətin azalmasına, ürək problemlərinə və beyin zədələnməsinə səbəb olur. Bundan əlavə, bu kimyəvi element DNT-yə zərər verə bilər.
Ağ arsenikin öldürücü dozası 100 mq-dır.
Elementin üzvi birləşmələri xərçəngə və ya genetik kodun zədələnməsinə səbəb olmur, lakin yüksək dozalarsinir pozğunluğuna və ya qarın ağrısına səbəb olmaq kimi insan sağlamlığına zərər verə bilər.
Xüsusiyyətlər
Arsenin əsas kimyəvi və fiziki xassələri aşağıdakılardır:
- Atom nömrəsi - 33.
- Atom çəkisi 74,9216.
- Boz qəlibin ərimə nöqtəsi 36 atmosfer təzyiqdə 814 °C-dir.
- Boz Sıxlıq 5.73q/sm3 14°C-də.
- Sarı kif sıxlığı 2,03 q/sm3 18°C-də.
- Arsenin elektron formulu 1s22s22p63s23p63d104s24p 3 .
- Oksidləşmə vəziyyəti – -3, +3, +5.
- Arsen valentliyi 3, 5-dir.
