Was ist Arsen? Definition, Formel, Eigenschaften. Arsenelement. Eigenschaften von Arsen. Verwendung von Arsen Zu welchem ​​Element gehört Arsen?

Arsen (der Name kommt vom Wort „Maus“, das zum Ködern von Mäusen verwendet wird) ist das dreiunddreißigste Element des Periodensystems. Bezieht sich auf Halbmetalle. In Verbindung mit einer Säure bildet es keine Salze, da es eine säurebildende Substanz ist. Kann allotrope Modifikationen bilden. Arsen hat drei derzeit bekannte Kristallgitterstrukturen. Gelbes Arsen weist die Eigenschaften eines typischen Nichtmetalls auf, amorphes Arsen ist schwarz und das stabilste metallische Arsen ist grau. In der Natur kommt es am häufigsten in Form von Verbindungen vor, seltener in freier Form. Am häufigsten sind Verbindungen von Arsen mit Metallen (Arseniden) wie Arseneisen (Arsenopyrit, giftiger Pyrit) und Nickel (Kupfernickel, so genannt wegen seiner Ähnlichkeit mit Kupfererz). Arsen ist ein wenig aktives, wasserunlösliches Element und seine Verbindungen werden als schwerlösliche Stoffe eingestuft. Die Oxidation von Arsen erfolgt beim Erhitzen; bei Raumtemperatur verläuft diese Reaktion sehr langsam.

Bei allen Arsenverbindungen handelt es sich um sehr starke Giftstoffe, die sich nicht nur negativ auf den Magen-Darm-Trakt, sondern auch auf das Nervensystem auswirken. Die Geschichte kennt viele aufsehenerregende Vergiftungsfälle mit Arsen und seinen Derivaten. Arsenverbindungen wurden nicht nur im mittelalterlichen Frankreich als Gift verwendet, sie waren sogar im antiken Rom und Griechenland bekannt. Die Beliebtheit von Arsen als starkes Gift erklärt sich aus der Tatsache, dass es in Lebensmitteln kaum nachweisbar ist; Beim Erhitzen entsteht Arsenoxid. Die Diagnose einer Arsenvergiftung ist ziemlich schwierig, da sie ähnliche Symptome wie verschiedene Krankheiten aufweist. Am häufigsten wird eine Arsenvergiftung mit Cholera verwechselt.

Wo wird Arsen verwendet?

Trotz ihrer Toxizität werden Arsenderivate nicht nur zur Bekämpfung von Mäusen und Ratten eingesetzt. Da reines Arsen eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, wird es als Dotierstoff verwendet, der Halbleitern wie Germanium und Silizium die erforderliche Leitfähigkeit verleiht. In der Nichteisenmetallurgie wird Arsen als Zusatzstoff verwendet, der Legierungen Festigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit in einer gasförmigen Umgebung verleiht. In der Glasherstellung wird es in geringen Mengen zum Aufhellen von Glas zugesetzt; darüber hinaus ist es Bestandteil des berühmten „Wiener Glases“. Nickelin wird zum Grünfärben von Glas verwendet. In der Gerbereiindustrie werden Arsensulfatverbindungen bei der Verarbeitung von Häuten zur Haarentfernung eingesetzt. Arsen ist Bestandteil von Lacken und Farben. In der holzverarbeitenden Industrie wird Arsen als Antiseptikum eingesetzt. In der Pyrotechnik wird „Griechisches Feuer“ aus Arsensulfidverbindungen hergestellt und zur Herstellung von Streichhölzern verwendet. Einige Arsenverbindungen werden als chemische Kampfstoffe eingesetzt. Die toxischen Eigenschaften von Arsen werden in der Zahnarztpraxis genutzt, um Zahnmark abzutöten. In der Medizin werden Arsenpräparate als Arzneimittel verwendet, die den Gesamttonus des Körpers erhöhen und eine Erhöhung der Anzahl roter Blutkörperchen stimulieren. Arsen hat eine hemmende Wirkung auf die Bildung von Leukozyten und wird daher zur Behandlung einiger Formen von Leukämie eingesetzt. Es ist eine Vielzahl medizinischer Präparate auf Arsenbasis bekannt, die jedoch in letzter Zeit nach und nach durch weniger toxische Medikamente ersetzt werden.

Trotz seiner Toxizität ist Arsen eines der wesentlichsten Elemente. Bei der Arbeit mit seinen Verbindungen müssen Sie Sicherheitsregeln einhalten, um unerwünschte Folgen zu vermeiden.

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allgemeine Informationen

Einzigartigkeit Arsen ist, dass es überall zu finden ist – in Gesteinen, Mineralien, Wasser, Boden, Tieren und Pflanzen. Es wird sogar das allgegenwärtige Element genannt. Aufgrund der Flüchtigkeit seiner Verbindungen und ihrer hohen Wasserlöslichkeit ist Arsen über verschiedene geografische Regionen der Erde verteilt. Bei feuchtem Klima in der Region wird das Element aus dem Boden ausgewaschen und anschließend vom Grundwasser abtransportiert. Oberflächengewässer und tiefe Flüsse enthalten 3 µg/l bis 10 µg/l der Substanz, und Meer- und Ozeanwasser enthalten viel weniger, etwa 1 µg/l.

Arsen kommt im erwachsenen menschlichen Körper in Mengen von etwa 15 mg vor. Der größte Teil davon kommt in der Leber, der Lunge, dem Dünndarm und dem Epithel vor. Die Aufnahme der Substanz erfolgt im Magen und Darm.
Die Antagonisten der Substanz sind Phosphor, Schwefel, Selen, Vitamin E, C sowie einige Aminosäuren. Der Stoff beeinträchtigt wiederum die körpereigene Aufnahme von Selen, Zink, den Vitaminen A, E, C und Folsäure.
Das Geheimnis seines Nutzens liegt in seiner Menge: In einer kleinen Dosis erfüllt es eine Reihe nützlicher Funktionen; und in großen Exemplaren ist es ein starkes Gift.

Funktionen:

• Verbesserung der Aufnahme von Phosphor und Stickstoff.
• Stimulation der Hämatopoese.
• Abschwächung oxidativer Prozesse.
• Wechselwirkung mit Proteinen, Liponsäure, Cystein.

Der tägliche Bedarf an dieser Substanz ist gering – von 30 bis 100 µg.

Arsen als chemisches Element

Arsen ist ein chemisches Element der Gruppe V des Periodensystems und gehört zur Stickstofffamilie. Unter natürlichen Bedingungen stellt dieser Stoff das einzige stabile Nuklid dar. Mehr als ein Dutzend radioaktive Isotope von Arsen wurden künstlich gewonnen, mit einem breiten Spektrum an Halbwertszeitwerten – von einigen Minuten bis zu einigen Monaten. Die Entstehung des Begriffs ist mit seiner Verwendung zur Ausrottung von Nagetieren – Mäusen und Ratten – verbunden. lateinischer Name Arsenicum (As) abgeleitet vom griechischen Wort „ Arsen", was heißt: kraftvoll, stark.

Historische Informationen

Arsen wurde in seiner reinen Form bei alchemistischen Experimenten im Mittelalter entdeckt. Und seine Verbindungen sind den Menschen seit langem bekannt; sie wurden zur Herstellung von Medikamenten und Farben verwendet. Arsen wird heute besonders vielseitig in der Metallurgie eingesetzt.

Historiker nannten eine der Perioden der menschlichen Entwicklung die Bronzezeit. Zu dieser Zeit wechselten die Menschen von Steinwaffen zu verbesserten Bronzewaffen. Bronze ist eine Verbindung ( Legierung) Zinn mit Kupfer. Historikern zufolge wurde die erste Bronze etwa im 30. Jahrhundert im Tigris- und Euphrattal gegossen. Chr. Abhängig von der prozentualen Zusammensetzung der in der Legierung enthaltenen Komponenten können von verschiedenen Schmieden gegossene Bronzen unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die beste Bronze mit wertvollen Eigenschaften eine Kupferlegierung ist, die bis zu 3 % Zinn und bis zu 7 % Arsen enthält. Solche Bronze ließ sich leichter gießen und besser schmieden. Wahrscheinlich wurde Kupfererz beim Schmelzen mit Verwitterungsprodukten von Kupfer-Arsen-Sulfid-Mineralien verwechselt, die ein ähnliches Aussehen hatten. Antike Handwerker wussten die guten Eigenschaften der Legierung zu schätzen und suchten gezielt nach Vorkommen von Arsenmineralien. Um sie zu finden, nutzten wir die spezifische Eigenschaft dieser Mineralien, beim Erhitzen einen Knoblauchgeruch zu verströmen. Doch im Laufe der Zeit wurde die Verhüttung von Bronze, die Arsenverbindungen enthielt, eingestellt. Dies geschah höchstwahrscheinlich aufgrund der Tatsache, dass es beim Verbrennen arsenhaltiger Substanzen sehr häufig zu Vergiftungen kam.

Natürlich war dieses Element in der fernen Vergangenheit nur in Form seiner Mineralien bekannt. Im alten China kannte man ein festes Mineral namens Realgar, bei dem es sich, wie man heute weiß, um ein Sulfid mit der Zusammensetzung As4S4 handelt. Wort " realgar„aus dem Arabischen übersetzt bedeutet „ Mein Staub" Dieses Mineral wurde zum Steinschnitzen verwendet, hatte jedoch einen wesentlichen Nachteil: Im Licht oder beim Erhitzen „verdorben“ Realgar, weil es sich unter dem Einfluss einer thermischen Reaktion in eine völlig andere Substanz, As2S3, verwandelte.

Wissenschaftler und Philosoph Aristoteles im 4. Jahrhundert Chr. gab diesem Mineral seinen Namen – „ sandarac" Drei Jahrhunderte später der römische Wissenschaftler und Schriftsteller Plinius der Ältere zusammen mit einem Arzt und einem Botaniker Dioskurides beschrieb ein anderes Mineral namens Orpiment. Der lateinische Name des Minerals lautet übersetzt „ Goldfarbe" Dieses Mineral wurde als gelber Farbstoff verwendet.

Im Mittelalter isolierten Alchemisten drei Formen der Substanz: gelbes Arsen ( ist ein Sulfid von As2S3), Rot ( Sulfid As4S4) und weiß ( Oxid As2O3). Weiß entsteht durch die Sublimation einiger Arsenverunreinigungen beim Rösten von Kupfererzen, die dieses Element enthalten. Es kondensierte aus der Gasphase und setzte sich in Form eines weißen Belags ab, der anschließend gesammelt wurde.

Im 13. Jahrhundert erhitzten Alchemisten gelbes Arsen und Seife, um eine metallähnliche Substanz herzustellen, die möglicherweise das erste Beispiel einer künstlich hergestellten reinen Substanz war. Aber die resultierende Substanz verstieß gegen die Vorstellungen der Alchemisten über die mystische „Verbindung“ der sieben ihnen bekannten Metalle mit den sieben astronomischen Objekten – den Planeten; Deshalb nannten Alchemisten die resultierende Substanz „illegitimes Metall“. Sie bemerkten eine interessante Eigenschaft: Die Substanz konnte Kupfer eine weiße Farbe verleihen.

Arsen wurde zu Beginn des 17. Jahrhunderts durch einen Apotheker eindeutig als eigenständiger Stoff identifiziert Johann Schröder Als ich das Oxid mit Holzkohle reduzierte, erhielt ich es in seiner reinen Form. Einige Jahre später ein französischer Arzt und Chemiker Nicola Lemery gelang es, diese Substanz durch Erhitzen ihres Oxids in einer Mischung mit Kali und Seife zu gewinnen. Im nächsten Jahrhundert war es bereits bekannt und wurde als ungewöhnliches „Halbmetall“ bezeichnet.

Schwedischer Wissenschaftler Scheele experimentell gewonnenes Arsenwasserstoffgas und Arsensäure. Gleichzeitig A.L. Lavoisier erkannte diesen Stoff als eigenständiges chemisches Element.

Unter natürlichen Bedingungen sein

Das Element kommt unter natürlichen Bedingungen häufig in Verbindungen mit Kupfer, Kobalt, Nickel und Eisen vor. In der Erdkruste kommt davon nicht viel vor – etwa 5 Gramm pro Tonne, was etwa der gleichen Menge wie Zinn, Molybdän, Germanium, Wolfram und Brom entspricht.

Die Zusammensetzung der Mineralien, die dieses chemische Element bildet ( heute gibt es mehr als 200 davon), aufgrund der „halbmetallischen“ Eigenschaften des Elements. Es kann sowohl negative als auch positive Oxidationsstufen aufweisen und verbindet sich daher leicht mit vielen anderen Elementen; Bei der positiven Oxidation spielt Arsen die Rolle eines Metalls ( zum Beispiel in Sulfiden), wenn negativ – Nichtmetall ( in Arseniden). Arsenhaltige Mineralien haben eine komplexe Zusammensetzung. Das Element selbst kann Antimon-, Schwefel- und Metallatome im Kristallgitter ersetzen.

Viele Metall- und Arsenverbindungen sind ihrer Zusammensetzung nach eher intermetallische Verbindungen als Arsenide; Einige von ihnen zeichnen sich durch einen variablen Inhalt des Hauptelements aus. In Arseniden können mehrere Metalle gleichzeitig vorhanden sein und die Atome dieser Metalle können sich bei engen Ionenradien im Kristallgitter in beliebigen Verhältnissen gegenseitig ersetzen. Alle als Arsenide klassifizierten Mineralien haben einen metallischen Glanz. Sie sind undurchsichtig, schwer und haben eine geringe Härte.

Ein Beispiel für natürliche Arsenide ( es gibt ungefähr 25 davon) können Mineralien wie Skutterudit, Safflorit, Rammelsbergit, Nickelskutterudit, Nickelin, Löllingit, Sperrylit, Maucherit, Algodonit, Langisit, Clinosafflorit sein. Diese Arsenide haben eine hohe Dichte und gehören zur Gruppe der „superschweren“ Mineralien.

Das häufigste Mineral ist Arsenopyrit ( oder, wie es auch genannt wird, Arsenpyrit). Was für Chemiker interessant erscheint, ist die Struktur derjenigen Mineralien, in denen Arsen gleichzeitig mit Schwefel vorhanden ist und in denen es die Rolle eines Metalls spielt, da es mit anderen Metallen in einer Gruppe zusammengefasst ist. Diese Mineralien sind Arsenosulvanit, Gyrodit, Arsenogauchekornit, Freibergit, Goldfieldit, Tennantit, Argentotennantit. Die Struktur dieser Mineralien ist sehr komplex.

Natürliche Sulfide wie Realgar, Orpiment, Dimorphit, Getchellit haben eine positive Oxidationsstufe As ( lat. Arsenbezeichnung). Diese Mineralien erscheinen als kleine Einschlüsse, obwohl in einigen Gebieten gelegentlich Kristalle von großer Größe und großem Gewicht abgebaut wurden.

Eine interessante Tatsache ist, dass natürliche Salze der Arsensäure, sogenannte Arsenate, ganz anders aussehen. Erythritol hat eine Kobaltfarbe, während Scorodit, Annabergit und Simplesite grün sind. Und Görnesit, Köttigitit und Rooseveltit sind völlig farblos.

In der zentralen Region Schwedens gibt es Steinbrüche, in denen Ferromanganerz abgebaut wird. In diesen Steinbrüchen wurden mehr als fünfzig Proben von Arsenatmineralien gefunden und beschrieben. Einige dieser Arsenate wurden nirgendwo anders gefunden. Experten gehen davon aus, dass diese Mineralien bei niedrigen Temperaturen durch die Wechselwirkung von Arsensäure mit anderen Stoffen entstanden sind. Arsenate sind Oxidationsprodukte bestimmter Sulfiderze. Sie haben normalerweise keinen anderen Wert als den ästhetischen Wert. Solche Mineralien sind Schmuckstücke mineralogischer Sammlungen.

Die Namen der Mineralien wurden auf unterschiedliche Weise vergeben: Einige von ihnen wurden nach Wissenschaftlern und prominenten politischen Persönlichkeiten benannt; andere wurden nach dem Fundort benannt; Wieder andere wurden mit griechischen Begriffen benannt, die ihre grundlegenden Eigenschaften bezeichneten ( zum Beispiel Farbe); die vierten wurden mit Abkürzungen benannt, die die Anfangsbuchstaben der Namen anderer Elemente bezeichneten.

Interessant ist beispielsweise die Entstehung des antiken Namens für ein Mineral wie Nickel. Früher hieß es Kupfernickel. Deutsche Bergleute, die vor fünf bis sechs Jahrhunderten an der Kupfergewinnung arbeiteten, hatten abergläubische Angst vor einem bösen Berggeist, den sie Nickel nannten. Deutsches Wort „ Kupfer" gemeint " Kupfer" Sie nannten „verdammtes“ oder „falsches“ Kupfer Kupfernickel. Dieses Erz war dem Kupfer sehr ähnlich, allerdings konnte daraus kein Kupfer gewonnen werden. Aber es hat seine Anwendung in der Glasherstellung gefunden. Mit seiner Hilfe wurde Glas grün gestrichen. Anschließend wurde aus diesem Erz ein neues Metall isoliert und Nickel genannt.

Reines Arsen ist in seinen chemischen Eigenschaften recht inert und kommt in seinem natürlichen Zustand vor. Es sieht aus wie verschmolzene Nadeln oder Würfel. Ein solches Nugget lässt sich leicht zu Pulver mahlen. Es enthält bis zu 15 % Verunreinigungen ( Kobalt, Eisen, Nickel, Silber und andere Metalle).

In der Regel liegt der As-Gehalt im Boden zwischen 0,1 mg/kg und 40 mg/kg. In Gebieten, in denen Arsenerz vorkommt, und im Bereich von Vulkanen kann der Boden sehr große Mengen an As enthalten – bis zu 8 g/kg. Dies ist genau die Rate, die in einigen Gebieten Neuseelands und der Schweiz zu finden ist. In solchen Gebieten stirbt die Flora und Tiere werden krank. Die gleiche Situation ist typisch für Wüsten und Steppen, wo Arsen nicht aus dem Boden ausgewaschen wird. Im Vergleich zum Durchschnittsgehalt gelten auch tonige Gesteine ​​als angereichert, da sie viermal mehr Arsenstoffe enthalten.

Wird ein reiner Stoff durch Biomethylierung in eine flüchtige arsenorganische Verbindung umgewandelt, so wird diese nicht nur durch Wasser, sondern auch durch Wind aus dem Boden getragen. Unter Biomethylierung versteht man die Hinzufügung einer Methylgruppe zur Bildung einer C-As-Bindung. Dieser Prozess wird unter Beteiligung der Substanz Methylcobalamin durchgeführt – einem methylierten Derivat von Vitamin B12. Die Biomethylierung von As findet sowohl im Meerwasser als auch im Süßwasser statt. Dabei kommt es zur Bildung arsenorganischer Verbindungen wie Methylarson- und Dimethylarsinsäure.

In Gebieten, in denen keine spezifische Belastung vorliegt, liegt die Arsenkonzentration bei 0,01 μg/m3 und in Industriegebieten, in denen sich Kraftwerke und Fabriken befinden, erreicht die Konzentration einen Wert von 1 μg/m3. In Gebieten mit Industriezentren ist die Arsenablagerung intensiv und beträgt bis zu 40 kg/m². km pro Jahr.

Flüchtige Arsenverbindungen bereiteten den Menschen große Probleme, als ihre Eigenschaften noch nicht vollständig untersucht waren. Auch im 19. Jahrhundert waren Massenvergiftungen keine Seltenheit. Doch die Gründe für die Vergiftung kannten die Ärzte nicht. Und der giftige Stoff war in grüner Tapetenfarbe und Putz enthalten. Hohe Luftfeuchtigkeit führte zur Schimmelbildung. Unter dem Einfluss dieser beiden Faktoren entstanden flüchtige arsenorganische Stoffe.

Es besteht die Vermutung, dass der Prozess der Bildung flüchtiger Organoarsenderivate die Ursache für die verzögerte Vergiftung des Kaisers gewesen sein könnte Napoleon was zu seinem Tod führte. Diese Annahme basiert auf der Tatsache, dass 150 Jahre nach seinem Tod Spuren von Arsen in seinen Haaren gefunden wurden.

In manchen Mineralwässern kommen Arsenstoffe in moderaten Mengen vor. Allgemein anerkannte Standards besagen, dass die Konzentration von Arsen in medizinischen Mineralwässern nicht mehr als 70 µg/l betragen sollte. Prinzipiell kann es auch bei höheren Konzentrationen des Stoffes nur bei dauerhafter, langfristiger Anwendung zu einer Vergiftung kommen.

Arsen kommt in natürlichen Gewässern in verschiedenen Verbindungen und Formen vor. Dreiwertiges Arsen beispielsweise ist um ein Vielfaches giftiger als fünfwertiges Arsen.

Einige Algen können Arsen in solchen Konzentrationen anreichern, dass sie für den Menschen gefährlich sind. Solche Algen können in einer sauren Arsenumgebung leicht wachsen und sich sogar vermehren. In einigen Ländern werden sie als Schädlingsbekämpfungsmittel eingesetzt ( gegen Ratten).

Chemische Eigenschaften

Arsen wird manchmal als Metall bezeichnet, in Wirklichkeit ist es jedoch eher ein Nichtmetall. In Verbindung mit Säuren bildet es keine Salze, ist aber an sich ein säurebildender Stoff. Deshalb wird es auch Halbmetall genannt. Arsen kann wie Phosphor in verschiedenen allotropen Formen vorliegen.

Eine dieser Formen ist graues Arsen, eine ziemlich zerbrechliche Substanz. Sein Bruch hat einen hellen metallischen Glanz ( daher ist sein zweiter Name „Arsenmetall“.). Die elektrische Leitfähigkeit dieses Halbmetalls ist 17-mal geringer als die von Kupfer, gleichzeitig aber 3,6-mal höher als die von Quecksilber. Je höher die Temperatur, desto geringer ist die elektrische Leitfähigkeit. Diese typische Eigenschaft von Metallen ist auch für dieses Halbmetall charakteristisch.

Wenn Arsendampf kurzzeitig auf eine Temperatur von –196 Grad abgekühlt wird ( Dies ist die Temperatur von flüssigem Stickstoff) erhalten Sie eine weiche, transparente, gelbe Substanz, die wie gelber Phosphor aussieht. Die Dichte dieser Substanz ist viel geringer als die des Arsenmetalls. Gelbes Arsen und Arsendämpfe bestehen aus Molekülen, die die Form eines Tetraeders haben ( diese. Pyramidenform mit vier Basen). Phosphormoleküle haben die gleiche Form.

Unter dem Einfluss ultravioletter Strahlung sowie beim Erhitzen wird gelbes Arsen sofort grau; Bei dieser Reaktion wird Wärme freigesetzt. Wenn Dämpfe in einer inerten Atmosphäre kondensieren, entsteht eine andere Form dieses Elements – amorph. Wenn sich Arsendampf auf Glas niederschlägt, entsteht ein Spiegelfilm.

Der Aufbau der elektronischen Außenhülle dieses Elements ist der gleiche wie der von Phosphor und Stickstoff. Arsen kann wie Phosphor drei kovalente Bindungen bilden.

Bei trockener Luft hat As eine stabile Form. Durch feuchte Luft wird es matt und an der Oberseite mit schwarzem Oxid bedeckt. Beim Entzünden brennt Arsendampf leicht mit blauer Flamme.

Da es in seiner reinen Form ziemlich träge ist; Laugen, Wasser und verschiedene Säuren, die keine oxidierenden Eigenschaften haben, beeinträchtigen es in keiner Weise. Wenn Sie verdünnte Salpetersäure einnehmen, wird reines As zu Orthoarsensäure oxidiert, und wenn Sie konzentrierte Salpetersäure einnehmen, wird es zu Orthoarsensäure oxidiert.

As reagiert mit Schwefel und Halogenen. Bei Reaktionen mit Schwefel entstehen Sulfide unterschiedlicher Zusammensetzung.

Arsen ist wie Gift

Alle Arsenverbindungen sind giftig.

Eine akute Vergiftung durch diese Substanzen äußert sich in Bauchschmerzen, Durchfall, Erbrechen und einer Depression des Zentralnervensystems. Die Symptome einer Vergiftung mit dieser Substanz ähneln stark den Symptomen einer Cholera. Daher kam es in der gerichtlichen Praxis in der Vergangenheit häufig zu Fällen des Einsatzes von Arsen als Gift. Der am erfolgreichsten für kriminelle Zwecke eingesetzte Giftstoff ist Arsentrioxid.

In den Gebieten, in denen ein Überschuss des Stoffes in Wasser und Boden vorhanden ist, reichert er sich in der Schilddrüse des Menschen an. Als Folge davon entwickeln sie einen endemischen Kropf.

Arsenvergiftung

Zu den Symptomen einer Arsenvergiftung gehören ein metallischer Geschmack im Mund, Erbrechen und starke Bauchschmerzen. Später kann es zu Krampfanfällen oder Lähmungen kommen. Eine Vergiftung kann zum Tod führen. Das am weitesten verbreitete und bekannteste Gegenmittel gegen Arsenvergiftungen ist Milch. Das Hauptprotein der Milch ist Kasein. Es bildet mit Arsen eine unlösliche Verbindung, die nicht ins Blut aufgenommen wird.

Vergiftungen treten auf:
1. Beim Einatmen von Arsenverbindungen in Form von Staub ( am häufigsten - unter ungünstigen Produktionsbedingungen).
2. Beim Trinken von vergiftetem Wasser und Nahrungsmitteln.
3. Bei der Einnahme bestimmter Medikamente. Überschüssige Substanz lagert sich im Knochenmark, in der Lunge, in den Nieren, in der Haut und im Darmtrakt ab. Es gibt zahlreiche Hinweise darauf, dass anorganische Arsenverbindungen krebserregend sind. Durch den langfristigen Konsum von arsenvergiftetem Wasser oder Medikamenten kann es zu leichtem Hautkrebs kommen ( Bowen-Krebs) oder Hämangioendotheliom der Leber.

Bei akuten Vergiftungen ist als Erste Hilfe eine Magenspülung erforderlich. Unter stationären Bedingungen wird eine Hämodialyse zur Reinigung der Nieren durchgeführt. Zur Anwendung bei akuten und chronischen Vergiftungen kommt Unithiol zum Einsatz – ein universelles Gegenmittel. Zusätzlich werden Antagonistensubstanzen verwendet: Schwefel, Selen, Zink, Phosphor; und ein Komplex aus Vitaminen und Aminosäuren ist obligatorisch.

Symptome einer Überdosierung und eines Mangels

Mögliche Anzeichen eines Arsenmangels äußern sich in einer Abnahme der Triglyceridkonzentration im Blut, einer Steigerung der Fruchtbarkeit sowie einer Verschlechterung der Entwicklung und des Wachstums des Körpers.

Arsen ist eine hochgiftige Substanz; eine Einzeldosis von 50 mg kann tödlich sein. Eine Überdosierung äußert sich in Reizbarkeit, Allergien, Kopfschmerzen, Dermatitis, Ekzemen, Konjunktivitis, Depression der Atemfunktion und des Nervensystems sowie einer eingeschränkten Leberfunktion. Eine Überdosierung einer Substanz erhöht das Risiko, an Krebs zu erkranken.

Als Quelle des Elements gelten: pflanzliche und tierische Produkte, Meeresfrüchte, Getreide, Getreide, Tabak, Wein und sogar Trinkwasser.

Es besteht kein Grund zur Sorge, dass dieses Mikroelement in unsere Ernährung gelangt – es kommt in fast allen Produkten tierischen und pflanzlichen Ursprungs vor, außer in raffiniertem Zucker. Es kommt in ausreichender Menge mit der Nahrung zu uns. Besonders reiche Produkte wie Garnelen, Hummer, Hummer – um eine Überdosierung zu vermeiden, sollten Sie in Maßen essen, um nicht zu viel Gift aufzunehmen.

Arsenverbindungen können mit Mineralwasser, Meeresfrüchten, Säften, Traubenweinen, Medikamenten, Herbiziden und Pestiziden in den menschlichen Körper gelangen. Diese Substanz reichert sich hauptsächlich im retikuloendothelialen System sowie in der Lunge, der Haut und den Nieren an. Als unzureichende tägliche Aufnahme einer Substanz in den Körper gilt eine Dosis von 1 µg/Tag. Die Toxizitätsschwelle liegt bei etwa 20 mg.

Eine große Menge des Elements kommt in Fischöl und seltsamerweise auch in Weinen vor. Im normalen Trinkwasser ist der Gehalt des Stoffes gering und nicht gesundheitsgefährdend – etwa 10 µg/l. Einige Regionen der Welt ( Mexiko, Taiwan, Indien, Bangladesch) sind für ihren hohen Arsengehalt im Trinkwasser berüchtigt ( 1 mg/l), und daher kommt es dort manchmal zu Massenvergiftungen von Bürgern.

Arsen verhindert, dass der Körper Phosphor verliert. Vitamin D ist ein regulierender Faktor im Phosphor-Kalzium-Stoffwechsel und Arsen wiederum reguliert den Phosphorstoffwechsel.

Es ist auch bekannt, dass einige Formen von Allergien aufgrund eines Arsenmangels im Körper entstehen.

Das Spurenelement wird zur Appetitsteigerung bei Blutarmut eingesetzt. Bei einer Selenvergiftung ist Arsen ein hervorragendes Gegenmittel. Experimentelle Studien an Mäusen haben gezeigt, dass genau berechnete Dosen der Substanz dazu beitragen, das Krebsrisiko zu senken.

Wenn die Konzentration eines Elements im Boden oder in der Nahrung zunimmt, kommt es zu einer Vergiftung. Eine schwere Vergiftung kann zu schweren Erkrankungen wie Kehlkopfkrebs oder Leukämie führen. Darüber hinaus wird auch die Zahl der Todesfälle zunehmen.

Es ist bekannt, dass 80 % der Stoffe, die mit der Nahrung in den Körper gelangen, in den Magen-Darm-Trakt gelangen und von dort ins Blut gelangen, die restlichen 20 % gelangen über Haut und Lunge zu uns.

Einen Tag nach dem Eintritt in den Körper werden mehr als 30 % der Substanz mit dem Urin und etwa 4 % mit dem Kot ausgeschieden. Gemäß der Klassifizierung wird Arsen als immuntoxisches, bedingt essentielles Element eingestuft. Es ist erwiesen, dass die Substanz an fast allen wichtigen biochemischen Prozessen beteiligt ist.

Arsen in der Zahnheilkunde

Dieser Stoff wird häufig zur Behandlung von Zahnerkrankungen wie Karies eingesetzt. Karies entsteht, wenn die Kalksalze des Zahnschmelzes abzubauen beginnen und der geschwächte Zahn von Krankheitserregern befallen wird. Durch die Beeinflussung des weichen inneren Teils des Zahns bilden Mikroben eine kariöse Höhle.
Wenn in diesem Stadium der Erkrankung die kariöse Höhle gereinigt und mit Füllmaterial gefüllt wird, bleibt der Zahn „lebendig“. Und wenn man dem Prozess seinen Lauf lässt, erreicht die kariöse Höhle das Gewebe, das Blut, Nerven und Lymphgefäße enthält. Es heißt Zellstoff.

Es entwickelt sich eine Entzündung der Pulpa. Danach besteht die einzige Möglichkeit, eine weitere Ausbreitung der Krankheit zu verhindern, darin, den Nerv zu entfernen. Für diese Manipulation wird Arsen benötigt.

Die Pulpa wird mit einem zahnärztlichen Instrument freigelegt, ein Pastenkörnchen mit Arsensäure wird darauf aufgetragen und diffundiert fast augenblicklich in die Pulpa. Einen Tag später stirbt der Zahn. Nun kann die Pulpa völlig schmerzfrei entfernt, die Wurzelkanäle und die Pulpakammer mit einer speziellen antiseptischen Paste gefüllt und der Zahn versiegelt werden.

Arsen in der Behandlung von Leukämie

Arsen wird recht erfolgreich zur Behandlung leichter Formen von Leukämie sowie während der Phase der primären Exazerbation eingesetzt, in der noch keine starke Vergrößerung der Milz und der Lymphknoten beobachtet wurde. Es reduziert oder unterdrückt sogar die pathologische Bildung von Leukozyten, stimuliert die rote Hämatopoese und die Freisetzung roter Blutkörperchen in die Peripherie.

Gewinnung von Arsen

Es fällt als Nebenprodukt bei der Verarbeitung von Blei-, Kupfer-, Kobalt- und Zinkerzen sowie beim Goldabbau an. Einige der polymetallischen Erze enthalten bis zu 12 % Arsen. Wenn sie auf 650 - 700 Grad erhitzt werden, kommt es bei Abwesenheit von Luft zur Sublimation. Beim Erhitzen an der Luft entsteht „weißes Arsen“, ein flüchtiges Oxid. Es wird einer Kondensation unterzogen und mit Kohle erhitzt, während dieser Reaktion wird Arsen reduziert. Die Gewinnung dieses Elements ist eine schädliche Produktion.

Zuvor, vor der Entwicklung der Ökologie als Wissenschaft, wurde „weißes Arsen“ in großen Mengen in die Atmosphäre freigesetzt und setzte sich anschließend auf Bäumen und Pflanzen ab. Die zulässige Konzentration in der Luft beträgt 0,003 mg/m3, in der Nähe von Industrieanlagen erreicht die Konzentration 200 mg/m3. Seltsamerweise wird die Umwelt nicht von den Fabriken, die Arsen produzieren, am stärksten verschmutzt, sondern von Kraftwerken und Nichteisenmetallurgieunternehmen. Bodensedimente in der Nähe von Kupferhütten enthalten große Mengen des Elements – bis zu 10 g/kg.

Ein weiteres Paradoxon besteht darin, dass dieser Stoff in größeren Mengen produziert wird, als er benötigt wird. Dies kommt im Metallbergbau selten vor. Der Überschuss muss in großen Metallbehältern entsorgt werden, die in stillgelegten alten Minen versteckt sind.

Arsenopyrit ist ein wertvolles Industriemineral. Große Kupfer-Arsen-Vorkommen gibt es in Zentralasien, Georgien, den USA, Japan, Norwegen und Schweden; Gold-Arsen – in den USA, Frankreich; Arsen-Kobalt – in Neuseeland, Kanada; Arsen-Zinn - in England und Bolivien.

Bestimmung von Arsen

Die qualitative Reaktion zu Arsen besteht in der Ausfällung gelber Sulfide aus Salzsäurelösungen. Die Spurenbestimmung erfolgt nach der Gutzeit-Methode oder der Marsh-Reaktion: Mit HgCl2 getränkte Papierstreifen verfärben sich in Gegenwart von Arsenwasserstoff dunkel, wodurch das Sublimat zu Quecksilber reduziert wird.

Im letzten halben Jahrhundert wurde eine Vielzahl empfindlicher Analysetechniken entwickelt ( Spektrometrie), wodurch auch geringe Mengen Arsen nachgewiesen werden können. Befindet sich nur sehr wenig Substanz im Wasser, werden die Proben vorkonzentriert.

Einige Verbindungen werden mit der selektiven Hydridmethode analysiert. Bei dieser Methode wird der Analyt selektiv zur flüchtigen Verbindung Arsin reduziert. Flüchtiges Arsin wird in einem mit flüssigem Stickstoff gekühlten Behälter eingefroren. Anschließend können Sie durch langsames Erhitzen des Behälterinhalts dafür sorgen, dass verschiedene Arsine getrennt voneinander verdampfen.

Industrielle Anwendung

Etwa 98 % des gesamten geförderten Arsens werden nicht in reiner Form verwendet. Aber seine Verbindungen erfreuen sich zunehmender Beliebtheit und werden in verschiedenen Branchen eingesetzt. Jährlich werden Hunderte Tonnen des Stoffes abgebaut und verwendet. Es wird Lagerlegierungen zur Verbesserung der Qualität zugesetzt, bei der Herstellung von Kabeln und Bleibatterien zur Erhöhung der Härte verwendet und in Legierungen mit Germanium oder Silizium bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen verwendet. Arsen wird als Dotierstoff verwendet, der „klassischen“ Halbleitern eine bestimmte Leitfähigkeit verleiht.

Arsen ist ein wertvoller Werkstoff in der Nichteisenmetallurgie. Bei Zugabe von Blei in einer Menge von 1 % erhöht sich die Härte der Legierung. Wenn man geschmolzenem Blei etwas Arsen hinzufügt, entstehen beim Gießen des Schrots kugelförmige Kugeln mit der richtigen Form. Zusätze zu Kupfer erhöhen dessen Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Härte. Dank dieses Zusatzes erhöht sich die Fließfähigkeit des Kupfers, was den Prozess des Drahtziehens erleichtert.

Wird einigen Arten von Messing, Bronze, Drucklegierungen und Babbitts zugesetzt. Dennoch versuchen Metallurgen, diesen Zusatzstoff aus dem Produktionsprozess auszuschließen, da er für den Menschen sehr schädlich ist. Darüber hinaus ist es auch schädlich für Metalle, da Arsen in großen Mengen die Eigenschaften vieler Legierungen und Metalle beeinträchtigt.

Oxide werden in der Glasherstellung als Glasaufheller verwendet. Schon antike Glasbläser wussten, dass weißes Arsen zur Undurchsichtigkeit von Glas beiträgt. Im Gegenteil, kleine Zugaben hellen das Glas auf. Arsen ist immer noch in den Rezepten für die Herstellung einiger Gläser enthalten, beispielsweise im „Wiener“ Glas, aus dem Thermometer hergestellt werden.

Arsenverbindungen werden als Antiseptikum zum Schutz vor Verderb sowie zur Konservierung von Pelzen, Häuten und Kuscheltieren verwendet. zur Herstellung von Antifouling-Farben für den Wassertransport; zum Imprägnieren von Holz.

Die biologische Aktivität einiger As-Derivate hat das Interesse von Agronomen, Mitarbeitern des Gesundheits- und Epidemiologiedienstes sowie Tierärzten geweckt. Infolgedessen wurden arsenhaltige Medikamente hergestellt, die Produktivität und Wachstum stimulierten; Arzneimittel zur Vorbeugung von Tierkrankheiten; Anthelminthika.

Landbesitzer im alten China behandelten Reispflanzen mit Arsenoxid, um sie vor Pilzkrankheiten und Ratten zu schützen und so die Ernte zu schützen. Aufgrund der Toxizität arsenhaltiger Stoffe ist ihr Einsatz in der Landwirtschaft mittlerweile eingeschränkt.

Die wichtigsten Einsatzgebiete arsenhaltiger Stoffe sind die Herstellung von Mikroschaltungen, Halbleitermaterialien und Faseroptiken, Folienelektronik sowie die Züchtung spezieller Einkristalle für Laser. In diesen Fällen wird in der Regel gasförmiges Arsin verwendet. Indium- und Galliumarsenide werden bei der Herstellung von Dioden, Transistoren und Lasern verwendet.

In Geweben und Organen kommt das Element hauptsächlich in der Proteinfraktion vor, viel weniger davon in der säurelöslichen Fraktion und nur ein kleiner Teil davon in der Lipidfraktion. Es ist an Redoxreaktionen beteiligt; ohne es ist der oxidative Abbau komplexer Kohlenhydrate nicht möglich. Es ist an der Fermentation und Glykolyse beteiligt. Verbindungen dieser Substanz werden in der Biochemie als spezifische Enzyminhibitoren verwendet, die zur Untersuchung von Stoffwechselreaktionen benötigt werden. Als Spurenelement ist es für den menschlichen Körper notwendig.

Einige, die im Mittelalter an Cholera starben, starben nicht daran. Die Krankheitssymptome ähneln denen Arsenvergiftung.

Nachdem sie dies erkannt hatten, begannen mittelalterliche Geschäftsleute, das Trioxid des Elements als Gift anzubieten. Substanz. Die tödliche Dosis beträgt nur 60 Gramm.

Sie wurden in Portionen aufgeteilt und über mehrere Wochen verabreicht. Daher ahnte niemand, dass der Mann nicht an Cholera gestorben war.

Der Geschmack von Arsen In geringen Dosen, beispielsweise in Nahrungsmitteln oder Getränken, ist dies nicht zu spüren. In der modernen Realität gibt es natürlich keine Cholera.

Wegen Arsen muss man sich keine Sorgen machen. Vielmehr sind es die Mäuse, die Angst haben müssen. Eine giftige Substanz ist eine Art Gift für Nagetiere.

Das Element ist übrigens nach ihnen benannt. Das Wort „Arsen“ existiert nur im russischsprachigen Raum. Der offizielle Name der Substanz ist Arsenicum.

Bezeichnung in – As. Die Seriennummer ist 33. Basierend darauf können wir von einer vollständigen Liste der Eigenschaften von Arsen ausgehen. Aber gehen wir nicht davon aus. Wir werden das Problem auf jeden Fall untersuchen.

Eigenschaften von Arsen

Der lateinische Name des Elements bedeutet „stark“. Offenbar bezieht sich dies auf die Wirkung der Substanz auf den Körper.

Bei einer Vergiftung beginnt das Erbrechen, die Verdauung wird gestört, der Magen dreht sich und die Funktion des Nervensystems ist teilweise blockiert. nicht einer der Schwachen.

Vergiftungen treten bei allen allotropen Formen der Substanz auf. Alltropie ist die Existenz von Erscheinungsformen derselben Sache, die sich in Struktur und Eigenschaften unterscheiden. Element. Arsen am stabilsten in Metallform.

Stahlgraue rhomboedrische Exemplare sind zerbrechlich. Die Geräte haben ein charakteristisches metallisches Aussehen, werden jedoch bei Kontakt mit feuchter Luft matt.

Arsen ist ein Metall, dessen Dichte fast 6 Gramm pro Kubikzentimeter beträgt. Die übrigen Formen des Elements haben einen niedrigeren Indikator.

An zweiter Stelle steht amorph Arsen. Elementeigenschaften: - fast schwarze Farbe.

Die Dichte dieser Form beträgt 4,7 Gramm pro Kubikzentimeter. Äußerlich ähnelt das Material.

Der für gewöhnliche Menschen übliche Zustand von Arsen ist gelb. Die kubische Kristallisation ist instabil und wird beim Erhitzen auf 280 Grad Celsius oder unter dem Einfluss von einfachem Licht amorph.

Daher sind gelbe weich, wie im Dunkeln. Trotz der Farbe sind die Aggregate transparent.

Aus einer Reihe von Modifikationen des Elements geht hervor, dass es sich nur um ein halbes Metall handelt. Die offensichtliche Antwort auf die Frage lautet: „ Arsen ist ein Metall oder Nichtmetall", Nein.

Als Bestätigung dienen chemische Reaktionen. Das 33. Element ist säurebildend. Der Aufenthalt in Säure allein bringt jedoch nichts.

Metalle machen die Dinge anders. Im Fall von Arsen wirken sie nicht einmal bei Kontakt mit einem der Stärksten.

Bei der Reaktion von Arsen mit aktiven Metallen entstehen salzartige Verbindungen.

Gemeint sind Oxidationsmittel. Die 33. Substanz interagiert nur mit ihnen. Wenn der Partner keine ausgeprägten oxidierenden Eigenschaften hat, findet die Wechselwirkung nicht statt.

Dies gilt sogar für Alkalien. Also, Arsen ist ein chemisches Element ziemlich träge. Wie kann man es dann bekommen, wenn die Liste der Reaktionen sehr begrenzt ist?

Arsenabbau

Arsen wird als Nebenprodukt anderer Metalle abgebaut. Sie werden getrennt und es bleibt die 33. Substanz übrig.

In der Natur gibt es solche Verbindungen von Arsen mit anderen Elementen. Aus ihnen wird das 33. Metall gewonnen.

Das Verfahren ist profitabel, da zusammen mit Arsen häufig , , und vorhanden sind.

Es kommt in körnigen Massen oder kubischen Kristallen von Zinnfarbe vor. Manchmal gibt es einen Gelbstich.

Arsenverbindung Und Metall Ferrum hat einen „Bruder“, in dem statt der 33. Substanz steht. Dies ist ein gewöhnlicher Pyrit mit goldener Farbe.

Die Aggregate ähneln der Arsenvariante, können aber nicht als Arsenerz dienen, obwohl sie auch Arsen als Verunreinigung enthalten.

Arsen kommt übrigens auch in gewöhnlichem Wasser vor, allerdings wiederum als Verunreinigung.

Die Elementmenge pro Tonne ist so gering, dass selbst der Abbau von Nebenprodukten keinen Sinn ergibt.

Wären die weltweiten Arsenreserven gleichmäßig in der Erdkruste verteilt, wären es nur 5 Gramm pro Tonne.

Das Element ist also nicht häufig; seine Menge ist vergleichbar mit , , .

Betrachtet man die Metalle, mit denen Arsen Mineralien bildet, handelt es sich nicht nur um Arsen, sondern auch um Kobalt und Nickel.

Die Gesamtzahl der Mineralien des 33. Elements beträgt 200. Es wird auch eine native Form der Substanz gefunden.

Sein Vorhandensein wird durch die chemische Inertheit von Arsen erklärt. Der Held verbleibt in herrlicher Isolation, wenn er sich neben Elementen befindet, die keine Reaktionen hervorrufen.

Dabei werden häufig nadelförmige oder kubische Aggregate erhalten. Normalerweise wachsen sie zusammen.

Verwendung von Arsen

Zu dem Element gehört Arsen dual und weist nicht nur Eigenschaften sowohl von Metall als auch von Nichtmetall auf.

Auch die Wahrnehmung des Elements durch die Menschheit ist dual. In Europa gilt die 33. Substanz seit jeher als Gift.

Im Jahr 1733 erließen sie sogar ein Dekret, das den Verkauf und Kauf von Arsen verbot.

In Asien wird das „Gift“ seit 2000 Jahren von Ärzten zur Behandlung von Schuppenflechte und Syphilis eingesetzt.

Moderne Ärzte haben bewiesen, dass das 33. Element Proteine ​​​​angreift, die Onkologie hervorrufen.

Im 20. Jahrhundert stellten sich auch einige europäische Ärzte auf die Seite der Asiaten. So erfanden westliche Apotheker 1906 das Medikament Salvarsan.

Es war das erste in der offiziellen Medizin und wurde gegen eine Reihe von Infektionskrankheiten eingesetzt.

Zwar entwickelt sich eine Immunität gegen das Medikament, wie bei jeder ständigen Einnahme von Arsen in kleinen Dosen.

1-2 Zyklen des Arzneimittels sind wirksam. Wenn sich eine Immunität entwickelt hat, können Menschen eine tödliche Dosis des Elements einnehmen und am Leben bleiben.

Neben Ärzten interessierten sich auch Metallurgen für das 33. Element und begannen, es zur Herstellung von Schrot hinzuzufügen.

Es wird auf der Grundlage erstellt, die in enthalten ist Schwermetalle. Arsen erhöht das Blei und lässt seine Spritzer beim Gießen eine Kugelform annehmen. Es ist richtig, was die Qualität der Fraktion verbessert.

Arsen findet sich auch in Thermometern bzw. in ihnen. Es heißt Wiener, gemischt mit dem Oxid der 33. Substanz.

Die Verbindung dient als Klärmittel. Arsen wurde auch von Glasbläsern der Antike verwendet, allerdings als Mattierungszusatz.

Glas wird undurchsichtig, wenn eine erhebliche Beimischung eines toxischen Elements vorliegt.

Angesichts der Verhältnisse wurden viele Glasbläser krank und starben vorzeitig.

Und Gerbereispezialisten verwenden Sulfide Arsen.

Element hauptsächlich Untergruppen In einigen Farben ist die Gruppe 5 des Periodensystems enthalten. In der Lederindustrie hilft Arsen bei der Haarentfernung.

Arsenpreis

Reines Arsen wird meist in metallischer Form angeboten. Die Preise werden pro Kilogramm oder Tonne festgelegt.

1000 Gramm kosten etwa 70 Rubel. Für Metallurgen bieten sie beispielsweise fertiges Arsen und Kupfer an.

In diesem Fall berechnen sie 1500-1900 Rubel pro Kilo. Arsenanhydrit wird auch in Kilogramm verkauft.

Es wird als Hautarzneimittel verwendet. Der Erreger ist nekrotisch, das heißt, er betäubt den betroffenen Bereich und tötet nicht nur den Erreger der Krankheit, sondern auch die Zellen selbst. Die Methode ist radikal, aber effektiv.

DEFINITION

Arsen- dreiunddreißigstes Element des Periodensystems. Bezeichnung – Abgeleitet vom lateinischen „arsenicum“. Befindet sich in der vierten Periode, VA-Gruppe. Bezieht sich auf Halbmetalle. Die Atomladung beträgt 33.

Arsen kommt in der Natur meist in Verbindungen mit Metallen oder Schwefel und nur selten in freier Form vor. Der Arsengehalt in der Erdkruste beträgt 0,0005 %.

Arsen wird üblicherweise aus Arsenpyrit FeAsS gewonnen.

Atom- und Molekülmasse von Arsen

Relatives Molekulargewicht der Substanz(M r) ist eine Zahl, die angibt, wie oft die Masse eines bestimmten Moleküls größer als 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms ist, und relative Atommasse eines Elements(A r) – wie oft die durchschnittliche Masse der Atome eines chemischen Elements größer als 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms ist.

Da Arsen im freien Zustand in Form einatomiger As-Moleküle vorliegt, stimmen die Werte seiner Atom- und Molekülmassen überein. Sie betragen 74,9216.

Allotropie und allotrope Modifikationen von Arsen

Arsen kommt wie Phosphor in mehreren allotropen Formen vor. Beim schnellen Abkühlen von Dampf (bestehend aus As 4-Molekülen) entsteht eine nichtmetallische Fraktion – gelbes Arsen (Dichte 2,0 g/cm 3), isomorph zu weißem Phosphor und wie dieser in Schwefelkohlenstoff löslich. Diese Modifikation ist weniger stabil als weißer Phosphor und wandelt sich bei Lichteinwirkung oder geringer Erwärmung leicht in eine metallische Modifikation um – graues Arsen (Abb. 1). Im frisch gebrochenen Zustand bildet es eine stahlgraue, spröde kristalline Masse mit metallischem Glanz. Die Dichte beträgt 5,75 g/cm3. Beim Erhitzen unter Normaldruck sublimiert es. Hat metallische elektrische Leitfähigkeit.

Reis. 1. Graues Arsen. Aussehen.

Isotope von Arsen

Es ist bekannt, dass Arsen in der Natur in Form des einzigen stabilen Isotops 75 As vorkommt. Die Massenzahl beträgt 75, der Kern eines Atoms enthält dreiunddreißig Protonen und zweiundvierzig Neutronen.

Es gibt etwa 33 künstliche instabile Arsenisotope sowie zehn isomere Zustände von Kernen, darunter das langlebigste Isotop 73 As mit einer Halbwertszeit von 80,3 Tagen.

Arsenionen

Das äußere Energieniveau des Arsenatoms verfügt über fünf Elektronen, die Valenzelektronen sind:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 .

Durch chemische Wechselwirkung gibt Arsen seine Valenzelektronen ab, d.h. ist ihr Donor und verwandelt sich in ein positiv geladenes Ion:

As 0 -3e → As 3+ ;

As 0 -5e → As 5+ .

Arsenmolekül und -atom

Im freien Zustand liegt Arsen in Form einatomiger As-Moleküle vor. Hier sind einige Eigenschaften, die das Arsenatom und -molekül charakterisieren:

Beispiele für Problemlösungen

BEISPIEL 1

Übung

Arsen bildet zwei Oxide. Der Massenanteil an Arsen beträgt in ihnen 65,2 % und 75,7 %. Bestimmen Sie die äquivalenten Arsenmassen in beiden Oxiden.

Lösung

Nehmen wir die Masse jedes Arsenoxids als 100 g an. Da der Arsengehalt in Massenprozent angegeben wird, enthält das erste Oxid 65,2 g Arsen und 34,8 g Sauerstoff (100 - 65,2 = 34,8); In 100 g des zweiten Oxids entfallen 75,7 g Arsen und 24,3 g Sauerstoff (100 - 75,7 = 24,3). Die äquivalente Sauerstoffmasse beträgt 8. Wenden wir das Äquivalentgesetz für das erste Oxid an: M eq (As) = 65,2 / 34,8 × 8 = 15 g/mol. Die Berechnung für das zweite Oxid erfolgt analog: m (As) / m(O) = M eq (As) / M eq (O); M eq (As) = m (As) / m(O) × M eq (O); M eq (As) = 75,7 / 24,3 × 8 = 25 g/mol.