Što je arsen? Definicija, formula, svojstva. Element arsena. Svojstva arsena. Upotreba arsena Kojem elementu pripada arsen?

Arsen (ime dolazi od riječi miš, koristi se za mamce miševa) je trideset treći element periodnog sustava elemenata. Odnosi se na polumetale. Kada se spoji s kiselinom, ne stvara soli, jer je tvar koja stvara kiselinu. Može tvoriti alotropske modifikacije. Arsen ima tri trenutno poznate strukture kristalne rešetke. Žuti arsen pokazuje svojstva tipičnog nemetala, amorfni arsen je crn, a najstabilniji metalni arsen je siv. U prirodi se najčešće nalazi u obliku spojeva, rjeđe u slobodnom stanju. Najčešći su spojevi arsena s metalima (arsenidi), kao što su arsensko željezo (arsenopirit, otrovni pirit), nikal (kupfernickel, tako nazvan zbog sličnosti s bakrenom rudom). Arsen je slabo aktivan element, netopljiv u vodi, a njegovi spojevi se svrstavaju u slabo topive tvari. Oksidacija arsena se odvija tijekom zagrijavanja; na sobnoj temperaturi ova reakcija se odvija vrlo sporo.

Svi spojevi arsena su vrlo jaki toksini koji imaju negativan učinak ne samo na gastrointestinalni trakt, već i na živčani sustav. Povijest poznaje mnoge senzacionalne slučajeve trovanja arsenom i njegovim derivatima. Spojevi arsena korišteni su kao otrov ne samo u srednjovjekovnoj Francuskoj, bili su poznati čak iu starom Rimu i Grčkoj. Popularnost arsena kao jakog otrova objašnjava se činjenicom da ga je gotovo nemoguće otkriti u hrani, nema ni mirisa ni okusa. Zagrijavanjem se pretvara u arsenov oksid. Dijagnosticiranje trovanja arsenom je prilično teško, jer ima slične simptome raznim bolestima. Najčešće se trovanje arsenom brka s kolerom.

Gdje se koristi arsen?

Unatoč njihovoj toksičnosti, derivati ​​arsena ne koriste se samo za mamce miševa i štakora. Budući da čisti arsen ima visoku električnu vodljivost, koristi se kao dopant koji daje potrebnu vrstu vodljivosti poluvodičima kao što su germanij i silicij. U obojenoj metalurgiji arsen se koristi kao aditiv koji legurama daje čvrstoću, tvrdoću i otpornost na koroziju u plinovitom okruženju. U staklarstvu se dodaje u malim količinama za posvjetljivanje stakla; osim toga, dio je poznatog "bečkog stakla". Nikelin se koristi za bojenje stakla u zeleno. U industriji štavljenja, spojevi arsen sulfata se koriste pri obradi kože za uklanjanje dlaka. Arsen ulazi u sastav lakova i boja. U industriji obrade drva arsen se koristi kao antiseptik. U pirotehnici, "grčka vatra" se pravi od spojeva arsenovog sulfida i koristi se u proizvodnji šibica. Neki spojevi arsena koriste se kao kemijska bojna sredstva. Toksična svojstva arsena koriste se u stomatološkoj praksi za uništavanje zubne pulpe. U medicini se pripravci arsena koriste kao lijek koji povećava ukupni tonus tijela, za poticanje povećanja broja crvenih krvnih stanica. Arsen ima inhibicijski učinak na stvaranje leukocita, pa se koristi u liječenju nekih oblika leukemije. Poznat je veliki broj medicinskih pripravaka koji se temelje na arsenu, ali u posljednje vrijeme postupno ih zamjenjuju manje toksični lijekovi.

Unatoč svojoj toksičnosti, arsen je jedan od najvažnijih elemenata. Kada radite s njegovim vezama, morate se pridržavati sigurnosnih pravila, što će pomoći u izbjegavanju neželjenih posljedica.

Hvala vam

Stranica pruža referentne informacije samo u informativne svrhe. Dijagnostika i liječenje bolesti moraju se provoditi pod nadzorom stručnjaka. Svi lijekovi imaju kontraindikacije. Obavezna konzultacija sa stručnjakom!

Opće informacije

Jedinstvenost arsen je da se može naći posvuda – u stijenama, mineralima, vodi, tlu, životinjama i biljkama. Čak se naziva i sveprisutnim elementom. Arsen je rasprostranjen u različitim geografskim regijama Zemlje zbog hlapljivosti svojih spojeva i njihove visoke topivosti u vodi. Ako je klima u regiji vlažna, element se ispire iz zemlje, a zatim ga odnosi podzemna voda. Površinske vode i duboke rijeke sadrže od 3 µg/l do 10 µg/l tvari, a morska i oceanska voda sadrže znatno manje, oko 1 µg/l.

Arsen se u tijelu odraslog čovjeka nalazi u količini od približno 15 mg. Najviše ga se nalazi u jetri, plućima, tankom crijevu i epitelu. Apsorpcija tvari događa se u želucu i crijevima.
Antagonisti tvari su fosfor, sumpor, selen, vitamini E, C, kao i neke aminokiseline. Zauzvrat, tvar smanjuje tjelesnu apsorpciju selena, cinka, vitamina A, E, C i folne kiseline.
Tajna njegove dobrobiti je u njegovoj količini: u maloj dozi obavlja niz korisnih funkcija; a u velikim je snažan otrov.

Funkcije:

• Poboljšanje apsorpcije fosfora i dušika.
• Stimulacija hematopoeze.
• Slabljenje oksidativnih procesa.
• Interakcija s proteinima, lipoinskom kiselinom, cisteinom.

Dnevna potreba za ovom tvari je mala - od 30 do 100 mcg.

Arsen kao kemijski element

Arsen je klasificiran kao kemijski element V skupine periodnog sustava i pripada obitelji dušika. U prirodnim uvjetima, ova tvar je predstavljena jedinim stabilnim nuklidom. Umjetno je dobiveno više od desetak radioaktivnih izotopa arsena, sa širokim rasponom vrijednosti poluživota - od nekoliko minuta do nekoliko mjeseci. Nastanak pojma povezan je s njegovom upotrebom za istrebljenje glodavaca - miševa i štakora. latinski naziv Arsenicum (As) potječe od grčke riječi " arsen", Što znači: moćan, snažan.

Povijesni podaci

Arsen u svom čistom obliku otkriven je tijekom alkemijskih eksperimenata u srednjem vijeku. A njegovi spojevi već su dugo poznati ljudima; koristili su se za proizvodnju lijekova i boja. Danas se arsen na posebno svestran način koristi u metalurgiji.

Povjesničari su jedno od razdoblja ljudskog razvoja nazvali brončanim razdobljem. U to su vrijeme ljudi prešli s kamenog oružja na poboljšano brončano oružje. Bronca je spoj ( legura) kositra s bakrom. Prema povjesničarima, prva bronca je izlivena u dolini Tigrisa i Eufrata, oko 30. stoljeća. PRIJE KRISTA. Ovisno o postotnom sastavu komponenti uključenih u leguru, bronca koju su lijevali različiti kovači mogla bi imati različita svojstva. Znanstvenici su otkrili da je najbolja bronca s vrijednim svojstvima legura bakra koja sadrži do 3% kositra i do 7% tvari arsena. Takvu broncu bilo je lako lijevati i bolje kovati. Vjerojatno je tijekom taljenja ruda bakra pomiješana s produktima trošenja bakreno-arsenskih sulfidnih minerala, koji su imali sličan izgled. Drevni su majstori cijenili dobra svojstva legure i potom ciljano tragali za nalazištima minerala arsena. Kako bismo ih pronašli, koristili smo specifično svojstvo ovih minerala da pri zagrijavanju ispuštaju miris češnjaka. No s vremenom je prestalo taljenje bronce koja je sadržavala spojeve arsena. Najvjerojatnije se to dogodilo zbog činjenice da se trovanje vrlo često događalo prilikom pucanja tvari koje sadrže arsen.

Naravno, u dalekoj prošlosti ovaj element je bio poznat samo u obliku svojih minerala. U drevnoj Kini poznavali su čvrsti mineral zvan realgar, koji je, kao što je sada poznato, sulfid sastava As4S4. Riječ " realgar"u prijevodu s arapskog znači" rudnička prašina" Ovaj mineral se koristio za klesanje kamena, ali je imao jedan značajan nedostatak: na svjetlu ili pri zagrijavanju, realgar se "kvario", jer se pod utjecajem toplinske reakcije pretvarao u sasvim drugu tvar, As2S3.

Znanstvenik i filozof Aristotel u 4. stoljeću PRIJE KRISTA. dao ime ovom mineralu - “ sandarac" Tri stoljeća kasnije, rimski znanstvenik i pisac Plinije Stariji zajedno s liječnikom i botaničarem Dioskorid opisao još jedan mineral tzv orpiment. Latinski naziv minerala prevodi se " zlatna boja" Ovaj mineral se koristio kao žuta boja.

U srednjem vijeku alkemičari su izolirali tri oblika tvari: žuti arsen ( budući da je sulfid As2S3), Crvena ( sulfid As4S4) i bijela ( oksid As2O3). Bijeli nastaje sublimacijom nekih nečistoća arsena tijekom prženja bakrenih ruda koje sadrže ovaj element. Kondenzirao se iz plinovite faze i taložio u obliku bijele prevlake, nakon čega je sakupljen.

U 13. stoljeću alkemičari su zagrijavali žuti arsen i sapun kako bi proizveli tvar sličnu metalu koja je možda bila prvi primjer čiste tvari proizvedene umjetno. Ali nastala tvar prekršila je ideje alkemičara o mističnoj "vezi" sedam njima poznatih metala sa sedam astronomskih objekata - planeta; zato su alkemičari nastalu tvar nazvali "nelegitimnim metalom". Primijetili su jedno zanimljivo svojstvo kod njega - tvar je mogla bakru dati bijelu boju.

Arsen je jasno identificiran kao samostalna tvar početkom 17. stoljeća, kada je ljekarnik Johann Schröder pri redukciji oksida ugljenom dobio sam ga u čistom obliku. Nekoliko godina kasnije, francuski liječnik i kemičar Nicola Lemery uspjeli dobiti ovu tvar zagrijavanjem njenog oksida u smjesi s potašom i sapunom. U sljedećem stoljeću već je bio poznat i nazvan neobičnim "polumetalom".

švedski znanstvenik Scheele eksperimentalno dobiven arsenov plin vodik i arsensku kiselinu. U isto vrijeme A.L. Lavoisier prepoznao ovu tvar kao samostalan kemijski element.

Biti u prirodnim uvjetima

Element se često nalazi u prirodnim uvjetima u spojevima s bakrom, kobaltom, niklom i željezom. U zemljinoj kori ga nema mnogo - oko 5 grama po toni, što je otprilike isto koliko i kositra, molibdena, germanija, volframa i broma.

Sastav minerala koje tvori ovaj kemijski element ( danas ih ima više od 200), zbog "polumetalnih" svojstava elementa. Može biti i u negativnom i u pozitivnom oksidacijskom stanju i stoga se lako spaja s mnogim drugim elementima; u pozitivnoj oksidaciji arsen igra ulogu metala ( primjerice u sulfidima), ako je negativan – nemetal ( u arsenidima). Minerali koji sadrže arsen imaju složen sastav. Sam element može zamijeniti atome antimona, sumpora i metala u kristalnoj rešetki.

Mnogi spojevi metala i arsena, sudeći po njihovom sastavu, vjerojatnije su intermetalni spojevi nego arsenidi; Neki od njih se razlikuju po promjenjivom sadržaju glavnog elementa. Nekoliko metala može biti istovremeno prisutno u arsenidima, a atomi tih metala, s bliskim radijusima iona, mogu se međusobno izmjenjivati ​​u kristalnoj rešetki u proizvoljnim omjerima. Svi minerali klasificirani kao arsenidi imaju metalni sjaj. Neprozirne su, teške i niske tvrdoće.

Primjer prirodnih arsenida ( ima ih oko 25) može poslužiti takvim mineralima kao što su skutterudit, safflorite, rammelsbergite, nickelskutterudite, nickelin, löllingite, sperrylite, maucherite, algodonite, langisite, clinosaflorite. Ovi arsenidi imaju veliku gustoću i pripadaju skupini "superteških" minerala.

Najčešći mineral je arsenopirit ( ili, kako se još naziva, arsenski pirit). Ono što se kemičarima čini zanimljivo je struktura onih minerala u kojima je arsen prisutan istovremeno sa sumporom, au kojima ima ulogu metala, budući da je svrstan zajedno s drugim metalima. Ovi minerali su arsenosulvanit, girodit, arsenogauchekornite, freibergit, goldfieldit, tennantit, argentotennantit. Struktura ovih minerala je vrlo složena.

Prirodni sulfidi kao što su realgar, orpiment, dimorfit, getčelit, imaju pozitivno oksidacijsko stanje As ( lat. oznaka arsena). Ti se minerali pojavljuju kao male inkluzije, iako su kristali velike veličine i težine povremeno iskopavani u nekim područjima.

Zanimljiva je činjenica da prirodne soli arsenske kiseline, zvane arsenati, izgledaju vrlo drugačije. Eritritol ima kobaltnu boju, dok su skorodit, annabergit i simplesit zelene. A görnezit, köttigitite i rooseveltit potpuno su bezbojni.

U središnjoj regiji Švedske nalaze se kamenolomi u kojima se vadi feromanganska ruda. U ovim kamenolomima pronađeno je i opisano više od pedeset uzoraka minerala koji su arsenati. Neki od ovih arsenata nisu pronađeni nigdje drugdje. Stručnjaci vjeruju da su ti minerali nastali na niskim temperaturama kao rezultat interakcije arsenske kiseline s drugim tvarima. Arsenati su produkti oksidacije određenih sulfidnih ruda. Obično nemaju nikakvu vrijednost osim estetske vrijednosti. Takvi minerali su ukrasi mineraloških zbirki.

Imena minerala davana su na različite načine: neki od njih su nazvani po znanstvenicima i istaknutim političkim osobama; drugi su dobili ime prema lokalitetu u kojem su pronađeni; treći su nazvani grčkim izrazima koji označavaju njihova osnovna svojstva ( primjerice boja); četvrti su imenovani skraćenicama koje su označavale početna slova naziva ostalih elemenata.

Na primjer, zanimljivo je formiranje drevnog naziva za takav mineral poput nikla. Prije se zvao kupfernickel. Njemački rudari koji su radili na razvoju bakra prije pet do šest stoljeća praznovjerno su se bojali zlog planinskog duha kojeg su zvali Nikel. njemačka riječ" kupfer"značio" bakar" Kupfernickel su nazivali "đavoljim" ili "lažnim" bakrom. Ta je ruda bila vrlo slična bakru, ali se iz nje bakar nije mogao dobiti. No svoju je primjenu našao u izradi stakla. Uz njegovu pomoć, staklo je obojeno u zeleno. Naknadno je iz ove rude izoliran novi metal nazvan nikal.

Čisti arsen prilično je inertan u svojim kemijskim svojstvima i može se pronaći u svom prirodnom stanju. Izgleda kao spojene igle ili kocke. Takav grumen je lako samljeti u prah. Sadrži do 15% nečistoća ( kobalt, željezo, nikal, srebro i drugi metali).

U pravilu se sadržaj As u tlu kreće od 0,1 mg/kg do 40 mg/kg. U područjima gdje se nalazi ruda arsena iu području vulkana, tlo može sadržavati vrlo velike količine As - do 8 g/kg. Upravo je to stopa u nekim područjima Novog Zelanda i Švicarske. U takvim područjima flora umire, a životinje obolijevaju. Ista je situacija tipična za pustinje i stepe, gdje se arsen ne ispire iz tla. U usporedbi s prosječnim sadržajem, glinovite stijene također se smatraju obogaćenima, jer sadrže četiri puta više tvari arsena.

Ako se čista tvar kao rezultat biometilacije pretvori u hlapljivi organoarsenski spoj, tada se iz tla ne odnosi samo vodom, već i vjetrom. Biometilacija je adicija metilne skupine za stvaranje C–As veze. Ovaj proces se provodi uz sudjelovanje tvari metilkobalamina - metiliranog derivata vitamina B12. Biometilacija As se događa i u morskoj i u slatkoj vodi. To dovodi do stvaranja organoarsenskih spojeva kao što su metilarsonska i dimetilarsenska kiselina.

U područjima gdje nema specifičnog onečišćenja koncentracija arsena iznosi 0,01 μg/m3, au industrijskim područjima gdje se nalaze elektrane i tvornice koncentracija doseže razinu od 1 μg/m3. U područjima gdje se nalaze industrijski centri taloženje arsena je intenzivno i iznosi do 40 kg/m2. km godišnje.

Hlapljivi spojevi arsena, kada njihova svojstva još nisu bila u potpunosti proučena, donijeli su mnogo problema ljudima. Masovna trovanja nisu bila rijetkost ni u 19. stoljeću. Ali liječnici nisu znali razloge trovanja. A otrovna tvar bila je sadržana u zelenoj boji za tapete i žbuci. Visoka vlaga dovela je do stvaranja plijesni. Pod utjecajem ova dva faktora nastale su hlapljive organoarsenske tvari.

Postoji pretpostavka da je proces stvaranja hlapljivih organoarsenovih derivata mogao uzrokovati odgođeno trovanje cara Napoleonšto je dovelo do njegove smrti. Ova pretpostavka temelji se na činjenici da su 150 godina nakon njegove smrti u njegovoj kosi pronađeni tragovi arsena.

Tvari arsena nalaze se u umjerenim količinama u nekim mineralnim vodama. Općeprihvaćeni standardi utvrđuju da u ljekovitim mineralnim vodama koncentracija arsena ne smije biti veća od 70 µg/l. U principu, čak i ako je koncentracija tvari veća, može dovesti do trovanja samo uz stalnu, dugotrajnu upotrebu.

Arsen se u prirodnim vodama može naći u različitim spojevima i oblicima. Trovalentni arsen, na primjer, višestruko je otrovniji od peterovalentnog arsena.

Neke morske alge mogu akumulirati arsen u takvim koncentracijama da su opasne za ljude. Takve alge mogu lako rasti i čak se razmnožavati u kiselom okruženju arsena. U nekim se zemljama koriste kao sredstva za kontrolu štetočina ( protiv štakora).

Kemijska svojstva

Arsen se ponekad naziva metalom, ali u stvarnosti je više nemetal. U kombinaciji s kiselinama ne stvara soli, ali sam po sebi je kiselotvorna tvar. Zato se još naziva i polumetal. Poput fosfora, arsen može postojati u različitim alotropskim oblicima.

Jedan od tih oblika je sivi arsen, prilično krhka tvar. Njegov prijelom ima svijetli metalni sjaj ( stoga je njegovo drugo ime "metalni arsen"). Električna vodljivost ovog polumetala je 17 puta manja od bakra, ali je istovremeno 3,6 puta veća od žive. Što je viša temperatura, manja je električna vodljivost. Ovo tipično svojstvo metala također je karakteristično za ovaj polumetal.

Ako se pare arsena ohlade kratko vrijeme na temperaturu od –196 stupnjeva ( ovo je temperatura tekućeg dušika), dobit ćete meku, prozirnu, žutu tvar koja izgleda kao žuti fosfor. Gustoća ove tvari je mnogo niža od one metalnog arsena. Žuti arsen i pare arsena sastoje se od molekula koje imaju oblik tetraedra ( oni. oblika piramide sa četiri baze). Molekule fosfora imaju isti oblik.

Pod utjecajem ultraljubičastog zračenja, kao i kada se zagrijava, žuti arsen odmah postaje siv; Ova reakcija oslobađa toplinu. Ako se pare kondenziraju u inertnoj atmosferi, tada nastaje drugi oblik ovog elementa - amorfni. Ako se pare arsena talože na staklu, stvara se zrcalni film.

Struktura elektroničke vanjske ljuske ovog elementa ista je kao kod fosfora i dušika. Arsen, kao i fosfor, može formirati tri kovalentne veze.

Ako je zrak suh, tada As ima stabilan oblik. Od vlažnog zraka postaje mutan i na vrhu se prekriva crnim oksidom. Kada se zapale, pare arsena lako izgaraju plavim plamenom.

Kako je u svom čistom obliku prilično inertan; lužine, voda i razne kiseline koje nemaju oksidacijska svojstva ne utječu ni na koji način. Ako uzmete razrijeđenu nitratnu kiselinu, ona će oksidirati čisti As u ortorsensku kiselinu, a ako uzmete koncentriranu dušičnu kiselinu, ona će je oksidirati u ortorsensku kiselinu.

Kao što reagira sa sumporom i halogenima. U reakcijama sa sumporom nastaju sulfidi različitog sastava.

Arsen je poput otrova

Svi spojevi arsena su otrovni.

Akutno trovanje ovim tvarima očituje se bolovima u trbuhu, proljevom, povraćanjem i depresijom središnjeg živčanog sustava. Simptomi trovanja ovom tvari vrlo su slični simptomima kolere. Stoga su se u sudskoj praksi u prošlosti često susreli slučajevi upotrebe arsena kao otrova. Najuspješnije korišteni otrovni spoj u kriminalne svrhe je arsenov trioksid.

U onim područjima gdje postoji višak tvari u vodi i tlu, ona se nakuplja u štitnjači ljudi. Kao rezultat toga, razvijaju endemsku gušavost.

Trovanje arsenom

Simptomi trovanja arsenom uključuju metalni okus u ustima, povraćanje i jaku bol u trbuhu. Kasnije se mogu javiti napadaji ili paraliza. Otrovanje može dovesti do smrti. Najrasprostranjeniji i najpoznatiji protuotrov za trovanje arsenom je mlijeko. Glavni protein mlijeka je kazein. S arsenom stvara netopljivi spoj koji se ne apsorbira u krv.

Do trovanja dolazi:
1. Kod udisanja spojeva arsena u obliku prašine ( najčešće – u nepovoljnim proizvodnim uvjetima).
2. Kod pijenja otrovane vode i hrane.
3. Pri korištenju određenih lijekova. Višak tvari taloži se u koštanoj srži, plućima, bubrezima, koži i crijevnom traktu. Postoji veliki broj dokaza da su anorganski spojevi arsena kancerogeni. Zbog dugotrajne konzumacije vode ili lijekova zatrovanih arsenom, može se razviti rak kože niskog stupnja ( Bowenov rak) ili hemangioendoteliom jetre.

U slučaju akutnog trovanja potrebno je ispiranje želuca kao prva pomoć. U stacionarnim uvjetima provodi se hemodijaliza za čišćenje bubrega. Za primjenu kod akutnih i kroničnih trovanja koristi se Unithiol - univerzalni protuotrov. Dodatno se koriste antagonističke tvari: sumpor, selen, cink, fosfor; a obavezan je kompleks vitamina i aminokiselina.

Simptomi predoziranja i nedostatka

Mogući znakovi nedostatka arsena očituju se smanjenjem koncentracije triglicerida u krvi, povećanjem plodnosti te pogoršanjem razvoja i rasta organizma.

Arsen je vrlo toksična tvar; jedna doza od 50 mg može biti fatalna. Predoziranje se očituje razdražljivošću, alergijama, glavoboljama, dermatitisom, ekcemom, konjunktivitisom, depresijom respiratorne funkcije i živčanog sustava te oštećenjem funkcije jetre. Predoziranje tvari povećava rizik od razvoja raka.

Izvorom elementa smatraju se: biljni i životinjski proizvodi, plodovi mora, žitarice, žitarice, duhan, vino, pa čak i pitka voda.

Ne treba brinuti hoće li ovaj mikroelement unijeti u našu prehranu – nalazi se u gotovo svim proizvodima životinjskog i biljnog podrijetla, osim u rafiniranom šećeru. U dovoljnim količinama dolazi nam hranom. Proizvodi koji su njime posebno bogati, poput škampi, jastoga, jastoga - kako biste izbjegli predoziranje, trebali biste jesti umjereno kako ne biste unijeli prekomjernu količinu otrova.

Spojevi arsena mogu ući u ljudsko tijelo s mineralnom vodom, plodovima mora, sokovima, vinom od grožđa, lijekovima, herbicidima i pesticidima. Ova tvar se uglavnom nakuplja u retikuloendotelnom sustavu, kao iu plućima, koži i bubrezima. Nedovoljnim dnevnim unosom tvari u organizam smatra se 1 mcg/dan. Prag toksičnosti je približno 20 mg.

Velika količina elementa nalazi se u ribljem ulju i, čudno, u vinima. U normalnoj pitkoj vodi sadržaj tvari je nizak i nije opasan po zdravlje - otprilike 10 µg/l. Neke regije svijeta ( Meksiko, Tajvan, Indija, Bangladeš) poznati su po visokim razinama arsena u vodi za piće ( 1 mg/l), pa se tamo ponekad događaju masovna trovanja građana.

Arsen sprječava tijelo da izgubi fosfor. Vitamin D je regulacijski faktor u tijeku metabolizma fosfora i kalcija, a arsen zauzvrat regulira metabolizam fosfora.

Također je poznato da se neki oblici alergija razvijaju zbog nedostatka arsena u organizmu.

Element u tragovima se koristi za povećanje apetita u slučaju anemije. Kod trovanja selenom, arsen je odličan protuotrov. Eksperimentalne studije na miševima pokazale su da precizno izračunate doze tvari pomažu u smanjenju učestalosti raka.

Kada se koncentracija elementa u tlu ili hrani poveća, dolazi do intoksikacije. Teška intoksikacija može dovesti do ozbiljnih bolesti poput raka grkljana ili leukemije. Štoviše, porast će i broj smrtnih slučajeva.

Poznato je da se 80% tvari koje u organizam unesu s hranom šalje u gastrointestinalni trakt i odatle ulazi u krv, a preostalih 20% dospijeva do nas kroz kožu i pluća.

Dan nakon ulaska u tijelo, više od 30% tvari izlučuje se iz njega zajedno s urinom i oko 4% s izmetom. Prema klasifikaciji, arsen je klasificiran kao imunotoksični, uvjetno esencijalni, element. Dokazano je da tvar sudjeluje u gotovo svim važnim biokemijskim procesima.

Arsen u stomatologiji

Ova tvar se često koristi za liječenje zubnih bolesti kao što je karijes. Karijes počinje kada se vapnenačke soli zubne cakline počnu razgrađivati ​​i oslabljeni zub napadaju patogeni mikroorganizmi. Zahvaćajući mekani unutarnji dio zuba, mikrobi stvaraju karijesnu šupljinu.
Ako se u ovoj fazi bolesti karijesna šupljina očisti i ispuni materijalom za punjenje, zub će ostati „živ“. A ako pustite da proces ide svojim tokom, karijesna šupljina dopire do tkiva koje sadrži krvne, živčane i limfne žile. Zove se pulpa.

Razvija se upala pulpe nakon čega je jedini način da se spriječi daljnje širenje bolesti uklanjanje živca. Za ovu manipulaciju potreban je arsen.

Pulpa se izlaže zubarskim instrumentom, na nju se stavlja zrnce paste koja sadrži arsensku kiselinu i ona gotovo trenutačno difundira u pulpu. Dan kasnije zub umire. Sada se pulpa može ukloniti potpuno bezbolno, korijenski kanali i pulpna komora mogu se ispuniti posebnom antiseptičkom pastom, a zub se može plombirati.

Arsen u liječenju leukemije

Arsen se prilično uspješno koristi za liječenje blagih oblika leukemije, kao iu razdoblju primarne egzacerbacije, u kojoj još nije uočeno oštro povećanje slezene i limfnih čvorova. Smanjuje ili čak suzbija patološko stvaranje leukocita, potiče crvenu hematopoezu i oslobađanje crvenih krvnih stanica na periferiju.

Dobivanje arsena

Dobiva se kao nusproizvod prerade ruda olova, bakra, kobalta i cinka, kao i tijekom vađenja zlata. Neke od polimetalnih ruda sadrže i do 12% arsena. Ako se zagriju na 650 - 700 stupnjeva, tada u nedostatku zraka dolazi do sublimacije. Ako se zagrijava na zraku, nastaje "bijeli arsen", koji je hlapljivi oksid. Kondenzira se i zagrijava ugljenom, pri čemu dolazi do redukcije arsena. Dobivanje ovog elementa je štetna proizvodnja.

Prethodno, prije razvoja ekologije kao znanosti, "bijeli arsen" je ispuštan u atmosferu u velikim količinama, a potom se taložio na drveću i biljkama. Dopuštena koncentracija u zraku je 0,003 mg/m3, dok u blizini industrijskih objekata koncentracija doseže 200 mg/m3. Začudo, okoliš najviše zagađuju ne one tvornice koje proizvode arsen, već elektrane i poduzeća obojene metalurgije. Pridneni sedimenti u blizini talionica bakra sadrže velike količine elementa - do 10 g/kg.

Drugi paradoks je da se ta tvar proizvodi u većim količinama nego što je potrebno. Ovo je rijetka pojava u rudarskoj industriji metala. Višak se mora odložiti u velike metalne kontejnere, skrivene u napuštenim starim rudnicima.

Arsenopirit je vrijedan industrijski mineral. Velika nalazišta bakra i arsena nalaze se u srednjoj Aziji, Gruziji, SAD-u, Japanu, Norveškoj, Švedskoj; zlato-arsenik - u SAD-u, Francuskoj; arsen-kobalt - u Novom Zelandu, Kanada; arsen-kositar - u Engleskoj i Boliviji.

Određivanje arsena

Kvalitativna reakcija na arsen sastoji se od taloženja žutih sulfida iz otopina klorovodične kiseline. Tragovi se određuju Gutzeit metodom ili Marshovom reakcijom: papirnate trake natopljene HgCl2 mijenjaju boju u tamnu u prisutnosti arzina, koji reducira sublimaciju u živu.

Tijekom proteklih pola stoljeća razvijene su razne osjetljive analitičke tehnike ( spektrometrija), zahvaljujući kojima se mogu detektirati čak i male količine arsena. Ako je u vodi vrlo malo tvari, tada se uzorci prethodno koncentriraju.

Neki se spojevi analiziraju selektivnom hidridnom metodom. Ova metoda uključuje selektivnu redukciju analita u hlapljivi spoj arzin. Hlapljivi arzini zamrzavaju se u posudi hlađenoj tekućim dušikom. Zatim, polaganim zagrijavanjem sadržaja posude, možete osigurati da različiti arzini isparavaju odvojeno jedan od drugog.

Industrijska primjena

Oko 98% cjelokupnog iskopanog arsena ne koristi se u čistom obliku. Ali njegovi spojevi su stekli popularnost i koriste se u raznim industrijama. Godišnje se iskopaju i koriste stotine tona tvari. Dodaje se legurama ležajeva radi poboljšanja kvalitete, koristi se u izradi kabela i olovnih baterija za povećanje tvrdoće te se koristi u legurama s germanijem ili silicijem u proizvodnji poluvodičkih uređaja. Arsen se koristi kao dopant koji "klasičnim" poluvodičima daje određenu vrstu vodljivosti.

Arsen je vrijedan materijal u obojenoj metalurgiji. Dodatkom olova u količini od 1% povećava se tvrdoća legure. Ako u rastaljeno olovo dodate malo arsena, tada u procesu lijevanja sačme izlaze sferne kuglice pravilnog oblika. Dodaci bakru povećavaju njegovu čvrstoću, otpornost na koroziju i tvrdoću. Zahvaljujući ovom aditivu povećava se fluidnost bakra, što olakšava proces izvlačenja žice.

Kao što se dodaje nekim vrstama mjedi, bronce, tiskarskih legura i babita. Ipak, metalurzi pokušavaju isključiti ovaj aditiv iz procesa proizvodnje, jer je vrlo štetan za ljude. Štoviše, također je štetan za metale, budući da prisutnost arsena u velikim količinama narušava svojstva mnogih legura i metala.

Oksidi se koriste u proizvodnji stakla kao sredstva za izbjeljivanje stakla. Čak su i drevni puhači stakla znali da bijeli arsen doprinosi neprozirnosti stakla. Međutim, mali dodaci toga, naprotiv, posvjetljuju staklo. Arsen je još uvijek uključen u recepturu za izradu nekih čaša, na primjer, "bečkog" stakla, koje se koristi za izradu termometara.

Spojevi arsena koriste se kao antiseptik za zaštitu od kvarenja, kao i za konzerviranje krzna, kože, prepariranih životinja; za izradu boja protiv obraštanja za vodeni transport; za impregnaciju drva.

Biološka aktivnost nekih As derivata zainteresirala je agronome, djelatnike sanitarno-epidemiološke službe i veterinare. Kao rezultat toga, stvoreni su pripravci koji sadrže arsen, koji su bili stimulansi produktivnosti i rasta; lijekovi za prevenciju bolesti stoke; anthelmintici.

Zemljoposjednici u staroj Kini tretirali su usjeve riže arsenovim oksidom kako bi ih zaštitili od gljivičnih bolesti i štakora te tako zaštitili urod. Sada je zbog toksičnosti tvari koje sadrže arsen njihova uporaba u poljoprivredi ograničena.

Najvažnija područja uporabe tvari koje sadrže arsen su proizvodnja mikro krugova, poluvodičkih materijala i optičkih vlakana, filmske elektronike, kao i rast posebnih monokristala za lasere. U tim se slučajevima u pravilu koristi plinoviti arsin. Indijev i galijev arsenid koriste se u proizvodnji dioda, tranzistora i lasera.

U tkivima i organima element se uglavnom nalazi u frakciji proteina, mnogo manje u frakciji topivoj u kiselini, a samo manji dio u frakciji lipida. Sudjeluje u redoks reakcijama; bez njega je nemoguća oksidativna razgradnja složenih ugljikohidrata. Uključen je u fermentaciju i glikolizu. Spojevi ove tvari koriste se u biokemiji kao specifični inhibitori enzima, koji su potrebni za proučavanje metaboličkih reakcija. Neophodan je ljudskom tijelu kao element u tragovima.

Neki koji su umrli od kolere u srednjem vijeku nisu umrli od nje. Simptomi bolesti su slični onima trovanje arsenom.

Shvativši to, srednjovjekovni poslovni ljudi počeli su nuditi trioksid elementa kao otrov. Supstanca. Smrtonosna doza je samo 60 grama.

Podijeljeni su u dijelove, davani tijekom nekoliko tjedana. Kao rezultat toga, nitko nije posumnjao da čovjek nije umro od kolere.

Okus arsena ne osjeća se u malim dozama, na primjer, u hrani ili piću. U modernim stvarnostima, naravno, nema kolere.

Ljudi se ne moraju brinuti zbog arsena. Umjesto toga, miševi su ti koji se trebaju bojati. Otrovna tvar je vrsta otrova za glodavce.

Usput, element je nazvan u njihovu čast. Riječ "arsenik" postoji samo u zemljama ruskog govornog područja. Službeni naziv tvari je arsenicum.

Oznaka u – As. Serijski broj je 33. Na temelju njega možemo pretpostaviti potpuni popis svojstava arsena. Ali nemojmo pretpostavljati. Svakako ćemo ispitati problem.

Svojstva arsena

Latinski naziv elementa prevodi se kao "jak". Očigledno, to se odnosi na učinak tvari na tijelo.

Kod opijenosti počinje povraćanje, probava je uznemirena, želudac se okreće, a funkcioniranje živčanog sustava djelomično je blokirano. ne jedan od slabih.

Do trovanja dolazi bilo kojim od alotropnih oblika tvari. Svetropija je postojanje manifestacija iste stvari koje su različite u strukturi i svojstvima. element. Arsen najstabilniji u metalnom obliku.

Čeličnosive romboedarske su lomljive. Jedinice imaju karakterističan metalni izgled, ali u dodiru s vlažnim zrakom postaju mat.

Arsen - metal, čija je gustoća gotovo 6 grama po kubnom centimetru. Preostali oblici elementa imaju niži pokazatelj.

Na drugom mjestu je amorfna arsen. Karakteristike elementa: - gotovo crna boja.

Gustoća ovog oblika je 4,7 grama po kubnom centimetru. Izvana, materijal podsjeća.

Uobičajeno stanje arsena za obične ljude je žuto. Kubična kristalizacija je nestabilna i postaje amorfna kada se zagrije na 280 stupnjeva Celzijusa ili pod utjecajem jednostavne svjetlosti.

Stoga su žuti mekani, kao u mraku. Unatoč boji, agregati su prozirni.

Iz brojnih modifikacija elementa jasno je da je to samo pola metala. Očigledan odgovor na pitanje je: “ Arsen je metal ili nemetal", Ne.

Kao potvrda služe kemijske reakcije. 33. element stvara kiseline. Međutim, sam boravak u kiselini ne daje.

Metali rade stvari drugačije. U slučaju arsena, ne djeluju čak ni u kontaktu s jednim od najjačih.

Spojevi slični soli se "rađaju" tijekom reakcija arsena s aktivnim metalima.

Ovo se odnosi na oksidirajuća sredstva. 33. tvar stupa u interakciju samo s njima. Ako partner nema izražena oksidacijska svojstva, interakcija se neće dogoditi.

To se čak odnosi i na lužine. To je, arsen je kemijski element prilično inertan. Kako ga onda možete dobiti ako je popis reakcija vrlo ograničen?

Eksploatacija arsena

Arsen se vadi kao nusproizvod drugih metala. Oni su odvojeni, ostavljajući 33. tvar.

U prirodi postoje spojevi arsena s drugim elementima. Iz njih se izdvaja 33. metal.

Proces je isplativ, jer uz arsen često ima , , i .

Nalazi se u zrnastim masama ili kubičnim kristalima boje kositra. Ponekad postoji žuta nijansa.

Spoj arsena I metal Ferrum ima “brata” u kojem se umjesto 33. tvari nalazi . Ovo je obični pirit zlatne boje.

Agregati su slični arsenskoj verziji, ali ne mogu poslužiti kao ruda arsena, iako također sadrže arsen kao nečistoću.

Usput, arsen se također pojavljuje u običnoj vodi, ali, opet, kao nečistoća.

Količina elementa po toni je tako mala, ali čak ni rudarenje nusproizvoda nema smisla.

Kada bi svjetske rezerve arsena bile ravnomjerno raspoređene u zemljinoj kori, iznosile bi samo 5 grama po toni.

Dakle, element nije uobičajen; njegova količina je usporediva s , , .

Ako pogledate metale s kojima arsen tvori minerale, to nije samo arsen, već i kobalt i nikal.

Ukupan broj minerala 33. elementa doseže 200. Pronađen je i izvorni oblik tvari.

Njegova prisutnost objašnjava se kemijskom inertnošću arsena. Formirajući se uz elemente s kojima reakcije nisu predviđene, junak ostaje u sjajnoj izolaciji.

U ovom slučaju često se dobivaju igličasti ili kubični agregati. Obično rastu zajedno.

Upotreba arsena

Element arsen pripada dvojan, ne samo da pokazuje svojstva i metala i nemetala.

Percepcija elementa od strane čovječanstva je također dvostruka. U Europi se 33. tvar oduvijek smatrala otrovom.

Godine 1733. čak su izdali dekret kojim su zabranili prodaju i kupnju arsena.

U Aziji, "otrov" liječnici koriste već 2000 godina u liječenju psorijaze i sifilisa.

Moderni liječnici su dokazali da 33. element napada proteine ​​koji izazivaju onkologiju.

U 20. stoljeću na stranu Azijata stali su i neki europski liječnici. Na primjer, 1906. zapadni farmaceuti izumili su lijek salvarsan.

Postao je prvi u službenoj medicini i korišten je protiv niza zaraznih bolesti.

Istina, razvija se imunitet na lijek, kao i svaki stalni unos arsena u malim dozama.

1-2 ciklusa lijeka su učinkoviti. Ako se razvije imunitet, ljudi mogu uzeti smrtonosnu dozu elementa i ostati živi.

Osim liječnika, za 33. element zainteresirali su se i metalurzi koji su ga počeli dodavati za proizvodnju sačme.

Izrađen je na osnovi koja je uključena u teški metali. Arsen povećava olovo i omogućuje njegovim prskanjima da poprime sferni oblik prilikom zabacivanja. Ispravan je, što poboljšava kvalitetu frakcije.

Arsen se također može naći u termometrima, odnosno u njima. Zove se bečki, pomiješan s oksidom 33. tvari.

Spoj služi kao bistrilo. Arsen su također koristili puhači stakla u antici, ali kao dodatak za matiranje.

Staklo postaje neprozirno kada postoji značajna primjesa toksičnog elementa.

Promatrajući proporcije, mnogi su se staklopuhači razboljeli i prerano umrli.

I stručnjaci za štavljenje koriste sulfide arsen.

Element glavni podskupine Grupa 5 periodnog sustava uključena je u neke boje. U industriji kože, arsenicum pomaže u uklanjanju dlaka s.

Cijena arsena

Čisti arsen se najčešće nudi u metalnom obliku. Cijene su određene po kilogramu ili toni.

1000 grama košta oko 70 rubalja. Za metalurge nude gotove, primjerice, arsen i bakar.

U ovom slučaju naplaćuju 1500-1900 rubalja po kilogramu. Anhidrit arsena također se prodaje u kilogramima.

Koristi se kao lijek za kožu. Uzročnik je nekrotičan, odnosno umrtvljuje zahvaćeno područje, ubijajući ne samo uzročnika bolesti, već i same stanice. Metoda je radikalna, ali učinkovita.

DEFINICIJA

Arsen- trideset treći element periodnog sustava. Oznaka - Kao iz latinskog "arsenicum". Smješten u četvrto razdoblje, VA grupa. Odnosi se na polumetale. Nuklearni naboj je 33.

Arsen se u prirodi uglavnom javlja u spojevima s metalima ili sumporom, a rijetko u slobodnom stanju. Sadržaj arsena u zemljinoj kori je 0,0005%.

Arsen se obično dobiva iz arsenovog pirita FeAsS.

Atomska i molekularna masa arsena

Relativna molekulska težina tvari(M r) je broj koji pokazuje koliko je puta masa dane molekule veća od 1/12 mase ugljikovog atoma, i relativna atomska masa elementa(A r) - koliko je puta prosječna masa atoma kemijskog elementa veća od 1/12 mase atoma ugljika.

Budući da u slobodnom stanju arsen postoji u obliku monoatomskih As molekula, vrijednosti njegovih atomskih i molekularnih masa se podudaraju. Oni su jednaki 74,9216.

Alotropija i alotropske modifikacije arsena

Poput fosfora, arsen postoji u nekoliko alotropskih oblika. Brzim hlađenjem pare (sastoji se od molekula As 4) nastaje nemetalna frakcija - žuti arsen (gustoće 2,0 g / cm 3), izomorfan bijelom fosforu i, poput njega, topiv u ugljikovom disulfidu. Ova je modifikacija manje stabilna od bijelog fosfora, a izložena svjetlu ili slabom zagrijavanju lako prelazi u metalnu modifikaciju - sivi arsen (slika 1). Formira čelično sivu krhku kristalnu masu s metalnim sjajem kada je tek slomljen. Gustoća je 5,75 g/cm3. Kada se zagrijava pod normalnim tlakom, sublimira. Ima metalnu električnu vodljivost.

Riža. 1. Sivi arsen. Izgled.

Izotopi arsena

Poznato je da se arsen u prirodi može naći u obliku jedinog stabilnog izotopa 75 As. Maseni broj je 75, jezgra atoma sadrži trideset i tri protona i četrdeset i dva neutrona.

Postoji oko 33 umjetna nestabilna izotopa arsena, kao i deset izomernih stanja jezgri, među kojima je najdugovječniji izotop 73 As s vremenom poluraspada od 80,3 dana.

Ioni arsena

Vanjska energetska razina atoma arsena ima pet elektrona, koji su valentni elektroni:

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

Kao rezultat kemijske interakcije, arsen odustaje od svojih valentnih elektrona, tj. je njihov donor i pretvara se u pozitivno nabijen ion:

As 0 -3e → As 3+ ;

Kao 0 -5e → Kao 5+ .

Molekula i atom arsena

U slobodnom stanju arsen postoji u obliku monoatomskih As molekula. Evo nekih svojstava koja karakteriziraju atom i molekulu arsena:

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

Vježbajte

Arsen stvara dva oksida. Maseni udio arsena u njima je 65,2% i 75,7%. Odredite ekvivalentne mase arsena u oba oksida.

Riješenje

Uzmimo masu svakog arsenovog oksida kao 100 g. Budući da je sadržaj arsena naveden u masenim postocima, prvi oksid sadrži 65,2 g arsena i 34,8 g kisika (100 - 65,2 = 34,8); u 100 g drugog oksida, arsen čini 75,7 g, a kisik - 24,3 g (100 - 75,7 = 24,3). Ekvivalentna masa kisika je 8. Primijenimo zakon ekvivalenata za prvi oksid: M eq (As) = 65,2 / 34,8 × 8 = 15 g/mol. Izračun za drugi oksid provodi se na sličan način: 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.