Co to jest arsen? Definicja, wzór, właściwości. Pierwiastek arsenu. Właściwości arsenu. Zastosowanie arsenu Do jakiego pierwiastka należy arsen?

Arsen (nazwa pochodzi od słowa mysz, używanego do wabienia myszy) jest trzydziestym trzecim elementem układu okresowego. Odnosi się do półmetali. W połączeniu z kwasem nie tworzy soli, będąc substancją kwasotwórczą. Może tworzyć modyfikacje alotropowe. Arsen ma trzy obecnie znane struktury sieci krystalicznej. Arsen żółty wykazuje właściwości typowego niemetalu, arsen amorficzny jest czarny, a najbardziej stabilny arsen metaliczny jest szary. W naturze najczęściej występuje w postaci związków, rzadziej w stanie wolnym. Najczęściej spotykane są związki arsenu z metalami (arsenkami), takimi jak żelazo arsenowe (arsenopiryt, trujący piryt), nikiel (kupfernikiel, nazwany tak ze względu na podobieństwo do rudy miedzi). Arsen jest pierwiastkiem mało aktywnym, nierozpuszczalnym w wodzie, a jego związki zaliczane są do substancji słabo rozpuszczalnych. Utlenianie arsenu zachodzi podczas ogrzewania; w temperaturze pokojowej reakcja ta przebiega bardzo powoli.

Wszystkie związki arsenu są bardzo silnymi toksynami, które mają negatywny wpływ nie tylko na przewód pokarmowy, ale także na układ nerwowy. Historia zna wiele sensacyjnych przypadków zatruć arszenikiem i jego pochodnymi. Związki arsenu stosowano jako truciznę nie tylko w średniowiecznej Francji, znane były nawet w starożytnym Rzymie i Grecji. Popularność arsenu jako silnej trucizny wynika z faktu, że prawie niemożliwe jest wykrycie go w żywności; nie ma on zapachu ani smaku. Po podgrzaniu zamienia się w tlenek arsenu. Rozpoznanie zatrucia arszenikiem jest dość trudne, ponieważ ma objawy podobne do różnych chorób. Najczęściej zatrucie arszenikiem mylone jest z cholerą.

Gdzie wykorzystuje się arszenik?

Pomimo swojej toksyczności pochodne arsenu stosuje się nie tylko do wabienia myszy i szczurów. Ponieważ czysty arsen ma wysoką przewodność elektryczną, stosuje się go jako domieszkę, która nadaje wymagany rodzaj przewodności półprzewodnikom, takim jak german i krzem. W hutnictwie metali nieżelaznych arsen stosuje się jako dodatek nadający stopom wytrzymałość, twardość i odporność na korozję w środowisku gazowym. W szklarstwie dodawany jest w małych ilościach w celu rozjaśnienia szkła; ponadto wchodzi w skład słynnego „szkła wiedeńskiego”. Nikiel służy do barwienia szkła na zielono. W przemyśle garbarskim do obróbki skór w celu usunięcia włosków stosuje się związki siarczanu arsenu. Arsen jest częścią lakierów i farb. W przemyśle drzewnym arsen stosowany jest jako środek antyseptyczny. W pirotechnice „ogień grecki” wytwarzany jest ze związków siarczku arsenu i wykorzystywany do produkcji zapałek. Niektóre związki arsenu są stosowane jako chemiczne środki bojowe. Toksyczne właściwości arsenu wykorzystuje się w praktyce dentystycznej do niszczenia miazgi zębowej. W medycynie preparaty arsenu stosowane są jako lek zwiększający ogólne napięcie organizmu, stymulujący wzrost liczby czerwonych krwinek. Arsen działa hamująco na powstawanie leukocytów, dlatego stosuje się go w leczeniu niektórych postaci białaczki. Znana jest ogromna liczba preparatów medycznych opartych na arsenie, jednak ostatnio są one stopniowo zastępowane przez mniej toksyczne leki.

Pomimo swojej toksyczności arsen jest jednym z najważniejszych pierwiastków. Pracując z jego połączeniami, należy przestrzegać zasad bezpieczeństwa, które pomogą uniknąć niepożądanych konsekwencji.

Dziękuję

Na stronie znajdują się informacje referencyjne wyłącznie w celach informacyjnych. Diagnozowanie i leczenie chorób musi odbywać się pod nadzorem specjalisty. Wszystkie leki mają przeciwwskazania. Wymagana konsultacja ze specjalistą!

Informacje ogólne

Wyjątkowość arsen polega na tym, że można go znaleźć wszędzie – w skałach, minerałach, wodzie, glebie, zwierzętach i roślinach. Nazywa się go nawet żywiołem wszechobecnym. Arsen występuje w różnych regionach geograficznych Ziemi ze względu na lotność jego związków i ich wysoką rozpuszczalność w wodzie. Jeśli w regionie panuje wilgotny klimat, pierwiastek jest wymywany z gruntu, a następnie odprowadzany przez wody gruntowe. Wody powierzchniowe i głębokie rzeki zawierają od 3 µg/l do 10 µg/l tej substancji, natomiast wody morskie i oceaniczne zawierają znacznie mniej, około 1 µg/l.

Arsen występuje w organizmie dorosłego człowieka w ilościach około 15 mg. Większość znajduje się w wątrobie, płucach, jelicie cienkim i nabłonku. Wchłanianie substancji następuje w żołądku i jelitach.
Antagonistami substancji są fosfor, siarka, selen, witaminy E, C, a także niektóre aminokwasy. Substancja z kolei upośledza wchłanianie przez organizm selenu, cynku, witamin A, E, C i kwasu foliowego.
Sekret jego zalet tkwi w ilości: w małej dawce spełnia szereg przydatnych funkcji; a w dużych jest potężną trucizną.

Funkcje:

• Poprawa wchłaniania fosforu i azotu.
• Stymulacja hematopoezy.
• Osłabienie procesów oksydacyjnych.
• Interakcja z białkami, kwasem liponowym, cysteiną.

Dzienne zapotrzebowanie na tę substancję jest niewielkie – od 30 do 100 mcg.

Arsen jako pierwiastek chemiczny

Arsen zaliczany jest do pierwiastków chemicznych V grupy układu okresowego i należy do rodziny azotów. W warunkach naturalnych substancja ta jest reprezentowana przez jedyny stabilny nuklid. Sztucznie uzyskano kilkanaście radioaktywnych izotopów arsenu o szerokim zakresie wartości okresu półtrwania - od kilku minut do kilku miesięcy. Powstanie tego terminu wiąże się z jego zastosowaniem do tępienia gryzoni - myszy i szczurów. Nazwa łacińska Arsen (jako) pochodzi od greckiego słowa „ arsenał", Co znaczy: potężny, silny.

Informacje historyczne

Arsen w czystej postaci odkryto podczas eksperymentów alchemicznych w średniowieczu. A jego związki są znane ludziom od dawna; używano ich do produkcji leków i farb. Obecnie arszenik jest stosowany w metalurgii w sposób szczególnie wszechstronny.

Historycy nazywają jeden z okresów rozwoju człowieka okresem brązu. W tym czasie ludzie przeszli z broni kamiennej na ulepszoną broń z brązu. Brąz jest związkiem ( stop) cyna z miedzią. Według historyków pierwszy brąz odlano w dolinie Tygrysu i Eufratu około XX wieku. PNE. W zależności od procentowego składu składników wchodzących w skład stopu, brąz odlewany przez różnych kowali może mieć różne właściwości. Naukowcy odkryli, że najlepszym brązem o cennych właściwościach jest stop miedzi zawierający do 3% cyny i do 7% substancji arsenu. Taki brąz łatwiej było odlać i lepiej kuć. Prawdopodobnie podczas wytapiania rudę miedzi mylono z produktami wietrzenia minerałów siarczku miedzi i arsenu, które miały podobny wygląd. Starożytni rzemieślnicy docenili dobre właściwości stopu i dlatego celowo poszukiwali złóż minerałów arsenu. Aby je znaleźć, wykorzystaliśmy specyficzną właściwość tych minerałów, polegającą na wydzielaniu czosnkowego zapachu po podgrzaniu. Ale z biegiem czasu zaprzestano wytapiania brązu zawierającego związki arsenu. Najprawdopodobniej stało się to ze względu na fakt, że zatrucie bardzo często występowało podczas wypalania substancji zawierających arsen.

Oczywiście w odległej przeszłości pierwiastek ten był znany tylko w postaci minerałów. W starożytnych Chinach znali stały minerał zwany realgarem, który jak obecnie wiadomo jest siarczkiem o składzie As4S4. Słowo " realgar„przetłumaczone z języka arabskiego oznacza” mój pył" Minerał ten był używany do rzeźbienia w kamieniu, miał jednak jedną istotną wadę: pod wpływem światła lub pod wpływem ogrzewania realgar „psuł się”, ponieważ pod wpływem reakcji termicznej zamieniał się w zupełnie inną substancję, As2S3.

Naukowiec i filozof Arystoteles w IV wieku PNE. nadał nazwę temu minerałowi - „ sandarac" Trzy wieki później rzymski naukowiec i pisarz Pliniusz Starszy wspólnie z lekarzem i botanikiem Dioskorides opisał inny minerał zwany orpiment. Łacińska nazwa minerału jest tłumaczona „ złota farba" Minerał ten był używany jako żółty barwnik.

W średniowieczu alchemicy wyodrębnili trzy formy tej substancji: żółty arsen ( będący siarczkiem As2S3), czerwony ( siarczek As4S4) i biały ( tlenek As2O3). Biel powstaje w wyniku sublimacji niektórych zanieczyszczeń arsenem podczas prażenia rud miedzi zawierających ten pierwiastek. Skroplony z fazy gazowej osiadł w postaci białej powłoki, po czym został zebrany.

W XIII wieku alchemicy podgrzewali żółty arszenik i mydło, aby wytworzyć substancję przypominającą metal, która mogła być pierwszym przykładem czystej substancji wytwarzanej sztucznie. Ale powstała substancja naruszyła idee alchemików dotyczące mistycznego „połączenia” siedmiu znanych im metali z siedmioma obiektami astronomicznymi - planetami; dlatego alchemicy nazwali powstałą substancję „nielegalnym metalem”. Zauważyli w nim jedną interesującą właściwość – substancja może nadawać miedzi biały kolor.

Arsen został wyraźnie zidentyfikowany jako niezależna substancja na początku XVII wieku, kiedy był farmaceutą Johanna Schrödera redukując tlenek węglem drzewnym, otrzymałem go w czystej postaci. Kilka lat później francuski lekarz i chemik Nicola Lemery udało się uzyskać tę substancję poprzez ogrzewanie jej tlenku w mieszaninie z potasem i mydłem. W następnym stuleciu był już powszechnie znany i nazywany niezwykłym „półmetalem”.

Szwedzki naukowiec Scheele otrzymany eksperymentalnie arsenowy wodór i kwas arsenowy. W tym samym czasie GLIN. Lavoisiera uznał tę substancję za niezależny pierwiastek chemiczny.

Będąc w naturalnych warunkach

Pierwiastek ten często występuje w warunkach naturalnych w związkach z miedzią, kobaltem, niklem i żelazem. W skorupie ziemskiej jest go niewiele – około 5 gramów na tonę, czyli mniej więcej tyle samo, co cyna, molibden, german, wolfram i brom.

Skład minerałów tworzących ten pierwiastek chemiczny ( dziś jest ich ponad 200), ze względu na „półmetaliczne” właściwości pierwiastka. Można go znaleźć zarówno na ujemnym, jak i dodatnim stopniu utlenienia, dlatego łatwo łączy się z wieloma innymi pierwiastkami; w utlenianiu dodatnim arsen pełni rolę metalu ( na przykład w siarczkach), jeśli ujemna – niemetalowa ( w arsenkach). Minerały zawierające arsen mają złożony skład. Sam pierwiastek może zastąpić atomy antymonu, siarki i metalu w sieci krystalicznej.

Wiele związków metali i arsenu, sądząc po ich składzie, to raczej związki międzymetaliczne niż arsenki; Niektóre z nich wyróżniają się zmienną zawartością głównego elementu. W arsenkach może jednocześnie występować kilka metali, a atomy tych metali, przy małych promieniach jonów, mogą zastępować się nawzajem w sieci krystalicznej w dowolnych proporcjach. Wszystkie minerały zaliczane do arsenków mają metaliczny połysk. Są nieprzezroczyste, ciężkie i mają niską twardość.

Przykład naturalnych arsenków ( jest ich około 25) mogą służyć takie minerały jak skutterudyt, szafran, rammelsbergit, nikielskutterudyt, nikiel, löllingit, sperrylit, maucheryt, algodonit, langizyt, klinosaffloryt. Arsenki te mają dużą gęstość i należą do grupy minerałów „superciężkich”.

Najpopularniejszym minerałem jest arsenopiryt ( lub, jak to się nazywa, piryt arsenu). Interesująca dla chemików jest budowa tych minerałów, w których arsen występuje jednocześnie z siarką i w których pełni rolę metalu, gdyż jest zgrupowany z innymi metalami. Minerały te to arsenosulwanit, gyrodyt, arsenogauchekornit, freibergit, goldfieldite, tennantyt, argentotennantyt. Struktura tych minerałów jest bardzo złożona.

Naturalne siarczki, takie jak realgar, orpiment, dimorfit, getchellit, mają dodatni stopień utlenienia As ( łac. oznaczenie arsenu). Minerały te pojawiają się w postaci małych wtrąceń, chociaż na niektórych obszarach czasami wydobywano kryształy o dużych rozmiarach i wadze.

Ciekawostką jest to, że naturalne sole kwasu arsenowego, zwane arsenianami, wyglądają zupełnie inaczej. Erytrytol ma kolor kobaltowy, natomiast skorodyt, annabergit i simplezyt mają kolor zielony. Görnesite, köttigitite i rooseveltite są całkowicie bezbarwne.

W środkowym regionie Szwecji znajdują się kamieniołomy, w których wydobywa się rudę żelazomanganu. W kamieniołomach tych odnaleziono i opisano ponad pięćdziesiąt próbek minerałów z grupy arsenianów. Niektórych z tych arsenianów nie znaleziono nigdzie indziej. Eksperci uważają, że minerały te powstały w niskich temperaturach w wyniku interakcji kwasu arsenowego z innymi substancjami. Arseniany są produktami utleniania niektórych rud siarczkowych. Zwykle nie mają one żadnej wartości poza wartością estetyczną. Minerały takie stanowią ozdobę zbiorów mineralogicznych.

Nazwy minerałów nadano na różne sposoby: niektóre z nich zostały nazwane na cześć naukowców i wybitnych osobistości politycznych; inne zostały nazwane na cześć miejscowości, w której je znaleziono; jeszcze inne nazwano greckimi terminami oznaczającymi ich podstawowe właściwości ( na przykład kolor); czwarte nazwano skrótami oznaczającymi pierwsze litery nazw pozostałych elementów.

Na przykład interesujące jest powstanie starożytnej nazwy takiego minerału jak nikiel. Wcześniej nazywał się kupfernickel. Niemieccy górnicy, którzy pięć do sześciu wieków temu zajmowali się wydobyciem miedzi, przesądnie bali się złego ducha gór, którego nazywali Niklem. Niemieckie słowo „ kupfer" oznaczał " miedź" Nazywali kupfernickel „diabelską” lub „fałszywą” miedzią. Ruda ta była bardzo podobna do miedzi, jednak miedzi nie można było z niej uzyskać. Ale znalazł zastosowanie w produkcji szkła. Z jego pomocą szkło zostało pomalowane na zielono. Następnie z tej rudy wyizolowano nowy metal, który nazwano niklem.

Czysty arsen jest dość obojętny pod względem właściwości chemicznych i można go znaleźć w stanie natywnym. Wygląda jak stopione igły lub kostki. Taki bryłek łatwo zmielić na proszek. Zawiera aż 15% zanieczyszczeń ( kobalt, żelazo, nikiel, srebro i inne metale).

Z reguły zawartość As w glebie waha się od 0,1 mg/kg do 40 mg/kg. Na obszarach występowania rud arsenu oraz w rejonie wulkanów gleba może zawierać bardzo duże ilości As – aż do 8 g/kg. Jest to dokładnie stawka występująca w niektórych obszarach Nowej Zelandii i Szwajcarii. Na takich obszarach flora obumiera, a zwierzęta chorują. Ta sama sytuacja jest typowa dla pustyń i stepów, gdzie arsen nie jest wypłukiwany z gleby. W porównaniu ze średnią zawartością skały ilaste są również uważane za wzbogacone, ponieważ zawierają czterokrotnie więcej substancji arsenu.

Jeżeli czysta substancja w wyniku biometylacji przekształca się w lotny związek arsenoorganiczny, wówczas jest ona usuwana z gleby nie tylko przez wodę, ale także przez wiatr. Biometylacja polega na dodaniu grupy metylowej w celu utworzenia wiązania C – As. Proces ten odbywa się z udziałem substancji metylokobalaminy – metylowanej pochodnej witaminy B12. Biometylacja As zachodzi zarówno w wodzie morskiej, jak i słodkiej. Prowadzi to do powstawania związków organoarsenowych, takich jak kwasy metyloarsenowy i dimetyloarsenowy.

Na obszarach, gdzie nie występują specyficzne zanieczyszczenia, stężenie arsenu wynosi 0,01 μg/m3, a na terenach przemysłowych, gdzie zlokalizowane są elektrownie i fabryki, stężenie osiąga poziom 1 μg/m3. Na terenach, na których zlokalizowane są ośrodki przemysłowe, depozycja arsenu jest intensywna i dochodzi do 40 kg/m2. km rocznie.

Lotne związki arsenu, gdy ich właściwości nie zostały jeszcze w pełni zbadane, sprawiały ludziom wiele kłopotów. Masowe zatrucia nie były rzadkością nawet w XIX wieku. Ale lekarze nie znali przyczyn zatrucia. A toksyczna substancja znajdowała się w zielonej farbie do tapet i tynku. Wysoka wilgotność doprowadziła do powstania pleśni. Pod wpływem tych dwóch czynników powstały lotne substancje arsenoorganiczne.

Przypuszcza się, że proces powstawania lotnych pochodnych arsenu organicznego mógł być przyczyną opóźnionego zatrucia cesarza Napoleon co doprowadziło do jego śmierci. Założenie to opiera się na fakcie, że 150 lat po jego śmierci w jego włosach znaleziono ślady arsenu.

W niektórych wodach mineralnych substancje arsenu występują w umiarkowanych ilościach. Ogólnie przyjęte normy stanowią, że w leczniczych wodach mineralnych stężenie arsenu nie powinno przekraczać 70 µg/l. W zasadzie nawet przy większym stężeniu substancji może dojść do zatrucia jedynie przy stałym, długotrwałym stosowaniu.

Arsen można znaleźć w wodach naturalnych w różnych związkach i postaciach. Na przykład arsen trójwartościowy jest wielokrotnie bardziej toksyczny niż arsen pięciowartościowy.

Niektóre wodorosty mogą gromadzić arsen w takich stężeniach, że są niebezpieczne dla ludzi. Takie glony mogą łatwo rosnąć, a nawet rozmnażać się w kwaśnym środowisku arsenu. W niektórych krajach stosuje się je jako środki do zwalczania szkodników ( przeciwko szczurom).

Właściwości chemiczne

Arsen jest czasami nazywany metalem, ale w rzeczywistości jest bardziej niemetalem. W połączeniu z kwasami nie tworzy soli, ale sam w sobie jest substancją kwasotwórczą. Dlatego nazywany jest również półmetalem. Podobnie jak fosfor, arsen może występować w różnych formach alotropowych.

Jedną z takich form jest szary arszenik, dość delikatna substancja. Jego pęknięcie ma jasny, metaliczny połysk ( dlatego jego drugie imię to „arsen metaliczny”). Przewodność elektryczna tego półmetalu jest 17 razy mniejsza niż miedzi, ale jednocześnie 3,6 razy większa niż rtęci. Im wyższa temperatura, tym niższa przewodność elektryczna. Ta typowa właściwość metali jest również charakterystyczna dla tego półmetalu.

Jeśli opary arsenu zostaną schłodzone na krótki czas do temperatury –196 stopni ( jest to temperatura ciekłego azotu), otrzymasz miękką, przezroczystą, żółtą substancję, która wygląda jak żółty fosfor. Gęstość tej substancji jest znacznie niższa niż gęstość metalu arsenu. Żółty arsen i opary arsenu składają się z cząsteczek o kształcie czworościanu ( te. kształt piramidy z czterema podstawami). Cząsteczki fosforu mają ten sam kształt.

Pod wpływem promieniowania ultrafioletowego, a także po podgrzaniu, żółty arszenik natychmiast zmienia się w szary; W tej reakcji wydziela się ciepło. Jeśli pary skraplają się w obojętnej atmosferze, powstaje inna forma tego pierwiastka - amorficzna. Jeśli na szkle osadzą się opary arsenu, powstaje warstwa lustrzana.

Struktura elektronicznej powłoki zewnętrznej tego pierwiastka jest taka sama jak fosforu i azotu. Arsen, podobnie jak fosfor, może tworzyć trzy wiązania kowalencyjne.

Jeśli powietrze jest suche, As ma stabilną formę. Staje się matowy pod wpływem wilgotnego powietrza i pokrywa się czarnym tlenkiem na wierzchu. Po zapaleniu opary arsenu łatwo spalają się niebieskim płomieniem.

W czystej postaci jest całkiem obojętny; zasady, woda i różne kwasy, które nie mają właściwości utleniających, nie wpływają na niego w żaden sposób. Jeśli weźmiesz rozcieńczony kwas azotowy, utleni się on czysty As do kwasu ortoarsenawego, a jeśli weźmiesz stężony kwas azotowy, utleni się go do kwasu ortoarsenowego.

Reaguje z siarką i halogenami. W reakcjach z siarką powstają siarczki o różnym składzie.

Arsen jest jak trucizna

Wszystkie związki arsenu są trujące.

Ostre zatrucie tymi substancjami objawia się bólem brzucha, biegunką, wymiotami i depresją ośrodkowego układu nerwowego. Objawy zatrucia tą substancją są bardzo podobne do objawów cholery. Dlatego też w praktyce sądowej w przeszłości często spotykano się z przypadkami użycia arsenu jako trucizny. Najskuteczniej stosowanym trującym związkiem do celów przestępczych jest trójtlenek arsenu.

Na obszarach, gdzie występuje nadmiar substancji w wodzie i glebie, gromadzi się ona w tarczycy ludzi. W rezultacie rozwija się u nich wole endemiczne.

Zatrucie arszenikiem

Objawy zatrucia arszenikiem obejmują metaliczny posmak w ustach, wymioty i silny ból brzucha. Później mogą wystąpić drgawki lub paraliż. Zatrucie może prowadzić do śmierci. Najpowszechniej dostępnym i znanym antidotum na zatrucie arszenikiem jest mleko. Głównym białkiem mleka jest kazeina. Tworzy z arsenem nierozpuszczalny związek, który nie wchłania się do krwi.

Zatrucie występuje:
1. Podczas wdychania związków arsenu w postaci pyłu ( najczęściej - w niesprzyjających warunkach produkcyjnych).
2. Podczas picia zatrutej wody i jedzenia.
3. Podczas stosowania niektórych leków. Nadmiar substancji odkłada się w szpiku kostnym, płucach, nerkach, skórze i przewodzie pokarmowym. Istnieje wiele dowodów na to, że nieorganiczne związki arsenu są rakotwórcze. W wyniku długotrwałego spożywania wody zatrutej arsenem lub leków może rozwinąć się rak skóry o niskim stopniu złośliwości ( Rak Bowena) lub naczyniak krwionośny wątroby.

W przypadku ostrego zatrucia jako pierwszą pomoc konieczne jest płukanie żołądka. W warunkach stacjonarnych hemodializę przeprowadza się w celu oczyszczenia nerek. Do stosowania w ostrych i przewlekłych zatruciach stosuje się Unitiol – uniwersalne antidotum. Dodatkowo stosuje się substancje antagonistyczne: siarkę, selen, cynk, fosfor; a kompleks witamin i aminokwasów jest obowiązkowy.

Objawy przedawkowania i niedoboru

Możliwe objawy niedoboru arsenu objawiają się spadkiem stężenia trójglicerydów we krwi, wzrostem płodności oraz pogorszeniem rozwoju i wzrostu organizmu.

Arsen jest substancją silnie toksyczną; pojedyncza dawka 50 mg może być śmiertelna. Przedawkowanie objawia się drażliwością, alergiami, bólami głowy, zapaleniem skóry, egzemą, zapaleniem spojówek, depresją funkcji oddechowych i układu nerwowego oraz zaburzeniami czynności wątroby. Przedawkowanie substancji zwiększa ryzyko zachorowania na raka.

Za źródło pierwiastka uważa się: produkty roślinne i zwierzęce, owoce morza, zboża, zboża, tytoń, wino, a nawet wodę pitną.

Nie ma co się martwić, czy ten mikroelement znajdzie się w naszej diecie – występuje on niemal we wszystkich produktach pochodzenia zwierzęcego i roślinnego, za wyjątkiem rafinowanego cukru. Przychodzi do nas w wystarczających ilościach z pożywieniem. Produkty szczególnie w nią bogate, np. krewetki, homary, homary – aby uniknąć przedawkowania, należy jeść z umiarem, aby nie spożyć nadmiernej ilości trucizny.

Związki arsenu mogą przedostawać się do organizmu człowieka wraz z wodą mineralną, owocami morza, sokami, winami winogronowymi, lekami, herbicydami i pestycydami. Substancja ta gromadzi się głównie w układzie siateczkowo-śródbłonkowym, a także w płucach, skórze i nerkach. Za niewystarczającą dzienną dawkę substancji do organizmu uznaje się 1 mcg/dzień. Próg toksyczności wynosi około 20 mg.

Duża ilość tego pierwiastka występuje w oleju rybnym i, co dziwne, w winach. W normalnej wodzie pitnej zawartość substancji jest niska i niegroźna dla zdrowia - około 10 µg/l. Niektóre regiony świata (np. Meksyk, Tajwan, Indie, Bangladesz) są znane z wysokiego poziomu arsenu w wodzie pitnej ( 1 mg/l), dlatego czasami dochodzi tam do masowych zatruć obywateli.

Arsen zapobiega utracie fosforu przez organizm. Witamina D jest czynnikiem regulującym przebieg metabolizmu fosforu i wapnia, a arsen z kolei reguluje metabolizm fosforu.

Wiadomo również, że niektóre formy alergii rozwijają się z powodu niedoboru arsenu w organizmie.

Pierwiastek śladowy stosuje się w celu zwiększenia apetytu w przypadku anemii. W przypadku zatrucia selenem doskonałym antidotum jest arsen. Badania eksperymentalne na myszach wykazały, że precyzyjnie wyliczone dawki substancji pomagają zmniejszyć zachorowalność na nowotwory.

Gdy wzrasta stężenie pierwiastka w glebie lub żywności, następuje zatrucie. Ciężkie zatrucie może prowadzić do poważnych chorób, takich jak rak krtani czy białaczka. Co więcej, wzrośnie także liczba zgonów.

Wiadomo, że 80% substancji, która dostaje się do organizmu wraz z pożywieniem, trafia do przewodu pokarmowego i stamtąd dostaje się do krwi, a pozostałe 20% dociera do nas przez skórę i płuca.

Doby po wejściu do organizmu ponad 30% substancji jest z niego wydalane wraz z moczem i około 4% z kałem. Zgodnie z klasyfikacją arsen zaliczany jest do pierwiastków immunotoksycznych, warunkowo niezbędnych. Udowodniono, że substancja bierze udział w niemal wszystkich ważnych procesach biochemicznych.

Arsen w stomatologii

Substancja ta jest często stosowana w leczeniu chorób zębów, takich jak próchnica. Próchnica zaczyna się, gdy sole wapienne szkliwa zębów zaczynają się rozkładać, a osłabiony ząb zostaje zaatakowany przez patogeny. Oddziałując na miękką wewnętrzną część zęba, drobnoustroje tworzą ubytek próchnicowy.
Jeśli na tym etapie choroby ubytek próchnicowy zostanie oczyszczony i wypełniony materiałem wypełniającym, ząb pozostanie „żywy”. A jeśli pozwolisz temu procesowi toczyć się samoczynnie, jama próchnicowa dotrze do tkanki zawierającej naczynia krwionośne, nerwowe i limfatyczne. Nazywa się to pulpą.

Rozwija się zapalenie miazgi, po którym jedynym sposobem zapobiegania dalszemu rozprzestrzenianiu się choroby jest usunięcie nerwu. Do tej manipulacji potrzebny jest arszenik.

Miazga zostaje odsłonięta instrumentem stomatologicznym, nałożona na nią ziarenka pasty zawierającej kwas arsenowy, która niemal natychmiast przenika do miazgi. Dzień później ząb obumiera. Teraz miazgę można usunąć całkowicie bezboleśnie, kanały korzeniowe i komorę miazgi można wypełnić specjalną pastą antyseptyczną, a ząb można uszczelnić.

Arsen w leczeniu białaczki

Arsen z powodzeniem stosuje się w leczeniu łagodnych postaci białaczki, a także w okresie pierwotnego zaostrzenia, w którym nie zaobserwowano jeszcze ostrego powiększenia śledziony i węzłów chłonnych. Zmniejsza lub nawet hamuje patologiczne powstawanie leukocytów, stymuluje hematopoezę czerwonych krwinek i uwalnianie czerwonych krwinek na obwód.

Otrzymywanie arsenu

Otrzymuje się go jako produkt uboczny przerobu rud ołowiu, miedzi, kobaltu i cynku, a także podczas wydobycia złota. Niektóre rudy polimetaliczne zawierają do 12% arsenu. Jeśli zostaną podgrzane do 650 - 700 stopni, wówczas przy braku sublimacji powietrza nastąpi. Po podgrzaniu na powietrzu tworzy się „biały arsen”, który jest lotnym tlenkiem. Poddaje się go kondensacji i ogrzewa z węglem, podczas tej reakcji następuje redukcja arsenu. Pozyskiwanie tego pierwiastka jest produkcją szkodliwą.

Wcześniej, przed rozwojem ekologii jako nauki, „biały arsen” był uwalniany do atmosfery w dużych ilościach, a następnie osadzał się na drzewach i roślinach. Dopuszczalne stężenie w powietrzu wynosi 0,003 mg/m3, natomiast w pobliżu obiektów przemysłowych stężenie osiąga 200 mg/m3. Co dziwne, środowisko jest najbardziej zanieczyszczone nie przez fabryki produkujące arsen, ale przez elektrownie i przedsiębiorstwa metalurgii metali nieżelaznych. Osady denne w pobliżu hut miedzi zawierają duże ilości tego pierwiastka – do 10 g/kg.

Kolejnym paradoksem jest to, że substancja ta jest produkowana w większych ilościach niż jest to wymagane. Jest to rzadkie zjawisko w przemyśle wydobywczym metali. Nadmiar należy składować w dużych metalowych pojemnikach, ukrytych w nieczynnych starych kopalniach.

Arsenopiryt jest cennym minerałem przemysłowym. Duże złoża miedzi i arsenu występują w Azji Środkowej, Gruzji, USA, Japonii, Norwegii, Szwecji; złoto-arsen - w USA, Francji; arsen-kobalt - w Nowej Zelandii, Kanadzie; arsen-cyna - w Anglii i Boliwii.

Oznaczanie arsenu

Jakościowa reakcja na arsen polega na wytrącaniu się żółtych siarczków z roztworów kwasu solnego. Ślady oznacza się metodą Gutzeita lub reakcją Marsha: paski papieru nasączone HgCl2 zmieniają barwę na ciemną w obecności arsyny, która redukuje sublimat do rtęci.

W ciągu ostatniego półwiecza opracowano wiele czułych technik analitycznych (np. spektrometria), dzięki czemu można wykryć nawet niewielkie ilości arsenu. Jeśli w wodzie jest bardzo mało substancji, próbki są wstępnie zagęszczane.

Niektóre związki analizuje się selektywną metodą wodorkową. Metoda ta polega na selektywnej redukcji analitu do lotnego związku arsyny. Lotne arsyny zamraża się w pojemniku chłodzonym ciekłym azotem. Następnie, powoli podgrzewając zawartość pojemnika, możesz mieć pewność, że różne arsyny odparują oddzielnie od siebie.

Aplikacja na skalę przemysłową

Około 98% całego wydobywanego arsenu nie jest wykorzystywane w czystej postaci. Ale jego związki zyskały popularność i są stosowane w różnych gałęziach przemysłu. Rocznie wydobywa się i wykorzystuje setki ton tej substancji. Dodawany jest do stopów łożyskowych w celu poprawy jakości, stosowany przy produkcji kabli i akumulatorów ołowiowych w celu zwiększenia twardości oraz stosowany w stopach z germanem lub krzemem do produkcji urządzeń półprzewodnikowych. Arsen stosowany jest jako domieszka nadająca „klasycznym” półprzewodnikom określony rodzaj przewodności.

Arsen jest cennym materiałem w metalurgii metali nieżelaznych. Po dodaniu ołowiu w ilości 1% zwiększa się twardość stopu. Jeśli do roztopionego ołowiu dodasz odrobinę arsenu, wówczas w trakcie rzucania strzału wyjdą kuliste kulki o regularnym kształcie. Dodatki do miedzi zwiększają jej wytrzymałość, odporność na korozję i twardość. Dzięki temu dodatkowi zwiększa się płynność miedzi, co ułatwia proces ciągnienia drutu.

Jako dodatek do niektórych rodzajów mosiądzu, brązu, stopów drukarskich i babbitów. Mimo to hutnicy starają się wykluczyć ten dodatek z procesu produkcyjnego, ponieważ jest on bardzo szkodliwy dla ludzi. Ponadto jest również szkodliwy dla metali, ponieważ obecność arsenu w dużych ilościach pogarsza właściwości wielu stopów i metali.

Tlenki są stosowane w produkcji szkła jako rozjaśniacze do szkła. Nawet starożytni dmuchacze szkła wiedzieli, że biały arsen przyczynia się do nieprzezroczystości szkła. Jednak wręcz przeciwnie, drobne jego dodatki rozjaśniają szkło. Arsen nadal jest zawarty w przepisie na niektóre szklanki, na przykład szkło „wiedeńskie”, używane do produkcji termometrów.

Związki arsenu stosuje się jako środek antyseptyczny w celu ochrony przed zepsuciem, a także do konserwacji futer, skór, pluszaków; do tworzenia farb przeciwporostowych do transportu wodnego; do impregnacji drewna.

Aktywność biologiczna niektórych pochodnych As zainteresowała agronomów, pracowników służb sanitarnych i epidemiologicznych oraz lekarzy weterynarii. W rezultacie powstały leki zawierające arsen, które były stymulatorami produktywności i wzrostu; leki stosowane w profilaktyce chorób zwierząt gospodarskich; środki przeciw robakom.

Właściciele gruntów w starożytnych Chinach leczyli uprawy ryżu tlenkiem arsenu, aby chronić je przed chorobami grzybiczymi i szczurami, a tym samym chronić plony. Obecnie, ze względu na toksyczność substancji zawierających arsen, ich zastosowanie w rolnictwie jest ograniczone.

Do najważniejszych obszarów zastosowań substancji zawierających arsen zalicza się produkcję mikroukładów, materiałów półprzewodnikowych i światłowodów, elektroniki filmowej, a także hodowlę specjalnych monokryształów do laserów. W takich przypadkach z reguły stosuje się gazowy arsen. Arsenki indu i galu są wykorzystywane do produkcji diod, tranzystorów i laserów.

W tkankach i narządach pierwiastek występuje głównie we frakcji białkowej, znacznie mniej we frakcji rozpuszczalnej w kwasach, a tylko niewielka część we frakcji lipidowej. Bierze udział w reakcjach redoks; bez niego oksydacyjny rozkład węglowodanów złożonych jest niemożliwy. Bierze udział w fermentacji i glikolizie. Związki tej substancji wykorzystywane są w biochemii jako specyficzne inhibitory enzymów, potrzebne do badania reakcji metabolicznych. Jest niezbędny dla organizmu ludzkiego jako pierwiastek śladowy.

Niektórzy, którzy w średniowieczu zmarli na cholerę, nie umarli na nią. Objawy choroby są podobne do tych zatrucie arszenikiem.

Uświadomiwszy sobie to, średniowieczni biznesmeni zaczęli oferować trójtlenek pierwiastka jako truciznę. Substancja. Dawka śmiertelna wynosi tylko 60 gramów.

Podzielono je na porcje, podawane przez kilka tygodni. W rezultacie nikt nie podejrzewał, że mężczyzna nie zmarł na cholerę.

Smak arsenu nie jest odczuwalny w małych dawkach, znajdujących się np. w jedzeniu lub napojach. We współczesnych realiach oczywiście nie ma cholery.

Ludzie nie muszą martwić się arszenikiem. To raczej myszy muszą się bać. Substancja toksyczna to rodzaj trucizny dla gryzoni.

Nawiasem mówiąc, element został nazwany na ich cześć. Słowo „arszenik” istnieje tylko w krajach rosyjskojęzycznych. Oficjalna nazwa substancji to arsen.

Oznaczenie w – As. Numer seryjny to 33. Na jego podstawie możemy założyć pełną listę właściwości arsenu. Ale nie zakładajmy. Na pewno przyjrzymy się temu problemowi.

Właściwości arsenu

Łacińska nazwa elementu tłumaczy się jako „silny”. Najwyraźniej odnosi się to do wpływu substancji na organizm.

Po zatruciu zaczynają się wymioty, trawienie jest zaburzone, żołądek się obraca, a funkcjonowanie układu nerwowego jest częściowo zablokowane. nie należy do słabszych.

Zatrucie następuje dowolną alotropową formą substancji. Alltropia to istnienie przejawów tej samej rzeczy, które różnią się strukturą i właściwościami. element. Arsen najbardziej stabilny w postaci metalicznej.

Stalowo-szare romboedry są delikatne. Jednostki mają charakterystyczny metaliczny wygląd, lecz w kontakcie z wilgotnym powietrzem matowieją.

Arsen - metal, którego gęstość wynosi prawie 6 gramów na centymetr sześcienny. Pozostałe formy elementu mają niższy wskaźnik.

Na drugim miejscu jest amorficzny arsen. Charakterystyka elementu: - kolor prawie czarny.

Gęstość tej formy wynosi 4,7 grama na centymetr sześcienny. Zewnętrznie materiał przypomina.

Zwykły stan arsenu dla zwykłych ludzi jest żółty. Krystalizacja sześcienna jest niestabilna i staje się amorficzna po podgrzaniu do 280 stopni Celsjusza lub pod wpływem prostego światła.

Dlatego żółte są miękkie, jak w ciemności. Pomimo koloru kruszywa są przezroczyste.

Z szeregu modyfikacji elementu jasno wynika, że ​​​​jest to tylko połowa metalu. Oczywista odpowiedź na to pytanie brzmi: „ Arsen jest metalem lub niemetalem", NIE.

Reakcje chemiczne służą jako potwierdzenie. 33. pierwiastek ma charakter kwasotwórczy. Jednak samo przebywanie w kwasie nie daje.

Metale zachowują się inaczej. W przypadku arsenu nie sprawdzają się nawet przy kontakcie z jednym z najsilniejszych.

Związki podobne do soli „rodzą się” podczas reakcji arsenu z metalami aktywnymi.

Dotyczy to środków utleniających. 33. substancja oddziałuje tylko z nimi. Jeśli partner nie ma wyraźnych właściwości utleniających, interakcja nie nastąpi.

Dotyczy to nawet alkaliów. To jest, arsen jest pierwiastkiem chemicznym całkiem obojętny. Jak zatem można to osiągnąć, skoro lista reakcji jest bardzo ograniczona?

Wydobycie arsenu

Arsen wydobywa się jako produkt uboczny innych metali. Są one rozdzielone, pozostawiając 33. substancję.

W naturze są związki arsenu z innymi pierwiastkami. To z nich wydobywa się 33. metal.

Proces jest opłacalny, ponieważ razem z arsenem często występują , i .

Występuje w postaci ziarnistych mas lub sześciennych kryształów koloru cyny. Czasami występuje żółty odcień.

Związek arsenu I metal Ferrum ma „brata”, w którym zamiast 33. substancji znajduje się . To zwykły piryt o złotym kolorze.

Kruszywa są podobne do wersji arsenu, ale nie mogą służyć jako ruda arsenu, chociaż zawierają go również jako zanieczyszczenie.

Nawiasem mówiąc, arsen występuje również w zwykłej wodzie, ale znowu jako zanieczyszczenie.

Ilość pierwiastka na tonę jest tak mała, że ​​nawet wydobycie produktów ubocznych nie ma sensu.

Gdyby światowe zasoby arsenu były równomiernie rozłożone w skorupie ziemskiej, wynosiłyby one zaledwie 5 gramów na tonę.

Zatem element nie jest powszechny; jego ilość jest porównywalna z , , .

Jeśli spojrzeć na metale, z którymi arsen tworzy minerały, jest to nie tylko arsen, ale także kobalt i nikiel.

Całkowita liczba minerałów 33. pierwiastka sięga 200. Znaleziono również natywną postać tej substancji.

Jego obecność tłumaczy się obojętnością chemiczną arsenu. Tworząc obok elementów, z którymi nie ma reakcji, bohater pozostaje w doskonałej izolacji.

W tym przypadku często otrzymuje się agregaty w kształcie igieł lub sześciennych. Zwykle rosną razem.

Stosowanie arsenu

Pierwiastek, do którego należy arsen podwójny, nie tylko wykazujący właściwości zarówno metalu, jak i niemetalu.

Postrzeganie żywiołu przez ludzkość jest również dwoiste. W Europie 33. substancja zawsze była uważana za truciznę.

W 1733 r. wydali nawet dekret zakazujący sprzedaży i zakupu arsenu.

W Azji „trucizna” jest stosowana przez lekarzy od 2000 lat w leczeniu łuszczycy i kiły.

Współcześni lekarze udowodnili, że 33. element atakuje białka wywołujące onkologię.

W XX wieku niektórzy europejscy lekarze również stanęli po stronie Azjatów. Na przykład w 1906 roku zachodni farmaceuci wynaleźli lek salwarsan.

Stał się pierwszym w oficjalnej medycynie i był stosowany przeciwko wielu chorobom zakaźnym.

To prawda, że ​​​​rozwija się odporność na lek, jak każde stałe przyjmowanie arsenu w małych dawkach.

Skuteczne są 1-2 kursy leku. Jeśli rozwinęła się odporność, ludzie mogą przyjąć śmiertelną dawkę pierwiastka i przeżyć.

Oprócz lekarzy 33. pierwiastkiem zainteresowali się metalurdzy i zaczęli go dodawać do produkcji śrutu.

Sporządza się go na podstawie zawartej w metale ciężkie. Arsen zwiększa ołów i pozwala, aby jego plamy przyjęły kulisty kształt podczas rzucania. Jest to prawidłowe, co poprawia jakość frakcji.

Arsen można znaleźć także w termometrach, a raczej w nich. Nazywa się wiedeńskim, zmieszanym z tlenkiem 33. substancji.

Związek służy jako środek klarujący. Arsen był również używany przez dmuchaczy szkła w starożytności, ale jako dodatek matujący.

Szkło staje się nieprzezroczyste, gdy występuje w nim znaczna domieszka pierwiastka toksycznego.

Zachowując proporcje, wielu dmuchaczy szkła zachorowało i przedwcześnie zmarło.

A specjaliści garbarni używają siarczków arsen.

Element główny podgrupy Niektóre farby zawierają grupę 5 układu okresowego. W przemyśle skórzanym arsen pomaga usuwać włosy.

Cena arsenu

Czysty arsen jest najczęściej oferowany w postaci metalicznej. Ceny ustalane są za kilogram lub tonę.

1000 gramów kosztuje około 70 rubli. Dla hutników oferują gotowe np. arsen i miedź.

W tym przypadku pobierają 1500-1900 rubli za kilogram. Anhydryt arsenu sprzedawany jest również w kilogramach.

Stosowany jest jako lek na skórę. Środek jest nekrotyczny, to znaczy odrętwia dotknięty obszar, zabijając nie tylko czynnik wywołujący chorobę, ale także same komórki. Metoda jest radykalna, ale skuteczna.

DEFINICJA

Arsen- trzydziesty trzeci element układu okresowego. Oznaczenie - od łacińskiego „arsenicum”. Znajduje się w czwartym okresie, grupa VA. Odnosi się do półmetali. Ładunek jądrowy wynosi 33.

Arsen występuje w przyrodzie głównie w związkach z metalami lub siarką, rzadko w postaci wolnej. Zawartość arsenu w skorupie ziemskiej wynosi 0,0005%.

Arsen zazwyczaj otrzymuje się z pirytu arsenu FeAsS.

Masa atomowa i cząsteczkowa arsenu

Względna masa cząsteczkowa substancji(M r) to liczba pokazująca, ile razy masa danej cząsteczki jest większa od 1/12 masy atomu węgla, oraz względna masa atomowa pierwiastka(A r) - ile razy średnia masa atomów pierwiastka chemicznego jest większa niż 1/12 masy atomu węgla.

Ponieważ w stanie wolnym arsen występuje w postaci cząsteczek jednoatomowych As, wartości jego mas atomowych i cząsteczkowych pokrywają się. Są równe 74,9216.

Alotropia i alotropowe modyfikacje arsenu

Podobnie jak fosfor, arsen występuje w kilku formach alotropowych. Przy szybkim chłodzeniu pary (składającej się z cząsteczek As 4) powstaje frakcja niemetaliczna - żółty arsen (gęstość 2,0 g / cm 3), izomorficzny do białego fosforu i podobnie jak on rozpuszczalny w dwusiarczku węgla. Modyfikacja ta jest mniej stabilna niż fosfor biały i pod wpływem światła lub niskiego ogrzewania łatwo przekształca się w modyfikację metaliczną – szary arsen (ryc. 1). Świeżo pęknięty tworzy stalowoszarą, kruchą, krystaliczną masę z metalicznym połyskiem. Gęstość wynosi 5,75 g/cm3. Po podgrzaniu pod normalnym ciśnieniem sublimuje. Ma metaliczną przewodność elektryczną.

Ryż. 1. Szary arszenik. Wygląd.

Izotopy arsenu

Wiadomo, że w przyrodzie arsen występuje w postaci jedynego trwałego izotopu 75 As. Liczba masowa wynosi 75, jądro atomu zawiera trzydzieści trzy protony i czterdzieści dwa neutrony.

Istnieje około 33 sztucznych niestabilnych izotopów arsenu, a także dziesięć stanów izomerycznych jąder, wśród których najdłużej żyjący izotop 73 As ma okres półtrwania wynoszący 80,3 dnia.

Jony arsenu

Zewnętrzny poziom energii atomu arsenu ma pięć elektronów, które są elektronami walencyjnymi:

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

W wyniku interakcji chemicznych arsen oddaje swoje elektrony walencyjne, tj. jest ich dawcą i zamienia się w dodatnio naładowany jon:

Jak 0 -3e → Jak 3+ ;

Jak 0 -5e → Jak 5+ .

Cząsteczka i atom arsenu

W stanie wolnym arsen występuje w postaci jednoatomowych cząsteczek As. Oto niektóre właściwości charakteryzujące atom i cząsteczkę arsenu:

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

Ćwiczenia

Arsen tworzy dwa tlenki. Udział masowy arsenu w nich wynosi 65,2% i 75,7%. Wyznacz równoważne masy arsenu w obu tlenkach.

Rozwiązanie

Przyjmijmy masę każdego tlenku arsenu na 100 g. Ponieważ zawartość arsenu jest wyrażona w procentach masowych, pierwszy tlenek zawiera 65,2 g arsenu i 34,8 g tlenu (100 - 65,2 = 34,8); w 100 g drugiego tlenku arsen stanowi 75,7 g, a tlen - 24,3 g (100 - 75,7 = 24,3). Masa zastępcza tlenu wynosi 8. Zastosujmy prawo równoważników dla pierwszego tlenku: M eq (As) = 65,2 / 34,8 × 8 = 15 g/mol. Obliczenia dla drugiego tlenku przeprowadza się w podobny sposób: 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.