Арсенова група. Химични свойства на арсена

Някои, които са умрели от холера през Средновековието, не са умрели от нея. Симптомите на заболяването са подобни на тези отравяне с арсен.

Разбрали това, средновековните бизнесмени започнали да предлагат триоксида на елемента като отрова. вещество. Смъртоносната доза е само 60 грама.

Те бяха разделени на порции, дадени в продължение на няколко седмици. В резултат на това никой не подозираше, че мъжът не е умрял от холера.

Вкусът на арсенне се усеща в малки дози, намирайки се например в храна или напитки. В съвременните реалности, разбира се, няма холера.

Хората не трябва да се тревожат за арсена. По-скоро мишките трябва да се страхуват. Токсичното вещество е вид отрова за гризачи.

Между другото, елементът е кръстен в тяхна чест. Думата „арсен“ съществува само в рускоезичните страни. Официалното наименование на веществото е арсеникум.

Наименование в – As. Серийният номер е 33. Въз основа на него можем да приемем пълен списък на свойствата на арсена. Но нека не предполагаме. Ще разгледаме проблема със сигурност.

Свойства на арсена

Латинското име на елемента се превежда като "силен". Очевидно това се отнася до ефекта на веществото върху тялото.

При интоксикация започва повръщане, храносмилането се разстройва, стомахът се обръща и функционирането на нервната система е частично блокирано. не е от слабите.

Отравянето възниква от всяка от алотропните форми на веществото. Alltropy е наличието на прояви на едно и също нещо, които са различни по структура и свойства. елемент. Арсеннай-стабилен в метална форма.

Стоманеносивите ромбоедрични са крехки. Телата имат характерен метален вид, но при контакт с влажен въздух стават матови.

Арсен - метал, чиято плътност е почти 6 грама на кубичен сантиметър. Останалите форми на елемента имат по-нисък показател.

На второ място е аморфен арсен. Характеристики на елемента: - почти черен цвят.

Плътността на тази форма е 4,7 грама на кубичен сантиметър. Външно материалът прилича.

Обичайното състояние на арсена за обикновените хора е жълто. Кубичната кристализация е нестабилна и става аморфна при нагряване до 280 градуса по Целзий или под въздействието на обикновена светлина.

Следователно жълтите са меки, като на тъмно. Въпреки цвета, агрегатите са прозрачни.

От редица модификации на елемента става ясно, че той е само наполовина метал. Очевидният отговор на въпроса е: „ Арсенът е метал или неметал", Не.

Химичните реакции служат като потвърждение. 33-ият елемент е киселинообразуващ. Самото пребиваване в киселина обаче не дава.

Металите правят нещата по различен начин. В случая с арсена те не работят дори при контакт с един от най-силните.

Солеподобните съединения се „раждат“ при реакциите на арсен с активни метали.

Това се отнася за окислители. 33-то вещество взаимодейства само с тях. Ако партньорът няма изразени окислителни свойства, взаимодействието няма да се осъществи.

Това се отнася дори за алкали. Това е, арсенът е химичен елементдоста инертен. Как тогава можете да го получите, ако списъкът с реакции е много ограничен?

Добив на арсен

Арсенът се добива като страничен продукт от други метали. Те се разделят, оставяйки 33-то вещество.

В природата има съединения на арсена с други елементи. Именно от тях се извлича 33-ия метал.

Процесът е печеливш, тъй като заедно с арсена често има , , и .

Намира се в гранулирани маси или кубични кристали с цвят на калай. Понякога има жълт оттенък.

Съединение на арсенИ метал Ferrum има "брат", в който вместо 33-то вещество има . Това е обикновен пирит със златист цвят.

Инертните материали са подобни на версията с арсен, но не могат да служат като арсенова руда, въпреки че също съдържат арсен като примес.

Арсенът, между другото, се среща и в обикновена вода, но отново като примес.

Количеството елемент на тон е толкова малко, но дори добивът на странични продукти няма смисъл.

Ако световните запаси от арсен бяха равномерно разпределени в земната кора, те биха били само 5 грама на тон.

Така че елементът не е често срещан, количеството му е сравнимо с , , .

Ако погледнете металите, с които арсенът образува минерали, това не е само с кобалт и никел.

Общият брой на минералите на 33-ия елемент достига 200. Намерена е и естествена форма на веществото.

Наличието му се обяснява с химическата инертност на арсена. Оформяйки се до елементи, с които не са предвидени реакции, героят остава в прекрасна изолация.

В този случай често се получават игловидни или кубични агрегати. Обикновено те растат заедно.

Използване на арсен

Елементът арсен принадлежи къмдвойни, не само проявяващи свойства както на метал, така и на неметал.

Възприемането на елемента от човечеството също е двойствено. В Европа 33-то вещество винаги се е смятало за отрова.

През 1733 г. те дори издават указ, забраняващ продажбата и покупката на арсен.

В Азия „отровата“ се използва от лекарите от 2000 години за лечение на псориазис и сифилис.

Съвременните лекари са доказали, че 33-ият елемент атакува протеини, които провокират онкологията.

През 20 век на страната на азиатците застават и някои европейски лекари. През 1906 г. например западни фармацевти изобретяват лекарството салварсан.

Той става първият в официалната медицина и се използва срещу редица инфекциозни заболявания.

Вярно е, че се развива имунитет към лекарството, както всеки постоянен прием на арсен в малки дози.

1-2 курса на лекарството са ефективни. Ако се развие имунитет, хората могат да приемат смъртоносна доза от елемента и да останат живи.

В допълнение към лекарите, металурзите се заинтересуваха от 33-ия елемент и започнаха да го добавят, за да произвеждат изстрел.

Изработен е на основата, която е включена в тежки метали. Арсенувеличава оловото и позволява пръските му да придобият сферична форма при замятане. Правилно е, което подобрява качеството на фракцията.

Арсенът може да се намери и в термометрите, или по-скоро в тях. Нарича се виенски, смесен с оксида на 33-то вещество.

Съединението служи като избистрител. Арсенът е бил използван и от стъкларите от древността, но като матираща добавка.

Стъклото става непрозрачно, когато има значителна примес на токсичен елемент.

Спазвайки пропорциите, много духачи на стъкло се разболяха и умряха преждевременно.

А специалистите по кожарство използват сулфиди арсен.

елементосновен подгрупиГрупа 5 от периодичната таблица е включена в някои бои. В кожарската промишленост арсеникумът помага за премахване на космите от.

Цена на арсен

Чистият арсен най-често се предлага в метална форма. Цените са определени за килограм или тон.

1000 грама струва около 70 рубли. За металурзите предлагат готови например арсен и мед.

В този случай те таксуват 1500-1900 рубли за килограм. Арсеновият анхидрит се продава и на килограми.

Използва се като лекарство за кожата. Агентът е некротичен, т.е. обезболява засегнатата област, убивайки не само причинителя на заболяването, но и самите клетки. Методът е радикален, но ефективен.

Хората познават елементарния арсен и токсичните свойства на неговите съединения от много дълго време. До това заключение може да се стигне, като се знае, че методът за определяне на смъртта от отравяне с арсен, който се използва и до днес, е създаден от Джеймс Маршайс през 1836 г.

Арсенът, или „царят на отровите“, е просто вещество, което рядко се среща в природата в свободна форма. Това е метал с крехка структура, сив цвят с леко зеленикав оттенък и подчертан стоманен блясък.

В кристалното си състояние той е подобен на другите метали и има добра топло- и електропроводимост, но неметалните му свойства са много по-силно изразени. Например всеки арсенов хидроксид е киселина.

Елементарният арсен, както и всяко от неговите съединения, е изключително отровен, но е доста трудно да се получат такива вещества, тъй като той реагира с по-голямата част от металите и неметалите само при много високи температури.

В продължение на хиляди години елементарният метал арсен и неговите оксиди са били бъркани с едно и също вещество. Яснотата е внесена едва в края на 18 век. В химическата периодична таблица името на арсен (33As) звучи като арсен, от латинското arsenicum - пряко заемане от гръцкия език, което от своя страна е трансформация на зарник. Именно така древните перси и асирийци са наричали добре познатия жълт орпимент (арсенов сулфид).

Произходът на руското име се дължи на народната фраза „мишка“ и „отрова“, тъй като оксидът дълго време беше единственото ефективно вещество за борба с гризачи.

Производство и приложения

Към днешна дата е известно, че малко над 200 минерала съдържат арсен. В повечето случаи присъства в находища на сребърна, медна или оловна руда. Въпреки това, минералът, който е от първостепенно промишлено значение, е арсеновият пирит или арсенопиритът.

Сред многобройните начини за получаване на метален (сив) арсен е печенето на арсенопирит с последващо редуциране на неговия оксид с помощта на антрацитни въглища, но основната част от суровината се преработва в бял арсен или арсенов триоксид - арсенов анхидрид.

Използването на сив арсен, сребрист, едрокристален метал, е особено важно за металургичното производство, тъй като се използва:

• като флюс или легираща добавка за производството на определени сплави;
• като добавка, която повишава твърдостта на оловни и медни продукти и повишава повърхностното напрежение на течното олово.

Използването на арсен III - арсенов триоксид е много по-широко:

• в селското стопанство - обработка на семена, борба с болести по растенията, унищожаване на насекоми-вредители и гризачи;
• в стъкларската промишленост - производство на лесно топимо стъкло, безцветно стъкло, както и в производството на огледала;
• в кожарската промишленост – консервиране на кожи;
• в лабораторните химични анализи арсеновите соли са аналитични реагенти;
• защита от гниене на дървени изделия за външна употреба - траверси, стълбове, огради;
• неразтворимите арсенови соли се използват за производството на материали за полупроводници, включително йон-селективни мембрани;
• производство на бойни отровни вещества – устойчив люизит и отровно-димен адамсит;
• в медицината - за производство на лекарства, а също и в стоматологията - като анестетик.

Индустриална безопасност

Понастоящем са одобрени следните основни мерки за безопасност при работа с арсен:

• пълна херметичност на оборудването;
• използване на интензивна вентилация за отстраняване на газове, прах и прах, както и извършване на анализ на въздуха по установения график;
• използване на лични предпазни средства: очила, ръкавици, специални костюми и, ако е необходимо, противогаз;

Всеки клон на производството има свои собствени специални правила, а обучението по безопасност на работниците се провежда срещу подпис ежегодно, веднъж на тримесечие. Жените и момчетата под 18 години нямат право да работят с арсен, а мъжете са длъжни да преминават тримесечни медицински прегледи.

Възможни причини за отравяне

Възможно ли е днес да се отровим с арсен? Разбира се, да, защото никой от работниците не е застрахован от трудови злополуки и при използване на отрови на основата на арсен в ежедневието може случайно да попадне в тялото. Понякога се регистрират умишлени случаи на отравяне - самоубийство или убийство. Всички тези епизоди се класифицират като остро отравяне.

Отравяне с арсен може да възникне и при професионална експозиция на малки дози, както и при продължителна консумация на замърсена вода или прием на лекарства. Такива отравяния се класифицират като хронични.

Специална подостра категория отравяне включва случаи на контакт на човек с адамсит, който се използва от полицията в някои страни за разпръскване на масови демонстрации. В отровите, класифицирани като бойни химически агенти, адамситът заема позиция сред стернитите - съединения, които дразнят горните дихателни пътища.

Друга често срещана причина за отравяне с арсен е събирането на гъби на места, където се унищожават химически оръжия или безскрупулно изхвърляне на отпадъци, съдържащи арсен. В плодните тела на гъбите, растящи в такива райони, концентрацията на арсен надвишава допустимата граница 1000 пъти, но вкусът и мирисът им не се различават от същите гъби, растящи в съседни „чисти“ райони. Освен това учените са стигнали до извода, че мицелът предпочита почви, богати на арсен, така че яденето на гъби, закупени втора употреба без подходящ лабораторен анализ, е доста безразсъдно.

Не трябва да забравяме, че остро, подостро или хронично отравяне с арсен може да бъде причинено и от неправилно измиване на зеленчуци или плодове, тъй като препаратите на базата на арсен се използват активно за борба с гризачите в складовите помещения.

Ефектът на арсена върху човешкото тяло

Арсенът бързо и лесно прониква в кожата, белите дробове и стомашно-чревния тракт, докато неорганичните съединения, арсеновият триоксид, се абсорбират по-лесно от органичните. Най-опасният газ за хората е арсиновият газ или арсеновият водород. В чистата си форма арсинът не мирише на нищо, така че преди да се използва в производството, към него се добавя специална добавка, след което придобива миризмата на чесън.

След като проникне вътре, в рамките на 24 часа арсенът засяга всички вътрешни органи, навлизайки в тях чрез кръвния поток, а след 2 седмици следите му се откриват в костите, кожата, косата и ноктите.

Отнема много време, докато арсенът се елиминира от тялото, тъй като само около 7% се екскретират с изпражненията. И въпреки факта, че урината отделя 93%, дори след приемане на една доза и след 10 дни, следи от нея все още присъстват в нея.

Независимо от пътя на проникване, арсенът действа по следния начин:

• Попадайки в кръвната плазма, той образува силна връзка с хемоглобина;
• чрез кръвоносните съдове достига до всички органи, включително тъканите на нервната система;
• причинява смущение в биохимията на клетъчното дишане.

Симптоми

Характерните симптоми на отравяне с арсен зависят от дозата на полученото вещество.

Смъртоносната доза за човек, дължаща се на отравяне с арсен, ако е бил погълнат арсенов триоксид, е между 50 и 340 mg. Стойността му пряко зависи от здравословното състояние и теглото на човека, както и от вида на използваното токсично вещество.

За арсеновия водород смъртоносните показатели са както следва:

• вдишване на газ за 15 минути с концентрация 0,6 mg/l;
• 5 мин. – 1.3 mg/l;
• няколко вдишвания – 2-4 mg/l;
• моментално – 5 mg/l.

Признаците на отравяне зависят от вида на лезията:

• Остра форма– има метален вкус в устата, придружен от усещане за парене в гърлото и ларингеални спазми. Кожата става синкава, а склерите на очите и дланите пожълтяват. Кръвното налягане пада и се появяват тежки пристъпи на световъртеж. Развива се остра бъбречна и чернодробна недостатъчност. Стомахът боли силно и се появява неконтролируема диария, която бързо извежда течността от тялото, което води до дехидратация. В тежки случаи са възможни: спазъм или белодробен оток, парализа, загуба на съзнание и кома.
• Подостра форма– силно дразнене на очите и лигавиците, което води до сълзене на очите и „течащ нос“. Кихане, кашляне и стягане в гърдите. Възможни са гадене и повръщане с метален послевкус в устата. Имам особено силно главоболие.
• Хронична форма– анемични състояния, общо неразположение и бърза физическа умора. Появяват се слабост на крайниците, загуба на периферна чувствителност, изтръпване на кожни участъци и „мравучкане“. Устойчива розацея, телеангиектазия и паяжини се развиват по цялото тяло. Възможни са опасни последици - развитие на енцефалопатия и токсичен хепатит. Поради високата си канцерогенност, арсенът може да бъде тласък за развитието на рак.

Типичен признак на хронично отравяне с арсен са белите ивици по ноктите.

При мъже, които работят дълго време на опасна работа, отравянето с арсен причинява симптоми и следните промени:

• хиперкератоза - прекомерен растеж на повърхностните слоеве на кожата;
• сухота, лющене и лющене на кожата на всички части на тялото;
• повишена червена пигментация в слепоочията, клепачите, шията, подмишниците, зърната и скротума;
• По ноктите се появяват напречни бели ивици.

Отравяне с арсен в стоматологията

Арсенът се използва в медицината като компонент на някои лекарства, които причиняват локални и общи ефекти. Може да помогне за предизвикване на дразнене, да каутеризира или анестезира и да действа като регулатор на метаболизма и хемопоезата. Препаратите на основата на органични арсенови съединения се използват широко за химиотерапия, спирохетоза и други многобройни заболявания, причинени от протозои, както и за лечение на сифилис, рецидивираща треска, малария и ангина на Симановски-Винсент.

Тъй като арсеновите пасти все още се използват в домашната стоматология, много хора се измъчват от въпроси: защо се използват и възможно ли е отравяне с арсен по време на лечение на зъбите, колко дълго можете да държите арсен в зъб и какво ще се случи, ако погълнете арсен от зъб? Да отговорим накратко и по ред:

• след арсен, нервът на зъба умира;
• сиви арсеникови пасти се използват в частни стоматологични кабинети като анестетик за девитализиране на пулпата, ако е невъзможно да се използват съвременни средства поради тяхната непоносимост, а в обществените кабинети това е възможно или по старомодния начин, или поради тяхната евтиност;
• Дори дете не може да бъде отровено от арсенова паста по време на лечение на зъбите;
• Можете да държите девитализиращи пасти върху еднокоренови зъби най-много 24 часа, а върху други само до 48 часа, в противен случай зъбът ще почернее;
• Пастата Depulpin може да се съхранява 2 седмици;
• Ако ядете памучна вата с арсенова паста, няма да се случи нищо лошо, но все пак е по-добре да следвате следните процедури:
  • старателно изплакнете устната кухина и кухината на зъбите с хладка инфузия на лайка или слабо концентриран разтвор на сода;
  • поставете суха памучна топка в кухината на зъба;
  • по избор, но за „успокояване на душата“, ако имате, вземете някакъв сорбент или изпийте чаша мляко, можете да ядете 100 г извара;
  • посетете лекар скоро.

На бележка. Не трябва да търпите зъбобол под пломба с арсенова паста. Необходимо е непланирано посещение при зъболекар.

Първа помощ при отравяне

Как да се държим при отравяне с арсен и как да го премахнем от тялото? Когато оказвате първа помощ, трябва да се придържате към следния алгоритъм:

1. Обадете се на линейка и осигурете чист въздух в стаята.
2. Дайте еметик.
3. Изплакнете обилно стомаха.
4. Дайте мляко с разбит протеин или дайте всеки наличен сорбент.
5. Поставете гореща нагревателна подложка върху стомаха си.
6. Ако ядете, изпийте няколко чаши от разтвора - 1 супена лъжица прегоряла магнезия, разтворена в 200 мл вода.
7. Забранено е да се пият кисели напитки и да се вдишва амоняк.
8. Ако има крампи, активно разтривайте крайниците си.

Има ли антидот за арсена и къде мога да го намеря?

В медицински центрове на предприятия, където се използва арсен, комплектът за първа помощ на съвместното предприятие трябва да съдържа специфичен антидот - унитол.

В случай на битово отравяне по невнимание, трябва да съобщите съмненията си на оператора на спешната медицинска помощ, за да може екипът да го приложи веднага след пристигането.

Лечение

Терапевтичните действия зависят от тежестта на интоксикацията. При остро отравяне се използват инжекции с димеркапрол (унитол):

• първия ден на всеки 6 часа 2-3 mg/kg;
• 2-5 дни след отравяне - на всеки 12 часа;
• 6-10 дни - 1 път на ден.

При тежки симптоми дозата на унитола се повишава до 3-5 mg/kg.

За облекчаване на коремна болка се използват инжекции на атропин с морфин и за предотвратяване на изтичането на течност от тялото се използват капкомери с физиологичен разтвор с глюкоза и адреналин, интравенозно приложение на калциев хлорид и натриев тиосулфат. При болки в корема се прилагат инжекции морфин с атропин. При остра бъбречна недостатъчност се прилага хемодиализа и/или обменно кръвопреливане.

При лечение на хронични форми на отравяне D-пенициламин се използва в курсове от 5 дни.

Съдържанието на статията

АРСЕНИК– химичен елемент от V група на периодичната таблица, принадлежи към семейството на азота. Относителна атомна маса 74,9216. В природата арсенът е представен само от един стабилен нуклид 75 As. Изкуствено са получени и повече от десет от неговите радиоактивни изотопи с период на полуразпад от няколко минути до няколко месеца. Типичните степени на окисление в съединенията са –3, +3, +5. Името на арсен на руски се свързва с използването на неговите съединения за унищожаване на мишки и плъхове; Латинското наименование Arsenicum идва от гръцкото “arsen” - силен, мощен.

Историческа информация.

Арсенът принадлежи към петте „алхимични“ елемента, открити през Средновековието (изненадващо четири от тях - As, Sb, Bi и P - са в една и съща група на периодичната таблица - петата). В същото време съединенията на арсена са известни от древни времена, те са били използвани за производството на бои и лекарства. Особено интересно е използването на арсен в металургията.

Преди няколко хиляди години каменната ера отстъпи място на бронзовата. Бронзът е сплав от мед и калай. Историците смятат, че първият бронз е излят в долината на Тигър-Ефрат, някъде между 30-ти и 25-ти век. пр.н.е. В някои райони се топеше бронз с особено ценни свойства - по-добре се лееше и по-лесно се коваше. Както са установили съвременните учени, това е медна сплав, съдържаща от 1 до 7% арсен и не повече от 3% калай. Вероятно първоначално, по време на топенето му, богатата на медна руда малахит е била объркана с продуктите на изветряне на някои също зелени сулфидни медно-арсенови минерали. След като са оценили забележителните свойства на сплавта, древните занаятчии след това специално са търсили минерали с арсен. За търсенето използвахме свойството на такива минерали да издават специфична миризма на чесън при нагряване. С течение на времето обаче топенето на арсенов бронз престана. Най-вероятно това се е случило поради често отравяне по време на изпичане на минерали, съдържащи арсен.

Разбира се, арсенът е бил известен в далечното минало само под формата на неговите минерали. Така в древен Китай твърдият минерал реалгар (сулфид със състав As 4 S 4, реалгар на арабски означава „минен прах“) е бил използван за резба на камък, но при нагряване или излагане на светлина той „се разваля“, тъй като се превърна в As 2 S 3. През 4 век. пр.н.е. Аристотел описва този минерал под името "сандарак". През 1 век AD Римският писател и учен Плиний Стари и римският лекар и ботаник Диоскорид описват минерала орпимент (арсенов сулфид As 2 S 3). В превод от латински името на минерала означава „златна боя“: използван е като жълто багрило. През 11 век алхимиците разграничават три „разновидности“ на арсена: така нареченият бял арсен (As 2 O 3 оксид), жълт арсен (As 2 S 3 сулфид) и червен арсен (As 4 S 4 сулфид). Бял арсен се получава чрез сублимация на примеси от арсен по време на печенето на медни руди, съдържащи този елемент. Кондензирайки от газовата фаза, арсеновият оксид се утаява под формата на бяло покритие. Белият арсен се използва от древни времена за унищожаване на вредители, както и...

През 13 век Алберт фон Болстед (Алберт Велики) получава металоподобно вещество чрез нагряване на жълт арсен със сапун; Това може да е първият пример за арсен под формата на просто вещество, получено изкуствено. Но това вещество нарушава мистичната „връзка“ на седемте известни метала със седемте планети; Вероятно това е причината алхимиците да смятат арсена за „метал копеле“. В същото време те открили свойството му да придава на медта бял цвят, което дало повод да го нарекат „избелващ агент на Венера (т.е. меден)“.

Арсенът е ясно идентифициран като индивидуално вещество в средата на 17 век, когато немският фармацевт Йохан Шрьодер го получава в относително чиста форма чрез редуциране на оксида с въглен. По-късно френският химик и лекар Никола Лемери получава арсен чрез нагряване на смес от неговия оксид със сапун и поташ. През 18 век арсенът вече е бил добре известен като необичаен "полуметал". През 1775 г. шведският химик К. В. Шееле получава арсенова киселина и газообразен арсенов водород, а през 1789 г. А. Л. Лавоазие най-накрая признава арсена като независим химичен елемент. През 19 век бяха открити органични съединения, съдържащи арсен.

Арсен в природата.

В земната кора има малко арсен - около 5·10 -4% (т.е. 5 g на тон), приблизително колкото германий, калай, молибден, волфрам или бром. Арсенът често се среща в минерали заедно с желязо, мед, кобалт и никел.

Съставът на минералите, образувани от арсен (и около 200 от тях са известни) отразява „полуметалните“ свойства на този елемент, който може да бъде както в положително, така и в отрицателно състояние на окисление и да се комбинира с много елементи; в първия случай арсенът може да играе ролята на метал (например в сулфиди), във втория - неметал (например в арсениди). Сложният състав на редица арсенови минерали отразява способността му, от една страна, частично да замества атомите на сярата и антимона в кристалната решетка (йонните радиуси S–2, Sb–3 и As–3 са близки и са 0,182, 0,208 и съответно 0,191 nm), от друга – метални атоми. В първия случай атомите на арсена имат по-скоро отрицателно състояние на окисление, във втория - положително.

Електроотрицателността на арсена (2.0) е малка, но по-висока от тази на антимона (1.9) и повечето метали, следователно степента на окисление –3 се наблюдава за арсена само в метални арсениди, както и в стибарсен SbAs и сраствания на този минерал с чисти кристали антимон или арсен (минерал алемонтит). Много съединения на арсен с метали, съдейки по техния състав, са интерметални съединения, а не арсениди; някои от тях имат променливо съдържание на арсен. Арсенидите могат едновременно да съдържат няколко метала, чиито атоми при близки йонни радиуси се заменят един друг в кристалната решетка в произволни съотношения; в такива случаи във формулата на минерала символите на елементите са изброени разделени със запетаи. Всички арсениди имат метален блясък, те са непрозрачни, тежки минерали и тяхната твърдост е ниска.

Примери за естествени арсениди (известни са около 25 от тях) са минералите löllingite FeAs 2 (аналог на пирит FeS 2), скутерудит CoAs 2–3 и никелов скутерудит NiAs 2–3, никел (червен никелов пирит) NiAs, рамелсбергит ( бял никелов пирит) NiAs 2 , шафлорит (speys кобалт) CoAs 2 и клиносафлорит (Co,Fe,Ni)As 2, лангизит (Co,Ni)As, сперилит PtAs 2, маухерит Ni 11 As 8, орегонит Ni 2 FeAs 2, алгодонит Cu 6 As. Поради високата им плътност (повече от 7 g/cm3), геолозите класифицират много от тях като „свръхтежки” минерали.

Най-разпространеният арсенов минерал е арсенопирит (арсенов пирит).FeAsS може да се разглежда като продукт на заместването на сярата в FeS 2 пирит с арсенови атоми (обикновеният пирит също винаги съдържа малко арсен). Такива съединения се наричат ​​сулфосоли. По същия начин минералите кобалтин (кобалтов блясък) CoAsS, глаукодот (Co,Fe)AsS, герсдорфит (никелов блясък) NiAsS, енаргит и лузонит с еднакъв състав, но различни структури Cu 3 AsS 4, проустит Ag 3 AsS 3 - важен сребърна руда, която понякога се нарича "рубинено сребро" поради ярко червения си цвят, често се намира в горните слоеве на сребърни вени, където се намират великолепни големи кристали от този минерал. Сулфосолетите могат също да съдържат благородни метали от платиновата група; Това са минералите осарзит (Os,Ru)AsS, руарзит RuAsS, ирарсит (Ir,Ru,Rh,Pt)AsS, платарзит (Pt,Rh,Ru)AsS, холингуортит (Rd,Pt,Pd)AsS. Понякога ролята на серни атоми в такива двойни арсениди се играе от атоми на антимон, например в сейнажокит (Fe, Ni) (Sb, As) 2, арсенопаладинит Pd 8 (As, Sb) 3, арсенов полибазит (Ag, Cu) 16 (Ar,Sb) 2 S 11.

Интересна е структурата на минералите, в които арсенът присъства едновременно със сярата, но играе по-скоро ролята на метал, групиращ се заедно с други метали. Това са минералите арсеносулванит Cu 3 (As,V)S 4, арсеногаучекорнит Ni 9 BiAsS 8, фрейбергит (Ag,Cu,Fe) 12 (Sb,As) 4 S 13, тенантит (Cu,Fe) 12 As 4 S 13 , аргентотенантит (Ag,Cu) 10 (Zn,Fe) 2 (As,Sb) 4 S 13, голдфийлдит Cu 12 (Te,Sb,As) 4 S 13, гиродит (Cu,Zn,Ag) 12 (As,Sb ) 4 (Se,S) 13 . Можете да си представите каква сложна структура има кристалната решетка на всички тези минерали.

Арсенът има ясно изразена положителна степен на окисление в естествени сулфиди - жълт орпимент As 2 S 3 , оранжево-жълт диморфит As 4 S 3 , оранжево-червен реалгар As 4 S 4 , карминово-червен гечелит AsSbS 3 , както и в безцветен оксид As 2 O 3, който се среща като минералите арсенолит и клаудетит с различна кристална структура (образуват се в резултат на изветряне на други арсенови минерали). Обикновено тези минерали се намират под формата на малки включвания. Но през 30-те години на 20в. В южната част на Верхоянската верига са открити огромни кристали от орпимент с размери до 60 см и тегло до 30 кг.

В естествените соли на арсенова киселина H 3 AsO 4 - арсенати (около 90 от тях са известни), степента на окисление на арсена е +5; примерите включват яркорозов еритрин (кобалтов цвят) Co 3 (AsO 4) 2 8H 2 O, зелен анабергит Ni 3 (AsO 4) 2 8H 2 O, скородит Fe III AsO 4 2H 2 O и симплесит Fe II 3 (AsO 4) 2 8H 2 O, кафяво-червен гаспарит (Ce,La,Nd)ArO 4, безцветен гоернезит Mg 3 (AsO 4) 2 8H 2 O, рузвелтит BiAsO 4 и кетигит Zn 3 (AsO 4) 2 8H 2 O, както и колкото се може повече основни соли, например оливенит Cu 2 AsO 4 (OH), арсенобисмит Bi 2 (AsO 4) (OH) 3. Но естествените арсенити - производни на арсенова киселина H 3 AsO 3 - са много редки.

В централна Швеция има известните железо-манганови кариери Langbanov, в които са открити и описани повече от 50 проби от арсенатни минерали. Някои от тях не се срещат никъде другаде. Някога те са се образували в резултат на реакцията на арсенова киселина H 3 AsO 4 с пирокроит Mn (OH) 2 при не много високи температури. Обикновено арсенатите са продукти на окисление на сулфидни руди. Те, като правило, нямат промишлена употреба, но някои от тях са много красиви и украсяват минералогични колекции.

В имената на множество арсенови минерали могат да се намерят имена на места (Lölling в Австрия, Freiberg в Саксония, Seinäjoki във Финландия, Skutterud в Норвегия, Allemon във Франция, канадската мина Langis и мината Getchell в Невада, Орегон в САЩ и др. .), имената на геолози, химици, политици и др. (немски химик Карл Рамелсберг, мюнхенски търговец на минерали Уилям Маухер, собственик на мина Йохан фон Герсдорф, френски химик Ф. Клоде, английски химици Джон Пруст и Смитсън Тенант, канадски химик Ф. Л. Спери, президент на САЩ Рузвелт и др.), имена на растения (така , името на минерала шафлорит идва от шафран), началните букви на имената на елементите - арсен, осмий, рутений, иридий, паладий, платина, гръцки корени ("еритрос" - червен, "енаргон" - видим, " lithos” - камък) и др. и така нататък.

Интересно древно име за минерала никел (NiAs) е купферникел. Средновековните германски миньори наричали никела зъл планински дух, а „купферникел“ (Kupfernickel, от немски Kupfer - мед) - „проклета мед“, „фалшива мед“. Медночервените кристали на тази руда изглеждаха много като медна руда; Използван е в производството на стъкло за оцветяване на стъкло в зелено. Но никой не успя да получи мед от него. Тази руда е изследвана от шведския минералог Аксел Кронстед през 1751 г. и изолира нов метал от нея, наричайки го никел.

Тъй като арсенът е химически доста инертен, той се намира и в естествено състояние - под формата на слети игли или кубчета. Такъв арсен обикновено съдържа от 2 до 16% примеси - най-често това са Sb, Bi, Ag, Fe, Ni, Co. Лесно се смила на прах. В Русия геолозите откриха естествен арсен в Забайкалия, в района на Амур, а също така се среща и в други страни.

Арсенът е уникален с това, че се намира навсякъде - в минерали, скали, почва, вода, растения и животни и не напразно го наричат ​​"вездесъщ". Разпределението на арсен в различни региони на земното кълбо до голяма степен се определя по време на формирането на литосферата от летливостта на неговите съединения при високи температури, както и от процесите на сорбция и десорбция в почвите и седиментните скали. Арсенът мигрира лесно, което се улеснява от доста високата разтворимост на някои от неговите съединения във вода. При влажен климат арсенът се измива от почвата и се отнася от подземните води и след това от реките. Средното съдържание на арсен в реките е 3 µg/l, в повърхностните води – около 10 µg/l, в морските и океанските води – само около 1 µg/l. Това се обяснява с относително бързото утаяване на неговите съединения от вода с натрупване в дънни седименти, например в фероманганови възли.

В почвите съдържанието на арсен обикновено е от 0,1 до 40 mg/kg. Но в райони, където се срещат арсенови руди, както и във вулканични райони, почвата може да съдържа много арсен - до 8 g/kg, както в някои райони на Швейцария и Нова Зеландия. На такива места растителността умира и животните се разболяват. Това е характерно за степите и пустините, където арсенът не се измива от почвата. Глинестите скали също са обогатени спрямо средното съдържание – съдържат четири пъти повече арсен от средното. У нас максимално допустимата концентрация на арсен в почвата е 2 mg/kg.

Арсенът може да се изнася от почвата не само от водата, но и от вятъра. Но за да направи това, първо трябва да се превърне в летливи органоарсенови съединения. Тази трансформация възниква в резултат на така нареченото биометилиране - добавяне на метилова група за образуване на C–As връзка; този ензимен процес (добре познат за живачните съединения) протича с участието на коензима метилкобаламин, метилирано производно на витамин B 12 (също се намира в човешкото тяло). Биометилирането на арсен се среща както в прясна, така и в морска вода и води до образуването на органоарсенови съединения - метиларсонова киселина CH 3 AsO (OH) 2, диметиларсин (диметиларсенова или какодилова) киселина (CH 3) 2 As (O) OH, триметиларсин ( CH 3) 3 As и неговия оксид (CH 3) 3 As = O, които също се срещат в природата. Използвайки 14 С-белязан метилкобаламин и 74 As-белязан натриев хидроарсенат Na 2 HAsO 4 беше показано, че един от щамовете на метанобактериите редуцира и метилира тази сол до летлив диметиларсин. В резултат на това въздухът в селските райони съдържа средно 0,001 - 0,01 μg/m 3 арсен, в градовете, където няма специфично замърсяване - до 0,03 μg/m 3, и в близост до източници на замърсяване (цветни метали топилни инсталации, електроцентрали, работещи с въглища с високо съдържание на арсен и др.) концентрацията на арсен във въздуха може да надвишава 1 μg/m 3 . Интензивността на отлагането на арсен в районите, където са разположени индустриалните центрове, е 40 kg/km 2 годишно.

Образуването на летливи арсенови съединения (триметиларсин, например, кипи само при 51 ° C), причинено през 19 век. многобройни отравяния, тъй като арсенът се съдържаше в мазилка и дори зелена боя за тапети. Шеле зелените са били използвани преди това под формата на боя Cu 3 (AsO 3) 2 н H 2 O и парижки или швейфуртски зелени Cu 4 (AsO 2) 6 (CH 3 COO) 2. При условия на висока влажност и появата на мухъл от такава боя се образуват летливи органоарсенови производни. Смята се, че този процес може да е причината за бавното отравяне на Наполеон през последните години от живота му (както е известно, арсеник е открит в косата на Наполеон век и половина след смъртта му).

Арсенът се намира в забележими количества в някои минерални води. Руските стандарти установяват, че съдържанието на арсен в лечебните трапезни минерални води не трябва да надвишава 700 µg/l. IN Джермукможе да е няколко пъти по-голяма. Изпиването на една-две чаши „арсеникова” минерална вода няма да навреди на човек: за да се отровите фатално, трябва да изпиете триста литра наведнъж... Но е ясно, че такава вода не може да се пие непрекъснато. от обикновена вода.

Химиците са установили, че арсенът в природните води може да се намери в различни форми, което е важно от гледна точка на неговия анализ, методите на миграция, както и различната токсичност на тези съединения; Така съединенията на тривалентния арсен са 25–60 пъти по-токсични от петвалентния арсен. As (III) съединенията във водата обикновено присъстват под формата на слаба арсенова киселина H 3 AsO 3 ( rK a = 9,22), а съединението As(V) - под формата на много по-силна арсенова киселина H 3 AsO 4 ( rK a = 2,20) и неговите депротонирани аниони H 2 AsO 4 – и HAsO 4 2–.

Живата материя съдържа средно 6·10–6% арсен, тоест 6 µg/kg. Някои морски водорасли могат да концентрират арсен до такава степен, че да станат опасни за хората. Освен това тези водорасли могат да растат и да се възпроизвеждат в чисти разтвори на арсенова киселина. Такива водорасли се използват в някои азиатски страни като средство срещу плъхове. Дори в чистите води на норвежките фиорди водораслите могат да съдържат до 0,1 g/kg арсен. При хората арсенът се намира в мозъчната тъкан и мускулите и се натрупва в косата и ноктите.

Свойства на арсена.

Въпреки че арсенът изглежда като метал, той все още е по-скоро неметал: той не образува соли, например със сярна киселина, но сам по себе си е киселинообразуващ елемент. Следователно този елемент често се нарича полуметал. Арсенът съществува в няколко алотропни форми и в това отношение е много подобен на фосфора. Най-стабилният от тях е сивият арсен, много крехко вещество, което, когато е прясно счупено, има метален блясък (оттук и името "метален арсен"); плътността му е 5,78 g/cm3. При силно нагряване (до 615° C) сублимира, без да се топи (същото поведение е характерно за йода). Под налягане от 3,7 MPa (37 atm) арсенът се топи при 817 ° C, което е значително по-високо от температурата на сублимация. Електрическата проводимост на сивия арсен е 17 пъти по-малка от тази на медта, но 3,6 пъти по-висока от тази на живака. С повишаването на температурата неговата електрическа проводимост, подобно на типичните метали, намалява - приблизително в същата степен като тази на медта.

Ако парите на арсена се охладят много бързо до температурата на течен азот (–196 ° C), се получава прозрачно меко жълто вещество, напомнящо жълт фосфор, неговата плътност (2,03 g / cm 3) е значително по-ниска от тази на сивия арсен . Арсеновите пари и жълтият арсен се състоят от As 4 молекули, които имат формата на тетраедър - и тук аналогията с фосфора. При 800° C започва забележима дисоциация на парите с образуването на As 2 димери, а при 1700° C остават само As 2 молекули. При нагряване и излагане на ултравиолетова светлина, жълтият арсен бързо става сив с отделянето на топлина. Когато арсеновите пари се кондензират в инертна атмосфера, се образува друга аморфна форма на този елемент, черна на цвят. Ако парите на арсен се отложат върху стъкло, се образува огледален филм.

Структурата на външната електронна обвивка на арсена е същата като тази на азота и фосфора, но за разлика от тях той има 18 електрона в предпоследната обвивка. Подобно на фосфора, той може да образува три ковалентни връзки (конфигурация 4s 2 4p 3), оставяйки несподелена двойка на атома As. Знакът на заряда на атома As в съединения с ковалентни връзки зависи от електроотрицателността на съседните атоми. Участието на самотна двойка в комплексообразуването е значително по-трудно за арсена в сравнение с азота и фосфора.

Ако d орбиталите са включени в атома As, е възможно сдвояване на 4s електрони за образуване на пет ковалентни връзки. Тази възможност практически се реализира само в комбинация с флуор - в пентафлуорид AsF 5 (пентахлорил AsCl 5 също е известен, но е изключително нестабилен и бързо се разлага дори при –50 ° C).

В сух въздух арсенът е стабилен, но във влажен въздух избледнява и се покрива с черен оксид. По време на сублимация арсеновите пари лесно изгарят във въздуха със син пламък, за да образуват тежки бели пари на арсенов анхидрид As 2 O 3. Този оксид е един от най-разпространените реактиви, съдържащи арсен. Има амфотерни свойства:

As 2 O 3 + 6HCl ® 2AsCl 3 + 3H 2 O,

2 O 3 + 6NH 4 OH® 2(NH 4) 3 AsO 3 + 3H 2 O.

При окисляването на As 2 O 3 се получава киселинен оксид - арсенов анхидрид:

As 2 O 3 + 2HNO 3 ® As 2 O 5 + H 2 O + NO 2 + NO.

Когато реагира със сода, се получава натриев хидроарсенат, който се използва в медицината:

As 2 O 3 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O ® 2Na 2 HAsO 4 + 2CO 2 .

Чистият арсен е доста инертен; вода, алкали и киселини, които нямат окислителни свойства, не го засягат. Разредената азотна киселина я окислява до ортоарсенова киселина H 3 AsO 3, а концентрираната азотна киселина я окислява до ортоарсенова киселина H 3 AsO 4:

3As + 5HNO 3 + 2H 2 O ® 3H 3 AsO 4 + 5NO.

Арсеновият (III) оксид реагира по подобен начин:

3As 2 O 3 + 4HNO 3 + 7H 2 O ® 6H 3 AsO 4 + 4NO.

Арсеновата киселина е киселина със средна сила, малко по-слаба от фосфорната киселина. Обратно, арсеновата киселина е много слаба, съответстваща по сила на борната киселина H 3 BO 3. В неговите разтвори има равновесие H 3 AsO 3 HAsO 2 + H 2 O. Арсеновата киселина и нейните соли (арсенити) са силни редуциращи агенти:

HAsO 2 + I 2 + 2H 2 O ® H 3 AsO 4 + 2HI.

Арсенът реагира с халогени и сяра. AsCl3 хлоридът е безцветна маслена течност, която дими във въздуха; хидролизиран с вода: AsCl3 + 2H2O® HAsO2 + 3HCl. Известни са AsBr 3 бромид и AsI 3 йодид, които също се разлагат с вода. При реакциите на арсен със сяра се образуват сулфиди с различен състав - до Ar 2 S 5. Арсеновите сулфиди се разтварят в основи, в разтвор на амониев сулфид и в концентрирана азотна киселина, например:

As 2 S 3 + 6KOH ® K 3 AsO 3 + K 3 AsS 3 + 3H 2 O,

2 S 3 + 3(NH 4) 2 S® 2(NH 4) 3 AsS 3,

2 S 5 + 3(NH 4) 2 S® 2(NH 4) 3 AsS 4,

As 2 S 5 + 40HNO 3 + 4H 2 O ® 6H 2 AsO 4 + 15H 2 SO 4 + 40NO.

При тези реакции се образуват тиоарсенити и тиоарсенати - соли на съответните тиокиселини (подобно на тиосерната киселина).

При реакцията на арсен с активни метали се образуват солеподобни арсениди, които се хидролизират от вода.Реакцията протича особено бързо в кисела среда с образуването на арсин: Ca 3 As 2 + 6HCl ® 3CaCl 2 + 2AsH 3 . Арсенидите на нискоактивните метали - GaAs, InAs и др. имат диамантена атомна решетка. Арсинът е безцветен, без мирис, силно отровен газ, но примесите му придават миризмата на чесън. Арсинът се разлага бавно на елементи още при стайна температура и бързо при нагряване.

Арсенът образува много органоарсенови съединения, например тетраметилдиарсин (CH 3) 2 As–As (CH 3) 2. През 1760 г. директорът на порцеланова фабрика Serves, Луи Клод Каде дьо Гасикур, дестилирайки калиев ацетат с арсенов (III) оксид, неочаквано получи димяща течност, съдържаща арсен с отвратителна миризма, наречена аларсин или течност на Кадет. Както по-късно се установява, тази течност съдържа първите получени органични производни на арсен: така нареченият какодил оксид, който се образува в резултат на реакцията

4CH 3 COOK + As 2 O 3 ® (CH 3) 2 As–O–As(CH 3) 2 + 2K 2 CO 3 + 2CO 2 и дикакодил (CH 3) 2 As–As(CH 3) 2 . Какодил (от гръцки “kakos” - лош) е един от първите открити радикали в органичните съединения.

През 1854 г. парижкият професор по химия Огюст Каур синтезира триметиларсин чрез действието на метил йодид върху натриев арсенид: 3CH 3 I + AsNa 3 ® (CH 3) 3 As + 3NaI.

Впоследствие арсеновият трихлорид се използва за синтези, напр.

(CH 3) 2 Zn + 2AsCl 3 ® 2(CH 3) 3 As + 3ZnCl 2.

През 1882 г. ароматни арсини са получени чрез действието на метален натрий върху смес от арилхалиди и арсенов трихлорид: 3C 6 H 5 Cl + AsCl 3 + 6Na ® (C 6 H 5) 3 As + 6NaCl. Химията на органичните производни на арсена се развива най-интензивно през 20-те години на 20 век, когато някои от тях имат антимикробно, както и дразнещо и мехурно действие. В момента са синтезирани десетки хиляди органоарсенови съединения.

Получаване на арсен.

Арсенът се получава главно като страничен продукт от преработката на медни, оловни, цинкови и кобалтови руди, както и при добива на злато. Някои полиметални руди съдържат до 12% арсен. Когато такива руди се нагряват до 650–700 ° C в отсъствие на въздух, арсенът се сублимира, а при нагряване във въздуха се образува летлив оксид As 2 O 3 - „бял ​​арсен“. Кондензира се и се нагрява с въглища, а арсенът се редуцира. Производството на арсен е вредно производство. Преди това, когато думата „екология“ беше известна само на тесни специалисти, „бял ​​арсен“ беше изпуснат в атмосферата и той се утаи върху съседни полета и гори. Изгорелите газове на заводите за арсен съдържат от 20 до 250 mg/m 3 As 2 O 3, докато обикновено въздухът съдържа приблизително 0,00001 mg/m 3. Счита се, че среднодневната допустима концентрация на арсен във въздуха е само 0,003 mg/m3. Парадоксално е, че дори сега не фабриките, които произвеждат арсен, замърсяват много по-силно околната среда, а предприятията на цветната металургия и електроцентралите, които изгарят въглища. Долните седименти в близост до медни заводи съдържат огромни количества арсен – до 10 g/kg. Арсенът може да влезе в почвата и с фосфорни торове.

И още един парадокс: те получават повече арсен от необходимото; Това е доста рядък случай. В Швеция „ненужният“ арсен дори беше принуден да бъде заровен в стоманобетонни контейнери в дълбоки изоставени мини.

Основният промишлен арсенов минерал е арсенопиритът FeAsS. Има големи медно-арсенови находища в Грузия, Централна Азия и Казахстан, САЩ, Швеция, Норвегия и Япония, арсено-кобалтови находища в Канада и арсеново-калаени находища в Боливия и Англия. Освен това златно-арсенови находища са известни в САЩ и Франция. Русия има множество находища на арсен в Якутия, Урал, Сибир, Забайкалия и Чукотка.

Определяне на арсен.

Качествена реакция на арсен е утаяването на жълт сулфид As 2 S 3 от разтвори на солна киселина. Следите се определят чрез реакцията на март или метода на Gutzeit: ленти хартия, напоени с HgCl 2, потъмняват в присъствието на арсин, което намалява сублимата до живак.

През последните десетилетия бяха разработени различни чувствителни аналитични методи, които могат да определят количествено малки концентрации на арсен, например в естествени води. Те включват пламъчна атомно-абсорбционна спектрометрия, атомно-емисионна спектрометрия, мас-спектрометрия, атомна флуоресцентна спектрометрия, неутронно-активиращ анализ... Ако във водата има много малко арсен, може да е необходима предварителна концентрация на пробите. Използвайки такава концентрация, група харковски учени от Националната академия на науките на Украйна разработи през 1999 г. екстракционно-рентгенов флуоресцентен метод за определяне на арсен (както и селен) в питейна вода с чувствителност до 2,5–5 μg /л.

За отделното определяне на As(III) и As(V) съединенията те първо се разделят едно от друго с помощта на добре известни екстракционни и хроматографски методи, както и с помощта на селективно хидрогениране. Екстракцията обикновено се извършва с помощта на натриев дитиокарбамат или амониев пиролидин дитиокарбамат. Тези съединения образуват водонеразтворими комплекси с As(III), които могат да се екстрахират с хлороформ. След това арсенът може да се преобразува обратно във водната фаза чрез окисление с азотна киселина. Във втората проба арсенатът се превръща в арсенит с помощта на редуциращ агент и след това се извършва подобна екстракция. Така се определя „общият арсен“ и след това чрез изваждане на първия резултат от втория се определят поотделно As(III) и As(V). Ако във водата има органични арсенови съединения, те обикновено се превръщат в метилдиодарсин CH 3 AsI 2 или диметилиодарсин (CH 3) 2 AsI, които се определят чрез един или друг хроматографски метод. По този начин, използвайки високоефективна течна хроматография, могат да се определят нанограмови количества от дадено вещество.

Много арсенови съединения могат да бъдат анализирани с помощта на така наречения хидриден метод. Това включва селективна редукция на аналита в летлив арсин. Така неорганичните арсенити се редуцират до AsH 3 при рН 5 – 7 и при рН

Методът на неутронно активиране също е чувствителен. Състои се от облъчване на проба с неутрони, докато ядрата 75 As улавят неутрони и се трансформират в радионуклида 76 As, който се открива чрез характерна радиоактивност с период на полуразпад от 26 часа. По този начин можете да откриете до 10–10% арсен в проба, т.е. 1 mg на 1000 тона вещество

Използване на арсен.

Около 97% от добития арсен се използва под формата на неговите съединения. Чистият арсен се използва рядко. Само няколкостотин тона метален арсен се произвеждат и използват годишно в целия свят. В количество от 3% арсенът подобрява качеството на лагерните сплави. Добавките на арсен към оловото значително повишават неговата твърдост, което се използва при производството на оловни батерии и кабели. Малки добавки на арсен повишават устойчивостта на корозия и подобряват термичните свойства на медта и месинга. Високопречистеният арсен се използва в производството на полупроводникови устройства, в които е легиран със силиций или германий. Арсенът се използва и като добавка, която придава на „класическите“ полупроводници (Si, Ge) определен тип проводимост.

Арсенът се използва и като ценна добавка в цветната металургия. По този начин добавянето на 0,2...1% As към оловото значително повишава неговата твърдост. Отдавна е забелязано, че ако се добави малко арсен към разтопено олово, тогава при леене на изстрел се получават топки с правилна сферична форма. Добавянето на 0,15...0,45% арсен към медта повишава нейната якост на опън, твърдост и устойчивост на корозия при работа в газова среда. В допълнение, арсенът увеличава течливостта на медта по време на леене и улеснява процеса на изтегляне на тел. Арсенът се добавя към някои видове бронз, месинг, бабит и печатарски сплави. И в същото време арсенът много често вреди на металурзите. При производството на стомана и много цветни метали те умишлено усложняват процеса, за да премахнат целия арсен от метала. Наличието на арсен в рудата прави производството вредно. Вреден два пъти: първо, за човешкото здраве; второ, за металите - значителните примеси на арсен влошават свойствата на почти всички метали и сплави.

По-широко се използват различни арсенови съединения, които се произвеждат годишно в десетки хиляди тонове. Като 2 O 3 оксид се използва в производството на стъкло като избелител за стъкло. Още древните стъклари са знаели, че белият арсеник прави стъклото „матово“, т.е. непрозрачен. Малките добавки от това вещество обаче, напротив, изсветляват стъклото. Арсенът все още се включва в състава на някои стъкла, например "виенско" стъкло за термометри.

Арсеновите съединения се използват като антисептик за предпазване от разваляне и запазване на кожи, кожи и препарирани животни, за импрегниране на дърво и като компонент на бои против обрастване за дъната на кораби. За тази цел се използват соли на арсен и арсенови киселини: Na 2 HAsO 4, PbHAsO 4, Ca 3 (AsO 3) 2 и др. Биологичната активност на арсеновите производни се интересува от ветеринарни лекари, агрономи и специалисти по санитарна и епидемиологична служба. В резултат на това се появиха съдържащи арсен стимуланти за растежа и продуктивността на добитъка, антихелминтни средства и лекарства за профилактика на заболявания при млади животни в животновъдните ферми. Арсеновите съединения (As 2 O 3, Ca 3 As 2, Na 3 As, парижко зелено) се използват за борба с насекоми, гризачи и плевели. Преди това такива употреби бяха широко разпространени, особено в овощни дървета, тютюневи и памукови насаждения, за изчистване на добитъка от въшки и бълхи, за насърчаване на растежа при производството на птици и свине и за сушене на памук преди прибиране на реколтата. Дори в древен Китай оризовите култури са били третирани с арсенов оксид, за да ги предпазят от плъхове и гъбични заболявания и по този начин да увеличат добива. А в Южен Виетнам американските войски използваха какодилова киселина (Agent Blue) като дефолиант. Сега, поради токсичността на арсеновите съединения, използването им в селското стопанство е ограничено.

Важни области на приложение на арсеновите съединения са производството на полупроводникови материали и микросхеми, оптични влакна, отглеждане на монокристали за лазери и филмова електроника. Газът арсин се използва за въвеждане на малки, строго дозирани количества от този елемент в полупроводниците. Галиевите арсениди GaAs и индиевият InAs се използват в производството на диоди, транзистори и лазери.

Арсенът също намира ограничено приложение в медицината. . Арсеновите изотопи 72 As, 74 As и 76 As с удобни за изследване периоди на полуразпад (съответно 26 часа, 17,8 дни и 26,3 часа) се използват за диагностициране на различни заболявания.

Иля Леенсън



Благодаря ти

Сайтът предоставя справочна информация само за информационни цели. Диагностиката и лечението на заболяванията трябва да се извършват под наблюдението на специалист. Всички лекарства имат противопоказания. Необходима е консултация със специалист!

Главна информация

Уникалност арсене, че може да се намери навсякъде – в скали, минерали, вода, почва, животни и растения. Наричат ​​го дори вездесъщия елемент. Арсенът е разпространен в различни географски региони на Земята поради летливостта на неговите съединения и високата им разтворимост във вода. Ако климатът на региона е влажен, елементът се измива от земята и след това се отнася от подземните води. Повърхностните води и дълбините на реките съдържат от 3 µg/l до 10 µg/l от веществото, а морската и океанската вода съдържат много по-малко, около 1 µg/l.

Арсенът се среща в тялото на възрастен човек в количества от приблизително 15 mg. По-голямата част от него се намира в черния дроб, белите дробове, тънките черва и епитела. Абсорбцията на веществото се извършва в стомаха и червата.
Антагонистите на веществото са фосфор, сяра, селен, витамини Е, С, както и някои аминокиселини. От своя страна веществото нарушава усвояването от организма на селен, цинк, витамини А, Е, С и фолиева киселина.
Тайната на ползите му е в количеството: в малка доза изпълнява редица полезни функции; а при големите е мощна отрова.

Функции:

• Подобряване на усвояването на фосфор и азот.
• Стимулиране на хематопоезата.
• Отслабване на окислителните процеси.
• Взаимодействие с протеини, липоева киселина, цистеин.

Дневната нужда от това вещество е малка - от 30 до 100 mcg.

Арсенът като химичен елемент

Арсенът е класифициран като химичен елемент от група V на периодичната таблица и принадлежи към семейството на азота. В естествени условия това вещество е представено от единствения стабилен нуклид. Изкуствено са получени повече от дузина радиоактивни изотопи на арсен с широк диапазон от стойности на полуживот - от няколко минути до няколко месеца. Образуването на термина е свързано с използването му за унищожаване на гризачи - мишки и плъхове. латинско име Арсеникум (As)произлиза от гръцката дума " арсен", Какво означава: мощен, силен.

Историческа информация

Арсенът в чист вид е открит по време на алхимични експерименти през Средновековието. И неговите съединения са известни на хората отдавна, те са били използвани за производството на лекарства и бои. Днес арсенът се използва по особено многостранен начин в металургията.

Историците наричат ​​един от периодите на човешкото развитие бронзов период. По това време хората преминаха от каменни оръжия към подобрени бронзови оръжия. Бронзът е съединение ( сплав) калай с мед. Според историци първият бронз е излят в долината на Тигър и Ефрат около 30 век. пр.н.е. В зависимост от процентния състав на компонентите, включени в сплавта, бронзът, отлят от различни ковачи, може да има различни свойства. Учените са установили, че най-добрият бронз с ценни свойства е медна сплав, която съдържа до 3% калай и до 7% арсенови вещества. Такъв бронз беше лесен за отливане и изковаване по-добре. Вероятно по време на топенето медната руда е била объркана с продуктите на изветряне на медно-арсенови сулфидни минерали, които имат подобен външен вид. Древните занаятчии оценили добрите свойства на сплавта и след това целенасочено търсили находища на арсенови минерали. За да ги открием, използвахме специфичното свойство на тези минерали да издават мирис на чесън при нагряване. Но с течение на времето топенето на бронз, съдържащ арсенови съединения, престана. Най-вероятно това се дължи на факта, че отравянето много често се случва при изпичане на вещества, съдържащи арсен.

Разбира се, в далечното минало този елемент е бил известен само под формата на неговите минерали. В древен Китай са познавали твърд минерал, наречен реалгар, който, както е известно сега, е сулфид със състав As4S4. дума " реалгар"в превод от арабски означава" минен прах" Този минерал е бил използван за резба на камък, но е имал един съществен недостатък: на светлина или при нагряване реалгарът се е „развалял“, тъй като под въздействието на термична реакция се е превърнал в съвсем различно вещество, As2S3.

Учен и философ Аристотелпрез 4 век пр.н.е. даде името на този минерал - “ сандарак" Три века по-късно римският учен и писател Плиний Старизаедно с лекар и ботаник Диоскоридописва друг минерал т.нар орпимент. Латинското име на минерала се превежда „ златна боя" Този минерал е бил използван като жълто багрило.

През Средновековието алхимиците изолират три форми на веществото: жълт арсен ( като сулфид на As2S3), червен ( сулфид As4S4) и бяло ( оксид As2O3). Бялото се образува от сублимацията на някои примеси от арсен по време на печенето на медни руди, които съдържат този елемент. Той кондензира от газовата фаза и се утаява под формата на бяло покритие, след което се събира.

През 13 век алхимиците нагряват жълт арсен и сапун, за да произведат подобно на метал вещество, което може да е първият пример за чисто вещество, произведено изкуствено. Но полученото вещество нарушава представите на алхимиците за мистичната „връзка“ на седемте известни метала със седемте астрономически обекта - планетите; ето защо алхимиците нарекоха полученото вещество „нелегитимен метал“. Те забелязаха едно интересно свойство за него - веществото можеше да придаде бял цвят на медта.

Арсенът е ясно идентифициран като самостоятелно вещество в началото на 17 век, когато фармацевт Йохан Шрьодерпри редуциране на оксида с въглен го получих в чист вид. Няколко години по-късно френски лекар и химик Никола Лемериуспя да получи това вещество чрез нагряване на неговия оксид в смес с поташ и сапун. През следващия век вече е добре познат и наречен необичаен „полуметал“.

Шведски учен Шеелеекспериментално получен арсенов водороден газ и арсенова киселина. В същото време А.Л. Лавоазиепризна това вещество като независим химичен елемент.

Намиране в естествени условия

Елементът често се среща в естествени условия в съединения с мед, кобалт, никел и желязо. В земната кора няма много от него - около 5 грама на тон, което е приблизително същото количество като калай, молибден, германий, волфрам и бром.

Съставът на минералите, които този химичен елемент образува ( днес има повече от 200 от тях), поради „полуметалните“ свойства на елемента. Може да бъде както в отрицателно, така и в положително състояние на окисление и следователно лесно се комбинира с много други елементи; при положително окисление арсенът играе ролята на метал ( например в сулфидите), ако е отрицателен – неметал ( в арсениди). Минералите, съдържащи арсен, имат сложен състав. Самият елемент може да замени антимон, сяра и метални атоми в кристалната решетка.

Много съединения на метали и арсен, съдейки по техния състав, е по-вероятно да бъдат интерметални съединения, отколкото арсениди; Някои от тях се отличават с променливо съдържание на основния елемент. Няколко метала могат да присъстват едновременно в арсенидите и атомите на тези метали с близки йонни радиуси могат да се заменят един друг в кристалната решетка в произволни съотношения. Всички минерали, класифицирани като арсениди, имат метален блясък. Те са непрозрачни, тежки и твърдостта им е ниска.

Пример за естествени арсениди ( има приблизително 25 от тях) може да служи на такива минерали като скутерудит, шафлорит, рамелсбергит, никелскутерудит, никелин, лолингит, сперрилит, маухерит, алгодонит, лангизит, клиносафлорит. Тези арсениди имат висока плътност и принадлежат към групата на "свръхтежките" минерали.

Най-разпространеният минерал е арсенопиритът ( или, както се нарича още, арсенов пирит). Това, което изглежда интересно за химиците, е структурата на онези минерали, в които арсенът присъства едновременно със сярата и в които той играе ролята на метал, тъй като е групиран заедно с други метали. Тези минерали са арсеносулванит, гиродит, арсеногаучекорнит, фрейбергит, голдфийлдит, тенантит, аргентотенантит. Структурата на тези минерали е много сложна.

Естествените сулфиди като реалгар, орпимент, диморфит, гечелит имат положително състояние на окисление As ( лат. обозначение на арсен). Тези минерали изглеждат като малки включвания, въпреки че понякога в някои райони са добивани кристали с големи размери и тегло.

Интересен факт е, че естествените соли на арсеновата киселина, наречени арсенати, изглеждат съвсем различно. Еритритолът има кобалтов цвят, докато скородитът, анабергитът и симплеситът са зелени. А гьорнезитът, кьотигититът и рузвелтитът са напълно безцветни.

В централната част на Швеция има кариери, в които се добива фероманганова руда. В тези кариери са открити и описани повече от петдесет проби от минерали, които са арсенати. Някои от тези арсенати не са открити никъде другаде. Експертите смятат, че тези минерали са се образували при ниски температури в резултат на взаимодействието на арсеновата киселина с други вещества. Арсенатите са продукти на окисление на някои сулфидни руди. Те обикновено нямат друга стойност освен естетическа. Такива минерали са украса на минералогични колекции.

Имената на минералите са дадени по различни начини: някои от тях са кръстени на учени и видни политически фигури; други са кръстени на местността, в която са открити; други бяха наречени с гръцки термини, обозначаващи техните основни свойства ( например цвят); четвъртите бяха наименувани със съкращения, които обозначаваха началните букви на имената на други елементи.

Например, интересно е формирането на древното име за такъв минерал като никел. Преди това се нарича купферникел. Германските миньори, които са работили за разработване на мед преди пет до шест века, са се страхували суеверно от зъл планински дух, който са наричали Никел. немска дума" купфер"означаваше" мед" Те наричаха „проклетата“ или „фалшива“ мед Купферникел. Тази руда беше много подобна на медта, но от нея не можеше да се получи мед. Но е намерил своето приложение в производството на стъкло. С негова помощ стъклото беше боядисано в зелено. Впоследствие от тази руда е изолиран нов метал, наречен никел.

Чистият арсен е доста инертен по отношение на химичните си свойства и може да се намери в естествено състояние. Прилича на слети игли или кубчета. Такъв самороден къс лесно се смила на прах. Съдържа до 15% примеси ( кобалт, желязо, никел, сребро и други метали).

По правило съдържанието на As в почвата варира от 0,1 mg/kg до 40 mg/kg. В райони, където се срещат арсенови руди и в района на вулкани, почвата може да съдържа много големи количества As - до 8 g/kg. Точно това е нивото, установено в някои райони на Нова Зеландия и Швейцария. В такива райони флората умира и животните се разболяват. Същата ситуация е характерна за пустините и степите, където арсенът не се измива от почвата. В сравнение със средното съдържание, глинестите скали също се считат за обогатени, тъй като съдържат четири пъти повече арсенови вещества.

Ако едно чисто вещество се превръща в резултат на биометилиране в летливо органоарсеново съединение, тогава то се изнася от почвата не само от водата, но и от вятъра. Биометилирането е добавянето на метилова група за образуване на C–As връзка. Този процес се осъществява с участието на веществото метилкобаламин – метилирано производно на витамин В12. Биометилирането на As се среща както в морска, така и в сладка вода. Това води до образуването на органоарсенови съединения като метиларсонова и диметиларсинова киселина.

В районите, където няма специфично замърсяване, концентрацията на арсен е 0,01 μg/m3, а в индустриалните зони, където са разположени електроцентрали и фабрики, концентрацията достига ниво от 1 μg/m3. В райони, където са разположени индустриални центрове, отлагането на арсен е интензивно и достига до 40 кг/кв. км на година.

Летливите арсенови съединения, когато техните свойства все още не са напълно проучени, донесоха много проблеми на хората. Масовите отравяния не са рядкост дори през 19 век. Но лекарите не знаеха причините за отравянето. А токсичното вещество се е съдържало в зелена тапетна боя и мазилка. Високата влажност доведе до образуването на мухъл. Под въздействието на тези два фактора се образуват летливи органоарсенови вещества.

Има предположение, че процесът на образуване на летливи органоарсенови производни може да е причинил забавеното отравяне на императора Наполеонкоето е довело до смъртта му. Това предположение се основава на факта, че 150 години след смъртта му в косата му са открити следи от арсен.

Арсеновите вещества се съдържат в умерени количества в някои минерални води. Общоприетите стандарти установяват, че в лечебните минерални води концентрацията на арсен не трябва да надвишава 70 µg/l. По принцип, дори ако концентрацията на веществото е по-висока, това може да доведе до отравяне само при постоянна, продължителна употреба.

Арсенът може да се намери в природните води в различни съединения и форми. Тривалентният арсен например е многократно по-токсичен от петвалентния.

Някои морски водорасли могат да натрупват арсен в такива концентрации, че да са опасни за хората. Такива водорасли могат лесно да растат и дори да се възпроизвеждат в кисела арсенова среда. В някои страни те се използват като средства за борба с вредителите ( срещу плъхове).

Химични свойства

Арсенът понякога се нарича метал, но в действителност той е по-скоро неметал. Той не образува соли, когато се комбинира с киселини, но сам по себе си е киселинообразуващо вещество. Ето защо се нарича още полуметал. Подобно на фосфора, арсенът може да съществува в различни алотропни форми.

Една от тези форми е сив арсен, доста крехко вещество. Счупването му има ярък метален блясък ( следователно второто му име е „метал арсен“). Електрическата проводимост на този полуметал е 17 пъти по-малка от тази на медта, но в същото време 3,6 пъти по-голяма от тази на живака. Колкото по-висока е температурата, толкова по-ниска е електропроводимостта. Това типично свойство на металите е характерно и за този полуметал.

Ако парите на арсен се охладят за кратко време до температура от –196 градуса ( това е температурата на течния азот), ще получите меко, прозрачно, жълто вещество, което прилича на жълт фосфор. Плътността на това вещество е много по-ниска от тази на металния арсен. Жълтият арсен и арсеновите пари се състоят от молекули, които имат формата на тетраедър ( тези. пирамидална форма с четири основи). Молекулите на фосфора имат същата форма.

Под въздействието на ултравиолетовото лъчение, както и при нагряване, жълтият арсен незабавно се превръща в сив; Тази реакция отделя топлина. Ако парите се кондензират в инертна атмосфера, тогава се образува друга форма на този елемент - аморфна. Ако парите на арсен се отложат върху стъкло, се образува огледален филм.

Структурата на електронната външна обвивка на този елемент е същата като тази на фосфора и азота. Арсенът, подобно на фосфора, може да образува три ковалентни връзки.

Ако въздухът е сух, тогава As има стабилна форма. Става матова от влажния въздух и се покрива с черен оксид отгоре. При запалване арсеновите пари лесно горят със син пламък.

Като в чист вид е доста инертен; алкали, вода и различни киселини, които нямат окислителни свойства, не го засягат по никакъв начин. Ако вземете разредена азотна киселина, тя ще окисли чист As до ортоарсенова киселина, а ако вземете концентрирана азотна киселина, ще я окисли до ортоарсенова киселина.

Като реагира със сяра и халогени. При реакции със сяра се образуват сулфиди с различен състав.

Арсенът е като отрова

Всички арсенови съединения са отровни.

Острото отравяне с тези вещества се проявява с коремна болка, диария, повръщане и депресия на централната нервна система. Симптомите на интоксикация с това вещество са много подобни на симптомите на холера. Ето защо в съдебната практика в миналото често се срещат случаи на използване на арсен като отрова. Най-успешно използваното отровно съединение за престъпни цели е арсеновият триоксид.

В тези райони, където има излишък от веществото във водата и почвата, то се натрупва в щитовидната жлеза на хората. В резултат на това те развиват ендемична гуша.

Отравяне с арсен

Симптомите на отравяне с арсен включват метален вкус в устата, повръщане и силна коремна болка. По-късно може да се появят гърчове или парализа. Отравянето може да доведе до смърт. Най-разпространеният и добре познат антидот за интоксикация с арсен е млякото. Основният протеин на млякото е казеинът. Той образува неразтворимо съединение с арсена, което не се абсорбира в кръвта.

Отравяне възниква:
1. При вдишване на арсенови съединения под формата на прах ( най-често - при неблагоприятни производствени условия).
2. При пиене на отровена вода и храна.
3. При използване на определени лекарства. Излишното вещество се отлага в костния мозък, белите дробове, бъбреците, кожата и чревния тракт. Има много доказателства, че неорганичните съединения на арсен са канцерогенни. Поради продължителна консумация на отровена с арсен вода или лекарства може да се развие нисък рак на кожата ( Рак на Боуен) или чернодробен хемангиоендотелиом.

В случай на остро отравяне е необходима стомашна промивка като първа помощ. В стационарни условия се извършва хемодиализа за прочистване на бъбреците. За приложение при остри и хронични отравяния се използва Unithiol - универсален антидот. Допълнително се използват вещества-антагонисти: сяра, селен, цинк, фосфор; и е задължителен комплекс от витамини и аминокиселини.

Симптоми на предозиране и дефицит

Възможните признаци на дефицит на арсен се проявяват чрез намаляване на концентрацията на триглицериди в кръвта, повишаване на плодовитостта и влошаване на развитието и растежа на тялото.

Арсенът е силно токсично вещество; еднократна доза от 50 mg може да бъде фатална. Предозирането се проявява с раздразнителност, алергии, главоболие, дерматит, екзема, конюнктивит, потискане на дихателната функция и нервната система и нарушена чернодробна функция. Предозирането на дадено вещество увеличава риска от развитие на рак.

За източник на елемента се считат: растителни и животински продукти, морски дарове, зърнени храни, зърнени храни, тютюн, вино и дори питейна вода.

Няма място за притеснение за навлизането на този микроелемент в нашата диета – той се съдържа в почти всички продукти от животински и растителен произход, с изключение на рафинираната захар. Той идва при нас в достатъчни количества с храната. Продукти, особено богати на него, като скариди, омари, омари - за да избегнете предозиране, трябва да ядете умерено, за да не погълнете прекомерно количество отрова.

Арсеновите съединения могат да попаднат в човешкото тяло с минерална вода, морски дарове, сокове, гроздови вина, лекарства, хербициди и пестициди. Това вещество се натрупва главно в ретикулоендотелната система, както и в белите дробове, кожата и бъбреците. За недостатъчен дневен прием на дадено вещество в организма се счита 1 мкг/ден. Прагът на токсичност е приблизително 20 mg.

Голямо количество от елемента се намира в рибеното масло и, колкото и да е странно, във вината. В нормалната питейна вода съдържанието на веществото е ниско и не е опасно за здравето - приблизително 10 µg/l. Някои региони на света ( Мексико, Тайван, Индия, Бангладеш) са известни с високи нива на арсен в питейната си вода ( 1 mg/l), поради което там понякога се случват масови отравяния на граждани.

Арсенът предотвратява загубата на фосфор от тялото. Витамин D е регулиращ фактор в хода на фосфорно-калциевата обмяна, а арсенът от своя страна регулира фосфорната обмяна.

Известно е също, че някои форми на алергии се развиват поради дефицит на арсен в организма.

Микроелементът се използва за повишаване на апетита при анемия. При отравяне със селен арсенът е отличен антидот. Експериментални изследвания върху мишки показват, че точно изчислените дози от веществото помагат за намаляване на случаите на рак.

Когато концентрацията на елемент в почвата или храната се увеличи, настъпва интоксикация. Тежката интоксикация може да доведе до сериозни заболявания като рак на ларинкса или левкемия. Освен това броят на смъртните случаи също ще се увеличи.

Известно е, че 80% от веществото, което влиза в тялото с храната, се изпраща в стомашно-чревния тракт и оттам навлиза в кръвта, а останалите 20% достигат до нас през кожата и белите дробове.

Един ден след влизане в тялото повече от 30% от веществото се екскретира от него заедно с урината и около 4% с изпражненията. Според класификацията арсенът се класифицира като имунотоксичен, условно есенциален елемент. Доказано е, че веществото участва в почти всички важни биохимични процеси.

Арсен в стоматологията

Това вещество често се използва за лечение на зъбни заболявания като кариес. Кариесът започва, когато варовитите соли на зъбния емайл започнат да се разграждат и отслабеният зъб е атакуван от патогени. Засягайки меката вътрешна част на зъба, микробите образуват кариозна кухина.
Ако на този етап от заболяването кариесната кухина се почисти и запълни с пломбиращ материал, зъбът ще остане „жив“. И ако оставите процеса да се развие, кариесната кухина достига до тъканта, която съдържа кръвоносни, нервни и лимфни съдове. Нарича се пулп.

Развива се възпаление на пулпата, след което единственият начин да се предотврати по-нататъшното разпространение на болестта е отстраняването на нерва. Именно за тази манипулация е необходим арсен.

Пулпата се разкрива със зъболекарски инструмент, върху нея се поставя зърно от паста, съдържаща арсенова киселина, която дифундира в пулпата почти моментално. Ден по-късно зъбът умира. Сега пулпата може да бъде отстранена напълно безболезнено, кореновите канали и пулпната камера могат да бъдат запълнени със специална антисептична паста и зъбът може да бъде запечатан.

Арсен при лечението на левкемия

Арсенът се използва доста успешно за лечение на леки форми на левкемия, както и в периода на първично обостряне, при който все още не се наблюдава рязко увеличение на далака и лимфните възли. Намалява или дори потиска патологичното образуване на левкоцити, стимулира червената хематопоеза и освобождаването на червени кръвни клетки към периферията.

Получаване на арсен

Получава се като страничен продукт от преработката на оловни, медни, кобалтови и цинкови руди, както и при добива на злато. Някои от полиметалните руди съдържат до 12% арсен. Ако се нагреят до 650 - 700 градуса, тогава при липса на въздух настъпва сублимация. При нагряване на въздух се образува „бял ​​арсен“, който е летлив оксид. Той се кондензира и нагрява с въглища, при което арсенът се редуцира. Получаването на този елемент е вредно производство.

Преди това, преди развитието на екологията като наука, „бял ​​арсен“ се е отделял в атмосферата в големи количества и впоследствие се е утаил върху дървета и растения. Допустимата концентрация във въздуха е 0,003 mg/m3, а в близост до промишлени съоръжения концентрацията достига 200 mg/m3. Колкото и да е странно, околната среда е най-замърсена не от тези фабрики, които произвеждат арсен, а от електроцентралите и предприятията от цветната металургия. Долните наноси в близост до медни заводи съдържат големи количества от елемента – до 10 g/kg.

Друг парадокс е, че това вещество се произвежда в по-големи количества от необходимото. Това е рядко явление в металодобивната индустрия. Излишъкът от него трябва да се изхвърли в големи метални контейнери, като се скрие в неизползвани стари мини.

Арсенопиритът е ценен индустриален минерал. Големи медно-арсенови находища има в Централна Азия, Грузия, САЩ, Япония, Норвегия, Швеция; злато-арсен - в САЩ, Франция; арсен-кобалт - в Нова Зеландия, Канада; арсен-калаен – в Англия и Боливия.

Определяне на арсен

Качествената реакция на арсена се състои в утаяване на жълти сулфиди от разтвори на солна киселина. Следите се определят по метода на Gutzeit или реакцията на Марш: хартиени ленти, напоени с HgCl2, променят цвета си на тъмен в присъствието на арсин, който редуцира сублимата до живак.

През последния половин век бяха разработени различни чувствителни аналитични техники ( спектрометрия), благодарение на което могат да бъдат открити дори малки количества арсен. Ако във водата има много малко вещество, тогава пробите се концентрират предварително.

Някои съединения се анализират по метода на селективния хидрид. Този метод включва селективна редукция на аналита до летливото съединение арсин. Летливите арсини се замразяват в контейнер, охлаждан с течен азот. След това, чрез бавно нагряване на съдържанието на контейнера, можете да гарантирате, че различните арсини се изпаряват отделно един от друг.

Индустриално приложение

Около 98% от целия добит арсен не се използва в чиста форма. Но съединенията му придобиха популярност и се използват в различни индустрии. Годишно се добиват и използват стотици тонове от веществото. Добавя се към лагерни сплави за подобряване на качеството, използва се при създаването на кабели и оловни батерии за увеличаване на твърдостта и се използва в сплави с германий или силиций при производството на полупроводникови устройства. Арсенът се използва като добавка, която придава определен тип проводимост на „класическите“ полупроводници.

Арсенът е ценен материал в цветната металургия. При добавяне на олово в количество от 1% твърдостта на сплавта се увеличава. Ако добавите малко арсен към разтопено олово, тогава в процеса на леене на изстрела излизат сферични топки с правилна форма. Добавките към медта повишават нейната здравина, устойчивост на корозия и твърдост. Благодарение на тази добавка течливостта на медта се увеличава, което улеснява процеса на изтегляне на тел.

Както се добавя към някои видове месинг, бронз, печатарски сплави и бабити. Но все пак металурзите се опитват да изключат тази добавка от производствения процес, тъй като е много вредна за хората. Освен това той е вреден и за металите, тъй като наличието на арсен в големи количества влошава свойствата на много сплави и метали.

Оксидите се използват в производството на стъкло като избелители за стъкло. Дори древните духачи на стъкло са знаели, че белият арсен допринася за непрозрачността на стъклото. Но малки добавки от него, напротив, озаряват стъклото. Арсенът все още е включен в рецептата за направата на някои чаши, например "Виенско" стъкло, използвано за създаване на термометри.

Арсеновите съединения се използват като антисептик за защита срещу разваляне, както и за запазване на кожи, кожи, препарирани животни; за създаване на противообрастващи бои за воден транспорт; за импрегниране на дърво.

Биологичната активност на някои производни на As заинтересува агрономи, служители на санитарно-епидемиологичните служби и ветеринарни лекари. В резултат на това бяха създадени лекарства, съдържащи арсен, които бяха стимуланти на производителността и растежа; лекарства за профилактика на болести по добитъка; антихелминтни средства.

Собствениците на земя в древен Китай са третирали оризовите култури с арсенов оксид, за да ги предпазят от гъбични заболявания и плъхове и по този начин да защитят реколтата. Сега, поради токсичността на веществата, съдържащи арсен, използването им в селското стопанство е ограничено.

Най-важните области на използване на вещества, съдържащи арсен, са производството на микросхеми, полупроводникови материали и оптични влакна, филмова електроника, както и отглеждането на специални монокристали за лазери. В тези случаи по правило се използва газообразен арсин. Арсенидите на индий и галий се използват в производството на диоди, транзистори и лазери.

В тъканите и органите елементът се намира главно в протеиновата фракция, много по-малко от него е в киселинноразтворимата фракция и само малка част от него е в липидната фракция. Той е участник в редокс реакции, без него е невъзможно окислителното разграждане на сложните въглехидрати. Той участва във ферментацията и гликолизата. Съединенията на това вещество се използват в биохимията като специфични ензимни инхибитори, които са необходими за изследване на метаболитни реакции. Необходим е за човешкото тяло като микроелемент.

Арсен(лат. arsenicum), as, химичен елемент от група V на периодичната система на Менделеев, атомен номер 33, атомна маса 74.9216; стоманеносиви кристали. Елементът се състои от един стабилен изотоп 75 as.

Историческа справка. Естествените съединения на минерали със сяра (орпимент като 2 s 3, реалгар като 4 s 4) са били известни на народите от древния свят, които са използвали тези минерали като лекарства и бои. Продуктът от изгарянето на М. сулфиди също е известен - М. оксид (iii) като 2 o 3 („бял М.“). Името arsenik o n се среща още при Аристотел; произлиза от гръцки. a rsen - силен, смел и служи за обозначаване на М съединения (според силното им действие върху организма). Смята се, че руското име идва от "мишка" (от употребата на М. препарати за унищожаване на мишки и плъхове). Получаването на М. в свободно състояние се приписва на Алберт Велики(около 1250 г.). През 1789 г. А. Лавоазиевключи М. в списъка на химичните елементи.

Разпространение в природата. Средното съдържание на метал в земната кора (кларк) е 1,7 × 10 -4% (по маса), в такива количества той присъства в повечето магмени скали. Тъй като съединенията на M. са летливи при високи температури, елементът не се натрупва по време на магматични процеси; той се концентрира, утаявайки се от горещи дълбоки води (заедно с s, se, sb, fe, co, ni, cu и други елементи). По време на вулканични изригвания минералите навлизат в атмосферата под формата на техните летливи съединения. Тъй като M. е многовалентен, неговата миграция е силно повлияна от редокс средата. При окислителни условия на земната повърхност се образуват арсенати (като 5+) и арсенити (като 3+). Това са редки минерали, които се срещат само в райони с минерални находища.Самородният минерал и като 2+ минерали са още по-рядко срещани. От многобройните минерали на M. (около 180), само арсенопиритният феас е от първостепенно промишлено значение.

Малки количества М. са необходими за живота. Въпреки това, в райони, където се отлага M. и където са активни млади вулкани, почвите на някои места съдържат до 1% M., което се свързва с болести по добитъка и смърт на растителността. Натрупването на M. е особено характерно за ландшафти на степи и пустини, в почвите на които M. е неактивен. Във влажен климат М. лесно се измива от почвата.

В живата материя има средно 3 × 10 -5% M, в реките 3 × 10 -7%. М., донесен от реките в океана, се утаява сравнително бързо. В морската вода има само 1 х 10 -7% М, но в глините и шистите е 6,6 х 10 -4%. Седиментните железни руди и феромангановите конкреции често са обогатени с M.

Физични и химични свойства. М. има няколко алотропни модификации. При нормални условия най-стабилна е така наречената метална или сива М. (a -as) - стоманеносива крехка кристална маса; когато е прясно счупен, има метален блясък; във въздуха бързо избледнява, защото е покрит с тънък слой от 2 o 3. Кристалната решетка на сивия M. е ромбоедрична ( А= 4,123 a, ъгъл a = 54°10", х= 0,226), наслоени. Плътност 5.72 g/cm3(при 20°c), електрическо съпротивление 35 10 -8 ом? м, или 35 10 -6 ом? см, температурен коефициент на електрическо съпротивление 3.9 10 -3 (0°-100 °c), твърдост по Бринел 1470 Mn/m 2, или 147 kgf/mm 2(3-4 по Моос); М. диамагнитни. При атмосферно налягане металът сублимира при 615 °C, без да се топи, тъй като тройната точка a -as се намира при 816 °C и налягане от 36 при. М. пара се състои от 4 молекули до 800 ° C, над 1700 ° C - само от 2. При кондензация на метални пари върху повърхност, охлаждана от течен въздух, се образува жълт метал - прозрачни кристали, меки като восък, с плътност 1,97 g/cm3, подобен по свойства на бялото фосфор. При излагане на светлина или слабо нагряване се превръща в сива М. Известни са и стъклено-аморфни модификации: черна М. и кафява М., които при нагряване над 270°C преминават в сива М.

Конфигурация на външните електрони на атома M. 3 д 10 4 с 2 4 стр 3. В съединенията М има степени на окисление + 5, + 3 и – 3. Сивият М е значително по-малко химически активен от фосфора. При нагряване на въздух над 400°c М изгаря, образувайки като 2 o 3. М се свързва директно с халогени; при нормални условия asf 5 - газ; asf 3, ascl 3, asbr 3 - безцветни, силно летливи течности; asi 3 и as 2 l 4 - червени кристали. При нагряване на М. със сяра се получават следните сулфиди: оранжево-червени като 4 s 4 и лимонено-жълти като 2 s 3. Бледожълт сулфид като 2 s 5 се утаява чрез преминаване на h 2 s в охладен с лед разтвор на арсенова киселина (или нейни соли) в димяща солна киселина: 2h 3 aso 4 + 5h 2 s = като 2 s 5 + 8h 2 o ; При около 500°c се разлага на 2 s 3 и сяра. Всички M. сулфиди са неразтворими във вода и разредени киселини. Силни окислители (смеси hno 3 + hcl, hcl + kclo 3) ги превръщат в смес от h 3 aso 4 и h 2 so 4. Сулфидът като 2 s 3 лесно се разтваря в сулфиди и полисулфиди на амониеви и алкални метали, образувайки соли на киселини - тиоарсен h 3 ass 3 и тиоарсен h 3 ass 4. С кислород М. произвежда оксиди: М. оксид (iii) като 2 o 3 - арсенов анхидрид и М. оксид (v) като 2 o 5 - арсенов анхидрид. Първият от тях се образува от действието на кислород върху метал или неговите сулфиди, например 2as 2 s 3 + 9o 2 = 2as 2 o 3 + 6so 2. Тъй като парите 2 o 3 се кондензират в безцветна стъкловидна маса, която става непрозрачна с течение на времето поради образуването на малки кубични кристали, плътност 3,865 g/cm3. Плътността на парите съответства на формулата като 4 o 6: над 1800°c парата се състои от като 2 o 3. На 100 Жводата се разтваря 2.1 Жкато 2 o 3 (при 25°c). М. оксид (iii) е амфотерно съединение с преобладаващи киселинни свойства. Известни са соли (арсенити), съответстващи на ортоарсенови киселини h 3 aso 3 и метаарсен хасо 2; самите киселини не са получени. Само алкални метали и амониеви арсенити са разтворими във вода. като 2 o 3 и арсенитите обикновено са редуциращи агенти (например като 2 o 3 + 2i 2 + 5h 2 o = 4hi + 2h 3 aso 4), но могат да бъдат и окислители (например като 2 o 3 + 3c = 2as + 3co ).

М. оксид (v) се получава чрез нагряване на арсенова киселина h 3 aso 4 (около 200 ° c). Той е безцветен, при около 500°C се разлага на 2 o 3 и o 2. Арсеновата киселина се получава чрез действието на концентриран hno 3 върху as или as 2 o 3. Солите на арсеновата киселина (арсенати) са неразтворими във вода, с изключение на соли на алкални метали и амониеви соли. Известни са соли, които съответстват на киселините ортоарсен h 3 aso 4, метаарсен хасо 3 и пироарсенова киселина h 4 като 2 o 7; последните две киселини не са получени в свободно състояние. Когато се слее с метали, металът образува предимно съединения ( арсениди).

Получаване и използване . M. се произвежда промишлено чрез нагряване на арсенов пирит:

feass = fes + as

или (по-рядко) редукция на 2 o 3 с въглища. И двата процеса се извършват в реторти от огнеупорна глина, свързани с приемник за кондензация на пари на М. Арсеновият анхидрид се получава чрез окислително пържене на арсенови руди или като страничен продукт от пържене на полиметални руди, които почти винаги съдържат М. окислително печене, тъй като се образуват 2 o 3 пари, които кондензират в уловителни камери. Суровото като 203 се пречиства чрез сублимация при 500-600°c. Пречистен като 2 o 3 се използва за производството на M. и неговите препарати.

Малки добавки на М (0,2-1,0% от теглото) се въвеждат в оловото, използвано за производството на оръжейни изстрели (М увеличава повърхностното напрежение на разтопеното олово, поради което изстрелът придобива форма, близка до сферичната; М леко увеличава твърдостта от олово). Като частичен заместител на антимона, М. е включен в някои бабити и печатни сплави.

Чистият М. не е отровен, но всички негови съединения, които са разтворими във вода или могат да преминат в разтвор под въздействието на стомашен сок, са изключително отровни; особено опасно арсенов водород. От М съединенията, използвани в производството, арсеновият анхидрид е най-токсичен. Почти всички сулфидни руди на цветни метали, както и железен (сярен) пирит, съдържат метални примеси. Следователно, по време на окислителното им печене, заедно със серен диоксид така 2, като 2 o 3 винаги се образува; По-голямата част от него кондензира в димните канали, но при липса или ниска ефективност на пречиствателни съоръжения, отработените газове на пещите за руда отнасят забележими количества от 2 o 3. Чистият M., въпреки че не е отровен, винаги е покрит с покритие от отровно като 2 o 3, когато се съхранява на въздух. При липса на подходяща вентилация ецването на метали (желязо, цинк) с индустриална сярна или солна киселина, съдържаща примес на метали, е изключително опасно, тъй като при това се получава арсенов водород.

С. А. Погодин.

М. в тялото. Като елемент за проследяванеМ. се среща повсеместно в живата природа. Средното съдържание на М в почвите е 4 · 10 -4%, в растителната пепел - 3 · 10 -5%. Съдържанието на М в морските организми е по-високо, отколкото в сухоземните (в рибите 0,6-4,7 мгв 1 килограмасуровите вещества се натрупват в черния дроб). Средното съдържание на М в човешкото тяло е 0,08-0,2 mg/kg. В кръвта М. се концентрира в еритроцитите, където се свързва с молекулата на хемоглобина (а глобиновата фракция съдържа два пъти повече от хема). Най-голямото количество от него (на 1 Жтъкан) се намира в бъбреците и черния дроб. Много М. се намират в белите дробове и далака, кожата и косата; сравнително малко - в цереброспиналната течност, мозъка (главно хипофизната жлеза), половите жлези и др. В тъканите М. се намира в основната протеинова фракция, много по-малко в киселинноразтворимата фракция и само малка част от него е намерени в липидната фракция. М. участва в редокс реакции: окислително разграждане на сложни въглехидрати, ферментация, гликолиза и др. Съединенията на М. се използват в биохимията като специфични инхибиториензими за изследване на метаболитни реакции.

М. в медицината. Органичните съединения на M. (аминарсон, миарсенол, новарсенал, осарсол) се използват главно за лечение на сифилис и протозойни заболявания. Неорганичните препарати на M. - натриев арсенит (натриев арсенат), калиев арсенит (калиев арсенат), арсенов анхидрид като 2 o 3, се предписват като общоукрепващи и тонизиращи средства. Когато се прилагат локално, неорганичните M. препарати могат да причинят некротизиращ ефект без предшестващо дразнене, което прави този процес почти безболезнен; Това свойство, което е най-силно изразено при 2 o 3, се използва в стоматологията за разрушаване на зъбната пулпа. За лечение на псориазис се използват и неорганични препарати от М.

Изкуствено получени радиоактивни изотопи М. 74 като (t 1 / 2 = 17,5 дни) и 76 като (t 1 / 2 = 26,8 ч) се използват за диагностични и терапевтични цели. С тяхна помощ се изяснява локализацията на мозъчните тумори и се определя степента на радикалност на отстраняването им. Радиоактивният М. понякога се използва за кръвни заболявания и др.

Според препоръките на Международната комисия по радиационна защита, максимално допустимото съдържание на 76 as в тялото е 11 макюри. Според санитарните норми, приети в СССР, максимално допустимите концентрации от 76 във вода и открити резервоари са 1 10 -7 кюри/л, във въздуха на работните помещения 5 10 -11 кюри/л. Всички препарати от М. са силно отровни. В случай на остро отравяне се наблюдават силни болки в корема, диария и увреждане на бъбреците; Възможни са колапс и конвулсии. При хронични отравяния най-чести са стомашно-чревни разстройства, катари на лигавиците на дихателните пътища (фарингити, ларингити, бронхити), кожни лезии (екзантема, меланоза, хиперкератоза) и нарушения на чувствителността; възможно е развитието на апластична анемия. При лечението на отравяне с M. наркотици най-голямо значение има унитиолът.

Мерките за предотвратяване на промишлени отравяния трябва да бъдат насочени предимно към механизация, запечатване и обезпрашаване на технологичния процес, създаване на ефективна вентилация и осигуряване на работниците с лични предпазни средства от излагане на прах. Необходими са редовни медицински прегледи на работещите. Предварителни медицински прегледи се извършват при наемане на работа, а за служителите - веднъж на шест месеца.

Лит.:Реми Г., Курс по неорганична химия, прев. от немски, т. 1, М., 1963, с. 700-712; Погодин С. А., Арсен, в книгата: Кратка химическа енциклопедия, том 3, М., 1964; Вредни вещества в промишлеността, общо. изд. Н. В. Лазарева, 6 изд., част 2, Ленинград, 1971 г.

изтегляне на резюме