Πίνακας περιεχομένων:
O Περιοδικός Πίνακας (Ενδέχεται 2024)
Αρσενικό (As), ένα χημικό στοιχείο στην ομάδα αζώτου (Ομάδα 15 [Va] του περιοδικού πίνακα), που υπάρχει σε γκρίζες και κίτρινες κρυσταλλικές μορφές.
Ιδιότητες στοιχείου
| ατομικός αριθμός | 33 |
|---|---|
| ατομικό βάρος | 74.9216 |
| σημείο τήξης | |
| (γκρι μορφή) | 814 ° C (1.497 ° F) σε πίεση 36 ατμοσφαιρών |
| πυκνότητα | |
| (γκρι μορφή) | 5,73 g / cm 3 στους 14 ° C (57 ° F) |
| (κίτρινη μορφή) | 2,03 g / cm 3 στους 18 ° C (64 ° F) |
| καταστάσεις οξείδωσης | -3, +3, +5 |
| διαμόρφωση ηλεκτρονίου | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 |
Ιστορία
Το αρσενικό ήταν γνωστό με τη μορφή ορισμένων από τις ενώσεις του πολύ πριν αναγνωριστεί σαφώς ως χημικό στοιχείο. Τον 4ο αιώνα π.Χ. ο Αριστοτέλης έγραψε μια ουσία που ονομάζεται αμφορέας, που τώρα πιστεύεται ότι ήταν το ορυκτό πραγματικό, ένα θειούχο αρσενικό. Στη συνέχεια, τον 1ο αιώνα μ.Χ., οι συγγραφείς Πλίνιος ο Πρεσβύτερος και ο Πεδάνιος Διοσκωρίδης περιέγραψαν και οι δύο το auripigmentum, μια ουσία που τώρα πιστεύεται ότι ήταν η τροφή του χρώματος, ως 2 S 3. Μέχρι τον 11ο αιώνα, τρία είδη «αρσενικού» αναγνωρίστηκαν: λευκό (As 4 O 6), κίτρινο (As 2 S 3) και κόκκινο (As 4 S 4). Το ίδιο το στοιχείο πιθανώς παρατηρήθηκε για πρώτη φορά τον 13ο αιώνα από τον Albertus Magnus, ο οποίος σημείωσε την εμφάνιση μιας μεταλλικής ουσίας όταν το αρσενικό, άλλο όνομα για το As 2 S 3, θερμάνθηκε με σαπούνι. Δεν είναι βέβαιο, ωστόσο, ότι αυτός ο φυσικός επιστήμονας και λόγιος παρατήρησε πραγματικά το ελεύθερο στοιχείο. Η πρώτη σαφώς αυθεντική αναφορά της ελεύθερης ουσίας έγινε το 1649 από τον Johann Schroeder, έναν Γερμανό φαρμακοποιό, ο οποίος ετοίμασε αρσενικό με θέρμανση του οξειδίου του με κάρβουνο. Αργότερα, ο Nicolas Lémery, Γάλλος γιατρός και χημικός, παρατήρησε τον σχηματισμό αρσενικού όταν θερμαίνει ένα μείγμα οξειδίου, σαπουνιού και ποτάσας. Μέχρι τον 18ο αιώνα, το αρσενικό ήταν γνωστό ως ένα μοναδικό ημιμεταλλικό.
Εμφάνιση και κατανομή
Η αφθονία του αρσενικού στον φλοιό της Γης είναι περίπου πέντε γραμμάρια ανά τόνο. Η κοσμική αφθονία εκτιμάται ως περίπου τέσσερα άτομα ανά εκατομμύριο άτομα πυριτίου. Το στοιχείο διανέμεται ευρέως. Μια μικρή ποσότητα υπάρχει στη φυσική κατάσταση, σε καθαρότητα 90-98 τοις εκατό, γενικά σε συνδυασμό με τέτοια μέταλλα όπως το αντιμόνιο και το ασήμι. Τα περισσότερα, ωστόσο, συνδυάζονται σε περισσότερα από 150 διαφορετικά μέταλλα, όπως τα σουλφίδια, τα αρσενίδια, τα σουλφοαρσενίδια και τα αρσενικά. Το Mispickel ή το αρσενοπυρίτη, το FeAsS, είναι ένα από τα πιο συνηθισμένα μέταλλα που φέρουν αρσενικό. άλλοι είναι realgar, As 4 S 4; orpiment, As 2 S 3; loellingite, FeAs 2; και εναργίτης, Cu 3 AsS 4. Το οξείδιο του αρσενικού είναι επίσης κοινό. Το μεγαλύτερο εμπορικό αρσενικό ανακτάται ως υποπροϊόν της τήξης χαλκού, μολύβδου, κοβαλτίου και μεταλλευμάτων χρυσού.
Μόνο ένα σταθερό ισότοπο αρσενικού, εκείνο της μάζας 75, εμφανίζεται στη φύση. Μεταξύ των τεχνητών ραδιενεργών ισότοπων είναι ένα από τη μάζα 76, η οποία έχει χρόνο ημιζωής 26,4 ώρες. Το Arsenic-72, -74 και -76 έχουν χρησιμοποιηθεί σε ιατρικές διαγνωστικές διαδικασίες.
Εμπορική παραγωγή και χρήσεις
Το μεταλλικό αρσενικό σχηματίζεται όταν το αρσενοπυρίτη θερμαίνεται στους 650-700 ° C απουσία αέρα. Το αρσενικό σε αρσενοπυρίτη και οι ακαθαρσίες του αρσενικού σε άλλα μεταλλεύματα ενώνονται εύκολα με οξυγόνο όταν θερμαίνονται στον αέρα, σχηματίζοντας το εύκολα εξαχθέν οξείδιο, As 4 O 6, επίσης γνωστό ως "λευκό αρσενικό." Ο ατμός του οξειδίου συλλέγεται και συμπυκνώνεται σε μια σειρά θαλάμων από τούβλα και αργότερα καθαρίζεται με αναδημιουργία. Το μεγαλύτερο μέρος του αρσενικού παρασκευάζεται με μείωση άνθρακα της σκόνης οξειδίου του αρσενικού που συλλέγεται κατ 'αυτόν τον τρόπο.
Η παγκόσμια κατανάλωση μεταλλικού αρσενικού είναι σχετικά μικρή, μόνο μερικές εκατοντάδες τόνους ετησίως. Τα περισσότερα από αυτά που καταναλώνονται προέρχονται από τη Σουηδία. Χρησιμοποιείται σε μεταλλουργικές εφαρμογές λόγω των μεταλλοειδών ιδιοτήτων του. Για την κατασκευή πυροβολισμού μολύβδου είναι επιθυμητό περίπου ένα τοις εκατό περιεκτικότητα σε αρσενικό, διότι βελτιώνει τη στρογγυλοποίηση των λιωμένων σταγόνων. Τα κράματα ρουλεμάν με βάση το μόλυβδο βελτιώνονται τόσο στις θερμικές όσο και στις μηχανικές ιδιότητες όταν περιέχουν περίπου 3% αρσενικό. Μια μικρή ποσότητα αρσενικού σε κράματα μολύβδου τα σκληραίνει για χρήση σε μπαταρίες και καλύμματα καλωδίων. Μικρές συγκεντρώσεις αρσενικού βελτιώνουν την αντοχή στη διάβρωση και τις θερμικές ιδιότητες του χαλκού και του ορείχαλκου. Το στοιχειώδες αρσενικό χρησιμοποιείται επίσης στο χάλκινο και στην πυροτεχνία. Πολύ υψηλής καθαρότητας αρσενικό βρίσκει εφαρμογές στην τεχνολογία ημιαγωγών, όπου χρησιμοποιείται με πυρίτιο και γερμάνιο, καθώς και με τη μορφή αρσενιδίου γαλλίου, GaAs, για διόδους, λέιζερ και τρανζίστορ.
Επειδή το αρσενικό έχει μια σειρά καταστάσεων οξείδωσης από -3 έως +5, μπορεί να σχηματίσει μια ποικιλία διαφορετικών ειδών ενώσεων. Μεταξύ των πιο σημαντικών εμπορικών ενώσεων είναι τα οξείδια, οι κύριες μορφές των οποίων είναι το οξείδιο του αρσενικού (As 4 O 6) και το πεντοξείδιο του αρσενικού (As 2 O 5). Το αρσενικό οξείδιο, κοινώς γνωστό ως λευκό αρσενικό, λαμβάνεται ως υποπροϊόν από το ψήσιμο των μεταλλευμάτων χαλκού, μολύβδου και ορισμένων άλλων μετάλλων καθώς και με το ψήσιμο των μεταλλευμάτων αρσενοπυρίτη και θειούχου αρσενικού. Το αρσενικό οξείδιο παρέχει την πρώτη ύλη για τις περισσότερες άλλες ενώσεις αρσενικού. Χρησιμοποιείται επίσης σε φυτοφάρμακα και χρησιμεύει ως αποχρωματιστής στην κατασκευή γυαλιού και ως συντηρητικό για δορές. Το πεντοξείδιο του αρσενικού σχηματίζεται από τη δράση ενός οξειδωτικού παράγοντα (π.χ., νιτρικό οξύ) στο οξείδιο του αρσενικού. Περιλαμβάνει ένα σημαντικό συστατικό εντομοκτόνων, ζιζανιοκτόνων και μεταλλικών συγκολλητικών.
Το Arsine (AsH 3), ένα άχρωμο δηλητηριώδες αέριο που αποτελείται από αρσενικό και υδρογόνο, είναι μια άλλη γνωστή ένωση αρσενικού. Το αέριο, που ονομάζεται επίσης υδρίδιο αρσενικού, παράγεται με την υδρόλυση αρσενιδίων μετάλλων και με την αναγωγή με μέταλλα αρσενικών ενώσεων σε όξινα διαλύματα. Έχει χρησιμοποιηθεί ως παράγοντας ντόπινγκ για ημιαγωγούς και ως στρατιωτικό δηλητήριο αέριο. Αρσενικό ενώσεις ιδιαίτερης σημασίας στη γεωργία είναι αρσενικό οξύ (H 3 ASO 4) και τέτοια άλατα όπως μόλυβδος αρσενικικό (PbHAsO 4) και αρσενικικό ασβεστίου [Ca 3 (ASO 4) 2], οι οποίες είναι χρήσιμες για την αποστείρωση εδαφών και τον έλεγχο των παρασίτων, αντιστοίχως.
Αρσενικό σχηματίζει επίσης πολυάριθμες οργανικές ενώσεις, όπως για παράδειγμα τετραμεθυλο diarsine, (CH 3) 2 As-As (CH 3) 2, που χρησιμοποιούνται στην παρασκευή της κοινής αποξηραντικό κακοδυλικού οξέος. Αρκετές σύνθετες οργανικές ενώσεις αρσενικού έχουν χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία ορισμένων ασθενειών, όπως η αμπική δυσεντερία, που προκαλείται από μικροοργανισμούς.
