Qu'est-ce que l'arsenic? Caractéristiques, propriétés et applications

Arsenic – groupe d'azote de l'élément chimique (groupe 15 du tableau périodique). Ce lustre gris métallique d'une substance fragile (α-arsenic) avec un réseau cristallin rhomboédrique. Lorsqu'il est chauffé à 600 ° C Comme sublimés. Après refroidissement, une vapeur, une nouvelle modification – arsenic jaune. Au-dessus de 270 ° C tous les Comme se déplacent dans l'arsenic noir.

Histoire de la découverte

Le fait que cette arsenic était connu bien avant la reconnaissance de ses éléments chimiques. Le IV c. Colombie-Britannique. e. Aristote a parlé d'une substance appelée « sandarak », que l'on croit maintenant avoir été realgar ou sulfure d'arsenic. Et en Colombie-Britannique Ier siècle. e. Pliniy Starshy et écrivains Pedany Dioscoride décrit auripigment – colorant ₂ S _3. Dans XI. n. e. différait trois variétés blanc "d'arsenic" (As ₄ O _6), jaune (As ₂ S ₃₎ et rouge (As ₄ S _4). L'élément lui – même sans doute été isolé au XIIIe siècle, Albert le Grand, qui a noté l'apparition de substances comme le métal lorsque Ars, aussi connu comme As ₂ S ₃ a été chauffé avec du savon et de l' eau. Mais la confiance dans le fait que le scientifique était naturel d'arsenic pur, non. La première preuve réelle de l'allocation de pur élément chimique est daté de 1649. pharmacien allemand Iogann Shreder préparé l'arsenic, le chauffant en présence de monoxyde de carbone. Plus tard, Nicolas Lemery, médecin et chimiste français a observé la formation de cet élément chimique en chauffant un mélange d'un oxyde, et les savons de potasse. Au début du XVIIIe siècle, l'arsenic était déjà connu comme un semi-métal unique.

prévalence

La croûte terrestre et est faible concentration en arsenic était de 1,5 ppm. Il se trouve dans le sol et les minéraux et peut entrer dans l'air, l'eau et le sol à cause du vent et de l'érosion de l'eau. En outre, un élément pénètre dans l'atmosphère provenant d'autres sources. Il en résulte que des éruptions volcaniques dans l'air est libéré environ 3.000. Arsenic t par an, les micro-organismes forment 20000. T metilarsina volatile par an, et à la suite de la combustion de combustibles fossiles dans la même période est allouée 80000. T.

Malgré le fait que les As – un poison mortel, il est une composante importante de la puissance de certains animaux et peut-être humain, bien que la dose nécessaire de ne pas dépasser 0,01 mg / jour.

L'arsenic est extrêmement difficile à traduire dans un état soluble dans l'eau ou volatile. Le fait qu'il est tout à fait mobile, signifie qu'une grande concentration de la substance dans un endroit quelconque ne peut pas apparaître. D'une part, ce qui est bon, mais l'autre – la facilité avec laquelle elle se propage, est la raison pour laquelle la contamination par l'arsenic devient un problème plus grave. En raison des activités humaines, principalement par l'exploitation minière et la fusion, élément chimique généralement immobile émigre, et maintenant il se trouve non seulement dans les lieux de sa concentration naturelle.

La quantité d'arsenic dans la croûte est d'environ 5 g par tonne. Dans l'espace, on estime que la concentration de 4 atomes par million d'atomes de silicium. Cet élément est largement distribué. Une petite quantité est présente à l'état natif. En règle générale, la formation d'arsenic de pureté 90-98% se produit en même temps que des métaux tels que l'antimoine et de l'argent. La majeure partie, cependant, est une partie de plus de 150 minéraux différents – sulfures, arséniures, sulphoarsenides et arsénite. Arsénopyrite FeAsS est l'un des plus courants minéraux-portant. D' autres composés d'arsenic commun – minéraux Réalgar As ₄ S _4, auripigment As ₂ S _3, FeAs loellingite et enargite ₂ Cu ₃ AsS _4. En outre l'oxyde d'arsenic commun. La plupart de ce matériel est un sous-produit de la fusion du cuivre, du plomb, du cobalt et des minerais d'or.

Dans la nature, il n'y a qu'un seul isotope stable de l' arsenic – ⁷⁵ As. Parmi les isotopes radioactifs artificiels libérés ⁷⁶ Comme c demi-vie de 26,4 heures arsenic 72., -74 et -76 sont utilisés dans le diagnostic médical.

La production industrielle et de l'utilisation

arsenic métallique arsénopyrite préparé par chauffage à 650-700 ° C, sans accès de l'air. Si arsénopyrite et d' autres minerais métalliques chauffés avec de l' oxygène, le Comme réagit facilement avec eux sous forme de composé se sublime facilement As ₄ O _6, également connu comme « arsenic blanc ». les vapeurs d'oxyde ont été recueillies et condensées, et ensuite re-purifié par sublimation. La plupart Comme il est produit par la réduction du carbone de l'arsenic blanc ainsi obtenu.

La consommation mondiale d'arsenic métallique est relativement faible – seulement quelques centaines de tonnes par an. Une grande partie de ce qui est consommé, vient de Suède. Il est utilisé dans la métallurgie en raison de ses propriétés métalloïdes. Environ 1% de l'arsenic est utilisé dans la fabrication de grenaille de plomb, car il améliore la rondeur des gouttelettes fondues. Les propriétés de l'alliage pour palier à base de plomb sont améliorées à la fois dans les caractéristiques thermiques et mécaniques lorsqu'ils contiennent environ 3% de l'arsenic. La présence de petites quantités de cet élément chimique tempère plomb alliages eux pour une utilisation dans les batteries et le blindage des câbles. Les petites impuretés sont la résistance à la corrosion augmentation de l'arsenic et les propriétés thermiques de cuivre et de laiton. Le produit chimique élémentaire pur que le bronze est utilisé pour appliquer des revêtements et des pièces pyrotechniques. Très arsenic trouve une application dans la technologie des semi-conducteurs, où il est utilisé avec le silicium et le germanium, ainsi que sous la forme d'arséniure de gallium (GaAs) dans les diodes, des lasers et des transistors.

comme composés

Etant donné que la valence de l'arsenic est 3 et 5, et il a plusieurs états d'oxydation -3 à 5, l'élément peut former divers types de composés. L'importance commerciale les plus importants de ses oxydes, base formes dont sont les As ₄ O ₆ et As ₂ O _5. l'oxyde arsénieux, communément appelé arsenic blanc, – un grillage de minerais sous-produit de cuivre, de plomb et de certains autres métaux, ainsi que des minerais de sulfure et de l'arsénopyrite. Il est la matière première pour la majorité des autres composés. En outre, il est utilisé dans les pesticides, l'agent utilisé dans décolorer la fabrication de verre et de conservation pour le cuir. pentoxyde d'arsenic est formée lorsqu'elle est exposée à l'oxydant (par exemple, l'acide nitrique) à l'arsenic blanc. Il est l'ingrédient principal des insecticides, des herbicides et l'adhésif pour le métal.

Arsine (AsH _3), le gaz toxique incolore constitué de l' hydrogène et de l' arsenic, – est une autre substance connue. La substance, appelée aussi un atome d'hydrogène arsenical sont préparés par hydrolyse d'arséniures de métaux, et la récupération du métal à partir de composés d'arsenic dans des solutions acides. Il a trouvé une application en tant que dopant dans les semi-conducteurs et des gaz toxiques combat. Dans l' agriculture, l' acide grande importance de l' arsenic (H ₃ AsO _4), l' arséniate de plomb (PbHAsO ₄₎ et l' arséniate de calcium [Ca ₃ (AsO _{4) 2],} qui sont utilisés pour stériliser le contrôle du sol et la lutte antiparasitaire.

élément chimique formant une pluralité de composés organiques – d'arsenic. Kakodin (CH _{3) 2} As-As _{(CH3) 2,} par exemple, utilisé dans la préparation d'un agent déshydratant largement utilisé (agent déshydratant) – acide cacodylique. composé organique complexe d'un élément utilisé dans le traitement de certaines maladies telles que la dysenterie amibienne provoquée par des micro-organismes.

propriétés physiques

Qu'est-ce que l'arsenic en termes de ses propriétés physiques? Dans son état le plus stable, il est de couleur gris acier solide cassant avec une faible conductivité thermique et électrique. Bien que certaines formes de Comme sont-comme le métal, son affectation à des non-métaux – une caractérisation plus précise de l'arsenic. Il existe d' autres types d'arsenic, mais ils ne sont pas très bien étudiés, en particulier sous forme métastable jaune, composé de molécules As _4, comme le phosphore blanc P _4. L' arsenic se sublime à une température de 613 ° C, et sous forme de vapeur , il existe en tant que molécules de As _4, qui ne se dissocient pas à une température d'environ 800 ° C dissociation complète des molécules sur le As ₂ a lieu à 1700 ° C

structure atomique et leur capacité à former des liaisons

formule arsenic électronique – 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ^{3 –} comme l' azote et le phosphore qui a cinq électrons dans l'enveloppe extérieure, mais il en diffère en présence de 18 électrons dans l'avant – dernière coquille au lieu de deux ou huit. L'addition de 10 charges positives dans le noyau au cours du remplissage 3d cinq orbitales provoque souvent diminution générale du nuage d'électrons et de plus en plus des éléments d'électronégativité. L'arsenic dans le tableau périodique peut être comparé à d'autres groupes, qui démontrent clairement cette tendance. Par exemple, il est généralement admis que le zinc est plus électronégatif que le magnésium et le gallium – que l'aluminium. Cependant, dans les groupes suivants, cette différence diminue, beaucoup ne sont pas d'accord avec le fait que l'Allemagne électronégativité de silicium, malgré l'abondance de preuves chimiques. Cette transition de 8 à membrane 18 cellules de phosphore à l'arsenic peut augmenter le électronégativité, mais il reste controversé.

Similarity Comme la coque extérieure et P indique qu'ils peuvent former trois liaisons covalentes par atome , en présence de paire d'électrons non liée supplémentaire. L'oxydation doit donc être 3 ou -3, en fonction de l'électronégativité par rapport mutuel. La structure de l'arsenic suggère également la possibilité d'utiliser un orbitales d externes pour l'expansion de l'octet qui permet à l'élément pour former des 5 liaisons. Il ne se réalise que dans la réaction avec du fluor. La présence d'une paire d'électrons libres pour la formation de composés complexes (par don d'électrons) Comme atome apparaît beaucoup plus petit que le phosphore et l'azote.

L'arsenic est stable dans l'air sec, mais dans un sol humide recouvert d'oxyde noir. Ses vapeurs sont facilement brûlés forment As ₂ O _3. Qu'est-ce que l'arsenic à l'état libre? Il est pratiquement pas exposé à l'eau, aux alcalis et aux acides non oxydants, mais est oxydé avec de l'acide nitrique à un état +5. L'arsenic réaction halogènes, soufre, et de nombreux métaux forment arséniures.

chimie analytique

La substance peut être détecté qualitativement l'arsenic en tant que précipités orpiment jaune sous l'action d'une solution d'acide chlorhydrique à 25%. Traces Comme, généralement déterminé par sa conversion en arsine qui peut être détecté par le test Mars. Arsine se décompose thermiquement pour former un miroir noir d'arsenic dans le tube étroit. Par le procédé sonde Gutzeit imprégné avec du chlorure de mercure sous l'action d'arsine sombre en raison de la précipitation du mercure.

caractéristiques toxicologiques arsenic

la toxicité cellulaire et ses dérivés sont largement varie dans une large gamme, de l'arsine extrêmement toxique et ses dérivés organiques simplement comme, qui est relativement inerte. C'est l'arsenic, ladite utilisation de ses composés organiques comme agents de guerre chimique (lewisite) et blister agent défoliant ( « bleu de l'agent » à base d'un mélange aqueux de 5% d'acide cacodylique, son sel de sodium 26%).

En général, les dérivés de cet élément chimique irriter la peau et provoquer une dermatite. En outre recommandé une protection contre l'inhalation de poussières contenant de l'arsenic, mais la plupart d'empoisonnement en cas d'ingestion. concentration maximale admissible de poussière en tant par journée de huit heures est de 0,5 mg / m ^3. Pour dose arsine est réduite à 0,05 partie par million. Outre l'utilisation des composés de l'élément chimique comme herbicides et pesticides, l'application de l'arsenic dans la pharmacologie a donné salvarsan – premier médicament efficace contre la syphilis.

Impact sur la santé

L'arsenic est l'un des éléments les plus toxiques. Composés inorganiques du produit chimique trouve naturellement en petites quantités. Les utilisateurs peuvent être exposés à l'arsenic par l'alimentation, l'eau et l'air. L'exposition peut également se produire au contact de la peau avec de la terre contaminée ou d'eau.

la teneur en arsenic est assez faible dans les aliments. Cependant, ses niveaux dans les poissons et les crustacés peuvent être très élevés, car ils absorbent l'élément actif chimique de l'eau dans laquelle ils vivent. Une quantité importante d'arsenic inorganique dans le poisson peut être un danger pour la santé humaine.

Les effets des substances sont également soumis aux personnes qui travaillent avec eux, vivent dans des maisons construites en bois traité avec eux, et sur les terres agricoles, qui, dans le passé utilisé des pesticides.

L'arsenic inorganique peut causer divers effets sur la santé tels que l'irritation de l'estomac et des intestins, une diminution de la production de globules rouges et blancs, le changement de la peau et une irritation des poumons. On suppose que l'absorption d'une quantité importante de cette substance peut augmenter les chances de développer un cancer, en particulier le cancer de la peau, du poumon, du foie et du système lymphatique.

Des concentrations très élevées d'arsenic inorganique sont la cause de l'infertilité et les fausses couches chez les femmes, la dermatite, diminution de la résistance aux infections, des problèmes cardiaques et des lésions cérébrales. En outre, cet élément chimique est susceptible d'endommager l'ADN.

Dose létale arsenic blanc est de 100 mg.

Le composé organique d'un élément ou d'un cancer, ou endommager le code génétique ne causent pas, mais des doses élevées peuvent causer des dommages à la santé humaine, de nature à provoquer des troubles nerveux ou la douleur dans l'abdomen.

comme propriétés

chimiques de base et les propriétés physiques d'arsenic suivantes:

• Numéro atomique – 33.
• poids atomique – 74,9216.
• Point de fusion moisissure grise – 814 ° C sous une pression de 36 atmosphères.
• Densité de la pourriture grise – 5,73 g / cm ³ à 14 ° C
• La densité de la forme jaune – 2,03 g / cm ³ à 18 ° C.
• formule arsenic électronique – 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p _^3.
• état d'oxydation – -3, 3, 5.
• Valency d'arsenic – 3, 5.