Arsenik, nitrojen grubunun kimyasal bir elementidir (periyodik tablonun 15. grubu). Bu, eşkenar dörtgen kristal kafesli metalik parlaklığa sahip kırılgan bir maddedir (α-arsenik) gridir. 600°C'ye ısıtıldığında As süblimleşir. Buhar soğutulduğunda yeni bir değişiklik belirir - sarı arsenik. 270°C'nin üzerinde, tüm As formları siyah arseniğe dönüşür.
Keşif geçmişi
Arsenik, kimyasal bir element olarak tanınmadan çok önce biliniyordu. IV yüzyılda. M. Ö e. Aristoteles, şimdi realgar veya arsenik sülfür olduğuna inanılan sandarak adlı bir maddeden bahsetti. Ve 1. yüzyılda M. Ö. e. Yazarlar Yaşlı Pliny ve Pedanius Dioscorides orpimenti tanımladılar - boya As2S3. XI yüzyılda. n. e. üç çeşit "arsenik" ayırt edildi: beyaz (As4O6), sarı (As2 S 3) ve kırmızı (As4S4). Elementin kendisi muhtemelen ilk olarak 13. yüzyılda, arsenicum olduğunda metal benzeri bir maddenin ortaya çıktığını belirten Büyük Albert tarafından izole edildi, başka bir isim As2S3 , sabunla ısıtıldı. Ancak bu doğa bilimcinin saf arsenik aldığına dair bir kesinlik yok. Saf bir kimyasal elementin izolasyonunun ilk gerçek kanıtı1649 tarihli. Alman eczacı Johann Schroeder, arseniği kömürün varlığında oksitini ısıtarak hazırladı. Daha sonra Fransız doktor ve kimyager Nicolas Lemery, oksit, sabun ve potas karışımını ısıtarak bu kimyasal elementin oluşumunu gözlemledi. 18. yüzyılın başlarında, arsenik zaten eşsiz bir yarı metal olarak biliniyordu.
Yaygınlık
Yer kabuğunda arsenik konsantrasyonu düşüktür ve 1,5 ppm'dir. Toprakta ve minerallerde oluşur ve rüzgar ve su erozyonu yoluyla havaya, suya ve toprağa salınabilir. Ayrıca element atmosfere başka kaynaklardan girer. Volkanik patlamalar sonucunda yılda yaklaşık 3 bin ton arsenik havaya salınmakta, mikroorganizmalar yılda 20 bin ton uçucu metilarsin oluşturmakta ve aynı dönemde fosil yakıtların yanması sonucu 80 bin ton civarında salınmaktadır..
Ölümcül bir zehir olmasına rağmen, gerekli doz 0.01 mg/gün'ü geçmese de bazı hayvanların ve muhtemelen insanların diyetinin önemli bir parçasıdır.
Arseniğin suda çözünür veya uçucu hale dönüştürülmesi son derece zordur. Oldukça hareketli olması, maddenin herhangi bir yerde büyük konsantrasyonlarının görünemeyeceği anlamına gelir. Bir yandan bu iyidir, ancak diğer yandan yayılma kolaylığı, arsenik kirliliğinin giderek artan bir sorun haline gelmesinin nedenidir. İnsan faaliyetleri nedeniyle, özellikle madencilik ve eritme yoluyla, normalde hareketsiz bir kimyasal element göç eder ve şimdi sadece yerlerde bulunmaz.doğal konsantrasyonu.
Yer kabuğundaki arsenik miktarı ton başına yaklaşık 5 gr. Uzayda, konsantrasyonunun milyon silikon atomu başına 4 atom olduğu tahmin edilmektedir. Bu unsur yaygındır. Yerel durumda küçük bir miktar mevcuttur. Kural olarak, antimon ve gümüş gibi metallerle birlikte% 90-98 saflıkta arsenik oluşumları bulunur. Bununla birlikte, çoğu, 150'den fazla farklı mineralin - sülfitler, arsenikler, sülfoarsenitler ve arsenitlerin - bileşimine dahil edilir. Arsenopirit FeAsS, en yaygın As içeren minerallerden biridir. Diğer yaygın arsenik bileşikleri realgar mineralleridir As4S4, orpiment As2S 3, lellingite FeAs2 ve Cu3AsS4 enerjilendirin. Arsenik oksit de yaygındır. Bu maddenin çoğu bakır, kurşun, kob alt ve altın cevherlerinin eritilmesinin bir yan ürünüdür.
Doğada, arsenik için tek bir kararlı izotop vardır - 75As. Yapay radyoaktif izotoplar arasında 7626,4 saatlik yarılanma ömrü ile öne çıkıyor. Arsenik-72, -74 ve -76 tıbbi teşhiste kullanılıyor.
Endüstriyel üretim ve uygulama
Metal arsenik, arsenopiritin havasız 650-700 °C'ye ısıtılmasıyla elde edilir. Arsenopirit ve diğer metalik cevherler oksijenle ısıtılırsa, As onunla kolayca birleşerek kolayca süblimleşen As4O6 oluşturur, ayrıca bilinen "beyaz" gibiarsenik". Oksit buharı toplanır ve yoğunlaştırılır ve daha sonra yeniden süblimasyon ile saflaştırılır. Çoğu As, bu şekilde elde edilen beyaz arsenikten karbonun indirgenmesiyle üretilir.
Dünya metalik arsenik tüketimi nispeten küçüktür - yılda sadece birkaç yüz ton. Tüketilenin çoğu İsveç'ten geliyor. Metaloid özelliklerinden dolayı metalurjide kullanılır. Erimiş damlanın yuvarlaklığını iyileştirdiği için kurşun bilye üretiminde yaklaşık %1 arsenik kullanılır. Kurşun bazlı yatak alaşımlarının özellikleri, yaklaşık %3 arsenik içerdiklerinde hem termal hem de mekanik olarak iyileşir. Kurşun alaşımlarında bu kimyasal elementin az miktarda bulunması, pillerde ve kablo zırhlarında kullanım için onları sertleştirir. Küçük arsenik safsızlıkları, bakır ve pirincin korozyon direncini ve termal özelliklerini arttırır. Saf haliyle, kimyasal element As, bronz kaplama ve piroteknikte kullanılır. Yüksek derecede saflaştırılmış arsenik, silikon ve germanyum ile birlikte kullanıldığı yarı iletken teknolojisinde ve diyotlarda, lazerlerde ve transistörlerde galyum arsenit (GaAs) formunda kullanım bulur.
Bağlantılar
Arseniğin değeri 3 ve 5 olduğundan ve -3 ile +5 arasında bir dizi oksidasyon durumuna sahip olduğundan, element çeşitli türlerde bileşikler oluşturabilir. Ticari olarak en önemlileri, ana formları As4O6 ve2O5 olarak. Genellikle beyaz arsenik olarak bilinen arsenik oksit, bakır, kurşun ve diğer bazı metallerin yanı sıra arsenopirit ve sülfür cevherlerinin kavrulmasının bir yan ürünüdür. Diğer bileşiklerin çoğu için başlangıç malzemesidir. Ayrıca pestisitlerde, cam üretiminde ağartma maddesi olarak ve deriler için koruyucu olarak kullanılır. Arsenik pentoksit, beyaz arsenik üzerinde oksitleyici bir maddenin (örneğin nitrik asit) etkisiyle oluşur. Böcek öldürücülerin, herbisitlerin ve metal yapıştırıcıların ana bileşenidir.
Arsenik ve hidrojenden oluşan renksiz zehirli bir gaz olan
Arsine (AsH3), bilinen başka bir maddedir. Arsenik hidrojen olarak da adlandırılan madde, metal arsenitlerin hidrolizi ve arsenik bileşiklerinden metallerin asit çözeltilerinde indirgenmesiyle elde edilir. Yarı iletkenlerde katkı maddesi ve askeri zehirli gaz olarak kullanım alanı bulmuştur. Tarımda, arsenik asit (H3AsO4), kurşun arsenat (PbHAsO44 4 ) ve kalsiyum arsenat [Ca3(AsO4)2
], toprağı sterilize etmek ve haşere kontrolünü sağlamak için kullanılır.
Arsenik, birçok organik bileşik oluşturan kimyasal bir elementtir. HowOne (CH3)2As−As(CH3)2 , örneğin, yaygın olarak kullanılan bir kurutucu (kurutucu) - kakodilik asidin hazırlanmasında kullanılır. Elementin karmaşık organik bileşikleri, örneğin amipli dizanteri gibi bazı hastalıkların tedavisinde kullanılır.mikroorganizmaların neden olduğu.
Fiziksel özellikler
Fiziksel özellikleri açısından arsenik nedir? En kararlı durumunda, düşük termal ve elektrik iletkenliğine sahip kırılgan, çelik gibi gri bir katıdır. As'ın bazı formları metal benzeri olmasına rağmen, onu metal olmayan olarak sınıflandırmak arsenik için daha doğru bir karakterizasyondur. Arseniğin başka türleri de vardır, ancak bunlar iyi çalışılmamıştır, özellikle beyaz fosfora benzer As4 moleküllerinden oluşan sarı yarı kararlı form P4. Arsenik 613 °C'de süblimleşir ve yaklaşık 800 °C'ye kadar ayrışmayan As4 molekülleri olarak bir buhar olarak bulunur. As2 moleküllerine tam ayrışma 1700 °C'de gerçekleşir.
Atomun yapısı ve bağ oluşturma yeteneği
Arseniğin elektronik formülü 1s22s22p63s23p63d104s24p 3 - , dış kabuğunda beş elektronu olması bakımından nitrojen ve fosfora benzer, ancak sondan bir önceki kabukta iki veya sekiz yerine 18 elektrona sahip olmasıyla onlardan farklıdır. Beş 3d orbitali doldururken çekirdeğe 10 pozitif yükün eklenmesi, genellikle elektron bulutunda genel bir azalmaya ve elementlerin elektronegatifliğinde bir artışa neden olur. Periyodik tablodaki arsenik, bu modeli açıkça gösteren diğer gruplarla karşılaştırılabilir. Örneğin, çinkonun genel olarak kabul edilmektedir.magnezyumdan daha elektronegatif, galyum ise alüminyumdan daha elektronegatiftir. Bununla birlikte, sonraki gruplarda, bu fark daralır ve birçok kimyasal kanıta rağmen, germanyumun silikondan daha elektronegatif olduğu konusunda hemfikir değildir. 8-elementli kabuktan fosfordan arseniğe benzer bir geçiş elektronegatifliği artırabilir, ancak bu hala tartışmalıdır.
As ve P'nin dış kabuğunun benzerliği, ek bir bağlanmamış elektron çifti varlığında atom başına 3 kovalent bağ oluşturabileceklerini gösterir. Bu nedenle oksidasyon durumu, göreceli karşılıklı elektronegatifliğe bağlı olarak +3 veya -3 olmalıdır. Arseniğin yapısı ayrıca, elementin 5 bağ oluşturmasını sağlayan okteti genişletmek için dış d-orbitalini kullanma olasılığından da bahseder. Sadece flor ile reaksiyona girerek gerçekleşir. As atomunda (elektron bağışı yoluyla) karmaşık bileşiklerin oluşumu için bir serbest elektron çiftinin varlığı, fosfor ve nitrojenden çok daha az belirgindir.
Arsenik kuru havada stabildir, ancak ıslak havada siyah oksitle kaplanır. Buharı kolayca yanar ve As2O3 oluşturur. Serbest arsenik nedir? Su, alkaliler ve oksitleyici olmayan asitlerden pratik olarak etkilenmez, ancak nitrik asit tarafından +5 durumuna oksitlenir. Halojenler, kükürt arsenik ile reaksiyona girer ve birçok metal arsenit oluşturur.
Analitik kimya
Arsenik maddesi, %25'in etkisi altında çöken sarı bir orpiment olarak niteliksel olarak tespit edilebilir.hidroklorik asit çözeltisi. As izleri genellikle, Marsh testi kullanılarak tespit edilebilen arsine dönüştürülerek belirlenir. Arsin termal olarak ayrışır ve dar bir borunun içinde siyah bir arsenik aynası oluşturur. Gutzeit yöntemine göre, arsin etkisi altında cıva klorür emdirilmiş bir prob, cıva salınımı nedeniyle kararır.
Arseniğin toksikolojik özellikleri
Elementin ve türevlerinin toksisitesi, son derece zehirli arsin ve organik türevlerinden, nispeten inert olan basit As'a kadar geniş bir aralıkta büyük farklılıklar gösterir. Organik bileşiklerinin kimyasal savaş ajanları (lewisite), vesikant ve yaprak dökücü (Agent Blue %5 kakodilik asit ve %26 sodyum tuzunun sulu karışımına dayalı) olarak kullanılması bize arseniğin ne olduğunu söyler.
Genel olarak, bu kimyasal elementin türevleri cildi tahriş eder ve dermatite neden olur. Arsenik içeren toza karşı inhalasyon koruması da önerilir, ancak çoğu zehirlenme yutulduğunda meydana gelir. Sekiz saatlik bir iş günü için tozdaki As'ın izin verilen maksimum konsantrasyonu 0,5 mg/m3'dir. Arsin için doz 0,05 ppm'ye düşürülür. Bu kimyasal elementin bileşiklerinin herbisit ve pestisit olarak kullanılmasına ek olarak, arseniğin farmakolojide kullanılması frengiye karşı ilk başarılı ilaç olan salvarsan elde edilmesini mümkün kılmıştır.
Sağlık etkileri
Arsenik en zehirli elementlerden biridir. Belirli bir kimyasalın inorganik bileşikleriMaddeler doğal olarak küçük miktarlarda bulunur. İnsanlar arseniğe yiyecek, su ve hava yoluyla maruz kalabilirler. Maruz kalma, kirlenmiş toprak veya su ile cilt teması yoluyla da gerçekleşebilir.
Gıdalardaki arsenik içeriği oldukça düşüktür. Ancak, yaşadıkları sudaki kimyasalları emdikleri için balık ve deniz ürünlerindeki seviyeler çok yüksek olabilir. Balıklardaki önemli miktarda inorganik arsenik insan sağlığı için risk oluşturabilir.
Madde ile çalışan kişiler, bu madde ile işlem görmüş ahşaptan yapılmış evlerde ve geçmişte pestisit kullanılan tarım arazilerinde yaşayanlar da maddeye maruz kalmaktadır.
İnorganik arsenik insanlarda mide ve bağırsak tahrişi, kırmızı ve beyaz kan hücrelerinin üretiminin azalması, cilt değişiklikleri ve akciğer tahrişi gibi çeşitli sağlık etkilerine neden olabilir. Bu maddenin önemli miktarlarda yutulmasının kanser, özellikle cilt, akciğer, karaciğer ve lenfatik sistem kanserleri geliştirme şansını artırabileceğine inanılmaktadır.
Çok yüksek konsantrasyonlarda inorganik arsenik, kadınlarda kısırlığa ve düşüklere, dermatite, enfeksiyonlara karşı direncin azalmasına, kalp sorunlarına ve beyin hasarına neden olur. Ayrıca bu kimyasal element DNA'ya zarar verebilir.
Beyaz arseniğin öldürücü dozu 100 mg'dır.
Elementin organik bileşikleri kansere neden olmaz veya genetik koda zarar vermez, ancak yüksek dozlar kansere neden olabilir.sinir bozukluklarına veya karın ağrısına neden olmak gibi insan sağlığına zarar vermek.
Özellikler As
Arseniğin temel kimyasal ve fiziksel özellikleri aşağıdaki gibidir:
- Atom numarası - 33.
- Atom ağırlığı 74.9216.
- Gri kalıbın erime noktası 36 atmosfer basınçta 814 °C'dir.
- Gri Yoğunluk 5,73g/cm3 14°C'de.
- Sarı küf yoğunluğu 2,03 g/cm3 18°C'de.
- Arseniğin elektronik formülü 1s22s22p63s23p63d104s24p 3 .
- Oksidasyon durumları – -3, +3, +5.
- Arsenik değeri 3, 5.
