Арсен — хемиски елемент со симбол Аѕ и атомски број 33. Арсенот се јавува во многу минерали, обично во комбинација со сулфур и метали , но исто така и како чист елементарен кристал. Арсенот е металоид. Има различни алотропи, но само сивата форма, која има метален изглед, е важна за индустријата.
Примарната употреба на арсенот е во легури на олово (на пример, кај акумулатори и муниција). Арсенот е обичен n-тип на допант во полупроводнички електронски уреди, а оптоелектронското соединение галиум арсенид е вториот најчесто користен полупроводник по легиран силициум . Арсенот и неговите соединенија, особено триоксидот, се користат во производството на пестициди , третирани производи од дрво, хербициди и инсектициди. Овие апликации опаѓаат поради токсичноста на арсенот и неговите соединенија.
Неколку видови бактерии можат да користат соединенија на арсен како респираторни метаболити. Ретките количества на арсен се суштински диететски елементи кај стаорци, хрчаци, кози, кокошки и веројатно други видови. Улогата во човечкиот метаболизам не е позната. Anke M. Arsenic. Во: Mertz W. ed., Trace elements in human and Animal Nutrition, 5th ed. Орландо, Флорида: Академски печат, 1986, 347-372; Uthus EO, Едукација за арсенска есенцијалност, Животна средина. Geochem. Здравство, 1992, 14: 54-56; Uthus EO, суштинско значење на арсен и фактори кои влијаат на нејзината важност. Во: Chappell WR, Abernathy CO, Cothern CR eds, Arsenic Exposure and Health. Нортвуд, Велика Британија: Наука и технологија писма, 1994, 199-208. Сепак, труењето со арсен се јавува во повеќеклеточниот живот, ако количините се поголеми отколку што е потребно. Контаминацијата на арсен на подземните води е проблем што влијае на милиони луѓе ширум светот.
Агенцијата за заштита на животната средина на Соединетите Држави наведува дека сите форми на арсен се сериозен ризик за здравјето на луѓето. Агенцијата на САД за токсични супстанции и регистар на болести го рангирал арсенот како број 1 во Приоритетната список на опасни супстанции од 2001 година на локациите Суперфунд. Арсенот е класифициран како канцерогена група-А .
Особености
Физички одлики лево|мини| Кристална структура вообичаена за Sb , AsSb и сива As Трите најчести алотропи на арсен се сив, жолт и црн арсен, при што најчеста е сивата боја. Сивиот арсен (α-As, вселенската група R m бр. 166) донесува двослојна структура составена од многу испреплетени, изнемоштени, шестчлени прстени. Поради слабото поврзување помеѓу слоевите, сивиот арсен е кршлив и има релативно ниска цврстина на Mohs од 3,5. Најблиските и следните најблиски соседи формираат искривен октаедричен комплекс, при што трите атоми во истиот двослој се малку поблиски од трите атоми во следниот. Ова релативно блиско пакување доведува до висока густина од 5,73 г/см3 . Сивиот арсен е полуметал , но станува полупроводник со опсег од 1,2-1,4 eV ако се аморфизира. Сивиот арсен е исто така најстабилна форма. Жолтиот арсен е мек и восочен, и нешто слично на тетрафосфорот ( </br> ). Двата имаат четири атоми распоредени во тетрахерална структура во која секој атом е врзан за секој од другите три атоми со единечна врска. Оваа нестабилна алотропа, молекуларна, е најстарата нестабилна, најмалку густа и најтоксична. Цврсто жолтиот арсен се произведува со брзо ладење на пареата на арсенот, . Брзо се трансформира во сив арсен од светлина. Жолтата форма има густина од 1,97 г/см3 . Црниот арсен е сличен во структурата на црниот фосфор . Црниот арсен, исто така, може да се формира со ладење на пареата на околу 100-220 °C. Тој е стаклен и кршлив. Исто така е сиромашен електричен проводник. Факти на елементите на арсен . chemicool.com
Изотопи Арсен се јавува во природата како моноизотопски елемент , составен од еден стабилен изотоп , 75 As. Од 2003 година, исто така, се синтетизирани најмалку 33 радиоизотопи , кои се движат со атомска маса од 60 до 92. Најстабилниот од овие е 73 Аѕ, со полуживот од 80.30 дена. Сите други изотопи имаат полуживот под еден ден, со исклучок на 71 As ( t 1/2 = 65,30 часа), 72 As ( t 1/2 = 26,0 часа), 74 As ( t 1/2 = 17,77 дена ), 76 As ( t 1/2 = 1.0942 дена), и 77 As ( t 1/2 = 38.83 часа). Изотопите кои се полесни од стабилната 75 Аѕ, имаат тенденција да се распаѓаат со β + распаѓање , а оние кои се потешки имаат тенденција да се распаѓаат со β - распаѓање , со неколку исклучоци.
Опишани се најмалку 10 јадрени изомери , кои се движат со атомска маса од 66 на 84. Најстабилниот изомер на арсен е 68м. Аѕ со полуживот од 111 секунди.
Хемија Арсенот има слични електронегативности и јонизирачки енергии до својот посветол фосфор на конгенита и како таква лесно формира ковалентни молекули со повеќето неметали. Иако е стабилен на сув воздух, арсенот формира златно-бронзена смола при изложеност на влажност која на крајот станува црна површина. Гринвуд и Ерншоу, стр. 552-4 Кога се загрева во воздух, арсенот оксидира до арсен триоксид ; гасовите од оваа реакција имаат мирис сличен на лук. Овој мирис може да биде откриен на впечатливи минерали на арсенид како арсенопирит со чекан. Гори во кислород за да формира арсенов триоксид и арсен пентоксид , кои имаат иста структура како и попознатите соединенија на фосфор и во флуор за да се добие пентафлуорид од арсен. Арсен (и некои соединенија на арсен) се сублимираат при затоплување при атмосферски притисок, претворање директно во гасовита форма без мешачка течна состојба на . Тројната точка е 3,63 MPa и . Арсенот прави арсенска киселина со концентрирана азотна киселина , арсенна киселина со разредена азотна киселина и арсен триоксид со концентрирана сулфурна киселина ; сепак, не реагира со вода, алкали или не-оксидирачки киселини. Арсен реагира со метали за да формира арсениди , иако тие не се јонски соединенија кои го содржат As 3- јон, бидејќи формирањето на таков анјон ќе биде високо ендотермички, па дури и арсенидите од групата 1 имаат својства на интерметални соединенија. Како германиум , селен и бром , кои како арсен го наследиле 3d транзиционата серија , арсенот е многу помалку стабилен во оксидациската состојба на групата на +5 отколку неговите вертикални соседи фосфор и антимон, а со тоа и арсен пентоксид и арсенска киселина се потентни оксидирачи.
Соединенија Соединенијата на арсен во некои аспекти личат на оние на фосфор кој ја зафаќаат истата група (столб) од периодниот систем. Најчестите оксидациски состојби за арсен се: -3 во арсенидите, кои се легури-како интерметални соединенија, +3 во арсенитите, и +5 во арсенатите и повеќето органогенски соединенија. Арсен, исто така, се врзува лесно за себе како што се гледа на As јоните во минералниот скутертурит . Во состојбата на оксидација +3, арсенот е типично пирамидален поради влијанието на слободниот електронски пар.
Неоргански соединенија Едно од наједноставните соединенија на арсен е трихидрид, високо токсичен, запалив, пирофорен арсин (АѕН3). Ова соединение генерално се смета за стабилно, бидејќи на собна температура се распаѓа бавно. На температури од 250-300 °C распаѓањето на арсен и водород е брзо. Гринвуд и Ерншоу, стр. 557-8 Неколку фактори, како што се влажноста , присуството на светлина и одредени катализатори (имено алуминиум ), ја олеснуваат постапката на распаѓање. Тој се оксидира лесно во воздухот за да формира арсен триоксид и вода, а аналогните реакции се одвиваат со сулфур и селен наместо кислород .
Арсенот формира безбојни кристални оксиди Аѕ 2 O 3 („бел арсен“) и As 2 O 5 кои се хигроскопски и лесно растворливи во вода за да формираат кисели раствори. Арсенска (V) киселина е слаба киселина, а солите се нарекуваат арсенати , Гринвуд и Ерншоу, стр. 572-8 најчестата контаминација на арсен од подземните води и проблем кој влијае на многу луѓе. Синтетичките арсенати вклучуваат (багрем водороден арсенат, кисел бакар арсенат), калциум арсенат и олово водороден арсенат. Овие три се користат како земјоделски инсектициди и отрови.
Чекорите на протонација помеѓу арсенат и арсенска киселина се слични на оние помеѓу фосфатот и фосфорната киселина. За разлика од фосфорната киселина, арсенската киселина е навистина триазична, со формулата As (OH) 3. Гринвуд и Ерншоу, стр. 572-8
Познат е широк спектар на сулфурни соединенија на арсен. Орипмент ( As 2 S 3 ) и реаргар ( As 4 S 4 ) се мало изобилство и порано биле користени како пигменти за сликање. Во As 4 S 10 , арсенот има формална состојба на оксидација од +2 во As 4 S 4 која има As-As обврзници, така што вкупната ковалентност на As е сè уште 3. Двата орименти и реаргар, како и As 4 S 3 , имаат аналози на селен; аналогниот As 2 Te 3 е познат како минерален калгоорлиот , и анјон As 2 Te - познат е како лиганд во кобалтните комплекси. Гринвуд и Ерншоу, стр. 578-83
Сите трихалиди на арсен (III) се добро познати, освен астатидот, кој е непознат. Арсен пентафлуорид (AsF 5 ) — единствениот важен пентахалид, кој ја рефлектира пониската стабилност на оксидациската состојба на +5; дури , тоа е многу силен флуорирачки и оксидирачки агенс. (Пентахлоридот е стабилен само под -50 °C, при што температурата се распаѓа на трихлорид, ослободувајќи го хлорниот гас. )
Легури Арсенот се користи како елемент од групата 5 во III-V полупроводниците галиум арсенид, индиум арсенид и алуминиум арсенид . Бројот на валентни електрони на GaAs е ист како парот на Si атоми, но структурата на бендот е сосема поинаква, што резултира во различни обемни својства. Други арсенски легури го вклучуваат II-V полупроводничкиот кадмиум арсенид .
Органоорганични соединенија лево|мини| Триметиларин Познати се голем број на органогенски соединенија. Неколку беа развиени како хемиски агенти за војна за време на Првата светска војна, вклучувајќи везиканти, како што се луизит и враќање агнеси, како што се адамит. Какодилна киселина, која е од историски и практичен интерес, произлегува од метилација на арсен триоксид, реакција која нема аналогија во фосфорната хемија. Всушност, какодилот беше првото органометално познато соединение (иако арсенот не е вистински метал) и беше именуван од грчкиот збор κακωδἰα "смрдеа" за својот офанзивен мирис; тоа е многу отровно. Гринвуд, стр. 584 Појавување и производство мини|Голем примерок од самороден арсен Арсенот е застапен со околу 0,00015 % од Земјината кора, и е 53-ти елемент по застапеност. Типичните концентрати на арсен во заднината не надминуваат 3 мг/м3 во атмосферата; 100 мг/ кг во почвата; и 10 μг/Л во слатката вода.
Минералите со формулата MAsS и MAs 2 (M = Fe , Ni , Co ) се доминантни комерцијални извори на арсен, заедно со реалгар (минерал од арсен сулфид) и самороден (елементарен) арсен. Илустративен минерал е арсенопирит (Fe As S), кој е структурно поврзан со железен пирит. Многу минерали кои содржат Аѕ се познати. Арсенот, исто така, се јавува во различни органски форми во животната средина. мини| Арсенот во 2006 г. Во 2014 година, Кина беше врвен производител на бел арсен со речиси 70% светски удел, по што следеа Мароко, Русија и Белгија, според Британското геолошко истражување и Геолошкото истражување на САД. Повеќето операции за рафинирање на арсен во САД и Европа се затворени поради загриженоста за животната средина. Арсенот се наоѓа во топилницата од топи од бакар, злато и олово и се обновува првенствено од прашина од бакар.
За печење арсенопирит во воздухот, арсенот се сублимира како арсен (III) оксид, оставајќи железни оксиди, додека печењето без воздух резултира со производство на сив арсен. Понатамошното прочистување од сулфур и други халкогени се постигнува со сублимација во вакуум, во водородна атмосфера, или со дестилација од стопена мешавина од олово-арсен. +Произведен арсен триоксид во 2014 г. Место Земја Количество (тони) 1 25.000 2 8.800 3 1.500 4 1.000 5 52 6 45 — Вкупно 36.400
Историја мини|Realgar мини|Алхемиски симбол за арсен