ما هو الزرنيخ؟ ميزات وخصائص وتطبيقات

الزرنيخ - المجموعة الكيميائية عنصر النيتروجين (المجموعة 15 في الجدول الدوري). هذه الرمادي بريق معدني مادة هشة (α-الزرنيخ) مع شعرية الكريستال منشور سداسي منتظم. عند تسخينها إلى 600 ° C والمتصعد. على التبريد، بخار، تعديل جديد - الزرنيخ الأصفر. فوق 270 ° C جميع ونتجه نحو الزرنيخ الأسود.

تاريخ الاكتشاف

والحقيقة أن هذا الزرنيخ كان معروفا قبل فترة طويلة من الاعتراف من العناصر الكيميائية. الرابع ج. BC. ه. تحدث أرسطو من مادة تسمى "sandarak"، الذي يعتقد الآن أن يكون تم رهج الغار، أو كبريتيد الزرنيخ. وفي القرن الثامن قبل الميلاد I. ه. وصف Pliniy Starshy والكتاب Pedany Dioscoride ثلاثي سلفيد الأرسنيك - صبغ _و2 S _3. في الحادي عشر في. ن. ه. اختلف ثلاثة أصناف "الزرنيخ" أبيض (كما ₄ O _{6) والأصفر} (كما ₂ S _3)، والأحمر (كما ₄ S _4). العنصر نفسه ربما تم عزل أول مرة في القرن الثالث عشر، ألبرت الكبير، الذي لاحظ ظهور مادة تشبه المعادن عندما آرس، المعروف أيضا باسم كما كانت ساخنة ₂ S ₃ بالصابون والماء. ولكن الثقة في حقيقة أن العالم الطبيعي والزرنيخ النقي، لا. أول دليل حقيقي من تخصيص النقي عنصر كيميائي مؤرخة في 1649. إعداد الصيدلي الألماني Iogann Shreder الزرنيخ وتسخينه في وجود أول أكسيد الكربون. في وقت لاحق نيكولاس ليميري، الطبيب الفرنسي والكيميائي لاحظ تشكيل هذا العنصر الكيميائي عن طريق تسخين خليط من أكسيد، والصابون البوتاس. في بداية القرن الثامن عشر، كان الزرنيخ بمكانة فريدة من نوعها شبه المعدنية.

انتشار

القشرة والأرض هو كان تركيز الزرنيخ منخفضة 1.5 جزء في المليون. انها وجدت في التربة والمعادن وقد تحصل في الهواء والماء والتربة بسبب الرياح والتعرية المائية. وعلاوة على ذلك، وهو عنصر يدخل الغلاف الجوي من مصادر أخرى. ونتيجة لانفجارات بركانية في الهواء يتم تحريرها عن 3000. T الزرنيخ سنويا، والكائنات الدقيقة تشكل 20000. T metilarsina تقلبا في السنة، ونتيجة لحرق الوقود الاحفوري في نفس الفترة تم تخصيص 80 ألف. T.

وعلى الرغم من أن و- السم القاتل، بل هو عنصر هام من عناصر قوة بعض الحيوانات وربما الإنسان، على الرغم من أن الجرعة اللازمة لا تتجاوز 0.01 ملغ / يوم.

الزرنيخ من الصعب للغاية أن تترجم إلى دولة للذوبان في الماء أو المتطايرة. حقيقة أنه هو المحمول تماما، يعني أن تركيز كبير من المادة في أي مكان واحد لا يمكن أن تظهر. من جهة، وهذا أمر جيد، ولكن من ناحية أخرى - السهولة التي ينتشر، هو السبب في أن تلوث بالزرنيخ أصبحت مشكلة أكبر. بسبب الأنشطة البشرية، وذلك أساسا من خلال التعدين والصهر، يهاجر عنصر الكيميائية عادة جامدة، والآن يمكن العثور عليها ليس فقط في الأماكن التركيز الطبيعي.

كمية الزرنيخ في القشرة حوالي 5 جرام للطن الواحد. في الفضاء، ويقدر أنها تركيز 4 ذرات لكل مليون ذرات السيليكون. يتم توزيع هذا العنصر على نطاق واسع. وهناك كمية صغيرة موجودة في الدولة الأم. عادة، وتشكيل 90-98٪ الزرنيخ نقاء تحدث جنبا إلى جنب مع المعادن مثل الرصاص والفضة. أكثر من ذلك، ومع ذلك، هو جزء من أكثر من 150 المعادن المختلفة - الكبريتيدات، arsenides، sulphoarsenides والزرنيخ. أرسينوبيريت FeAsS هي واحدة من المعادن والحاملة الأكثر شيوعا. مركبات الزرنيخ شيوعا أخرى - المعادن رهج الغار _و4 S _4، ثلاثي سلفيد الأرسنيك _و2 S _3، FEAS loellingite وenargite ₂ النحاس ₃ الحمار _4. أيضا أكسيد الزرنيخ المشترك. معظم هذه المواد هو نتيجة ثانوية لصهر النحاس والرصاص والكوبالت، وخامات الذهب.

في الطبيعة، هناك واحد فقط النظائر المستقرة من الزرنيخ - ⁷⁵ و. بين النظائر المشعة الاصطناعية سراح ⁷⁶ وج نصف حياة 26.4 ساعة. الزرنيخ-72، -74 -76 وتستخدم في التشخيص الطبي.

الإنتاج الصناعي واستخدام

الزرنيخ المعدني أرسينوبيريت عن طريق التسخين إلى 650-700 درجة مئوية أعدت دون وصول الهواء. إذا أرسينوبيريت والمعادن الأخرى خامات ساخنة مع الأكسجين، وكما يتفاعل بسهولة معهم في شكل مجمع يبخر بسهولة _و4 O _6، المعروف أيضا باسم "الزرنيخ الأبيض". تم جمع أبخرة أكسيد ومكثف، وبعد ذلك إعادة تنقيته عن طريق التسامي. الأكثر ويتم إنتاجه عن طريق خفض انبعاثات الكربون من الزرنيخ الأبيض وبالتالي تم الحصول عليها.

الاستهلاك العالمي من الزرنيخ المعدني صغير نسبيا - سوى بضع مئات من الأطنان سنويا. كثيرا ما يتم استهلاكه، ويأتي من السويد. يتم استخدامه في الصناعات المعدنية بسبب خصائص لافلز لها. يستخدم حوالي 1٪ من الزرنيخ في صناعة طلقة الرصاص، كما أنه يحسن كروية قطرات المنصهرة. يتم تحسين خصائص سبائك تحمل على أساس الرصاص على حد سواء في الخصائص الحرارية والميكانيكية عندما كانت تحتوي على حوالي 3٪ من الزرنيخ. وجود كميات صغيرة من هذا عنصر كيميائي في سبائك الرصاص الغضب لاستخدامها في بطاريات ودرع كابل. الشوائب الصغيرة هي الزرنيخ مقاومة زيادة التآكل والخصائص الحرارية من النحاس والنحاس الأصفر. وتستخدم المادة الكيميائية عنصري محض والبرونزية لتطبيق الطلاء والألعاب النارية. درجة عالية من الزرنيخ يجد التطبيق في تكنولوجيا أشباه الموصلات، حيث يتم استخدامه مع السيليكون والجرمانيوم، وكذلك في شكل زرنيخ الغاليوم (الغاليوم) في الثنائيات، وأشعة الليزر والترانزستورات.

كما المركبات

منذ الزرنيخ التكافؤ هو 3 و 5، ولها عدة ولايات الأكسدة من -3 إلى +5، العنصر قد تشكل أنواع مختلفة من المركبات. أهمية التجارية في أهم أكاسيد، الأساسية أشكال التي هي _و4 O _{6 وو2} O _5. أكسيد الأرسينوز، المعروف باسم الزرنيخ الأبيض، - نتيجة ثانوية تحميص خامات النحاس والرصاص وبعض المعادن الأخرى، وكذلك خامات كبريتيد وأرسينوبيريت. وهو مادة أولية بالنسبة للغالبية من المركبات الأخرى. وبالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه في المبيدات الحشرية، وتستخدم decolorizing عامل في صناعة الزجاج والمواد الحافظة للجلد. يتم تشكيل خامس أكسيد الزرنيخ عند تعرضها للأكسدة (على سبيل المثال، حمض النيتريك) للزرنيخ الأبيض. ذلك هو العنصر الرئيسي من المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب والمواد اللاصقة للمعادن.

الأرسين (الرماد _3)، غاز عديم اللون السامة التي تتكون من الهيدروجين والزرنيخ، - هو آخر مادة معروفة. وقبل التحلل من arsenides المعدنية، واستخلاص المعادن أعدت مادة، وتسمى أيضا الهيدروجين زرنيخي من مركبات الزرنيخ في الحلول الحمضي. وقد وجدت تطبيق كعامل إشابة في أشباه الموصلات والغازات السامة العسكري. في الزراعة، أهمية كبيرة حمض الزرنيخ (H ₃ اسو _4)، زرنيخات الرصاص (PbHAsO ₄₎ وزرنيخات الكالسيوم [كا ₃ (ASO _{4) 2]، والتي} تستخدم لتعقيم السيطرة التربة والآفات.

عنصر كيميائي تشكيل عدد وافر من المركبات العضوية - الزرنيخ. Kakodin (CH _{3) 2-كما و(CH3) 2،} على سبيل المثال، تستخدم في إعداد المستخدمة على نطاق واسع المجففة (عامل التجفيف) - حمض الكاكوديليك. مركب عضوي معقد من عنصر يستخدم في علاج بعض الأمراض مثل الدوسنتاريا الأميبية التي تسببها الكائنات الحية الدقيقة.

الخصائص الفيزيائية

ما هو الزرنيخ من حيث خصائصه الفيزيائية؟ في حالته الأكثر استقرارا، بل هو الفولاذ الصلب اللون الرمادي هش مع الموصلية الحرارية والكهربائية منخفضة. على الرغم من أن بعض أشكال كما هي المعادن مثل، مهمته لغير المعادن - توصيف أكثر دقة من الزرنيخ. وهناك أنواع أخرى من الزرنيخ، ولكنها ليست مدروسة جدا، شكل متبدل الاستقرار خصوصا الأصفر، وتتألف من جزيئات _و4، مثل الفوسفور الأبيض P _4. يبخر الزرنيخ عند درجة حرارة 613 ° C، ونتيجة لبخار كان موجودا كما الجزيئات _{و4، والتي} لا تنأى إلى درجة حرارة حوالي 800 درجة مئوية. التفكك الكامل للجزيئات على _و2 يقام في 1700 درجة مئوية.

التركيب الذري والقدرة على تشكيل روابط

صيغة الزرنيخ الإلكترونية - 1S ² 2S ² 2P ⁶ 3S ² 3P ⁶ 3D ¹⁰ 4S ² 4P ^{3 -} مثل النيتروجين والفوسفور الذي لديه خمسة إلكترونات في الغلاف الخارجي، لكنه يختلف عنهم في ظل وجود 18 الإلكترونات في وعاء قبل الأخيرة بدلا من اثنين أو ثمانية. إضافة 10 الشحنات الموجبة في النواة أثناء ملء خمسة مدارات 3D غالبا ما يسبب انخفاضا عاما من سحابة الإلكترون وزيادة العناصر الكهربية. الزرنيخ في الجدول الدوري يمكن مقارنة مع المجموعات الأخرى، والتي تبين بوضوح هذا النمط. على سبيل المثال، ومن المسلم به عموما أن الزنك هو أكثر كهربية من المغنيسيوم والغاليوم - من الألمنيوم. ومع ذلك، في المجموعة التالية، ويقلل هذا الاختلاف، والكثير منهم لا تتفق مع حقيقة أن ألمانيا الكهربية من السيليكون، على الرغم من وفرة الأدلة الكيميائية. هذا الانتقال من 8- لغشاء الخلية 18 من الفوسفور للزرنيخ يمكن أن تزيد من كهربية، ولكنها لا تزال مثيرة للجدل.

التشابه والغلاف الخارجي وP يشير إلى أنها يمكن أن تشكل ثلاث روابط تساهمية في ذرة في وجود إضافي زوج الإلكترون غير منضم. لذا يجب أن يكون الأكسدة +3 أو -3، اعتمادا على كهربية النسبي المتبادل. هيكل الزرنيخ كما تقترح إمكانية استخدام الخارجية د-المدارات لتوسيع الثماني التي تسمح للعنصر لتشكيل 5 العلاقات بين البلدين. ويتحقق ذلك إلا في رد فعل مع الفلور. وجود الزوج الإلكترون الحر لتشكيل المركبات المعقدة (عن طريق التبرع الإلكترون) كما هو الحال في ذرة يبدو أصغر بكثير من الفوسفور والنيتروجين.

الزرنيخ غير مستقرة في الهواء الجاف ولكن في رطبة مغطاة أكسيد الأسود. وحرقها الأبخرة بسهولة تشكيل _و2 O _3. ما هو الزرنيخ في دولة حرة؟ وعمليا لم تتعرض إلى الماء والقلويات والأحماض غير المؤكسدة، ولكن يتأكسد مع حمض النيتريك إلى حالة +5. منذ الزرنيخ تتفاعل الهالوجينات، والكبريت، والعديد من المعادن تشكيل arsenides.

الكيمياء التحليلية

المادة يمكن أن يتم الكشف عن نوعيا الزرنيخ كما يترسب على أوربيمنت الأصفر في إطار العمل من محلول حمض الهيدروكلوريك 25٪. آثار و، قررت عادة من قبل تحولها إلى الأرسين، والتي يمكن الكشف عنها بواسطة اختبار مارس. تتحلل الأرسين حراريا لتشكيل مرآة سوداء من الزرنيخ داخل أنبوب ضيق. من خلال طريقة غوتسايت التحقيق المشرب مع كلوريد الزئبق في إطار العمل من الأرسين مظلمة بسبب ترسب الزئبق.

الخصائص السمية الزرنيخ

سمية الخلايا ومشتقاته هي تختلف في نطاق واسع، من الأرسين سامة للغاية والمشتقات العضوية لمجرد و، وهي خاملة نسبيا على نطاق واسع. وقال استخدام المركبات العضوية باعتبارها عوامل الحرب الكيميائية (اللويزيت) وكيل المسقط نفطة ( "الأزرق وكيل" بناء على خليط مائي من 5٪ من حمض الكاكوديليك، 26٪ ملح الصوديوم منه) وهذا هو الزرنيخ.

بشكل عام، مشتقات هذا عنصر كيميائي تهيج الجلد ويسبب التهاب الجلد. كما أوصت الحماية من استنشاق الغبار التي تحتوي على الزرنيخ، ولكن يحدث معظم حالات التسمم عند تناولها. تركيز المسموح به الحد الأقصى لوفي الغبار يوميا لمدة ثماني ساعات هو 0.5 ملغ / م ^3. لجرعة الأرسين ينخفض إلى 0.05 جزء في المليون. إلى جانب استخدام المركبات من عنصر كيميائي كما مبيدات الأعشاب والحشرات، وتطبيق الزرنيخ في الصيدلة أسفرت سالفرسان - أولا المخدرات ناجحة ضد مرض الزهري.

تأثير على الصحة

الزرنيخ هو واحد من أهم العناصر السامة. وجدت المركبات غير العضوية المادة الكيميائية بشكل طبيعي في كميات صغيرة. قد تتعرض للمستخدمين الزرنيخ عن طريق الغذاء والماء والهواء. قد يحدث التعرض أيضا على اتصال الجلد مع التربة الملوثة أو الماء.

محتوى الزرنيخ منخفض جدا في الأطعمة. ومع ذلك، مستوياته في الأسماك والمحار يمكن أن تكون عالية جدا، لأنها تمتص عنصر نشط الكيميائي للمياه التي يعيشون فيها. وهناك كمية كبيرة من الزرنيخ غير العضوي في الأسماك قد يكون خطرا على صحة الإنسان.

آثار المواد تخضع للناس الذين يعملون معهم، يعيشون في بيوت مبنية من الخشب المعالج معهم، وعلى الأراضي الزراعية، والتي كانت في الماضي المبيدات أيضا.

الزرنيخ غير العضوي يمكن أن تتسبب في آثار صحية مختلفة مثل تهيج المعدة والأمعاء، وانخفاض إنتاج خلايا الدم الحمراء والبيضاء، تغيير الجلد، وتهيج الرئة. ومن المفترض أن امتصاص كمية كبيرة من هذه المادة يمكن أن تزيد من فرص الاصابة بسرطان النامية، خاصة سرطان الجلد والرئة والكبد والجهاز اللمفاوي.

تركيزات عالية جدا من الزرنيخ غير العضوي هي السبب في العقم والإجهاض في الإناث، التهاب الجلد، وخفض مقاومة الالتهابات، ومشاكل القلب وتلف في الدماغ. وعلاوة على ذلك، وهذا عنصر كيميائي قادر على إتلاف الحمض النووي.

القاتل جرعة الزرنيخ الأبيض هو 100 ملغ.

على مركب عضوي عنصر أو السرطان، أو تلف الشفرة الوراثية لا تسبب، ولكن جرعات عالية يمكن أن تسبب ضررا لصحة الإنسان، مثل أن يسبب اضطرابات عصبية أو ألم في البطن.

من الخصائص

الخصائص الفيزيائية للالزرنيخ التالية الكيميائية الأساسية و:

• العدد الذري - 33.
• الوزن الذري - 74،9216.
• نقطة الانصهار العفن الرمادي - 814 ° C عند ضغط 36 جوي.
• كثافة العفن الرمادي - 5.73 جم / سم ³ في 14 درجة مئوية.
• كثافة من النموذج الأصفر - 2.03 جم / سم ³ عند 18 درجة مئوية.
• صيغة الزرنيخ الإلكترونية - 1S 2S ^{2 2 2} 2P ⁶ 3S 3P ⁶ 3D ¹⁰ 4S ² 4P _^3.
• حالة الأكسدة - -3، +3، +5.
• التكافؤ الزرنيخ - 3 و 5.