从高知社区知乎变
![]() | |||||||
Општа сво?ства | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Име, симбол | арсен, As | ||||||
У периодноме систему | |||||||
| |||||||
Атомски бро? (Z) | 33 | ||||||
Група, периода | група 15 (пниктогени), периода 4, | ||||||
Блок | p-блок | ||||||
Категори?а | металоид | ||||||
Рел. ат. маса (Ar) | 74,921595(6)[1] | ||||||
Ел. конфигураци?а | [Ar]3d104s24p3 | ||||||
по ?ускама | 2, 8, 18, 5 | ||||||
Физичка сво?ства | |||||||
Бо?а | металносива | ||||||
Агрегатно ста?е | чврсто | ||||||
Тачка топ?е?а | 1.090 K (817 °C) | ||||||
Тачка к?уча?а | 887 K (614 °C) | ||||||
Густина | 5.727 kg/m3 | ||||||
Моларна запремина | 12,95×10?3 m3 /mol | ||||||
Топлота фузи?е | 369,9 kJ/mol | ||||||
Топлота испарава?а | 34,76 kJ/mol | ||||||
Сп. топл. капацитет | 330 J/(kg*K) | ||||||
Атомска сво?ства | |||||||
Оксидациона ста?а | ±3, 5 | ||||||
Особине оксида | сред?е кисели | ||||||
Електронегативност | 2,18 (Полинг) 2,20 (Олред) | ||||||
Енерги?е ?онизаци?е | 1: 947,0 kJ/mol 2: 1.798 kJ/mol 3: 2.735 kJ/mol (остале) | ||||||
Атомски ради?ус | 115 (114) pm | ||||||
Ковалентни ради?ус | 119 pm | ||||||
Валсов ради?ус | 185 pm | ||||||
![]() | |||||||
Остало | |||||||
Кристална структура | ромбоедарска | ||||||
Топл. вод?ивост | 50 W/(m*K) W/(m·K) | ||||||
Сп. ел. вод?ивост | 3,45×106 S/m | ||||||
Мосова тврдо?а | 3,5 | ||||||
CAS бро? | 7440-38-2 | ||||||
Арсен (As, лат. arsenium) металоид ?е VA, групе.[2] Има четири изотопа: 73, 74, 75 и 76, од ко?их ?е посто?ан само 75.[3]
Заступ?ен ?е у зем?ино? кори у количини од 2,5 ppm (енгл. parts per million) у облику неколико минерала од ко?их ?е на?распростра?ени?и арсенопирит ко?и се често налази и у лежиштима пирита.
?егова ?еди?е?а су била позната ?ош у античко доба. У чистом облику први га ?е издво?ио алхемичар Алберт Велики у дванаестом веку, мада на то откри?е претенду?у и стари?и арапски алхемичари и кинески народни лекари.
Сигурно на?познати?е ?еди?е?е арсена ?е врло токсичан As2O3. Нетоксичне соли арсен(V) су састо?ци пестицида, као и додаци стаклу да?у?и му зеленкасту бо?у.

Биолошки знача? - неколико ензима ко?и су неопходни за живот садрже арсен. Арсен ?е ?едан од микроелемената и ?егова минимална дневна количина ?е веома ниска 0,04 милиграма. Соли арсена(III) су веома отровне и изазива?у рак. Смртоносна доза износи 50 милиграма. Соли арсена(V) су неотровне, али има?у ?ако бактерицидно де?ство. Ипак уноше?ем великих количина оне се нагомилава?у у организму и редуку?у се до токсичних соли арсена(III).
Арсен поседу?е две алотропске модификаци?е: прва модификаци?а- алфа ?е крх метал, ко?и бурно реагу?е са водом. Друга модификаци?а- бета ?е златне бо?е, много ма?е реактивна од алфа модификаци?е. Чист арсен се дода?е неким легурама челика, а и дода?е се силици?уму у електронско? индустри?и.
Истори?а
[уреди | уреди извор]Име елемента арсен изведено ?е непосредно из грчког αρσενικ?ν (arsenikón), израза ко?и ?е првобитно означавао минерал арсена аурипигмент. Споменут ?е ве? у 1. веку у делима грчког лекара и ботаничара Диоскорида. С друге стране, посто?е назнаке да реч потиче из сред?оперси?ског al-zarnik израза ко?и ?е првобитно означавао минерал арсена аурипигмент. Споменут ?е ве? у 1. веку у делима грчког лекара и ботаничара Диоскорида. С друге стране, посто?е назнаке да реч потиче из сред?оперси?ског arsenikós, што отприлике значи мушки, снажно. Тек од 19. века почи?е се користити данаш?и назив арсен. Симбол елемента As предложио ?е 1814. године ?акоб Берцели?ус.
Сматра се да се први контакти и употреба арсена од стране античких ?уди може доказати почев од 3. века п. н. е. У коси муми?е прона?ене у глечеру у Алпама назване Еци прона?ене су велике количине арсена, што у археолошком смислу представ?а доказ да се унесре?ени човек бавио прерадом бакра, ?ер су руде бакра често зага?ене арсеном. У класично? антици, арсен ?е био познат у облицима сулфида аурипигмента (As2S3) и реалгара (As4S4) ко?е ?е описао Теофраст, наследник Аристотела. Тако?е ?е и грчки филозоф Демокрит у 2. веку п. н. е. ?е знао за одре?ена ?еди?е?а арсена. Из папируса X из холандског града Ла?ден из 3. века може се зак?учити да се арсен користио за бо?е?е сребра у златну бо?у као и бакра у бело. Римски цар Калигула ?е наводно у 1. веку н. е. наредио про?екат за прав?е?е злата из (златножутог) аурипигмента. Алхемисти, ко?и су познавали ?еди?е?а арсена из античких радова попут Physica et Mystica, сматрали су да ?е арсен у неко? вези са живом и сумпором. арсен(III)-сулфид се тада користио као бо?а у молерским радовима и средство за депилаци?у, као и спо?аш?у и оралну примену код лече?а неких плу?них болести.

У сред?ем веку арсеник (арсен(III)-оксид) се могао на?и у испаре?има из бро?них ковачница и металуршких топионица. У чистом облику први га ?е издво?ио алхемичар Алберт Велики око 1250. године, путем редукци?е арсеника са уг?ом. Због тога се он традиционално сматра откривачем елемента, мада посто?е бро?ни докази да се елементарни арсен доби?ао и много рани?е. Парацелсус га ?е у 16. веку увео у медицину. Отприлике у исто време ?еди?е?а и лекови на бази арсена су описани у кинеско? енциклопеди?и Бенкао Гангму ко?у ?е саставио апотекар Ли Ши-?ен. Он ?е нарочито истицао ?егову употребу као пестицид на рижиним по?има.
У 17. веку холандски сликари су много користили жути аурипигмент као бо?у кра?евску жуту за сво?е радове. Пошто се пигмент током времена претвара у арсен(III)-оксид и мрви са платна, наста?у велике потешко?е при рестаурира?у тих слика. Од 1740-их година препарати од арсена почели су се успешно користити за бо?е?е и заштиту семена би?ака пре си?а?а. Додаци арсена су се додавали у ливено олово да би се таквим оловним легурама дала ве?а тврдо?а. Таква легура ?е нашла примену у производ?и оловне сачме. Иако ?е давно уочена отровност арсена и позната ?егова примена као убо?ити отров, почетком 19. века арсен ?е био ?едно од на?знача?ни?их средстава против астме. Основ за овакво кориште?е су биле приче у ко?има се Кинезима приписивало да користе арсен у комбинаци?и са дуваном за пуше?е, да би, како се веровало, плу?а била ?ака као ковачки мехови. Арсен се користио и у облику бакарних арсената у средствима за бо?е?е попут париског зеленог за израду тапета.[4][5] При пове?ано? влажности ова? пигмент се под утица?ем г?ивица плесни претварао у отровна испар?ива арсенова ?еди?е?а, ко?а су често водила до хроничног трова?а арсеном.
Арсен ?е нашао примену чак и рату: у Првом светском рату ?еди?е?а арсена су се користила у хеми?ским оруж?има као што су луизит и плави крст. Делу?у?и на кожу и плу?а жртава, ови отрови наносили су страховите болове и тешка телесна оште?е?а.
Распростра?еност
[уреди | уреди извор](Изложен у минеролошком музе?у Универзитета у Бону)

Арсен се у малим концентраци?ама до 10 ppm по?ав?у?е готово свуда у зем?ишту. У Зем?ино? кори присутан ?е у приближно? количини као урани?ум и германи?ум. У континентално? Зем?ино? кори просечна количина арсена износи око 1,7 ppm (eng. parts per million, делова на милион), а због сво?их литофилних особина (воли силикате) у гор?им сло?евима коре много ?е више заступ?ен него дуб?е у Зем?ино? кори (2 ppm у односу на 1,3 ppm у дуб?им сло?евима коре).[6] Арсен се налази на 53. месту табеле на?чеш?их хеми?ских елемената на Зем?и. Може се на?и у облику неколико минерала од ко?их ?е на?распростра?ени?и арсенопирит ко?и се често налази и у лежиштима пирита.
Арсен се у природи може на?и самородан, т?. у свом елементарном облику те га због тога Ме?ународна минеролошка асоци?аци?а (IMA) убра?а у минерале. Према систематици минерала по Струнцу (немачко говорно подруч?е, 9. изда?е) арсен ?е сврстан под системски бро? ?1.CA.05“ (елементи – полуметали (металоиди) и неметали – арсенова група елемената)[7] У стари?о? систематици (8. изда?е) арсен ?е био уврштен у групу I/B.01-10. У енглеском говорном подруч?у, по систематици минерала (Dana), елемент ?е уврштен у системску групу минерала ?01.03.01.01“.[8]
До 2011. године у свету ?е прона?ено око 330 налазишта самородног арсена[9] У Европи, самородног арсена има у Немачко? (на Шварцвалду у покра?ину Баден-Виртемберг, у Хесену, те у Тирингершко? шуми), Аустри?и, Шва?царско? (кантони Ааргау и Вале), Белги?и, Бугарско?, Финско?, Француско?, Грчко?, Итали?и, Ирско?, Норвешко?, По?ско?, Румуни?и, Шведско?, Словачко?, Шпани?и и Велико? Британи?и. Осим тога, прона?ен ?е и у Аустрали?и, Боливи?и, Чилеу, ?апану, Канади, Киргистану, Мадагаскару, Малези?и, Мароку, Монголи?и, Перуу и САД.
Ме?утим, много чеш?е од самородног елемента могу се на?и различити ме?уметални спо?еви са антимоном (алемонтит) и бакром (алгодонит), као и у облику разних минерала, ко?и у на?ве?ем обиму спада?у у класе сулфида и сулфосоли. До 2011. године у свету ?е откривено укупно 565 различитих арсенових минерала.[10] На?ве?а концентраци?а арсена у минералима измерена ?е, изме?у осталих, у минералу дурануситу (око 90%), затим минералима скутерудиту и арсенолиту (око 76%), мада су они врло ретки и тешко их ?е прона?и. Са друге стране, по целом свету су распростра?ени врло чести минерали арсенопирит, реалгар и аурипигмент. Осим ?их, познати су и минерали кобалтит, доме?кит (добио име по по?ском минерологу Игнасу Доме?ку), енаргит, герсдорфит, проустит, сперилит и сафлорит.
Особине
[уреди | уреди извор]Изотопи
[уреди | уреди извор]Познато ?е неколико вештачки доби?ених радиоактивних изотопа арсена са масеним бро?евима изме?у 65 и 87. Времена полураспада се кре?у изме?у 96 ms (код 66As) до 80,3 дана (код 73As). Природни арсен се састо?и иск?учиво од изотопа 75As, те ?е стога арсен мононуклидни (анизотопски) елемент. Одговара?у?е ?езгро атома арсена састо?и се из тачно 33 протона и 42 неутрона. Спин атомског ?езгра износ 3/2.
Структура
[уреди | уреди извор]Арсен пос?еду?е две алотропске модификаци?е: прва модификаци?а, алфа ?е крак метал, ко?и бурно реагу?е са водом. Друга модификаци?а, бета ?е златне бо?е, много ма?е реактивна од алфа модификаци?е. Чист арсен се дода?е неким легурама челика, а и се дода?е силици?уму у електрично? индустри?и.
?еди?е?а арсена
[уреди | уреди извор]Арсен гради два оксида:
Арсен(III) оксид (As2O3) - Познати?и ?е и по називу арсеник. Индустри?ски ?е на?важни?е ?еди?е?е арсена. Доби?а се прже?ем неке арсенове руде, на?чеш?е арсенопирита:
Има одлике безбо?не стакласте масе ко?а ста?а?ем поста?е непрозирна. ?ак ?е отров, али се и у малим количинама употреб?ава као лек. У вези са ?им су основане неке спекулаци?е у вези са смр?у Наполеона Бонапарте. Киселе и базне особине овог оксида су слабо изражене. Арсенатна киселина, ко?а се гради де?ством воде на арсен(III) оксид, показу?е слабо киселу реакци?у. Према томе, арсен (III)-оксид ?е амфотеран оксид, али са ?аче израженим киселим особинама.
Арсен(V)-оксид (As2O5) - Доби?а се када се арсениково? киселини одузме вода. Када се арсенатна киселина загрева 2 сата на око 210 °C доби?а се ова? арсенов оксид као бела, стакласта чврста супстанца ко?а се распли?у?е:
При загрева?у, распада се на арсен (III)-оксид и ослоба?а се кисеоник. Лако ?е растворан у води, ствара?у?и арсенатну киселину. Познато ?е неколико арсената од ко?их индустри?ски знача? има калци?ум-арсенат (Ca3(AsO4)2), ко?и су употреб?ава за уништава?е штеточина и натри?ум арсенат, Na2HAsO4?12 H2O ко?и се употреб?ава при штампа?у памучног платна.
Арсенитна киселина (H3AsO3) - Гради молекул пирамидалног облика са OH групама везаним за арсен. Слаба ?е киселина. Опасни?а ?е у свом анхидриду.
Арсенатна киселина (H3AsO4) - Безбо?на слаба киселина. Индустри?ске сврхе ове киселине су веома ограничене због ?ене отровности. Има улогу у облага?у неких дрва и за неке пестициде. Кориш?ена ?е и против трипанозоме, узрочника болести спава?а. Ова употреба ни?е била веома практична због велике количине потребне за дезинфикаци?у, ко?а би одала токсичне последице.
Референце
[уреди | уреди извор]- ^ Meija, J.; et al. (2016). ?Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305.
- ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6.
- ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Nau?na knjiga.
- ^ Paris Green pigment/poison. An example of the element Arsenic
- ^ TheFreeDictionary
- ^ K. H. Wedepohl: The composition of the continental crust, u: Geochimica et Cosmochimica Acta (1995) 59/7, str. 1217–1232.
- ^ IMA/CNMNC List of Mineral Names - Gold Архивирано на веб-са?ту Wayback Machine (20. март 2009) (engl., PDF 1,8 MB; str. 17)
- ^ Gaines, Richard V.; H. Catherine Skinner; Foord, Eugene E.; Mason, Brian; Rosenzweig, Abraham (1997). Dana's New Mineralogy (8 изд.). John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-19310-4.
- ^ Mindat - Localities for Arsenic
- ^ Webmineral - Mineral Species sorted by the element As (Arsenic)
Литература
[уреди | уреди извор]- Emsley, John (2011). ?Arsenic”. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. стр. 47—55. ISBN 978-0-19-960563-7.
- Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II изд.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.
- Rieuwerts, John (2015). The Elements of Environmental Pollution. Abingdon and New York, Routledge. ISBN 978-0-41-585920-2.
- Whorton, James G. University Press (2011). The Arsenic Century. Oxford. ISBN 978-0-19-960599-6.
Спо?аш?е везе
[уреди | уреди извор]- CTD's Arsenic page and CTD's Arsenicals page from the Comparative Toxicogenomics Database
- A Small Dose of Toxicology
- Arsenic in groundwater Book on arsenic in groundwater by IAH's Netherlands Chapter and the Netherlands Hydrological Society
- Contaminant Focus: Arsenic Архивирано на веб-са?ту Wayback Machine (1. септембар 2009) by the EPA.
- Environmental Health Criteria for Arsenic and Arsenic Compounds, 2001 by the WHO.
- ?Evaluation of the carcinogenicity of arsenic and arsenic compounds”. doi:10.1080/10934520600873571. by the IARC.
- National Institute for Occupational Safety and Health – Arsenic Page
- Arsenic at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)