Arseniku është një element kimik i grupit të azotit (grupi 15 i tabelës periodike). Kjo është një substancë e brishtë (α-arseniku) gri me një shkëlqim metalik me një rrjetë kristalore rombohedrale. Kur nxehet në 600°C, si sublimohet. Kur avulli ftohet, shfaqet një modifikim i ri - arseniku i verdhë. Mbi 270°C, të gjitha format kthehen në arsenik të zi.
Historia e zbulimit
Arseniku njihej shumë kohë përpara se të njihej si një element kimik. Në shekullin IV. para Krishtit e. Aristoteli përmendi një substancë të quajtur sandarak, e cila tani besohet të jetë realgar, ose sulfid arseniku. Dhe në shekullin e 1 pas Krishtit. e. shkrimtarët Plini Plaku dhe Pedani Dioskorides përshkruan orpimentin - bojën si2S3. Në shekullin XI. n. e. u dalluan tre lloje të "arsenikut": e bardhë (As4O6), e verdhë (As2 S 3) dhe e kuqe (As4S4). Vetë elementi ndoshta u izolua për herë të parë në shekullin e 13-të nga Alberti i Madh, i cili vuri në dukje shfaqjen e një substance të ngjashme me metalin kur arseniku, një emër tjetër As2S3 , u ngroh me sapun. Por nuk ka siguri që ky shkencëtar natyror ka marrë arsenik të pastër. Dëshmia e parë autentike e izolimit të një elementi të pastër kimikdatë 1649. Farmacisti gjerman Johann Shrëder përgatiti arsenikun duke ngrohur oksidin e tij në prani të qymyrit. Më vonë, Nicolas Lemery, një mjek dhe kimist francez, vëzhgoi formimin e këtij elementi kimik duke ngrohur një përzierje të oksidit të tij, sapunit dhe potasit. Nga fillimi i shekullit të 18-të, arseniku njihej tashmë si një gjysmëmetal unik.
Prevalenca
Në koren e tokës, përqendrimi i arsenikut është i ulët dhe arrin në 1.5 ppm. Ndodh në tokë dhe minerale dhe mund të lëshohet në ajër, ujë dhe tokë përmes erozionit të erës dhe ujit. Përveç kësaj, elementi hyn në atmosferë nga burime të tjera. Si rezultat i shpërthimeve vullkanike, rreth 3 mijë ton arsenik lëshohen në ajër në vit, mikroorganizmat formojnë 20 mijë ton metilarsinë të paqëndrueshme në vit, dhe si rezultat i djegies së lëndëve djegëse fosile, 80 mijë tonë çlirohen në të njëjtën periudhë..
Pavarësisht faktit se si një helm vdekjeprurës, është një pjesë e rëndësishme e dietës së disa kafshëve dhe ndoshta edhe njerëzve, megjithëse doza e kërkuar nuk kalon 0.01 mg/ditë.
Arseniku është jashtëzakonisht i vështirë për t'u shndërruar në një gjendje të tretshme në ujë ose të paqëndrueshme. Fakti që është mjaft i lëvizshëm do të thotë që përqendrimet e mëdha të substancës në çdo vend nuk mund të shfaqen. Nga njëra anë, kjo është e mirë, por nga ana tjetër, lehtësia me të cilën përhapet është arsyeja pse ndotja me arsenik po bëhet një problem në rritje. Për shkak të aktiviteteve njerëzore, kryesisht përmes minierave dhe shkrirjes, një element kimik normalisht i palëvizshëm migron dhe tani ai mund të gjendet jo vetëm në vendepërqendrimi i tij natyror.
Sasia e arsenikut në koren e tokës është rreth 5 g për ton. Në hapësirë, përqendrimi i tij vlerësohet në 4 atome për milion atome silikoni. Ky element është i përhapur. Një sasi e vogël është e pranishme në shtetin vendas. Si rregull, formacionet e arsenikut me një pastërti 90-98% gjenden së bashku me metale të tilla si antimoni dhe argjendi. Shumica e tij, megjithatë, përfshihet në përbërjen e më shumë se 150 mineraleve të ndryshëm - sulfide, arsenide, sulfoarsenide dhe arsenite. Arsenopiriti FeAsS është një nga mineralet më të zakonshme As-mbartës. Komponime të tjera të zakonshme të arsenikut janë mineralet realgar Si4S4, orpiment As2S 3, lellingite FeAs2 dhe enargite Cu3AsS4. Oksidi i arsenikut është gjithashtu i zakonshëm. Shumica e kësaj substance është një nënprodukt i shkrirjes së mineraleve të bakrit, plumbit, kob altit dhe arit.
Në natyrë, ekziston vetëm një izotop i qëndrueshëm i arsenikut - 75As. Ndër izotopet radioaktive artificiale, dallohet 76Si me gjysmëjetën prej 26,4 orë. Arseniku-72, -74 dhe -76 përdoren në diagnostikimin mjekësor.
Prodhimi dhe aplikimi industrial
Arseniku metalik përftohet duke ngrohur arsenopiritin në 650-700 °C pa ajër. Nëse arsenopiriti dhe mineralet e tjera metalike nxehen me oksigjen, atëherë As hyn lehtësisht në kombinim me të, duke formuar As4O6, i njohur gjithashtu si "e bardhëarsenik". Avulli i oksidit mblidhet dhe kondensohet, dhe më vonë pastrohet me ri-sublimim. Shumica e As prodhohet nga reduktimi i karbonit nga arseniku i bardhë i përftuar në këtë mënyrë.
Konsumi botëror i arsenikut metalik është relativisht i vogël - vetëm disa qindra tonë në vit. Shumica e asaj që konsumohet vjen nga Suedia. Përdoret në metalurgji për shkak të vetive të tij metaloid. Rreth 1% arsenik përdoret në prodhimin e eshtrave të plumbit, pasi përmirëson rrumbullakësinë e pikës së shkrirë. Vetitë e lidhjeve mbajtëse me bazë plumbi përmirësohen si termikisht ashtu edhe mekanikisht kur ato përmbajnë rreth 3% arsenik. Prania e një sasie të vogël të këtij elementi kimik në lidhjet e plumbit i forcon ato për t'u përdorur në bateri dhe armaturë kabllore. Papastërtitë e vogla të arsenikut rrisin rezistencën ndaj korrozionit dhe vetitë termike të bakrit dhe bronzit. Në formën e tij të pastër, elementi kimik As përdoret për veshjen me bronz dhe në piroteknikë. Arseniku shumë i pastruar gjen përdorim në teknologjinë gjysmëpërçuese, ku përdoret me silikon dhe germanium, dhe në formën e arsenidit të galiumit (GaAs) në dioda, lazer dhe transistorë.
Lidhje si
Meqenëse valenca e arsenikut është 3 dhe 5, dhe ka një numër gjendjesh oksidimi nga -3 në +5, elementi mund të formojë lloje të ndryshme përbërjesh. Më të rëndësishmet komercialisht janë oksidet e tij, format kryesore të të cilave janë As4O6 dheSi2O5. Oksidi i arsenikut, i njohur zakonisht si arseniku i bardhë, është një nënprodukt i pjekjes së xeheve të bakrit, plumbit dhe disa metaleve të tjera, si dhe mineraleve të arsenopiritit dhe sulfurit. Është materiali fillestar për shumicën e komponimeve të tjera. Përveç kësaj, përdoret në pesticide, si zbardhues në prodhimin e qelqit dhe si ruajtës për lëkurën. Pentoksidi i arsenikut formohet nga veprimi i një agjenti oksidues (p.sh. acidi nitrik) mbi arsenikun e bardhë. Është përbërësi kryesor në insekticidet, herbicidet dhe ngjitësit e metaleve.
Arsina (AsH3), një gaz helmues pa ngjyrë i përbërë nga arseniku dhe hidrogjeni, është një tjetër substancë e njohur. Substanca, e quajtur edhe hidrogjen arseniku, fitohet nga hidroliza e arsenideve të metaleve dhe reduktimi i metaleve nga komponimet e arsenikut në tretësirat acidike. Ai ka gjetur përdorim si një dopant në gjysmëpërçuesit dhe si një gaz helmues ushtarak. Në bujqësi, acidi arsenik (H3AsO4), arsenati i plumbit (PbHAsO44 4 ) dhe arsenat kalciumi [Ca3(AsO4)2
], të cilat përdoren për të sterilizuar tokën dhe kontrollin e dëmtuesve.
Arseniku është një element kimik që formon shumë komponime organike. HowOne (CH3)2As−As(CH3)2 , për shembull, përdoret në përgatitjen e një desiccant (desicant) të përdorur gjerësisht - acid kakodilik. Komponimet organike komplekse të elementit përdoren në trajtimin e sëmundjeve të caktuara, për shembull, dizenteria amebike,shkaktuar nga mikroorganizmat.
Vetitë fizike
Çfarë është arseniku për sa i përket vetive fizike? Në gjendjen e tij më të qëndrueshme, është një lëndë e ngurtë gri e brishtë, çeliku me përçueshmëri të ulët termike dhe elektrike. Megjithëse disa forma të As janë të ngjashme me metalin, klasifikimi i tij si jometal është një karakterizim më i saktë i arsenikut. Ka lloje të tjera arseniku, por ato nuk janë studiuar mirë, veçanërisht forma e verdhë metastabile, e përbërë nga molekula As4, të ngjashme me fosforin e bardhë P4. Arseniku sublimohet në 613 °C dhe ekziston si avull si molekula Si4 që nuk shpërndahen deri në rreth 800 °C. Disociimi i plotë në molekulat As2 ndodh në 1700 °C.
Struktura e atomit dhe aftësia për të formuar lidhje
Formula elektronike e arsenikut është 1s22s22p63s23p63d104s24p 3 - i ngjan azotit dhe fosforit në atë që ka pesë elektrone në shtresën e jashtme, por ndryshon nga ato duke pasur 18 elektrone në shtresën e parafundit në vend të dy ose tetë. Shtimi i 10 ngarkesave pozitive në bërthamë gjatë mbushjes së pesë orbitaleve 3d shpesh shkakton një ulje të përgjithshme të resë elektronike dhe një rritje të elektronegativitetit të elementeve. Arseniku në tabelën periodike mund të krahasohet me grupe të tjera që tregojnë qartë këtë model. Për shembull, përgjithësisht pranohet se zinku ështëmë elektronegativ se magnezi dhe galiumi se alumini. Megjithatë, në grupet e mëvonshme, ky ndryshim ngushtohet, dhe shumë nuk pajtohen se germani është më elektronegativ se silikoni, pavarësisht nga bollëku i provave kimike. Një tranzicion i ngjashëm nga lëvozhga me 8 në 18 elementë nga fosfori tek arseniku mund të rrisë elektronegativitetin, por kjo mbetet e diskutueshme.
Ngjashmëria e shtresës së jashtme të As dhe P sugjeron që ato mund të formojnë 3 lidhje kovalente për atom në prani të një çifti elektronik shtesë të palidhur. Prandaj, gjendja e oksidimit duhet të jetë +3 ose -3, në varësi të elektronegativitetit relativ të ndërsjellë. Struktura e arsenikut flet gjithashtu për mundësinë e përdorimit të orbitalit të jashtëm d për të zgjeruar oktetin, i cili lejon elementin të formojë 5 lidhje. Realizohet vetëm me reaksion me fluorin. Prania e një çifti elektronik të lirë për formimin e komponimeve komplekse (nëpërmjet dhurimit të elektroneve) në atomin As është shumë më pak e theksuar sesa në fosfor dhe azot.
Arseniku është i qëndrueshëm në ajër të thatë, por në ajrin e lagësht mbulohet me oksid të zi. Avulli i tij digjet lehtësisht, duke formuar si2O3. Çfarë është arseniku i lirë? Praktikisht nuk ndikohet nga uji, alkalet dhe acidet jooksiduese, por oksidohet nga acidi nitrik në një gjendje +5. Halogjenet, squfuri reagojnë me arsenikun dhe shumë metale formojnë arsenide.
Kimi analitike
Substanca arseniku mund të zbulohet në mënyrë cilësore si një orpiment i verdhë që precipiton nën ndikimin e 25%tretësirë e acidit klorhidrik. Gjurmët e As në përgjithësi përcaktohen duke e kthyer atë në arsine, e cila mund të zbulohet duke përdorur testin Marsh. Arsina dekompozohet termikisht, duke formuar një pasqyrë të zezë arseniku brenda një tubi të ngushtë. Sipas metodës Gutzeit, një sondë e ngopur me klorur merkuri, nën ndikimin e arsinës, errësohet për shkak të çlirimit të merkurit.
Karakteristikat toksikologjike të arsenikut
Toksiciteti i elementit dhe derivateve të tij ndryshon gjerësisht në një gamë të gjerë, nga arsina jashtëzakonisht helmuese dhe derivatet e tij organike tek thjesht As, e cila është relativisht inerte. Përdorimi i përbërjeve të tij organike si agjentë të luftës kimike (lewizit), vezikant dhe defoliant (Agent Blue i bazuar në një përzierje ujore prej 5% acid kakodilik dhe 26% të kripës së tij të natriumit) na tregon se çfarë është arseniku.
Në përgjithësi, derivatet e këtij elementi kimik irritojnë lëkurën dhe shkaktojnë dermatit. Rekomandohet gjithashtu mbrojtja me thithje kundër pluhurit që përmban arsenik, por shumica e helmimeve ndodhin kur gëlltitet. Përqendrimi maksimal i lejuar i As në pluhur për një ditë pune tetë-orëshe është 0.5 mg/m3. Për arsinën, doza reduktohet në 0.05 ppm. Përveç përdorimit të përbërjeve të këtij elementi kimik si herbicide dhe pesticide, përdorimi i arsenikut në farmakologji bëri të mundur marrjen e salvarsanit, ilaçi i parë i suksesshëm kundër sifilizit.
Efektet në shëndet
Arseniku është një nga elementët më toksikë. Përbërjet inorganike të një kimikati të caktuarSubstancat gjenden natyrshëm në sasi të vogla. Njerëzit mund të ekspozohen ndaj arsenikut nëpërmjet ushqimit, ujit dhe ajrit. Ekspozimi mund të ndodhë edhe nëpërmjet kontaktit të lëkurës me tokë ose ujë të kontaminuar.
Përmbajtja e arsenikut në ushqim është mjaft e ulët. Megjithatë, nivelet në peshk dhe ushqim deti mund të jenë shumë të larta pasi ato thithin kimikatet nga uji ku jetojnë. Sasi të konsiderueshme të arsenikut inorganik në peshq mund të përbëjnë rrezik për shëndetin e njeriut.
Njerëzit që punojnë me këtë substancë, jetojnë në shtëpi të ndërtuara nga druri i trajtuar me të dhe në toka bujqësore ku janë përdorur pesticide në të kaluarën, gjithashtu janë të ekspozuar ndaj kësaj substance.
Arseniku inorganik mund të shkaktojë efekte të ndryshme shëndetësore te njerëzit, si acarim të stomakut dhe zorrëve, ulje të prodhimit të qelizave të kuqe dhe të bardha të gjakut, ndryshime të lëkurës dhe acarim të mushkërive. Besohet se marrja e sasive të konsiderueshme të kësaj substance mund të rrisë shanset e zhvillimit të kancerit, veçanërisht kancerit të lëkurës, mushkërive, mëlçisë dhe sistemit limfatik.
Përqendrimet shumë të larta të arsenikut inorganik shkaktojnë infertilitet dhe abort tek gratë, dermatit, reduktim të rezistencës ndaj infeksioneve, probleme të zemrës dhe dëmtim të trurit. Përveç kësaj, ky element kimik mund të dëmtojë ADN-në.
Doza vdekjeprurëse e arsenikut të bardhë është 100 mg.
Përbërjet organike të elementit nuk shkaktojnë kancer ose dëmtim të kodit gjenetik, por doza të larta mund tëshkaktojnë dëm për shëndetin e njeriut, si për shembull shkaktimi i çrregullimeve nervore ose dhimbje barku.
Properties As
Vetitë kryesore kimike dhe fizike të arsenikut janë si më poshtë:
- Numri atomik - 33.
- Pesha atomike është 74,9216.
- Pika e shkrirjes së mykut gri është 814 °C në një presion prej 36 atmosferash.
- Densiteti gri 5,73g/cm3 në 14°C.
- Densiteti i mykut të verdhë 2,03 g/cm3 në 18°C.
- Formula elektronike e arsenikut është 1s22s22p63s23p63d104s24p 3 .
- Gjendjet e oksidimit – -3, +3, +5.
- Valenca e arsenikut është 3, 5.
