Мышьяк – азот тобындағы химиялық элемент (периодтық жүйенің 15-тобы). Бұл ромбоэдрлік кристалдық торы бар металл жылтырлығы бар сынғыш зат (α-мышьяк) сұр. 600°C дейін қыздырғанда, сублиматтар ретінде. Бу салқындатылған кезде жаңа модификация пайда болады - сары мышьяк. 270°C жоғары температурада барлық As пішіндері қара мышьякқа айналады.
Табу тарихы
Мышьяк химиялық элемент ретінде танылмас бұрын белгілі болған. IV ғасырда. BC e. Аристотель қазір реалгар немесе мышьяк сульфиді деп есептелетін сандарак деп аталатын затты атап өтті. Ал 1 ғасырда б.з.б. e. жазушылар Плиний Аға және Педаниус Диоскорид орпиментті сипаттады - бояу As2S3. XI ғасырда. n. e. «мышьяктың» үш түрі ажыратылды: ақ (As4O6), сары (As2 S 3) және қызыл (4S4). Элементтің өзін алғаш рет 13 ғасырда Ұлы Альберт бөліп алған болуы мүмкін, ол мышьяк, басқа атауы As2S3 болған кезде металға ұқсас заттың пайда болуын атап өтті. , сабынмен жылытылды. Бірақ бұл табиғи ғалымның таза мышьяк алғанына сенімділік жоқ. Таза химиялық элементтің оқшаулануының алғашқы шынайы дәлелі1649 ж. Неміс фармацеті Иоганн Шредер мышьякты көмірдің қатысуымен оның оксидін қыздыру арқылы дайындады. Кейінірек француз дәрігері және химигі Николя Лемери осы химиялық элементтің оксиді, сабын және калий қоспасын қыздыру арқылы пайда болғанын байқады. 18 ғасырдың басында мышьяк бірегей жартылай металл ретінде белгілі болды.
Таралу
Жер қыртысында мышьяк концентрациясы төмен және 1,5 ppm құрайды. Ол топырақта және минералдарда кездеседі және жел және су эрозиясы арқылы ауаға, суға және топыраққа таралуы мүмкін. Сонымен қатар, элемент атмосфераға басқа көздерден түседі. Жанартаулардың атқылауы нәтижесінде ауаға жылына шамамен 3 мың тонна мышьяк, микроорганизмдер жылына 20 мың тонна ұшпа метиларзин түзеді, ал қазбалы отынды жағу нәтижесінде осы кезеңде 80 мың тонна бөлінеді..
Ас өлімге әкелетін улан екеніне қарамастан, қажетті доза тәулігіне 0,01 мг аспаса да, кейбір жануарлардың және мүмкін адамдардың диетасының маңызды бөлігі болып табылады.
Мышьякты суда еритін немесе ұшпа күйге айналдыру өте қиын. Оның айтарлықтай қозғалғыштығы заттың үлкен концентрациясының кез келген жерде пайда болмайтынын білдіреді. Бір жағынан, бұл жақсы, бірақ екінші жағынан, оның таралу жеңілдігі мышьякпен ластану проблемасына айналуының себебі болып табылады. Адамның іс-әрекетіне байланысты, негізінен тау-кен өндіру және балқыту арқылы қалыпты қозғалмайтын химиялық элемент қоныс аударады, ал қазір оны тек жерлерде ғана емес табуға болады.оның табиғи концентрациясы.
Жер қыртысындағы мышьяк мөлшері тоннасына 5 г шамасында. Ғарышта оның концентрациясы кремнийдің миллион атомына 4 атомға тең деп бағаланады. Бұл элемент кең таралған. Туған елде аз мөлшерде бар. Әдетте, тазалығы 90–98% мышьяк түзілімдері сурьма және күміс сияқты металдармен бірге кездеседі. Оның көп бөлігі, алайда, 150-ден астам әртүрлі минералдардың құрамына кіреді - сульфидтер, арсенидтер, сульфоарсенидтер және арсениттер. Арсенопирит FeAsS – құрамында As-құрамында кең таралған минералдардың бірі. Басқа кең таралған мышьяк қосылыстары реалгар минералдары As4S4, orpiment As2S 3, лелингит FeAs2 және энаргит Cu3AsS4. Мышьяк оксиді де кең таралған. Бұл заттың көп бөлігі мыс, қорғасын, кобальт және алтын кендерін балқытудың жанама өнімі болып табылады.
Табиғатта мышьяктың бір ғана тұрақты изотопы бар - 75As. Жасанды радиоактивті изотоптардың ішінде 76Жартылай ыдырау периоды 26,4 сағат болатын сияқты. Мышьяк-72, -74 және -76 медициналық диагностикада қолданылады.
Өнеркәсіптік өндіріс және қолдану
Металл мышьяк арсенопиритті ауасыз 650-700 °С қыздыру арқылы алынады. Егер арсенопирит және басқа металл кендері оттегімен қыздырылса, As онымен оңай қосылып, оңай сублимацияланатын As4O6, сондай-ақ белгілі сияқты «ақмышьяк». Оксидтің буы жиналып, конденсацияланады, кейінірек ресублимация арқылы тазартылады. As көп бөлігі ақ мышьяктан көміртекті қалпына келтіру арқылы өндіріледі.
Металл мышьяктың әлемдік тұтынуы салыстырмалы түрде аз – жылына небәрі бірнеше жүз тонна. Тұтынылатын заттардың көпшілігі Швециядан келеді. Металлоидтық қасиетіне байланысты металлургияда қолданылады. 1% жуық мышьяк қорғасын оқтауын өндіруде пайдаланылады, өйткені ол балқытылған тамшының дөңгелектігін жақсартады. Қорғасын негізіндегі мойынтіректер қорытпаларының қасиеттері олардың құрамында шамамен 3% мышьяк болған кезде термиялық және механикалық түрде жақсарады. Қорғасын қорытпаларында осы химиялық элементтің аз мөлшерінің болуы оларды батареялар мен кабельдік броньдарда пайдалану үшін қатайтады. Мышьяктың ұсақ қоспалары мыс пен жездің коррозияға төзімділігін және термиялық қасиеттерін арттырады. Таза түрінде химиялық элементтік As қола жалату үшін және пиротехникада қолданылады. Жоғары тазартылған мышьяк жартылай өткізгіш технологияда қолданылады, мұнда кремний мен германиймен бірге қолданылады, ал диодтарда, лазерлерде және транзисторларда галлий арсениді (GaAs) түрінде қолданылады.
Қосылымдар
Мышьяктың валенттілігі 3 және 5 болғандықтан және оның -3-тен +5-ке дейінгі бірқатар тотығу дәрежелері болғандықтан, элемент әртүрлі қосылыстарды түзе алады. Коммерциялық тұрғыдан ең маңыздысы оның оксидтері болып табылады, олардың негізгі формалары As4O6 және2O5. Мышьяк оксиді, әдетте ақ мышьяк деп аталады, мыс, қорғасын және кейбір басқа металдардың, сондай-ақ арсенопирит пен сульфидті кендердің күйдірілуінен алынатын жанама өнім. Бұл көптеген басқа қосылыстар үшін бастапқы материал. Сонымен қатар, ол пестицидтерде, шыны өндірісінде ағартқыш ретінде және теріге арналған консервант ретінде қолданылады. Мышьяк пентоксиді ақ мышьякқа тотықтырғыштың (мысалы, азот қышқылының) әсерінен түзіледі. Бұл инсектицидтердің, гербицидтердің және металл желімдерінің негізгі ингредиенті.
Арсин (AsH3), мышьяк пен сутектен тұратын түссіз улы газ, тағы бір белгілі зат. Мышьяк сутегі деп те аталатын зат металл арсенидтерінің гидролизі және қышқыл ерітінділеріндегі мышьяк қосылыстарынан металдарды тотықсыздандыру арқылы алынады. Ол жартылай өткізгіштерде қоспа ретінде және әскери улы газ ретінде қолданылды. Ауыл шаруашылығында мышьяк қышқылы (H3AsO4), қорғасын арсенаты (PbHAsO44 4 ) және кальций арсенаты [Ca3(AsO4)2
], олар топырақты зарарсыздандыру және зиянкестермен күресу үшін қолданылады.
Мышьяк – көптеген органикалық қосылыстар түзетін химиялық элемент. HowOne (CH3)2Қандай(CH3)2 , мысалы, кеңінен қолданылатын кептіргіш (құрғатқыш) – какодил қышқылын дайындауда қолданылады. Элементтің күрделі органикалық қосылыстары белгілі бір ауруларды емдеуде қолданылады, мысалы, амебты дизентерия,микроорганизмдерден туындаған.
Физикалық қасиеттері
Мышьяк физикалық қасиеттері бойынша нені білдіреді? Ең тұрақты күйінде ол сынғыш, болат сұр түсті қатты зат, жылу және электр өткізгіштігі төмен. As-тың кейбір формалары металға ұқсас болғанымен, оны бейметал ретінде жіктеу мышьяктың дәлірек сипаттамасы болып табылады. Мышьяктың басқа түрлері бар, бірақ олар жақсы зерттелмеген, әсіресе сары түсті метатұрақты түрі, As4 молекулаларынан тұрады, ақ фосфор P4. Мышьяк 613 °C температурада сублимацияланады және шамамен 800 °C дейін диссоциацияланбайтын As4 молекулалары сияқты бу түрінде болады. As2 молекулаларына толық диссоциация 1700 °C температурада жүреді.
Атомның құрылымы және байланыс түзу қабілеті
Мышьяктың электрондық формуласы 1s22s22p63s23p63d104s24p 3 - азот пен фосфорға ұқсайды, өйткені оның сыртқы қабатында бес электрон бар, бірақ олардан соңғы қабатта екі немесе сегіз емес, 18 электрон болуымен ерекшеленеді. Бес 3d орбитальдарды толтыру кезінде ядроға 10 оң зарядтың қосылуы көбінесе электронды бұлттың жалпы төмендеуін және элементтердің электртерістігінің жоғарылауын тудырады. Периодтық кестедегі мышьякты осы заңдылықты анық көрсететін басқа топтармен салыстыруға болады. Мысалы, мырыш бар деп жалпы қабылданғанмагнийге қарағанда электртеріс және алюминийге қарағанда галлий. Дегенмен, кейінгі топтарда бұл айырмашылық тарылады және көптеген химиялық дәлелдерге қарамастан, германий кремнийге қарағанда электртерістігімен келіспейді. Фосфордан мышьякқа 8-ден 18-элементтік қабықшаға ұқсас өту электртерістігін арттыруы мүмкін, бірақ бұл даулы болып қала береді.
As және P сыртқы қабықшасының ұқсастығы олардың қосымша байланыспаған электрон жұбының қатысуымен бір атомға 3 коваленттік байланыс түзе алатынын көрсетеді. Сондықтан тотығу дәрежесі салыстырмалы өзара электртерістілікке байланысты +3 немесе -3 болуы керек. Мышьяктың құрылымы сонымен қатар элементке 5 байланыс құруға мүмкіндік беретін октетті кеңейту үшін сыртқы d-орбиталды пайдалану мүмкіндігі туралы айтады. Ол тек фтормен әрекеттесу арқылы жүзеге асады. As атомында күрделі қосылыстардың түзілуіне арналған бос электрон жұбының болуы (электронды беру арқылы) фосфор мен азотқа қарағанда әлдеқайда азырақ.
Мышьяк құрғақ ауада тұрақты, ал ылғалды ауада ол қара оксидпен жабылады. Оның буы оңай жанып, As2O3 түзеді. Бос мышьяк дегеніміз не? Оған іс жүзінде су, сілтілер және тотықтырмайтын қышқылдар әсер етпейді, бірақ азот қышқылымен +5 күйге дейін тотығады. Галогендер, күкірт мышьякпен әрекеттеседі және көптеген металдар арсенидтер түзеді.
Аналитикалық химия
Мышьяк затын сапалы түрде 25% әсерінен тұнбаға түсетін сары түсті зат ретінде анықтауға болады.тұз қышқылының ерітіндісі. As іздері әдетте оны арсинге айналдыру арқылы анықталады, оны Марш сынағы арқылы анықтауға болады. Арсин термиялық ыдырайды, тар түтіктің ішінде қара мышьяк айнасын құрайды. Гутцейт әдісі бойынша сынап хлоридімен сіңдірілген зонд арсин әсерінен сынаптың бөлінуінен қарайып кетеді.
Мышьяктың токсикологиялық сипаттамасы
Элементтің және оның туындыларының уыттылығы өте улы арсин мен оның органикалық туындыларынан бастап салыстырмалы түрде инертті As-ға дейін кең ауқымда өзгереді. Оның органикалық қосылыстарын химиялық соғыс агенттері (люзит), везикант және дефолиант (5% какодил қышқылы мен оның 26% натрий тұзының су қоспасы негізіндегі көк агент) пайдалануы мышьяктың не екенін көрсетеді.
Жалпы, бұл химиялық элементтің туындылары теріні тітіркендіреді және дерматит тудырады. Сондай-ақ құрамында мышьяк бар шаңнан ингаляциялық қорғаныс ұсынылады, бірақ көбінесе улану оны жұтқанда болады. Сегіз сағаттық жұмыс күніндегі As-тың ең жоғары рұқсат етілген концентрациясы 0,5 мг/м3 құрайды. Арсин үшін доза 0,05 ppm дейін азаяды. Бұл химиялық элементтің қосылыстарын гербицидтер мен пестицидтер ретінде қолданудан басқа, фармакологияда мышьякты қолдану мерезге қарсы алғашқы сәтті дәрі-дәрмек сальварсанды алуға мүмкіндік берді.
Денсаулыққа әсері
Мышьяк – ең улы элементтердің бірі. Берілген химиялық заттардың бейорганикалық қосылыстарыЗаттар табиғи түрде аз мөлшерде болады. Адамдар мышьякпен тамақ, су және ауа арқылы әсер етуі мүмкін. Терінің ластанған топырақпен немесе сумен байланысы арқылы да әсер етуі мүмкін.
Тағамдағы мышьяк мөлшері өте төмен. Дегенмен, балық пен теңіз өнімдеріндегі деңгейлер өте жоғары болуы мүмкін, өйткені олар өмір сүретін судан химиялық заттарды сіңіреді. Балықтағы бейорганикалық мышьяктың айтарлықтай мөлшері адам денсаулығына қауіп төндіруі мүмкін.
Затпен жұмыс істейтін, онымен өңделген ағаштан салынған үйлерде және бұрын пестицидтер қолданылған ауылшаруашылық алқаптарында тұратын адамдар да затқа ұшырайды.
Бейорганикалық мышьяк адамның денсаулығына әртүрлі әсерлерді тудыруы мүмкін, мысалы, асқазан мен ішектің тітіркенуі, қызыл және ақ қан жасушаларының өндірісінің төмендеуі, терінің өзгеруі және өкпенің тітіркенуі. Бұл заттың айтарлықтай мөлшерін жұту қатерлі ісік, әсіресе тері, өкпе, бауыр және лимфа жүйесінің ісіктерінің даму мүмкіндігін арттыруы мүмкін деп есептеледі.
Бейорганикалық мышьяктың өте жоғары концентрациясы әйелдерде бедеулік пен түсік, дерматит, инфекцияларға төзімділіктің төмендеуі, жүрек проблемалары және мидың зақымдалуын тудырады. Сонымен қатар, бұл химиялық элемент ДНҚ-ны зақымдауы мүмкін.
Ақ мышьяктың өлімге әкелетін дозасы 100 мг.
Элементтің органикалық қосылыстары қатерлі ісік тудырмайды немесе генетикалық кодты зақымдамайды, бірақ жоғары дозаларжүйке аурулары немесе іштің ауыруы сияқты адам денсаулығына зиян келтіреді.
Сипаттар
Мышьяктың негізгі химиялық және физикалық қасиеттері келесідей:
- Атом нөмірі - 33.
- Атомдық салмағы 74,9216.
- Сұр қалыптың балқу температурасы 36 атмосфера қысымында 814 °C.
- Сұр тығыздық 5,73г/см3 14°C.
- Сары зеңнің тығыздығы 2,03 г/см3 18°C.
- Мышьяктың электрондық формуласы 1s22s22p63s23p63d104s24p 3 .
- Тотығу күйлері – -3, +3, +5.
- Мышьяк валенттілігі 3, 5.
