Арсен

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Jump to navigation Jump to search
Емблема за пояснителна страница Тази статия е за химичния елемент. За селото във Воденско, Гърция вижте Арсен (дем Въртокоп).

Арсен
Арсен – метално сив
Метално сив
Спектрални линии на арсен
ГерманийАрсенСелен
P

As

Sb
Периодична система
Общи данни
Име, символ, № Арсен, As, 33
Група, период, блок 154p
Химическа серия металоид
Електронна конфигурация [Ar] 3d10 4s2 4p3
e- на енергийно ниво 2, 8, 18, 5
CAS номер 7440-38-2
Свойства на атома
Атомна маса 74,9216 u
Атомен радиус (изч.) 115 (114) pm
Ковалентен радиус 119±4 pm
Радиус на ван дер Ваалс 185 pm
Степен на окисление 5, 4, 3, 2, 1[1], −1, −2, −3
Оксид As2O5 и As2O3 (умерено киселинни)
Електроотрицателност
(Скала на Полинг)
2,18
Йонизационна енергия I: 947 kJ/mol
II: 1798 kJ/mol
III: 2735 kJ/mol
IV: 4837 kJ/mol
(още)
Физични свойства
Агрегатно състояние твърдо вещество
Алотропи жълт, черен, сив арсен
Кристална структура тригонална
Плътност 5727 kg/m3
Температура на топене 887 K (614 °C) (сублимира)
Моларен обем 1,3082×10-6 m3/mol
Тройна точка 1090 K; 3,628×106 Pa [2]
Специф. топлина на топене 24,44 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение 34,76 kJ/mol
P (Pa) 1 10 102 103 104 105
T (K) 553 596 646 706 781 874
Специф. топл. капацитет 329 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост 3,3×106 S/m
Специф. ел. съпротивление 0,333 Ω.mm2/m
Топлопроводимост 50,2 W/(m·K)
Магнетизъм диамагнитен [3]
Модул на еластичностGPa
Модул на свиваемост 22 GPa
Твърдост по Моос 3,5
Твърдост по Бринел 1440 MPa
История
Откритие Албертус Магнус (около 1250 г.)
Най-дълготрайни изотопи
Изотоп ИР ПП ТР ПР
73As синт. 80,3 дни ε 73Ge
γ
74As синт. 17,8 дни β- 74Ge
ε 74Ge
β+ 74Se
γ
75As 100 % стабилен
Арсен в Общомедия

Арсенът е химичен елемент от периодичната система на елементите с атомен номер 33 и символ As. Арсенът се среща в редица минерали, обикновено в комбинация със сяра и метали, както и като кристал. Елементът е известен отровен металоид и има три алотропни форми: жълта, черна и сива (единствената форма с индустриално приложение).

Минимално количество от арсен е полезно за всички многоклетъчни организми. Ежедневно поглъщане над необходимата доза води до хронична арсенова интоксикация, която може да доведе до Алцхаймер, диабет или в крайна сметка смърт. Характерен е „балсамиращият“ ефект на арсеновата интоксикация, запазващ в идеално състояние трупа на починалия в продължение на години.

История[редактиране | редактиране на кода]

Алхимичният символ за арсен

Думата арсен има персийско-сирийски произход.[4] Сулфидите и оксидите на арсена били познати и използвани в древността.[5][6][7]

Арсенов лабиринт в мина в Корнуол

Приложение[редактиране | редактиране на кода]

Арсенова руда As2S3

Арсенът се използва в различни сплави. Основното му приложение е в сплави на оловото (например в акумулатори и боеприпаси). Арсенът е най-честата добавка в полупроводниковите елементи, а оптоелектронното съединение галиев арсенид е вторият най-често използван полупроводник след силиция.

Арсенът и съединенията му (особено триоксидът) са били използвани като пестициди, хербициди и инсектициди, като в наши дни тази му употреба намалява. Например хромираният меден арсенид е забранен в САЩ за употреба от 2003.

Арсенът все още се употребява в стоматологията, но разреден, защото е силно отровен дори в минимални количества.

Находища и производство[редактиране | редактиране на кода]

Голям естествен къс арсен

Арсенът заема около 0,00015 % от земната кора и е на 53 място по разпространение. [8][9][10]

Производство на арсен през 2006[11]

През 2005 година Китай е бил сред най-големите производители на арсен с около 50 % от световното производство. На второ място по производство на арсен в света се нарежда Чили, следвана от Перу и Мароко.

Страна As2O3 Производство (2012)[12]
Белгия 1 000 t
Чили 10 000 t
Китай 25 000 t
Мароко 6 000 t
Русия 1 500 t
Останалите страни 300 t
Общо в света 44 000 t

Арсенът като замърсител в околната среда[редактиране | редактиране на кода]

Отнасянето му към металите е условно. Съединенията съдържащи арсен се различават много по своята токсичност. Елементарният арсен не е токсичен, нито пък в състава на минералите. Разтворите на As3+ са силно токсични, а тези на As5+ – по-слабо токсични. Съединенията на As са типични биоциди и това е една от причините да се използват като пестициди. Прекомерната му употреба е довела до замърсяване на подпочвените води в цял свят.

Арсенът в почвата
Незамърсените почви в България съдържат средно около 7 mg арсен в килограм почва. Напояването на оризищата от яз. „Тополница“ или замърсяването по въздуха на почвите край Пирдоп и Златица са довели до високи равнища на As, даже 200 – 250 mg/kg, докато допустимата норма е 25 mg/kg. На места замърсяването е от употребата на As-пестициди в миналото. Арсенът може да замърсява почвите и чрез торенето със суперфосфат.
Арсенът във въздуха
As е рядка атмосферна съставка, освен в райони около металодобивни предприятия, топлоцентрали и подобни, където достига до 1 μg/m3. Отделя се главно като As2O3. Арсенът в градския въздух е около 0,02 μg/m3, докато съдържанието му в цигарите се определя на 10 μg/kg.
Арсенът във водите
Видовете води се отличават с различни концентрации: As в пресните води е от 0,15 до 0,45 μg/l; в морската вода е в границите от 2 до 5 μg/l, докато в океанските варира силно от 0,09 до 25 μg/l. В минералните води се срещат далеч по-високи концентрации – от порядъка на 20 – 45 μg/l. Тези концентрации са разтворни и са много малка част от общия As в диспергираните вещества и седименти. Фитопланктонът и зоопланктонът акумулират As в големи количества – до 2400 mg/kg сухо тегло. Натрупването на As в рибите варира около 1 – 2 mg/kg свежо тегло.
Арсенът в растенията
Постъпването на As в растенията през почвата зависи от редица нейни свойства – киселинност, механичен състав, хумус, оксиди и хидрооксиди на желязото, съдържание на арсен и фосфати. Биологията на самото растение е също важен фактор на усвояване. Върху незамърсени почви растенията натрупват по-малко от 0,5 mg As в килограм свежо тегло. Върху замърсени с As почви (50 mg/kg) оризът – чувствителна на As култура – е намалил продуктивността си с 10 % като е натрупал в зърно, слама и корени, съответно 0,6, 25 и 260 mg As в килограм сухо вещество. Върху рудни полета растителността често придобива устойчивост към арсенова токсичност. Фитотоксичността се проявява най-силно върху протеиновите (SH−) сулфихидрилни групи на кореновите мембрани. Началните симптоми се изразяват в загуба на тургор (увяхване), забавено развитие на надземната част, а по-късно и развитие на листно оцветяване от розово до светложълто и пълна некроза.
Арсенът в животните
За домашните животни леталната доза на Na3AsO3 (арсенит) е 1 – 25 mg As за килограм живо тегло. Има обаче и такива, които издържат на 50 mg/kg за неорганични форми и даже 100 mg/kg за органични. Най-общо, непреживните животни са по-чувствителни на арсенова интоксикация отколкото преживните животни.
Арсенът в човека
Арсенът попада в човека чрез дишането, през кожата и храносмилателния тракт. По-нататък преминава в кръвта, като 95 – 99 % от него се натрупва в еритроцитите във вид на трайни съединения с белтъка на хемоглобина. Така, той се транспортира и до другите органи – черен дроб, бял дроб, бъбреци, далак и стени на храносмилателен тракт. Част от As макар и по-бавно достига до костите, косите, ноктите и кожата, където остава трайно. Организмът освобождава чрез урината около 70 % от погълнатия As. Средното дневно поглъщане на As от човека е 20 μg, докато фаталната най-ниска доза се оценява на 70 – 180 mg. Най-токсични са AsH3 и AsCl3. Хронично отравянето с As се проявява различно: кожно заболяване, стомашно-чревни смущения, анемия и различни карциноми.[13] В малки количества As е биологично полезен – необходим, а в по-големи е вреден – токсичен. Леталната доза арсеник (As2O3) e 7 пъти по-ниска от тази на змийската отрова –700 mg!

Използвана литература[редактиране | редактиране на кода]

  1. ((en)) Ellis, Bobby D. и др. Stabilized Arsenic(I) Iodide: A Ready Source of Arsenic Iodide Fragments and a Useful Reagent for the Generation of Clusters. // Inorganic Chemistry 43 (19). 2004. DOI:10.1021/ic049281s. с. 5981 – 6.
  2. ((en)) Gokcen, N. A. The As (arsenic) system. // Bull. Alloy Phase Diagrams 10. 1989. DOI:10.1007/BF02882166. с. 11 – 22.
  3. ((en)) Weast, Robert. CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida, Chemical Rubber Company Publishing, 1984. ISBN 0-8493-0464-4. с. E110.
  4. arsenic. // Online Etymology Dictionary. Посетен на 2010-05-15.
  5. Bentley, Ronald и др. Arsenic Curiosa and Humanity. // The Chemical Educator 7 (2). 2002. DOI:10.1007/s00897020539a. с. 51.
  6. Holmyard John Eric. Makers of Chemistry. Read Books, 2007. ISBN 1-4067-3275-3.
  7. Vahidnia, A. и др. Arsenic neurotoxicity – a review. // Human & Experimental Toxicology 26 (10). 2007. DOI:10.1177/0960327107084539. с. 823 – 32.
  8. Emsley 2011, с. 52
  9. King, R. J.. Minerals explained 35: Arsenopyrite. // Geology Today 18 (2). 2002. DOI:10.1046/j.1365-2451.2002.t01-1-00006.x. с. 72 – 75.
  10. Matschullat, Jörg. Arsenic in the geosphere – a review. // The Science of the Total Environment 249 (1 – 3). 2000. DOI:10.1016/S0048-9697(99)00524-0. с. 297 – 312.
  11. Brooks, William E.. Mineral Commodity Summaries 2007: Arsenic. // United States Geological Survey. Архив на оригинала от 17 December 2008. Посетен на 2008-11-25.
  12. Edelstein, Daniel L.. Mineral Commodity Summaries 2013: Arsenic. // United States Geological Survey. Посетен на 2013-09-10.
  13. Книжников В.А., Бочкарев В.В., Зимина Л.Н., Марченко Е.Н., Рубцов А.Ф., Серебряков Л.А. Арсен (Мышьяк). // Голямата медицинска енциклопедия (в 30 тома). 3 издание. Т. 16. Музеи - Нил (Музеи - Нил). Москва, Издателство "Съветска енциклопедия", 1981. с. 512. Посетен на 1 юни 2018. (на руски)

Външни препратки[редактиране | редактиране на кода]