Арсен

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Емблема за пояснителна страница Тази статия е за химичния елемент. За селото във Воденско, Гърция вижте Арсен (дем Въртокоп).

Арсен, 33As
Arsen 1.jpg
метално сив
Общи данни
ГерманийАрсенСелен
P

As

Sb
Водород
Хелий
Литий
Берилий
Бор
Въглерод
Азот
Кислород
Флуор
Неон
Натрий
Магнезий
Алуминий
Силиций
Фосфор
Сяра
Хлор
Аргон
Калий
Калций
Скандий
Титан
Ванадий
Хром
Манган
Желязо
Кобалт
Никел
Мед
Цинк
Галий
Германий
Арсен
Селен
Бром
Криптон
Рубидий
Стронций
Итрий
Цирконий
Ниобий
Молибден
Технеций
Рутений
Родий
Паладий
Сребро
Кадмий
Индий
Калай
Антимон
Телур
Йод
Ксенон
Цезий
Барий
Лантан
Церий
Празеодим
Неодим
Прометий
Самарий
Европий
Гадолиний
Тербий
Диспросий
Холмий
Ербий
Тулий
Итербий
Лутеций
Хафний
Тантал
Волфрам
Рений
Осмий
Иридий
Платина
Злато
Живак
Талий
Олово
Бисмут
Полоний
Астат
Радон
Франций
Радий
Актиний
Торий
Протактиний
Уран
Нептуний
Плутоний
Америций
Кюрий
Берклий
Калифорний
Айнщайний
Фермий
Менделевий
Нобелий
Лоуренсий
Ръдърфордий
Дубний
Сиборгий
Борий
Хасий
Майтнерий
Дармщатий
Рьонтгений
Коперниций
Нихоний
Флеровий
Московий
Ливерморий
Тенесин
Оганесон
Име, символ, № Арсен, As, 33
Група, период, блок 15, 4, p
Химическа серия Металоид
Електронна конфигурация [As] 4s2 3d10 4p3
e- на енергийно ниво 2, 8, 18, 5
Electron shell 033 Arsenic - no label.svg
Свойства на атома
Атомна маса 74,92160 u
Атомен радиус (calc) 119 (119) pm
Ковалентен радиус 119±4 pm
Радиус на ван дер Ваалс 185 pm
Степен на окисление 5, 3, 2, 1, -3
Оксид слаб киселинен оксид
Електроотрицателност 2,18 (скала на Полинг)
Йонизационен потенциал I: 1-ви: 947
2-ри: 1798
3-ти: 2735 kJ/mol
Arsenic spectrum visible.png
Физични свойства
Агрегатно състояние Твърдо вещество
Кристална структура тригонална
Rhombohedral.svg
Плътност 5 727 kg/
Температура на топене 887 K
(615 °C)
Моларен обем 12,95 /mol
Специф. топлина на топене 369,9 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение 34,76 kJ/mol
Специф. топлинен капацитет 24,64 (25 oC) J/(kg·K)
Специф. ел. съпротивление 333 (25 oC) Ω.mm²/m
Топлопроводимост 50,2 (300 K) W/(m·K)

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]

Арсенова руда As2S3
Алхимичният символ за арсен

Думата арсен има персийско-сирийски произход.[1] Сулфидите и оксидите на арсена били познати и използвани в древността.[2][3][4]

Арсенов лабиринт в мина в Корнуол

Приложение[редактиране | редактиране на кода]

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. [5][6][7]

Производство на арсен през 2006[8]

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)[9]
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. Токсичността се проявява в разтвор, където As+3 и неговите съединения са много по-токсични от тези на As+5. 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 мг/кг, докато допустимата норма е 25 мг/кг. 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 мкг/ м3. Отделя се главно като As2O3. Арсенът в градския въздух е около 0,02 мкг/м3, докато съдържанието му в цигарите се определя на 10 мкг/кг.
Арсенът във водите
Видовете води се отличават с различни концентрации: As в пресните води е от 0,15 до 0,45 мкг/л; в морската вода е в границите от 2 до 5 мкг/л, докато в океанските варира силно от 0,09 до 25 мкг/л. В минералните води се срещат далеч по-високи концентрации — от порядъка на 20-45 мкг/л. 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 килoграм 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 мкг, 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. 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 мг!

Използвана литература[редактиране | редактиране на кода]

  1. arsenic. // Online Etymology Dictionary. Посетен на 2010-05-15.
  2. Bentley, Ronald и др. Arsenic Curiosa and Humanity. // The Chemical Educator 7 (2). 2002. DOI:10.1007/s00897020539a. с. 51.
  3. Holmyard John Eric. Makers of Chemistry. Read Books, 2007. ISBN 1-4067-3275-3.
  4. Vahidnia, A. и др. Arsenic neurotoxicity – a review. // Human & Experimental Toxicology 26 (10). 2007. DOI:10.1177/0960327107084539. с. 823–32.
  5. Emsley 2011, с. 52
  6. 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.
  7. 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.
  8. Brooks, William E.. Mineral Commodity Summaries 2007: Arsenic. // United States Geological Survey. Архив на оригинала от 17 December 2008. Посетен на 2008-11-25.
  9. Edelstein, Daniel L.. Mineral Commodity Summaries 2013: Arsenic. // United States Geological Survey. Посетен на 2013-09-10.

Външни препратки[редактиране | редактиране на кода]