Арсен

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 Спектрални линии
Германий ← Арсен → Селен P ↑ As ↓ Sb H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og Периодична система
Общи данни
Име, символ, Z	Арсен, As, 33
Група, период, блок	15, 4, p
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, −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
Специф. топлина на топене	24,44 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение	34,76 kJ/mol
Налягане на парата 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
Модул на еластичност	8 GPa
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

Алхимичният символ за арсен

Думата арсен има персийско-сирийски произход. Сулфидите и оксидите на арсена били познати и използвани в древността.

Арсенов лабиринт в мина в Корнуол

Приложение

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

Голям естествен къс арсен

Арсенът заема около 0,00015 % от земната кора и е на 53-то място по разпространение.

Производство на арсен през 2006

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)
Белгия	1000 t
Чили	10 000 t
Китай	25 000 t
Мароко	6000 t
Русия	1500 t
Останалите страни	300 t
Общо в света	44 000 t

Арсенът като замърсител в околната среда

Отнасянето му към металите е условно. Съединенията съдържащи арсен се различават много по своята токсичност. Елементарният арсен не е токсичен, нито 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. 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!

Външни препратки

• Arsenic @Medscape