Arsenik ialah unsur kimia kumpulan nitrogen (kumpulan 15 jadual berkala). Ini adalah bahan rapuh (α-arsenik) kelabu dengan kilauan logam dengan kekisi kristal rombohedral. Apabila dipanaskan hingga 600°C, Sebagai sublimat. Apabila wap disejukkan, pengubahsuaian baru muncul - arsenik kuning. Di atas 270°C, semua bentuk As bertukar menjadi arsenik hitam.
Sejarah penemuan
Arsenik dikenali lama sebelum ia dikenali sebagai unsur kimia. Pada abad IV. SM e. Aristotle menyebut bahan yang dipanggil sandarak, yang kini dipercayai sebagai realgar, atau arsenik sulfida. Dan pada abad ke-1 A. D. e. penulis Pliny the Elder dan Pedanius Dioscorides menggambarkan orpiment - pewarna Sebagai2S3. Pada abad XI. n. e. tiga jenis "arsenik" dibezakan: putih (As4O6), kuning (As2 S 3) dan merah (Sebagai4S4). Unsur itu sendiri mungkin pertama kali diasingkan pada abad ke-13 oleh Albert the Great, yang mencatatkan kemunculan bahan seperti logam apabila arsenicum, nama lain As2S3 , dipanaskan dengan sabun. Tetapi tidak ada kepastian bahawa saintis semulajadi ini menerima arsenik tulen. Bukti sahih pertama pengasingan unsur kimia tulenbertarikh 1649. Ahli farmasi Jerman Johann Schroeder menyediakan arsenik dengan memanaskan oksidanya dengan kehadiran arang batu. Kemudian, Nicolas Lemery, seorang pakar perubatan dan ahli kimia Perancis, memerhatikan pembentukan unsur kimia ini dengan memanaskan campuran oksida, sabun dan potashnya. Menjelang awal abad ke-18, arsenik telah pun dikenali sebagai separa logam yang unik.
Prevalence
Di kerak bumi, kepekatan arsenik adalah rendah dan berjumlah 1.5 ppm. Ia berlaku dalam tanah dan mineral dan boleh dilepaskan ke udara, air dan tanah melalui hakisan angin dan air. Di samping itu, unsur itu memasuki atmosfera dari sumber lain. Akibat letusan gunung berapi, kira-kira 3 ribu tan arsenik dilepaskan ke udara setahun, mikroorganisma membentuk 20 ribu tan metilarsine yang tidak menentu setahun, dan akibat pembakaran bahan api fosil, 80 ribu tan dilepaskan dalam tempoh yang sama..
Walaupun fakta bahawa As adalah racun yang mematikan, ia adalah bahagian penting dalam diet sesetengah haiwan dan mungkin manusia, walaupun dos yang diperlukan tidak melebihi 0.01 mg / hari.
Arsenik amat sukar untuk ditukar kepada keadaan larut air atau tidak menentu. Hakikat bahawa ia agak mudah alih bermakna kepekatan besar bahan di mana-mana satu tempat tidak boleh muncul. Di satu pihak, ini bagus, tetapi sebaliknya, kemudahan penyebarannya adalah sebab mengapa pencemaran arsenik menjadi masalah yang semakin meningkat. Disebabkan oleh aktiviti manusia, terutamanya melalui perlombongan dan peleburan, unsur kimia yang biasanya tidak bergerak berhijrah, dan kini ia boleh ditemui bukan sahaja di tempat-tempatkepekatan semulajadinya.
Jumlah arsenik dalam kerak bumi adalah kira-kira 5 g setiap tan. Di ruang angkasa, kepekatannya dianggarkan pada 4 atom per juta atom silikon. Unsur ini tersebar luas. Sebilangan kecil terdapat di negeri asal. Sebagai peraturan, pembentukan arsenik dengan ketulenan 90-98% ditemui bersama-sama dengan logam seperti antimoni dan perak. Walau bagaimanapun, sebahagian besar daripadanya termasuk dalam komposisi lebih daripada 150 mineral yang berbeza - sulfida, arsenida, sulfoarsenida dan arsenit. Arsenopyrite FeAsS ialah salah satu mineral yang mengandungi As yang paling biasa. Sebatian arsenik biasa yang lain ialah mineral realgar As4S4, orpiment As2S 3, lellingite FeAs2 dan enargitkan Cu3AsS4. Arsenik oksida juga biasa. Kebanyakan bahan ini adalah hasil sampingan peleburan kuprum, plumbum, kob alt dan bijih emas.
Secara semula jadi, hanya terdapat satu isotop arsenik yang stabil - 75As. Antara isotop radioaktif tiruan, 76Seperti dengan separuh hayat 26.4 jam menonjol. Arsenik-72, -74 dan -76 digunakan dalam diagnostik perubatan.
Pengeluaran dan aplikasi industri
Arsenik logam diperoleh dengan memanaskan arsenopirit hingga 650-700 °C tanpa udara. Jika arsenopirit dan bijih logam lain dipanaskan dengan oksigen, maka As mudah bergabung dengannya, membentuk dengan mudah disublimasikan As4O6, juga dikenali seperti "putiharsenik". Wap oksida dikumpul dan dipeluwap, dan kemudiannya disucikan dengan sublimasi semula. Kebanyakan As dihasilkan melalui pengurangan karbon daripada arsenik putih yang diperolehi.
Penggunaan dunia bagi arsenik logam agak kecil - hanya beberapa ratus tan setahun. Kebanyakan apa yang dimakan datang dari Sweden. Ia digunakan dalam metalurgi kerana sifat metalloidnya. Kira-kira 1% arsenik digunakan dalam penghasilan pukulan plumbum, kerana ia meningkatkan kebulatan titisan cair. Sifat aloi galas berasaskan plumbum bertambah baik dari segi haba dan mekanikal apabila ia mengandungi kira-kira 3% arsenik. Kehadiran sejumlah kecil unsur kimia ini dalam aloi plumbum mengeraskannya untuk digunakan dalam bateri dan perisai kabel. Kekotoran kecil arsenik meningkatkan rintangan kakisan dan sifat terma kuprum dan loyang. Dalam bentuk tulennya, unsur kimia As digunakan untuk penyaduran gangsa dan dalam piroteknik. Penemuan arsenik yang sangat ditulenkan digunakan dalam teknologi semikonduktor, di mana ia digunakan dengan silikon dan germanium, dan dalam bentuk gallium arsenide (GaAs) dalam diod, laser dan transistor.
Sambungan Sebagai
Memandangkan valensi arsenik ialah 3 dan 5, dan ia mempunyai beberapa keadaan pengoksidaan dari -3 hingga +5, unsur itu boleh membentuk pelbagai jenis sebatian. Paling penting secara komersial ialah oksidanya, bentuk utamanya ialah As4O6 danSebagai2O5. Arsenik oksida, biasanya dikenali sebagai arsenik putih, adalah hasil sampingan bijih kuprum, plumbum, dan beberapa logam lain, serta bijih arsenopirit dan sulfida. Ia adalah bahan permulaan untuk kebanyakan sebatian lain. Di samping itu, ia digunakan dalam racun perosak, sebagai agen peluntur dalam pengeluaran kaca, dan sebagai pengawet untuk kulit. Arsenik pentoksida terbentuk melalui tindakan agen pengoksida (cth, asid nitrik) pada arsenik putih. Ia adalah bahan utama dalam racun serangga, racun herba dan pelekat logam.
Arsine (AsH3), gas beracun tidak berwarna yang terdiri daripada arsenik dan hidrogen, ialah bahan lain yang diketahui. Bahan itu, juga dipanggil hidrogen arsenik, diperoleh melalui hidrolisis arsenida logam dan pengurangan logam daripada sebatian arsenik dalam larutan asid. Ia telah didapati digunakan sebagai dopan dalam semikonduktor dan sebagai gas racun tentera. Dalam pertanian, asid arsenik (H3AsO4), arsenat plumbum (PbHAsO44 4 ) dan kalsium arsenat [Ca3(AsO4)2
], yang digunakan untuk mensterilkan tanah dan kawalan perosak.
Arsenik ialah unsur kimia yang membentuk banyak sebatian organik. HowOne (CH3)2As−As(CH3)2 , sebagai contoh, digunakan dalam penyediaan bahan pengering (desiccant) yang digunakan secara meluas - asid cacodylic. Sebatian organik kompleks unsur digunakan dalam rawatan penyakit tertentu, contohnya, disentri amoebik,disebabkan oleh mikroorganisma.
Sifat fizikal
Apakah arsenik dari segi sifat fizikalnya? Dalam keadaan paling stabil, ia adalah pepejal kelabu yang rapuh dan keluli dengan kekonduksian haba dan elektrik yang rendah. Walaupun beberapa bentuk As adalah seperti logam, mengelaskannya sebagai bukan logam ialah pencirian arsenik yang lebih tepat. Terdapat jenis arsenik lain, tetapi ia tidak dikaji dengan baik, terutamanya bentuk metastabil kuning, yang terdiri daripada molekul As4, serupa dengan fosforus putih P4. Arsenik menyublimat pada 613 °C dan wujud sebagai wap sebagai molekul As4 yang tidak terurai sehingga kira-kira 800 °C. Pemisahan lengkap ke dalam molekul As2 berlaku pada 1700 °C.
Struktur atom dan keupayaan untuk membentuk ikatan
Formula elektronik arsenik ialah 1s22s22p63s23p63d104s24p 3 - menyerupai nitrogen dan fosforus kerana ia mempunyai lima elektron dalam kulit luar, tetapi ia berbeza daripada mereka dengan mempunyai 18 elektron dalam kulit kedua terakhir dan bukannya dua atau lapan. Penambahan 10 cas positif dalam nukleus semasa mengisi lima orbital 3d sering menyebabkan penurunan keseluruhan dalam awan elektron dan peningkatan dalam keelektronegatifan unsur. Arsenik dalam jadual berkala boleh dibandingkan dengan kumpulan lain yang jelas menunjukkan corak ini. Sebagai contoh, diterima umum bahawa zink adalahlebih elektronegatif daripada magnesium dan galium daripada aluminium. Walau bagaimanapun, dalam kumpulan berikutnya, perbezaan ini mengecil, dan ramai yang tidak bersetuju bahawa germanium lebih elektronegatif daripada silikon, walaupun terdapat banyak bukti kimia. Peralihan yang serupa daripada kulit 8- kepada 18 unsur daripada fosforus kepada arsenik boleh meningkatkan keelektronegatifan, tetapi ini masih menjadi kontroversi.
Persamaan kulit luar As dan P menunjukkan bahawa mereka boleh membentuk 3 ikatan kovalen setiap atom dengan kehadiran pasangan elektron tak terikat tambahan. Oleh itu, keadaan pengoksidaan mestilah +3 atau -3, bergantung pada elektronegativiti bersama relatif. Struktur arsenik juga bercakap tentang kemungkinan menggunakan orbital d luar untuk mengembangkan oktet, yang membolehkan unsur membentuk 5 ikatan. Ia direalisasikan hanya dengan tindak balas dengan fluorin. Kehadiran pasangan elektron bebas untuk pembentukan sebatian kompleks (melalui pendermaan elektron) dalam atom As adalah kurang ketara berbanding fosforus dan nitrogen.
Arsenik stabil dalam udara kering, tetapi dalam udara basah ia menjadi tertutup dengan oksida hitam. Wapnya mudah terbakar, membentuk As2O3. Apakah arsenik percuma? Ia boleh dikatakan tidak terjejas oleh air, alkali dan asid bukan pengoksida, tetapi dioksidakan oleh asid nitrik kepada keadaan +5. Halogen, sulfur bertindak balas dengan arsenik, dan banyak logam membentuk arsenida.
Kimia analitik
Bahan arsenik boleh dikesan secara kualitatif sebagai orpimen kuning yang mengendap di bawah pengaruh 25%larutan asid hidroklorik. Jejak As biasanya ditentukan dengan menukarkannya kepada arsin, yang boleh dikesan menggunakan ujian Marsh. Arsine secara terma terurai, membentuk cermin arsenik hitam di dalam tiub sempit. Menurut kaedah Gutzeit, kuar yang diresapi dengan merkuri klorida, di bawah pengaruh arsin, menjadi gelap akibat pembebasan merkuri.
Ciri toksikologi arsenik
Ketoksikan unsur dan terbitannya berbeza-beza secara meluas dalam julat yang luas, daripada arsin yang sangat beracun dan derivatif organiknya kepada hanya As, yang agak lengai. Penggunaan sebatian organiknya sebagai agen perang kimia (lewisite), vesicant dan defoliant (Agen Biru berdasarkan campuran akueus 5% asid kakodilik dan 26% garam natriumnya) memberitahu kita apa itu arsenik.
Secara amnya, terbitan unsur kimia ini merengsakan kulit dan menyebabkan dermatitis. Perlindungan penyedutan terhadap habuk yang mengandungi arsenik juga disyorkan, tetapi kebanyakan keracunan berlaku apabila ia tertelan. Kepekatan maksimum As yang dibenarkan dalam habuk untuk lapan jam sehari bekerja ialah 0.5 mg/m3. Untuk arsin, dos dikurangkan kepada 0.05 ppm. Sebagai tambahan kepada penggunaan sebatian unsur kimia ini sebagai racun herba dan racun perosak, penggunaan arsenik dalam farmakologi memungkinkan untuk mendapatkan salvarsan, ubat pertama yang berjaya melawan sifilis.
Kesan kesihatan
Arsenik ialah salah satu unsur paling toksik. Sebatian tak organik bagi bahan kimia tertentuBahan secara semula jadi berlaku dalam kuantiti yang kecil. Manusia boleh terdedah kepada arsenik melalui makanan, air, dan udara. Pendedahan juga boleh berlaku melalui sentuhan kulit dengan tanah atau air yang tercemar.
Kandungan arsenik dalam makanan agak rendah. Walau bagaimanapun, tahap dalam ikan dan makanan laut boleh menjadi sangat tinggi kerana ia menyerap bahan kimia daripada air yang mereka tinggali. Sejumlah besar arsenik tak organik dalam ikan boleh mendatangkan risiko kepada kesihatan manusia.
Orang yang bekerja dengan bahan itu, tinggal di rumah yang dibina daripada kayu yang dirawat dengannya, dan di tanah pertanian yang pernah digunakan racun perosak pada masa lalu juga terdedah kepada bahan tersebut.
Arsenik bukan organik boleh menyebabkan pelbagai kesan kesihatan pada manusia, seperti kerengsaan perut dan usus, pengurangan pengeluaran sel darah merah dan putih, perubahan kulit dan kerengsaan paru-paru. Adalah dipercayai bahawa pengambilan sejumlah besar bahan ini boleh meningkatkan peluang untuk mendapat kanser, terutamanya kanser kulit, paru-paru, hati dan sistem limfa.
Kepekatan arsenik tak organik yang sangat tinggi menyebabkan kemandulan dan keguguran pada wanita, dermatitis, mengurangkan daya tahan terhadap jangkitan, masalah jantung dan kerosakan otak. Selain itu, unsur kimia ini boleh merosakkan DNA.
Dos arsenik putih yang boleh membawa maut ialah 100 mg.
Sebatian organik unsur tidak menyebabkan kanser atau merosakkan kod genetik, tetapi dos yang tinggi bolehmenyebabkan kemudaratan kepada kesihatan manusia, seperti menyebabkan gangguan saraf atau sakit perut.
Sifat Sebagai
Sifat kimia dan fizikal utama arsenik adalah seperti berikut:
- Nombor atom - 33.
- Berat atom ialah 74.9216.
- Takat lebur acuan kelabu ialah 814 °C pada tekanan 36 atmosfera.
- Ketumpatan Kelabu 5.73g/cm3 pada 14°C.
- Ketumpatan acuan kuning 2.03 g/cm3 pada 18°C.
- Formula elektronik arsenik ialah 1s22s22p63s23p63d104s24p 3 .
- Keadaan pengoksidaan – -3, +3, +5.
- valensi arsenik ialah 3, 5.
