Арсен - свойства на химични елементи

Арсен (лат Arsenicum.), As, химичен елемент от групата V на периодичната таблица, за атомен номер 33, атомно тегло 74,9216; кристали стомана-сив цвят. Елементът се състои от един стабилен изотоп 75 As.

Исторически информация. Природни арсенови съединения със сяра (orpiment AS2 S3. Realgar AS4 S4) са известни на народите на древния свят, които използват тези минерали като лекарства и багрила. Известно е, попарване арсен сулфид продукт - оксид, арсен (III) AS2 3 ( "White арсен"). Наименование arsenikon вече намери в Аристотел; се произвежда от гръцката Arsen - силни, смели, и служи да посочи арсенови съединения (за силно техния ефект върху тялото). Руски име се смята, че произлиза от "мишка" (чрез използването на лекарства за унищожаване на арсен мишки и плъхове). Първи арсен в свободно състояние се дължи на Алберт Велики (около 1250). През 1789 г., Лавоазие Арсен включени в списъка на химичните елементи.

Малки количества арсен са необходими за живота. Въпреки това, в районите на почвите арсен и дейности на младите вулканични депозити понякога да съдържа до 1% арсен, с асоциирани болести по добитъка, унищожаване на растителност. Натрупването на арсен е особено характерно за ландшафта на степи и пустини, в почви, които Арсен не е активен. В влажен климат арсен лесно се промива от почвата.

В жива материя, средно от 3 х 10 -5% арсен, в реки 3 · 10 -7%. Арсен подадена от реките в океана, се нанася сравнително бързо. Морската вода е само 1 х 10 -7% арсен, но в глини и шисти 6.6 х 10 4%. Седиментна желязна руда, Ferromanganese нодули често са обогатени с арсен.

Физичните свойства на арсен. Арсен има няколко алотропна модификации. При нормални условия, най-устойчиви т.нар метал или сиво, арсен (α-As) - serostalnaya чуплив кристална маса; в прясно фрактура има метален блясък, той петни бързо във въздуха, като покрита с тънък филм от AS2 О3. Кристалната решетка на ромбоидни сив арсен (с = 4,123ÅЪгълът а = 54 ° 10 'X == 0.226) ламинат. Плътност 5,72 грама / cm3 (при 20 ° С), електрическо съпротивление от 35 х 10 ома -8-т или 35 · 10 ома -6-см, температурен коефициент на електрическо съпротивление от 3.9 х 10 -3 (0 ° -100 ° с), с твърдост по Бринел от 1470 MN / т2 или 147 кгс / mm 2 (3-4 на Moocy); Арсен е диамагнитно. При атмосферно налягане арсен сублимира при 615 ° С без топене, защото тройната точка α-Като се намира в 816 ° С и налягане от 36 в. Арсенови двойки се състои от до 800 ° С от AS4 молекули. над 1700 ° С - само AS2. Когато арсен кондензация на парите на повърхност охлажда чрез течна въздух се образува жълт арсен - прозрачен, мека като восък кристали, с плътност от 1,97 гр / см 3 от свойства, подобни на бял фосфор. Под действието на светлина или при леко загряване тя влиза сив Арсен. Известен също са аморфни стъкловидни модификации: Кафяви арсен и арсен, който при температура над 270 ° С се превръща в сиво арсен

Химичните свойства на арсен. външен електронен конфигурация 3d арсен атом 10 2 4s 4P 3. В съединения арсен е степента на окисление 5, 3 и -3. Грей Арсен много по-малко химически активен от фосфор. При нагряване на въздуха над 400 ° С арсен свети, образуващ AS2 О3. С халогена арсен се свързва директно; при нормални условия AsF5 - газ; AsF3. AsCl3. AsBr3 - лесно летливи безцветна течност; AsI3 и AS2 I4 - червени кристали. При нагряване с серен арсен сулфиди се получават: оранжево-червен AS4 S4 и лимонено жълто AS2 S3. Бледо жълт сулфид се утаява AS2 S5 чрез преминаване Н2 S в охладен с лед разтвор на арсен киселина (или негови соли) в димяща солна киселина: 2H3 AsO4 + 5H2 S = AS2 S5 + 8H2 О; около 500 ° С се разлага до AS2 S3 и сяра. Всички арсен сулфиди са неразтворими във вода и разредени киселини. Силни окислители (смес от HNO3 + HCI, солна киселина + KClO3) се превръща в смес от H3 AsO4 и H 2SO 4. Сулфидният AS2 S3 лесно разтворими сулфиди и полисулфиди амониев и соли на алкални метали, които киселина - H3 AsS3 tiomyshyakovistoy и tiomyshyakovoy H3 AsS4. С кислород дава арсен оксид: оксид, арсен (III) AS2 О3 - арсенова анхидрид и арсен оксид (V) AS2 О5 - арсенов анхидрид. Първият от тях е оформен чрез действието на кислород на арсен или сулфиди, например 2As2 S3 + 9O2 = 2As2 3 + 6SO2. AS2 О3 пари се кондензират в безцветна стъкловидна маса, която с течение на времето става непрозрачен поради образуването на малки кристали на кубичен система, плътност 3,865 гр / см 3. плътност на парата съответства на формула AS4 О6; над 1800 ° С пара се състои от AS2 О3. В 100 г вода се разтваря 2,1 грама AS2 3 (при 25 ° С). Арсенът оксид (III) - съединение amfoter-позиция, с преобладаване на киселинни свойства. Известни соли (arsenites) съответните киселини ortomyshyakovistoy H3 AsO3 и metamyshyakovistoy HAsO2; киселини самите не са получени. Водоразтворимият arsenites само алкални метали и амониеви. AS2 О3 и arsenites обикновено редуктори (например, AS2 3 + 2I2 + 5H2 О = 4Hi + 2H3 AsO4), но може да бъде окисление (например, AS2 3 + 3C = 2As + ВРС).

Арсенът оксид (V) се получава чрез нагряване на арсен киселина H3 AsO4 (200 ° С). Той е безцветен, около 500 ° С се разлага до AS2 О3 и O2. Арсен киселина се получава чрез действието на концентрирана HNO3 при Както или AS2 О3. сол арсен киселина (арсенат) са неразтворими във вода, с изключение на соли на алкални метали и амониеви соли. Известни соли, киселини, отговорни ortomyshyakovoy H3 AsO4. metamyshyakovoy HAsO3 и piromyshyakovoy Н4 AS2 О7; Последните две киселини не са получени в свободно състояние. Когато легиращи метали арсен предимно образува съединения (arsenides).

Първи арсен. Арсенът се произвежда търговски чрез нагряване арсен пирит:

или (рядко) с намаляване AS2 O3 въглища. И двата процеса са в реторти на огнеупорен глина, свързани към приемника за кондензиране на парата на арсен. Арсен триоксид се получава чрез окислителни печене руди или арсен като страничен продукт печене руди, почти винаги съдържат арсен. В оксидативен калцинирането образува двойка AS2 О3. който се кондензира в водосборни камери. Суровият AS2 О3 се пречиства чрез сублимация при 500-600 ° С Пречистената AS2 O3 се използва за производството на арсен и подготовката си.

Използването на арсен. Малки допълнения на арсен (0,2-1,0% тегловни) се въвеждат в резултата, който служи за производството на удар пистолет (арсен увеличава напрежението на разтопеното олово повърхност, така че фракцията получава форма близка до сферичната; арсен леко увеличава твърдостта на олово). Като частичен заместител на арсен антимон част от някои печатни сплави и Бабит.

Pure арсен не е токсичен, но неговите съединения са разтворими във вода или може да отиде в разтвор под действието на стомашния сок, изключително отровен; особено опасни арсенова водород. От съединенията, използвани в производството на най-токсичен арсен арсенова анхидрид. Арсенът примес съдържа почти всички сулфидни руди на нежелезни метали, както и желязо (сяра) пирита. Следователно, когато оксидативен калцинирането, заедно със сяра SO2 анхидрид. винаги образува AS2 О3; голямата част от него се кондензира в димните канали, но без или с ниска ефективност на пречиствателни станции отработените газове увлече пещ rudoobzhigatelnyh значителни количества от AS2 О3. Net Арсен, въпреки че не е токсичен, но когато се съхранява във въздуха винаги е покрит с едно докосване на отрова AS2 O3. При липса на подходяща вентилация изключително опасни ецване метали (желязо, цинк) техническа сярна или солна киселини, съдържащи арсен примес, като по този начин формира арсенова водород.