Arseniki ni kipengele cha kemikali cha kundi la nitrojeni (kundi la 15 la jedwali la upimaji). Hii ni dutu brittle (α-arseniki) kijivu na kung'aa metali na kimiani rhombohedral kioo. Inapokanzwa hadi 600 ° C, kama sublimates. Wakati mvuke imepozwa, marekebisho mapya yanaonekana - arseniki ya njano. Zaidi ya 270°C, zote Kama fomu hubadilika na kuwa arseniki nyeusi.
Historia ya uvumbuzi
Arsenic ilijulikana muda mrefu kabla ya kutambuliwa kama kipengele cha kemikali. Katika karne ya IV. BC e. Aristotle alitaja dutu inayoitwa sandarak, ambayo sasa inaaminika kuwa realgar, au arsenic sulfide. Na katika karne ya 1 A. D. e. waandishi Pliny Mzee na Pedanius Dioscorides walielezea orpiment - rangi kama2S3. Katika karne ya XI. n. e. aina tatu za "arseniki" zilitofautishwa: nyeupe (Kama4O6), njano (Kama2 S 3) na nyekundu (Kama4S4). Kipengele chenyewe pengine kilitengwa kwa mara ya kwanza katika karne ya 13 na Albert the Great, ambaye alibaini kuonekana kwa kitu kama chuma wakati arsenicum, jina lingine As2S3 , ilipashwa moto kwa sabuni. Lakini hakuna uhakika kwamba mwanasayansi huyu wa asili alipokea arseniki safi. Ushahidi wa kwanza wa kweli wa kutengwa kwa kipengele cha kemikali safiya mwaka 1649. Mfamasia wa Ujerumani Johann Schroeder alitayarisha arseniki kwa kupokanzwa oksidi yake mbele ya makaa ya mawe. Baadaye, Nicolas Lemery, daktari na mwanakemia wa Kifaransa, aliona uundaji wa kipengele hiki cha kemikali kwa kupokanzwa mchanganyiko wa oksidi yake, sabuni na potashi. Kufikia mwanzoni mwa karne ya 18, arseniki ilikuwa tayari inajulikana kama nusumetali ya kipekee.
Maambukizi
Katika ukoko wa dunia, mkusanyiko wa arseniki ni mdogo na hufikia 1.5 ppm. Inatokea kwenye udongo na madini na inaweza kutolewa kwenye hewa, maji na udongo kupitia mmomonyoko wa upepo na maji. Kwa kuongeza, kipengele huingia kwenye anga kutoka kwa vyanzo vingine. Kama matokeo ya milipuko ya volkeno, karibu tani elfu 3 za arseniki hutolewa angani kwa mwaka, vijidudu huunda tani elfu 20 za methylarsine tete kwa mwaka, na kama matokeo ya kuchoma mafuta ya kisukuku, tani elfu 80 hutolewa kwa muda huo huo..
Licha ya ukweli kwamba Kama ni sumu hatari, ni sehemu muhimu ya lishe ya baadhi ya wanyama na ikiwezekana binadamu, ingawa kipimo kinachohitajika hakizidi 0.01 mg / siku.
Arseniki ni vigumu sana kugeuza kuwa hali ya mumunyifu au tete. Ukweli kwamba ni ya simu kabisa ina maana kwamba viwango vikubwa vya dutu katika sehemu yoyote haiwezi kuonekana. Kwa upande mmoja, hii ni nzuri, lakini kwa upande mwingine, urahisi wa kuenea ni sababu kwa nini uchafuzi wa arseniki unazidi kuwa tatizo. Kwa sababu ya shughuli za kibinadamu, haswa kupitia uchimbaji madini na kuyeyusha, kipengele cha kemikali kisichohamishika huhama, na sasa kinaweza kupatikana sio tu katika maeneo.ukolezi wake wa asili.
Kiasi cha arseniki katika ukoko wa dunia ni takriban 5 g kwa tani. Katika nafasi, mkusanyiko wake unakadiriwa kuwa atomi 4 kwa atomi milioni za silicon. Kipengele hiki kimeenea. Kiasi kidogo kinapatikana katika hali ya asili. Kama sheria, muundo wa arseniki na usafi wa 90-98% hupatikana pamoja na metali kama vile antimoni na fedha. Wengi wao, hata hivyo, ni pamoja na katika muundo wa madini zaidi ya 150 tofauti - sulfidi, arsenides, sulfoarsenides na arsenites. Arsenopyrite FeAsS ni moja ya madini ya kawaida ya As-bearing. Michanganyiko mingine ya arseniki ya kawaida ni madini ya realgar As4S4, orpiment Kama2S 3, lellingite FeAs2 na kuwezesha Cu3AsS4. Oksidi ya arseniki pia ni ya kawaida. Nyingi ya dutu hii ni mabaki ya shaba inayoyeyushwa, risasi, kob alti na madini ya dhahabu.
Katika asili, kuna isotopu moja tu thabiti ya arseniki - 75As. Miongoni mwa isotopu bandia za mionzi, 76Kama maisha ya nusu saa 26.4 yanajitokeza. Arsenic-72, -74 na -76 hutumika katika uchunguzi wa kimatibabu.
Uzalishaji na matumizi ya viwanda
Aseniki ya chuma hupatikana kwa kupasha joto arsenopyrite hadi 650-700 °C bila hewa. Ikiwa arsenopyrite na madini mengine ya metali yamepashwa joto na oksijeni, basi Inapoingia kwa urahisi pamoja nayo, na kutengeneza sublimated kwa urahisi Kama4O6, pia inajulikana. kama "mzunguarseniki". Mvuke wa oksidi hukusanywa na kufupishwa, na baadaye kusafishwa kwa kupunguzwa tena. Zaidi ya As huzalishwa na upunguzaji wa kaboni kutoka kwa arseniki nyeupe hivyo kupatikana.
Matumizi ya arseniki ya metali ulimwenguni ni kidogo - ni tani mia chache tu kwa mwaka. Wengi wa kile kinachotumiwa hutoka Uswidi. Inatumika katika metallurgy kutokana na mali yake ya metalloid. Karibu 1% ya arseniki hutumiwa katika utengenezaji wa risasi, kwani inaboresha uduara wa tone la kuyeyuka. Sifa za aloi za kuzaa zenye risasi huboresha joto na kiufundi wakati zina karibu 3% ya arseniki. Kuwepo kwa kiasi kidogo cha kipengele hiki cha kemikali katika aloi za risasi huwafanya kuwa ngumu kwa matumizi ya betri na silaha za cable. Uchafu mdogo wa arseniki huongeza upinzani wa kutu na mali ya joto ya shaba na shaba. Katika hali yake safi, elemental ya kemikali Kama inatumika kwa uwekaji wa shaba na katika pyrotechnics. Arseniki iliyosafishwa sana hupata matumizi katika teknolojia ya semiconductor, ambapo hutumiwa pamoja na silikoni na germanium, na katika mfumo wa gallium arsenide (GaAs) katika diode, leza na transistors.
Miunganisho Kama
Kwa vile thamani ya arseniki ni 3 na 5, na ina idadi ya hali za oksidi kutoka -3 hadi +5, kipengele hicho kinaweza kuunda aina mbalimbali za misombo. Muhimu zaidi kibiashara ni oksidi zake, aina zake kuu ni As4O6 naKama2O5. Oksidi ya arseniki, inayojulikana kama arseniki nyeupe, ni zao la ore za kuchoma za shaba, risasi na metali zingine, pamoja na arsenopyrite na ores ya sulfidi. Ni nyenzo ya kuanzia kwa misombo mingine mingi. Kwa kuongeza, hutumiwa katika dawa, kama wakala wa blekning katika uzalishaji wa kioo, na kama kihifadhi cha ngozi. Pentoksidi ya arseniki huundwa na hatua ya wakala wa oksidi (kwa mfano, asidi ya nitriki) kwenye arseniki nyeupe. Ni kiungo kikuu katika viua wadudu, viuwa magugu na viambatisho vya chuma.
Arsine (AsH3), gesi yenye sumu isiyo na rangi inayoundwa na arseniki na hidrojeni, ni dutu nyingine inayojulikana. Dutu hii, pia huitwa hidrojeni ya arseniki, hupatikana kwa hidrolisisi ya arsenidi ya chuma na kupunguzwa kwa metali kutoka kwa misombo ya arseniki katika ufumbuzi wa asidi. Imepata matumizi kama dopant katika halvledare na kama gesi ya kijeshi ya sumu. Katika kilimo, asidi ya arseniki (H3AsO4), arsenate inayoongoza (PbHAsO44 4 ) na arsenate ya kalsiamu [Ca3(KamaO4)2
], ambazo hutumika kuzuia udongo na kudhibiti wadudu.
Arseniki ni kipengele cha kemikali ambacho huunda misombo mingi ya kikaboni. JinsiOne (CH3)2Kama−As(CH3)2 , kwa mfano, hutumiwa katika utayarishaji wa desiccant inayotumiwa sana (desiccant) - asidi ya cacodylic. Misombo ya kikaboni ngumu ya kipengele hutumiwa katika matibabu ya magonjwa fulani, kwa mfano, ugonjwa wa ugonjwa wa amoebic,husababishwa na vijidudu.
Tabia za kimwili
Aseniki ni nini katika suala la sifa zake halisi? Katika hali yake thabiti, ni brittle, chuma kijivu imara na conductivity ya chini ya mafuta na umeme. Ingawa baadhi ya aina za As ni kama chuma, kuainisha kama zisizo za chuma ni sifa sahihi zaidi ya arseniki. Kuna aina zingine za arseniki, lakini hazijasomwa vizuri, haswa fomu ya manjano inayobadilika, inayojumuisha molekuli za As4, sawa na fosforasi nyeupe P4. Arsenic sublimates saa 613 °C na huwepo kama mvuke kama molekuli Kama4 ambazo hazitenganishi hadi takriban 800 °C. Mtengano kamili katika molekuli za As2 hutokea kwa 1700 °C.
Muundo wa atomi na uwezo wa kuunda vifungo
Mchanganyiko wa kielektroniki wa arseniki ni 1s22s22p63s23p63d10s424p 3 - inafanana na nitrojeni na fosforasi kwa kuwa ina elektroni tano kwenye ganda la nje, lakini inatofautiana nazo kwa kuwa na elektroni 18 kwenye ganda la mwisho badala ya mbili au nane. Ongezeko la chaji 10 chanya kwenye kiini huku ukijaza obiti tano za 3d mara nyingi husababisha kupungua kwa jumla kwa wingu la elektroni na kuongezeka kwa uwezo wa kielektroniki wa vipengele. Arsenic katika jedwali la mara kwa mara inaweza kulinganishwa na vikundi vingine vinavyoonyesha wazi muundo huu. Kwa mfano, inakubaliwa kwa ujumla kuwa zinki niumeme zaidi kuliko magnesiamu na galliamu kuliko alumini. Hata hivyo, katika makundi yanayofuata, tofauti hii hupungua, na wengi hawakubaliani kwamba germanium ni electronegative zaidi kuliko silicon, licha ya wingi wa ushahidi wa kemikali. Mpito sawa kutoka ganda la vipengele 8 hadi 18 kutoka fosforasi hadi arseniki unaweza kuongeza uwezo wa kielektroniki, lakini hii bado ni ya kutatanisha.
Kufanana kwa ganda la nje la As na P kunapendekeza kwamba zinaweza kuunda vifungo 3 vya ushirikiano kwa kila atomi kukiwa na jozi ya ziada ya elektroni ambayo haijaunganishwa. Kwa hivyo, hali ya oksidi lazima iwe +3 au -3, kulingana na uwezo wa kuheshimiana wa kielektroniki. Muundo wa arseniki pia unazungumza juu ya uwezekano wa kutumia d-orbital ya nje kupanua octet, ambayo inaruhusu kipengele kuunda vifungo 5. Inatambuliwa tu na mmenyuko na fluorine. Uwepo wa jozi ya elektroni isiyolipishwa kwa ajili ya uundaji wa misombo changamano (kupitia mchango wa elektroni) katika atomi ya As hutamkwa kidogo zaidi kuliko katika fosforasi na nitrojeni.
Arseniki ni dhabiti katika hewa kavu, lakini kwenye hewa yenye unyevunyevu hufunikwa na oksidi nyeusi. Mvuke wake huwaka kwa urahisi, na kutengeneza Kama2O3. Je, arseniki ya bure ni nini? Haiathiriwi na maji, alkali na asidi zisizo za oksidi, lakini hutiwa oksidi na asidi ya nitriki hadi hali ya +5. Halojeni, salfa humenyuka pamoja na arseniki, na metali nyingi huunda arsenidi.
Kemia ya uchambuzi
Dutu hii arseniki inaweza kutambuliwa kimaelezo kama opiment ya manjano ambayo hupita kwa kuathiriwa na 25%suluhisho la asidi hidrokloriki. Athari za As kwa ujumla hubainishwa kwa kuibadilisha kuwa arsine, ambayo inaweza kutambuliwa kwa kutumia jaribio la Marsh. Arsine hutengana kwa joto, na kutengeneza kioo cheusi cha arseniki ndani ya bomba nyembamba. Kulingana na mbinu ya Gutzeit, uchunguzi uliowekwa na kloridi ya zebaki, chini ya ushawishi wa arsine, huwa giza kutokana na kutolewa kwa zebaki.
Sifa za sumu za arseniki
Sumu ya elementi na viambajengo vyake hutofautiana kwa upana katika anuwai nyingi, kutoka kwa arsine yenye sumu kali na derivatives zake za kikaboni hadi kwa urahisi As, ambayo ni ajizi kwa kiasi. Matumizi ya misombo yake ya kikaboni kama mawakala wa vita vya kemikali (lewisite), vesicant na defoliant (Agent Blue kulingana na mchanganyiko wa maji wa 5% cacodylic acid na 26% ya chumvi yake ya sodiamu) hutuambia arseniki ni nini.
Kwa ujumla, derivatives ya elementi hii ya kemikali huwasha ngozi na kusababisha ugonjwa wa ngozi. Ulinzi wa kuvuta pumzi dhidi ya vumbi lenye arseniki pia unapendekezwa, lakini sumu nyingi hutokea wakati inapoingizwa. Mkusanyiko wa juu unaoruhusiwa wa As katika vumbi kwa siku ya saa nane ya kazi ni 0.5 mg/m3. Kwa arsine, kipimo kinapunguzwa hadi 0.05 ppm. Mbali na matumizi ya misombo ya kipengele hiki cha kemikali kama dawa za kuulia wadudu na wadudu, matumizi ya arseniki katika pharmacology ilifanya iwezekane kupata salvarsan, dawa ya kwanza yenye ufanisi dhidi ya kaswende.
Athari za kiafya
Arseniki ni mojawapo ya vipengele vyenye sumu zaidi. Misombo ya isokaboni ya kemikali fulaniDutu kwa kawaida hutokea kwa kiasi kidogo. Wanadamu wanaweza kuathiriwa na arseniki kupitia chakula, maji, na hewa. Mfiduo pia unaweza kutokea kwa kugusa ngozi na udongo au maji yaliyochafuliwa.
Maudhui ya arseniki katika chakula ni ya chini kabisa. Hata hivyo, viwango vya samaki na dagaa vinaweza kuwa juu sana kwani hufyonza kemikali kutoka kwenye maji wanayoishi. Kiasi kikubwa cha arseniki isokaboni katika samaki kinaweza kuhatarisha afya ya binadamu.
Watu wanaofanya kazi na dutu hii, wanaishi katika nyumba zilizojengwa kwa mbao zilizotibiwa nazo, na kwenye ardhi ya kilimo ambapo viua wadudu vimekuwa vikitumika hapo awali pia huathiriwa na dutu hii.
Aseniki isokaboni inaweza kusababisha athari mbalimbali za kiafya kwa binadamu, kama vile muwasho wa tumbo na utumbo, kupunguza uzalishaji wa seli nyekundu na nyeupe za damu, mabadiliko ya ngozi na muwasho wa mapafu. Inaaminika kuwa kumeza kiasi kikubwa cha dutu hii kunaweza kuongeza uwezekano wa kupata saratani, hasa saratani ya ngozi, mapafu, ini na mfumo wa limfu.
Kiwango kikubwa sana cha arseniki isokaboni husababisha utasa na kuharibika kwa mimba kwa wanawake, ugonjwa wa ngozi, kupungua kwa upinzani dhidi ya maambukizi, matatizo ya moyo na uharibifu wa ubongo. Aidha, kipengele hiki cha kemikali kinaweza kuharibu DNA.
Kiwango hatari cha arseniki nyeupe ni miligramu 100.
Michanganyiko ya kikaboni ya kipengele haisababishi saratani au uharibifu wa kanuni za kijeni, lakini viwango vya juu vinawezakusababisha madhara kwa afya ya binadamu, kama vile kusababisha matatizo ya neva au maumivu ya tumbo.
Sifa Kama
Sifa kuu za kemikali na kimwili za arseniki ni kama ifuatavyo:
- Nambari ya atomiki - 33.
- Uzito wa atomiki ni 74.9216.
- Kiwango myeyuko cha ukungu wa kijivu ni 814 °C kwa shinikizo la angahewa 36.
- Msongamano wa Kijivu 5.73g/cm3 kwa 14°C.
- Uzito wa ukungu wa manjano 2.03 g/cm3 kwa 18°C.
- Mchanganyiko wa kielektroniki wa arseniki ni 1s22s22p63s23p63d10s424p 3 .
- Hali za oksidi – -3, +3, +5.
- Valency ya Arseniki ni 3, 5.
