| Мышьяк(As) | |
|---|---|
| Атомный номер | 33 |
| Внешний вид | хрупкий полуметалл стального цвета |
| Свойства атома | |
| Атомная масса (молярная масса) |
74,92159 а. е. м. (г/моль) |
| Радиус атома | 139 пм |
| Энергия ионизации (первый электрон) |
946,2(9,81) кДж/моль (эВ) |
| Электронная конфигурация | [Ar] 3d10 4s2 4p3 |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 120 пм |
| Радиус иона | (+5e)46 (-3e)222 пм |
| Электроотрицательность (по Полингу) |
2,18 |
| Электродный потенциал | 0 |
| Степени окисления | 5, 3, −2 |
| Термодинамические свойства | |
| Плотность | 5,73 (grey arsenic) г/см³ |
| Удельная теплоёмкость | 0,328 Дж/(K·моль) |
| Теплопроводность | (50,2) Вт/(м·K) |
| Температура плавления | 1090 K |
| Теплота плавления | n/a кДж/моль |
| Температура кипения | 876 K |
| Теплота испарения | 32,4 кДж/моль |
| Молярный объём | 13,1 см³/моль |
| Кристаллическая решётка | |
| Структура решётки | тригональная |
| Период решётки | 4,130 Å |
| Отношение c/a | 2,805 |
| Температура Дебая | 285,00 K |
История[]
Мышьяк известен человечеству с древнейших времен, когда использовались в качестве красителей минералы аурипигмент As2S3 и реальгар As4S4 (упоминания о них встречаются у Аристотеля).
Алхимики при прокаливании сульфидов мышьяка на воздухе отмечали, что образование так называемого белого оксида As2O3:
2As2S3 + 9О2 = 2As2O3 + 6SO2↑.
Этот оксид — сильный яд, он растворяется в воде и в вине.
Впервые мышьяк в свободном виде получил немецкий алхимик А. фон Больдштндт в 13 веке прогреванием оксида мышьяка с углем:
As2O3 + 3С = 2As + 3СО↑.
Для изображения мышьяка использовали знак извивающейся змеи с раскрытой пастью.
Происхождение названия[]
Название мышьяка в русском языке связывают с употреблением его соединений для истребления мышей и крыс. Греческое название arsenikon происходит от персидского زرنيخ (zarnik) — «желтый аурипигмент». Иногда его производят от греческого «арсен» — сильный, мощный.
Нахождение в природе[]
Мышьяк — рассеянный элемент. Содержание в земной коре 1,7·10-4% по массе. Известно около 200 мышьяксодержащих минералов. В самородном состоянии встречается редко, часто содержится в свинцовых, медных и серебряных рудах. Минерал, имеющий промышленное значение — арсенопирит FeAsS.
Получение[]
Обогащенную руду подвергают окислительному обжигу, затем сублимируют летучий As2O3. Этот оксид восстанавливают углеродом. Для очистки As его подвергают дистилляции в вакууме, затем переводят в летучий хлорид AsCl3, который восстанавливают водородом. Получаемый мышьяк содержит 10-5-10-6% примесей по массе.
Физические и химические свойства[]
Мышьяк — серое с металлическим блеском хрупкое вещество (α-мышьяк) с ромбоэдрической кристаллической решеткой, a = 0,4135 нм и a = 54,13°. Плотность 5,74 кг/дм3. При нагревании до 600 °C As сублимирует. При охлаждении паров возникает новая модификация — желтый мышьяк. Выше 270 °C все формы As переходят в α-мышьяк.
Расплавить мышьяк можно только в запаянных ампулах под давлением. Температура плавления 817 °C при давлении его насыщенных паров 3,6 МПа. Структура серого мышьяка похожа на структуру серой сурьмы и по строению напоминает черный фосфор.
Мышьяк химически активен. При хранении на воздухе порошкообразный мышьяк воспламеняется с образованием кислотного оксида As2O3. Этот оксид в парах существует в виде димеров As4O6.
При осторожном обезвоживании мышьяковой кислоты H3AsO4 получают высший кислотный оксид мышьяка As2O5, который при нагревании легко отдает кислород, превращаясь в As2O3.
Оксиду As2O3 отвечают существующие только в растворах слабые кислоты — ортомышьяковистая H3AsO3 и метамышьяковистая HAsO2. Их соли — арсенаты.
Разбавленная азотная кислота окисляет мышьяк до H3AsO3, концентрированная азотная кислота — до H3AsO4. Со щелочами мышьяк не реагирует, в воде растворяется.
При нагревании мышьяка и водорода образуется арсин AsH3 — очень токсичный газ с запахом чеснока. С фтором и хлором мышьяк взаимодействует с самовоспламенением. При взаимодействии мышьяка с серой, селеном и теллуром образуются халькогениды: As2S5, As2S3, As4S4, As2Se3, As2Te3, существующие в стеклообразном состоянии. Они являются полупроводниками.
Со многими металлами мышьяк образует арсениды. Арсенид галлия GaAs и индия InAs — полупроводники.
Известно большое число органических соединений мышьяка, в которых имеется химическая связь As — C: органоарсины RnAsH3-n (n = 1,3), тетраорганодиарсины R2As — AsR2 и другие.
Применение[]
Мышьяк используется для легирования сплавов свинца, идущих на приготовление дроби, так как при отливке дроби башенным способом капли сплава мышьяка со свинцом приобретают строго сферическую форму, и кроме того, прочность и твёрдость свинца возрастают. Мышьяк особой чистоты используется для синтеза ряда практически очень ценных и важных полупроводниковых материалов — арсенидов и сложных алмазоподобных полупроводников.
Биологическая роль и физиологическое действие[]
Мышьяк и все его соединения ядовиты. При остром отравлении мышьяком наблюдаются рвота, боли в животе, понос, угнетение центральной нервной системы. Помощь и противоядия при отравлении мышьяком: прием водных растворов Na2S2O3, промывание желудка, прием молока и творога; специфическое противоядие — унитиол. ПДК в воздухе для мышьяка 0,5мг/м3. Работают с мышьяком в герметичных боксах, используя защитную спецодежду. Из-за высокой токсичности соединения мышьяка использовались Германией как отравляющие вещества в Первую мировую войну. Существует предположение, что соединениями мышьяка был отравлен Наполеон на острове Святой Елены.
На территориях, где в почве и воде избыток мышьяка, он накапливается в щитовидной железе у людей и вызывает эндемический зоб.
Мышьяк в малых дозах канцерогенен, его использование в качестве лекарства, «улучшающего кровь» (так называемый «белый мышьяк», например «Таблетки Бло с мышьяком», и др.) продолжалось до середины 1950-х гг., и внесло свой весомый вклад в развитие онкологических заболеваний.
Недавно широкую огласку получила техногенная экологическая катастрофа на юге Индии — из-за повышенного отбора воды из водоносных горизонтов, мышьяк стал поступать в питьевую воду. Это вызвало токсическое и онкологическое поражение у десятков тысяч людей.
Считалось, что «микродозы мышьяка, вводимые с осторожностью в растущий организм способствуют росту костей человека и животных в длину и толщину, в отдельных случаях рост костей может быть вызван микродозами мышьяка в период окончания роста»[1].
Считалось также, что «При длительном потреблении небольших доз мышьяка у организма вырабатывается иммунитет: Этот факт установлен как для людей, так и для животных. Известны случаи, когда привычные потребители мышьяка принимали сразу дозы, в несколько раз превышающие смертельную, и оставались здоровыми. Опыты на животных показали своеобразие этой привычки. Оказалось, что животное, привыкшее к мышьяку при его употреблении, быстро погибает, если значительно меньшая доза вводится в кровь или под кожу.» Однако такое «привыкание» носит очень ограниченный характер, в отношении т. н. «острой токсичности», и не защищает от новообразований. Тем не менее, в настоящее время исследуется влияние микродоз мышьяксодержащих препаратов в качестве противоракового средства.
См. также[]
Категория:Соединения мышьяка
Ссылки[]
| 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 | * | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | ||||||
| Fr | Ra | ** | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Uub | Uut | Uuq | Uup | Uuh | Uus | Uuo | ||||||
| * | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | ||||||||
| ** | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | ||||||||