Stupnjevi oksidacije arsena: kemijska svojstva arsena

Prije razmatranja oksidacijskog stanjaarsen, otkrivamo njegov položaj u periodičnom stolu i svojstvima strukture. Dodatno, navedimo osnovna fizička i kemijska svojstva ovog kemijskog elementa.

Položaj u PS

Glavna oksidacijska stanja arena, kemijskesvojstva, primjena - sve se to može naučiti gledanjem mjesta elementa u periodičkom sustavu Mendelejeva. Arsen se nalazi u petoj skupini, glavnoj podskupini, članu obitelji dušika. Ima relativnu atomsku masu od 74.9216. Glavni stupnjevi oksidacije arsena odnose se upravo na skupinu u kojoj se nalazi u SS. Ovaj element ima 33 serijski broj. Broj energetskih razina odgovara broju razdoblja u kojem je element smješten, jednak je četiri.

Razmislite o rasporedu elektrona na svakojatomska ljuska. Na prvoj razini energije postoje samo dva povezana elektrona, druga oklopa zauzimaju osam čestica: 2s i 6p. Na trećoj razini, osim njih, postoji deset elektrona d, to jest samo 18 čestica. Vanjska razina energije je 2s-elektrona, kao i tri nesparena p-elektrona. To je broj valentnih elektrona koji određuju moguće stupnjeve oksidacije arsena.

Stranice povijesti

Arsen je pripisan pet "alkemijskih"elementi poznati iz srednjeg vijeka. Zanimljiva je činjenica da su četiri od njih u petoj PS grupi. Tih dana nitko nije znao odrediti stupanj oksidacije arsena, ali su se njegovi spojevi uspješno koristili za izradu lijekova, stvaranje boja.

Nakon zamjene kamenog doba od brončanog doba, ljudinaučili kako napraviti ovu leguru s posebnim obilježjima. Ispada da je sadržavao do 7 posto arsena i samo 3 posto kositra. Znanstvenici vjeruju da je prvo taljenje bronce umjesto malakita, koje je zeleno, pogrešno uzela zelene sulfide bakar-arsenskih minerala.

Nevjerojatna izvedba rezultirajuće legure učinila je popularnim među drevnim majstorima. Oni su posebno tražili minerale prirode koji sadrže tvar.

Stupnjevi oksidacije arsena u spojevima takvihtip pozitivno, odgovara njegovoj višoj valenciji. Da bi se identificirali sulfidi koji sadržavaju arsen, mineral se zagrijava. Pojava specifičnog mirisa češnjaka potvrda prisutnosti arsena u spoju. Postupno od taljenja brončane arsenove odbio je. Među razlozima prestanka proizvodnje znanstvenici nazivaju konstantnim trovanjem majstora tijekom rada.

Prirodni minerali

U obliku minerala, tvari koja se razmatrapoznat još od davnih vremena. Na primjer, oksidacijsko stanje 3 arena se manifestira u spoju poznatoj u drevnoj Kini kao "minskoj prašini". Aristotel je opisao mineralni sandarak, koji je arsen sulfid. Prevedeno s latinskog jezika, njegovo ime zvuči kao "zlatna boja". Koristi ga u one dane kao žuta boja.

U jedanaestom stoljeću, tri su se razlikovali od alkemičara.različite vrste ove tvari. Stupanj oksidacije arsena u spojevima koji predstavljaju ove vrste odgovara broju skupine. Šesti dvostruki oksid nazvan je bijelim arsenom, sulfid je zvan, a As4S4 (tetrasamjk tetrasulfid) zvan je crveni arsen.

Bijela verzija dobivena je sublimacijom nečistoća uproces prženja bakrenih ruda, koji uključuju arsen. Dok se plin kondenzira iz plinovitog stanja, arsenov oksid precipitira kao bijeli talog. Od antičkih vremena, koristi se kao sredstvo za uništavanje štetnika.

U trinaestom stoljeću, Albert Veliki bio jeDobivena metalna tvar. Grijao je sapunom žutim arsenom. Tvar dobivena kao rezultat interakcije nije potvrdila "mističnu povezanost" sedam metala s planetima. Možda je zbog otkrivenih proturječja starih alkemičara da se arsen smatra "nelegitimnim" elementom. U tim je vremenima otkriveno njegovu sposobnost da daju bakrenu bijelu boju, zahvaljujući kojoj je nazvan sredstvom "izbjeljivanje Venere".

Kao pojedinačna tvarkemijski element identificiran je tek sredinom sedamnaestog stoljeća. Njemački je ljekarnik Johann Schroeder bio u mogućnosti izolirati ga provođenjem kemijske redukcije oksida ugljena. Nakon nekog vremena, Nicole Lemery uspjela je izolirati metal grijanjem kalija, sapuna i oksida arsena. U 18. stoljeću, ovaj metal je bio poznat kao neobičan "polimer".

Potkraj 18. stoljeća, švedski kemičar K.V. Scheele je dobiven arsenovom kiselinom, koja pokazuje najviši stupanj oksidacije arsena: +5. U devetnaestom stoljeću identificirane su organske tvari koje sadrže arsen.

Biti u prirodi

Veći i niži stupanj oksidacije arsenaočituje se u svojim prirodnim spojevima. U koru, postotak koncentracije ovog elementa ne prelazi 5 grama po toni. U mnogim mineralima, ona se nalazi istodobno s niklom, kobaltom, bakrom, željezoom.

Trenutno je poznato oko dvije stotinerazni prirodni minerali, koji uključuju kemijski element u pitanju. S obzirom da pokazuju najviši i najniži stupanj oksidacije arsena, oni imaju različite primjene. Na primjer, u kombinaciji s antimonom, arsen pokazuje negativno stanje oksidacije. S obzirom na činjenicu da ovaj metal ima malu elektronegativnost, najniži stupanj oksidacije arsena je -3. Ovaj pokazatelj je tipično za arsenide, kao i za mineralni Alelemontite.

Većina spojeva s metalima arsena, uzimajući u obzir specifičnost pripravka, su intermetalni spojevi koji se razlikuju u varijabilnom sastavu ovog kemijskog elementa.

Karakteristike arsenida

Za arsenide, sadržaj nekolikometala slične strukture kristalnih rešetki. Ove minerale karakterizira metalni sjaj, oni su neprozirni, imaju laganu tvrdoću.

Kao primjeri prirodnih arsenida mogu se razmotriti sljedeći spojevi:

• lellingite, slično piritu;
• nickel, nazvan nikloviske crvene pirite;
• langisit;
• Oregon;
• sperrylite.

Ovo, naravno, nije potpuni popis.sličnih minerala - trenutno ima oko dvadeset i pet takvih spojeva. Među najčešće u prirodi može se spomenuti arsenopirit, zvan arsen pirit. To je proizvod dobiven zamjenom atoma sumpora u piritu s arsenom. Spojevi ove vrste, u kojima se ne očituje najveći stupanj oksidacije arsena, nazivaju se sulfosalti.

Njihovi kolege su kobalt sjaj,Gersdorfit, enargit i također prustit. Potonji je važan srebrni rudnik, smješten u gornjem sloju dragocjenih vena. Sastav sulfosalata može uključivati ​​plemenite metale platinske grupe. Od njih je interes irartski, kao i Orsit. U njihovom sastavu postoje rijetki metali koji se koriste kao izvrsni katalizatori u organskim i anorganskim sintezama.

Maksimalni stupanj oksidacije arsenaočituje se u prirodnim sulfidima. Na primjer, u narančasto-žutim dimorfit, koji je arsen sulfid (5). U tridesetim godinama prošlog stoljeća, prirodni naslage orpimenta, uključujući trovalentni arsenski sulfid, otkriveni su na jugu Verkhoyansk Range. Veličina otkrivenih kristala dosegla je duljinu od 60 cm, a težina je procijenjena na 30 kilograma.

Karakteristike arsenata

Moguće stupnjeve oksidacije arsena mogu bitiuzeti u obzir primjer soli. Dakle, spojevi arsenske kiseline, nazvani arsenatima, pokazuju maksimalnu brzinu za ovaj metal: +5. Kao primjer takvih spojeva dajemo eritrin, koji ima svijetlu ružičastu boju. Ova sol se zove kobaltna boja, ima formulu Co3 (AsO4) 2 * 8H₂O. Također je moguće zabilježiti gasparit smeđe-crvene boje u obliku (Ce, La, Nd) ArO₄.

Langbanovskys je otkrio u središtu Švedskeželjezno-manganski jama, gdje je nađeno i opisano pedesetak različitih arsenata. Ti spojevi su nastali interakcijom arsenove kiseline s manganovim hidroksidom (2) pri niskim temperaturama.

Koje su oksidacijske stanja u arsenatu?Arsen? Karakteristike tih soli potvrđuju prisutnost sumpora u njima. Unatoč nedostatku industrijske primjene, njihov estetski izgled omogućuje im da se koriste za izradu mineralogijskih zbirki.

Zanimljiva je priča Kupfernickel, kojaodgovara mineralnom niklenu. Srednjovjekovni njemački rudari nazvali su Nikkel planinskim zlim duhom, a "lažni bakar" nazvan je "cupfernickel". Majstori su otkrili vanjsku sličnost bakrenih crvenih kristala ovog minerala bakrenim rudama. Koristi ih u izradi stakla kako bi se dobiveni proizvod zelenom bojom. Samo je sredinom osamnaestog stoljeća mineralogist Axel Kronstedt uspio izvući nikal iz tog minerala.

Značajke položaja u prirodi

Arsen se odlikuje visokom inertnošću,stoga se može naći u svojoj rodnoj državi. Sličan metal u sastavu ima od dva do šesnaest posto nečistoća, uglavnom će biti srebro, željezo, kobalt, nikal. U našoj zemlji geolozi su otkrili prirodni arsen u regiji Amur, Transbaikalia.

Može se naći u stijenama, u mineralima, iu biljkama, pa se često naziva sveprisutni element.

Koji je maksimalni i minimalni stupanjarsen oksidacija? Najveća vrijednost odgovara broju skupine u kojoj se element nalazi i iznosi +5. To je tipično za spojeve u kojima pokazuje smanjenje svojstava. Detaljnije ćemo razmotriti veze ovog jedinstvenog metala malo kasnije.

Arsen je izuzetno neravnomjerno raspoređen diljem svijeta. Razlog je stvaranje litosfere, kao i procesi desorpcije i sorpcije koji se javljaju u sedimentnim stijenama i tlima.

Zbog izvrsne topivosti ovog metala u vodi, lako se kreće. Na primjer, u vlažnoj klimi ispire se iz tla, nakon čega slijedi gibanje uz podzemne vode i rijeke.

Fiziološko djelovanje

U znatnim količinama sadržava se arsenmineralne vode. Postoje određeni standardi za sadržaj ovog metala. Ako su dopuštene vrijednosti prekoračene, postoji ozbiljna prijetnja štetnosti ljudskom tijelu. Tijekom kemijskih istraživanja, otkriveno je da arsen može biti sadržan u različitim oblicima u prirodnoj vodi. Što bi trebalo biti stupanj oksidacije arsena? Svojstva spojeva koji se nalaze u vodi potvrđuju prisutnost metala u obliku otopine arseno kiseline.

Arsen sadrži oko 6 mg po živom.kg. Dio morskih algi može se sam sakriti navedene tvari do te mjere da može biti opasno za ljudsko tijelo. Neke od njihovih vrsta u azijskim zemljama mogu se umnožiti u čistoj kiseloj otopini. Koriste se kao sredstvo rješavanja štakora. U moždanom tkivu osobe, kao iu mišićima, postoji dovoljna količina ovog metala. Osim toga, ona je prisutna u pločama nokta, nakuplja se u kosi.

Fizičke značajke

Iako izgleda arsenmetal, ima nemetalne znakove. Na primjer, ne može formirati soli sumpornom kiselinom, djelujući kao element koji formira kiselinu. Arsen može postojati u raznim alotropnim modifikacijama, nalik fosforu. Najstabilniji je sivi arsen, koji kad se zagrijava sublimira slično jodu.

Za električnu vodljivost, ova izmjenainferiorni od bakra, ali premašuje živu. Kada se hladi arsenova para, možete dobiti mekanu prozirnu supstancu žute boje, sličnu žutom fosforu. U procesu grijanja, pretvara se u drugu alotropnu modifikaciju kemijskog elementa.

Kada precipitira arsenove pare na staklu, može se promatrati izgled zrcalnog filma.

Arsenski spojevi

Stupanj oksidacije arsena u višem oksiduje +5, to jest, odgovara njegovoj višoj valenciji. No, tijekom sublimacije para ovog metala u vlažnom zraku, nastaje crni film arsenovog anhidrida As2O.₃, U ovom je obliku uglavnom oksid ovog elementa. Ovaj oksid pokazuje amfoterna kemijska svojstva.

U procesu oksidacije, pretvara se u višu oksid, gdje arsen pokazuje vrijednost oksidacijskog stanja +5.

Čisti metal oksidiran je s razrijeđenom dušičnom kiselinom do hidrocijaninske kiseline H₃ASO₃u kojoj ima valenciju od 3. Prema svojim kemijskim sposobnostima smatra se kiselom umjerenom jakom, sličnom borovoj kiselini. Soli su arsenit, sa svijetlim redukcijskim svojstvima.

U kloridu, metal ima oksidacijsko stanje od +3,djelujući kao tipični metalni element. Arsenidi slični soli, koji se formiraju u interakciji s aktivnim metalima, prolaze vodenom hidrolizom. Na primjer, arsine (AsH₃) je otrovni, bezbojni, mirisni plin.

Organometalni spojevi

Arsen je u stanju oblikovati različiteORGANOMETALNI SPOJEVI. Na primjer, krajem 18. stoljeća, kada je destilacijom s arsenovim oksidom (3) kalij acetatom dobiveno je dimna tekućina koja je imala neugodan miris. Dobiveni produkt nazvan je alarsin. U kasnijim istraživanjima utvrđeno je da je arsen u svom sastavu prisutan.

Krajem devetnaestog stoljeća bili su sintetiziraniaromatični arsini. Reakcija je provedena s izlaganjem smjesi arsenskog triklorida i aril halida s metalnim natrijom. Neki od tih proizvoda pokazali su antimikrobna svojstva. Danas se sintetiziraju desetine tisuća organo-arsenskih tvari.

Uporaba arsena

Više od polovice svih miniranih metalakoristi se u obliku različitih spojeva. U svom čistom obliku, praktički se ne koristi. U maloj količini se uvodi u ležajne legure. Takvi aditivi imaju pozitivan učinak na tvrdoću gotovog proizvoda, tako da su oni potrebni za proizvodnju električnih kabela i baterija.

Minimalne doze arsenova povećavaju seotpornost na koroziju, poboljšavaju toplinsku učinkovitost mesinga i bakra. Ako ovaj element ne sadrži dodatne nečistoće, u ovom je slučaju zahtjev za proizvodnjom poluvodičkih uređaja. Da bi ih stvorili, arsen je spojen s germijanom ili silicijem.

Osim toga, to je izvrsna leguraaditiva pri izradi čelika. Kao vrijedan mlaznica, arsen je također potreban u obojenih metalurgija. Čak i uz njen mali sadržaj legure, moguće je značajno povećati čvrstoću proizvedenog proizvoda. Arsen povećava protok bakra tijekom lijevanja, što olakšava proces dobivanja žice.

Postoji određeni negativni učinak tog prijelaznog metala na proizvodnju. Njegova prisutnost u rudniku pretvara proces u štetnu proizvodnju.

Među raznovrsnim arzenskim spojevima od interesapredstavlja njegov trovalentni oksid. Trenutno se koristi u topljenju stakla. Soli s indikatorom od +5 su tražene kao antiseptici. Ovaj prijelazni element jedan je od najpopularnijih u suvremenoj kemijskoj proizvodnji, jer ima dvostruka svojstva ovisno o procesnoj okolini.