Arsen ist ein chemisches Element. Bedeutung des Wortes Arsen. Toxikologische Eigenschaften von Arsen
Arsen ist ein klassisches Gift mittelalterlicher und moderner Giftmischer
und Medizin in der modernen Sport- und Rehabilitationsmedizin
Giftige und giftige Steine und Mineralien
Arsen(lat. Arsenicum), As, chemisches Element der Gruppe V des Periodensystems von Mendelejew, Ordnungszahl 33, Atommasse 74,9216; stahlgraue Kristalle. Das Element besteht aus einem stabilen Isotop 75 As. Giftig in jeder Form, Medizin.
Historische Referenz.
Natürliche Verbindungen von Arsen und Schwefel (Orpiment As 2 S 3, Realgar As 4 S 4) waren den Völkern der Antike bekannt, die diese Mineralien als Arzneimittel und Farben verwendeten. Bekannt war auch das Produkt der Verbrennung von Arsensulfiden – Arsen(III)-oxid As 2 O 3 („weißes Arsen“).
Der Name Arsenikon findet sich bereits zu Beginn unserer Zeitrechnung; es leitet sich vom griechischen arsen – stark, mutig – ab und diente zur Bezeichnung von Arsenverbindungen (basierend auf ihrer Wirkung auf den Körper). Es wird angenommen, dass der russische Name von „mysh“ („Tod“ – nach der Verwendung von Arsenpräparaten zur Tötung von Yaks sowie zur Ausrottung von Mäusen und Ratten) stammt. Die chemische Herstellung von freiem Arsen wird auf das Jahr 1250 n. Chr. zurückgeführt. Im Jahr 1789 nahm A. Lavoisier Arsen in die Liste der chemischen Elemente auf.
Arsen. Lagerstätte Belorechenskoye, Norden. Kaukasus, Russland. ~10x7 cm. Foto: A.A. Evseev.
Verteilung von Arsen in der Natur.
Der durchschnittliche Arsengehalt in der Erdkruste (Clarke) beträgt 1,7 * 10 -4 % (Massenanteil), in solchen Mengen kommt es in den meisten magmatischen Gesteinen vor. Da Arsenverbindungen bei hohen Temperaturen flüchtig sind (trockene vulkanische Sublimation auf Batholithen), sublimiert das Element in die Atmosphäre und die Luft in Form von Metalldämpfen (Luftspiegelungen – die Luft unter den Wellen) sammelt sich bei magmatischen Lavaprozessen, die durch Risse und Röhren sublimieren, nicht an ; Es wird konzentriert und aus Dämpfen und heißem Tiefenwasser auf Kristallbildungskatalysatoren abgeschieden – metallisches Eisen (zusammen mit S, Se, Sb, Fe, Co, Ni, Cu und anderen Elementen).
Bei Vulkanausbrüchen (bei der Trockensublimation von Arsen) gelangt Arsen in Form seiner flüchtigen Verbindungen in die Atmosphäre. Da Arsen multivalent ist, wird seine Migration durch die Redoxumgebung beeinflusst. Unter oxidierenden Bedingungen der Erdoberfläche entstehen Arsenate (As 5+) und Arsenite (As 3+).
Dabei handelt es sich um seltene Mineralien, die in Gebieten mit Arsenvorkommen vorkommen. Natives Arsen und As 2+-Mineralien kommen noch seltener vor. Von den Mineralien und Arsenverbindungen (ca. 180) ist Arsenopyrit FeAsS von industrieller Bedeutung (das Eisenatom ist das Zentrum der Pyritbildung, die Formel des Ausgangs-„Einkristalls“ lautet Fe + (As + S)).
Arsenopyrit-Ader. Trifonovskaya-Mine, Lagerstätte Kochkarskoe (Au), Plast, Südural, Russland. Arsen. Foto: A.A. Evseev.
Kleine Mengen Arsen sind lebensnotwendig. In Gebieten mit Arsenvorkommen und der Aktivität junger Vulkane enthalten Böden jedoch mancherorts bis zu 1 % Arsen, was mit Viehkrankheiten und dem Absterben der Vegetation verbunden ist. Die Anreicherung von Arsen ist besonders typisch für Steppen- und Wüstenlandschaften, in deren Böden Arsen inaktiv ist. In feuchten Klimazonen und bei der Bewässerung von Pflanzen und Böden wird Arsen aus dem Boden ausgewaschen.
In lebender Materie sind durchschnittlich 3·10 -5 % Arsen enthalten, in Flüssen 3·10 -7 %. Arsen, das über Flüsse ins Meer gelangt, fällt relativ schnell aus. Im Meerwasser gibt es 1 * 10 -7 % Arsen (dort gibt es viel Gold, das es verdrängt), aber in Ton und Schiefern gibt es Arsen (an den Ufern von Flüssen und Stauseen, in tonigen schwarzen Formationen und entlang der Steinbruchränder) - 6,6 * 10 - 4 %. Sedimentäre Eisenerze, Ferromangan und andere Eisenknollen sind häufig mit Arsen angereichert.
Physikalische Eigenschaften von Arsen.
Arsen hat mehrere allotrope Modifikationen. Unter normalen Bedingungen ist das sogenannte metallische oder graue Arsen (α-As) – Stahlgrau – am stabilsten zerbrechlich kristalline Masse (je nach Eigenschaften – wie Pyrit, Goldblende, Eisenpyrit); Wenn es frisch gebrochen ist, hat es einen metallischen Glanz; an der Luft wird es schnell matt, da es mit einem dünnen Film aus As 2 O 3 bedeckt ist.
Arsen wird selten als Silberblende bezeichnet – der Fall des Zarenschreibers A.M. Romanow in der Mitte des 17. Jahrhunderts, „Silber“, nicht formbar, kommt in Pulverform, kann gemahlen werden – Gift für den Zaren von ganz Russland. Der berühmteste spanische Skandal in der Giftmischer-Taverne in der Nähe der Don-Quijote-Mühle an der Straße nach Almaden, Spanien, wo auf dem europäischen Kontinent roter Zinnober abgebaut wird (Skandale um den Verkauf von Jungfrauen im Krasnodar-Territorium der Russischen Föderation, das Dorf von Novy, kristalliner roter Zinnober, wollen nicht wirken).
Arsenopyrit. Drusen aus prismatischen Kristallen mit Calcit-Sphärolithen. Freiberg, Sachsen, Deutschland. Foto: A.A. Evseev.
Das Kristallgitter von grauem Arsen ist rhomboedrisch (a = 4,123 Å, Winkel α = 54 o 10", x = 0,226), geschichtet. Dichte 5,72 g/cm 3 (bei 20 o C), elektrischer Widerstand 35 * 10 -8 Ohm *m oder 35*10 -6 Ohm*cm, Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands 3,9·10 -3 (0 o -100 o C), Brinellhärte 1470 MN/m 2 oder 147 kgf/mm 2 (3-4 nach Moocy); Arsen ist diamagnetisch.
Unter Atmosphärendruck sublimiert Arsen bei 615 °C ohne zu schmelzen, da der Tripelpunkt von α-As bei 816 °C und einem Druck von 36 at liegt.
Arsendampf besteht bis 800 °C aus As 4-Molekülen, über 1700 °C nur aus As 2. Wenn Arsendampf auf einer durch flüssige Luft gekühlten Oberfläche kondensiert, entsteht gelbes Arsen – transparente, wachsweiche Kristalle mit einer Dichte von 1,97 g/cm 3, die in ihren Eigenschaften dem weißen Phosphor ähneln.
Wenn es Licht oder geringer Hitze ausgesetzt wird, verwandelt es sich in graues Arsen. Es sind glasig-amorphe Modifikationen bekannt: schwarzes Arsen und braunes Arsen, die sich beim Erhitzen über 270 °C in graues Arsen verwandeln
Chemische Eigenschaften von Arsen.
Die Konfiguration der äußeren Elektronen des Arsenatoms ist 3d 10 4s 2 4p 3. In Verbindungen hat Arsen die Oxidationsstufen +5, +3 und -3. Graues Arsen ist chemisch weniger aktiv als Phosphor. Beim Erhitzen an der Luft über 400 °C verbrennt Arsen unter Bildung von As 2 O 3.
Arsen verbindet sich direkt mit Halogenen; unter normalen Bedingungen ist AsF 5 ein Gas; AsF 3 , AsCl 3 , AsBr 3 – farblose flüchtige Flüssigkeiten; AsI 3 und As 2 I 4 sind rote Kristalle. Beim Erhitzen von Arsen mit Schwefel entstehen Sulfide: orangerotes As 4 S 4 und zitronengelbes As 2 S 3.
Hellgelbes Silbersulfid As 2 S 5 ( Arsenopyrit) wird durch Einleiten von H 2 S in eine eisgekühlte Lösung von Arsensäure (oder ihren Salzen) in rauchender Salzsäure abgeschieden: 2H 3 AsO 4 + 5H 2 S = As 2 S 5 + 8H 2 O; Bei etwa 500 °C zerfällt es in As 2 S 3 und Schwefel.
Alle Arsensulfide sind in Wasser und verdünnten Säuren unlöslich. Starke Oxidationsmittel (Mischungen aus HNO 3 + HCl, HCl + KClO 3) wandeln sie in ein Gemisch aus H 3 AsO 4 und H 2 SO 4 um.
Als 2 S 3 Sulfid löst sich leicht in Sulfiden und Polysulfiden von Ammonium- und Alkalimetallen und bildet Salze von Säuren - Thioarsen H 3 AsS 3 und Thioarsen H 3 AsS 4 .
Arsen erzeugt mit Sauerstoff Oxide: Arsenoxid (III) As 2 O 3 – Arsenanhydrid und Arsenoxid (V) As 2 O 5 – Arsenanhydrid. Der erste von ihnen entsteht durch die Einwirkung von Sauerstoff auf Arsen oder seine Sulfide, zum Beispiel 2As 2 S 3 + 9O 2 = 2As 2 O 3 + 6SO 2.
Da 2 O 3 -Dämpfe zu einer farblosen glasigen Masse kondensieren, die mit der Zeit aufgrund der Bildung kleiner kubischer Kristalle undurchsichtig wird, beträgt die Dichte 3,865 g/cm 3 . Die Dampfdichte entspricht der Formel As 4 O 6; oberhalb von 1800 o C besteht der Dampf aus As 2 O 3.
2,1 g As 2 O 3 lösen sich in 100 g Wasser (bei 25 °C). Arsen(III)-oxid ist eine amphotere Verbindung mit überwiegend sauren Eigenschaften. Salze (Arsenite), die den Orthoarsensäuren H 3 AsO 3 und Metaarsensäure HAsO 2 entsprechen, sind bekannt; Die Säuren selbst wurden nicht erhalten. Nur Alkalimetall- und Ammoniumarsenite sind wasserlöslich.
As 2 O 3 und Arsenite sind normalerweise Reduktionsmittel (z. B. As 2 O 3 + 2I 2 + 5H 2 O = 4HI + 2H 3 AsO 4), können aber auch Oxidationsmittel sein (z. B. As 2 O 3 + 3C). = 2As + 3SO ).
Arsenoxid (V) wird durch Erhitzen von Arsensäure H 3 AsO 4 (ca. 200 °C) hergestellt. Es ist farblos und zerfällt bei etwa 500 °C in As 2 O 3 und O 2. Arsensäure wird durch Einwirkung von konzentrierter HNO 3 auf As oder As 2 O 3 gewonnen.
Arsensäuresalze (Arsenate) sind mit Ausnahme von Alkalimetall- und Ammoniumsalzen wasserunlöslich. Es sind Salze bekannt, die den Säuren Orthoarsen H 3 AsO 4 , Metaarsen HAsO 3 und Pyroarsen H 4 As 2 O 7 entsprechen; Die letzten beiden Säuren wurden nicht in freiem Zustand erhalten. Beim Legieren mit Metallen bildet Arsen meist Verbindungen (Arsenide).
Arsen gewinnen.
Arsen wird industriell durch Erhitzen von Arsenpyriten hergestellt:
FeAsS = FeS + As
oder (seltener) Reduktion von As 2 O 3 mit Kohle. Beide Prozesse werden in Retorten aus feuerfestem Ton durchgeführt, die an einen Auffangbehälter zur Kondensation von Arsendampf angeschlossen sind.
Arsenanhydrid wird durch oxidatives Rösten von Arsenerzen oder als Nebenprodukt beim Rösten polymetallischer Erze gewonnen, die fast immer Arsen enthalten. Bei der oxidativen Röstung entstehen As 2 O 3 -Dämpfe, die in den Sammelkammern kondensieren.
Rohes As 2 O 3 wird durch Sublimation bei 500–600 °C gereinigt. Gereinigtes As 2 O 3 wird für die Herstellung von Arsen und seinen Zubereitungen verwendet.
Verwendung von Arsen.
In Blei, das für die Herstellung von Schrot verwendet wird, werden geringe Zusätze von Arsen (0,2–1,0 Gew.-%) eingebracht (Arsen erhöht die Oberflächenspannung des geschmolzenen Bleis, wodurch das Schrot eine nahezu kugelförmige Form annimmt; Arsen erhöht die Härte von Blei). Als teilweiser Ersatz für Antimon ist Arsen in einigen Babbitt- und Drucklegierungen enthalten.
Reines Arsen ist nicht giftig, aber alle seine Verbindungen, die in Wasser löslich sind oder unter dem Einfluss von Magensaft in Lösung gehen können, sind äußerst giftig; Besonders gefährlich ist Arsenwasserstoff. Von den in der Produktion verwendeten Arsenverbindungen ist Arsenanhydrid die giftigste.
Fast alle Sulfiderze von Nichteisenmetallen sowie Eisen(schwefel)pyrit enthalten eine Beimischung von Arsen. Daher entsteht bei ihrer oxidativen Röstung neben Schwefeldioxid SO 2 immer auch As 2 O 3; Der größte Teil davon kondensiert in den Rauchkanälen, aber wenn keine Aufbereitungsanlagen vorhanden sind oder deren Effizienz gering ist, führen die Abgase von Erzöfen erhebliche Mengen an As 2 O 3 mit sich.
Reines Arsen ist zwar nicht giftig, ist jedoch bei Lagerung an der Luft immer mit einer Schicht aus giftigem As 2 O 3 bedeckt. Ohne ordnungsgemäß durchgeführte Belüftung ist das Ätzen von Metallen (Eisen, Zink) mit arsenhaltiger industrieller Schwefel- oder Salzsäure äußerst gefährlich, da dabei arsenhaltiger Wasserstoff entsteht.
Arsen im Körper.
Als Spurenelement ist Arsen in der belebten Natur allgegenwärtig. Der durchschnittliche Arsengehalt in Böden beträgt 4*10 -4 %, in Pflanzenasche 3*10 -5 %. Der Arsengehalt in Meeresorganismen ist höher als in Landorganismen (bei Fischen 0,6-4,7 mg pro 1 kg Rohstoff, reichert sich in der Leber an).
Die größte Menge davon (pro 1 g Gewebe) befindet sich in den Nieren und in der Leber (bei Einnahme reichert es sich nicht im Gehirn an). In Lunge und Milz, Haut und Haaren kommt viel Arsen vor; relativ wenig – in der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit, im Gehirn (hauptsächlich in der Hypophyse), den Keimdrüsen und anderen.
In Geweben kommt hauptsächlich Arsen vor Proteinfraktion(„der Stein der Bodybuilder und Sportler“), viel weniger – in der säurelöslichen und nur ein kleiner Teil davon ist in der Lipidfraktion enthalten. Es wird zur Behandlung der fortschreitenden Muskeldystrophie eingesetzt – es reichert sich nicht im Gehirn und in den Knochen an (Sportdoping, Behandlung von Geiseln und Häftlingen aus Konzentrationslagern wie „Auschwitz“ in Polen, EU, 1941-1944).
Arsen ist an Redoxreaktionen beteiligt: oxidativer Abbau komplexer biologischer Kohlenhydrate und Zucker, Fermentation, Glykolyse usw. Verbessert die geistigen Fähigkeiten (fördert den Prozess des Zuckerabbaus im Gehirn). Arsenverbindungen werden in der Biochemie als spezifische Enzyminhibitoren zur Untersuchung von Stoffwechselreaktionen eingesetzt. Fördert den Abbau biologischer Gewebe (beschleunigt). Es wird aktiv in der Zahnheilkunde und Onkologie eingesetzt, um schnell wachsende und früh alternde Krebszellen und Tumoren zu eliminieren.
Mischung (harte Sulfidlegierung) aus Thallium, Arsen und Blei: Hutchinsonit (Hutchinsonit)
Die Mineralformel lautet (Pb, Tl)S‘ Ag2S * 5 As2 S5 – komplexes Sulfid- und Adsenidcarbidsalz. Rhombus. Die Kristalle sind prismatisch bis nadelförmig. Spaltung perfekt nach (010). Die Aggregate sind radialnadelförmig, körnig. Härte 1,5-2. Spezifisches Gewicht 4.6. Rot. Diamantglanz. In hydrothermalen Lagerstätten mit Dolomit, mit Sulfiden und Arseniden von Zn, Fe, As und Sulfoarseniden. Das Ergebnis der trockenen Schwefel- und Arsensublimation von Magma durch Calderas und offene Vulkanschlote sowie der trockenen Sublimation durch Risse in tiefen magmatischen Plutoniten aus dem heißen Magma der Erde. Enthält Silber. Es gehört zu den zehn für die Gesundheit von Mensch und Tier sehr gefährlichen und krebserregenden Steinen und Mineralien, die unter modernen Bedingungen neben anderen Gesteinen in Form von gesundheitsschädlichem, gesundheitsgefährdendem (bei unerlaubter Handhabung) und trügerischer Schönheit kristallisieren. Auf dem Foto - Hutchinsonit mit Orpiment.
Giftige Mineralien. Hutchinsonit – benannt nach dem Mineralogen Hutchinson von der Universität Cambridge und ähnelt im Aussehen Blei (es kann zum Schutz vor Strahlung verwendet werden). 1861 eröffnet. Eine tödliche Mischung (harte Legierung) aus Thallium, Arsen und Blei. Der Kontakt mit diesem Mineral kann zu Haarausfall (Alopezie, Kahlheit, Kahlheit), komplexen Hauterkrankungen und zum Tod führen. Alle seine Hauptbestandteile sind giftig. Sehr ähnlich zu Blei, gediegenem Silber, Pyrit („trockener Pyrit“) und Arsenopyrit. Es ähnelt auch Stibnit (einer Antimonverbindung, ebenfalls sehr giftig). Auch ähnlich wie Zeolithe. Hutchinsonit ist eine gefährliche und auffällige Karbidmischung aus Thallium, Blei und Arsen. Drei seltene, sehr teure und wertvolle Erzmetalle bilden einen giftigen, tödlichen Mineraliencocktail, der mit größter Sorgfalt gehandhabt werden muss. Wirkt gleichzeitig auf Gehirn, Herz und Leber.
Thallium ist das dunkle Gegenstück von Blei. Dieses dichte, fettige Metall hat eine ähnliche Atommasse wie Blei, ist aber noch tödlicher. Thallium ist ein seltenes Metall, das in hochgiftigen Verbindungen aus seltsamen Elementkombinationen (Hartlegierungen) vorkommt. Die Auswirkungen einer Thalliumexposition sind gefährlicher als die von Blei und umfassen Haarausfall (Alopezie, Kahlheit), schwere Erkrankungen durch Hautkontakt und in vielen Fällen den Tod. Hutchinsonit wurde nach John Hutchinson benannt, einem berühmten Mineralogen an der Universität Cambridge. Dieses Mineral kommt in Bergregionen Europas vor, am häufigsten in Erzvorkommen. Ein in der medizinischen Zahnheilkunde usw. beliebtes Mineral. Alkoholiker haben Angst vor dem Mineral.
Hutchinsonit (Hutchinsonit) wird manchmal scherzhaft als „trockener“ oder „fester Alkohol“, „fester Alkohol“ bezeichnet (und das nicht nur wegen der schädlichen Auswirkungen einer berauschenden Vergiftung auf den Körper und die menschliche Gesundheit). Die chemische Formel von Speisealkohol (Alkohol) lautet C2 H5 (OH). Hutchinsonit (Hutchinsonit) hat eine chemische Formel - 5 As2 S5 * (Pb, Tl) S` Ag2 S oder 5 As2 S5 * (Pb, Tl) S` Ag Ag S. Die Formel von Hutchinsonit (Hutchinsonit) wird manchmal anders umgeschrieben - As2 S5 * (Pb) + As2 S5 * (Tl) + As2 S5 * S + As2 S5 * Ag + As2 S5 * AgS. Die chemische Trennung der Komponenten in der Produktion erfolgt auch nach Art der verschiedenen Alkohole (mechanische Anreicherungsschichten unterschiedlicher Masse und Gewicht, die durch Ultraschall zerkleinert und in einer Zentrifuge oder auf einer Vibrationsplattform getrennt werden – der Horrorfilm „Aliens“) "). Andere ähnliche Variationen der chemischen Formel sind möglich (Zusammensetzung variiert).
ADR 6.1
Giftige Stoffe (Gift)
Vergiftungsgefahr durch Einatmen, Hautkontakt oder Verschlucken. Gefährlich für die Gewässer oder die Kanalisation
Tragen Sie beim Verlassen eines Fahrzeugs im Notfall eine Maske
ADR 3
Entflammbare Flüssigkeiten
Brandgefahr. Explosionsgefahr. Behälter können beim Erhitzen explodieren (extrem gefährlich – leicht brennen)
ADR 2.1
Brennbare Gase
Brandgefahr. Explosionsgefahr. Steht möglicherweise unter Druck. Erstickungsgefahr. Kann Verbrennungen und/oder Erfrierungen verursachen. Behälter können beim Erhitzen explodieren (extrem gefährlich – praktisch nicht brennbar)
Abdeckung verwenden. Vermeiden Sie niedrige Flächen (Löcher, Niederungen, Gräben)
Rote Raute, ADR-Nummer, schwarze oder weiße Flamme
ADR 2.2
Gaszylinder Nicht brennbare, ungiftige Gase.
Erstickungsgefahr. Steht möglicherweise unter Druck. Sie können Erfrierungen verursachen (ähnlich einer Verbrennung – Blässe, Blasen, schwarzer Gasbrand – Knarren). Behälter können beim Erhitzen explodieren (extrem gefährlich – Explosion durch Funken, Flamme, Streichholz, praktisch nicht brennend)
Abdeckung verwenden. Vermeiden Sie niedrige Flächen (Löcher, Niederungen, Gräben)
Grüne Raute, ADR-Nummer, schwarze oder weiße Gasflasche (Flasche, Thermoskanne)
ADR 2.3
Giftige Gase. Totenkopf
Vergiftungsgefahr. Steht möglicherweise unter Druck. Kann Verbrennungen und/oder Erfrierungen verursachen. Behälter können bei Erhitzung explodieren (extrem gefährlich – sofortige Ausbreitung von Gasen in der Umgebung)
Tragen Sie beim Verlassen eines Fahrzeugs im Notfall eine Maske. Abdeckung verwenden. Vermeiden Sie niedrige Flächen (Löcher, Niederungen, Gräben)
Weiße Raute, ADR-Nummer, schwarzer Totenkopf mit gekreuzten Knochen
| Name einer besonders gefährlichen Ladung während des Transports | Nummer UN | Klasse ADR |
| Arsen(III)-oxid ARSENTRIOXID | 1561 | 6.1 |
| 1685 | 6.1 | |
| 1557 | 6.1 | |
| 1561 | 6.1 | |
| Calciumarsensäure ARSENATVERBINDUNG, FEST, N.Z.K. anorganisch, einschließlich: Arsenati, n.c.c., Arsenit, n.c.c., Arsensulfide, n.c.c. | 1557 | 6.1 |
| Calciumarsenat CALCIUMARSENAT | 1573 | 6.1 |
| CALCIUMARSENAT | 1573 | 6.1 |
| CALCIUMARSENAT UND CALCIUMARSENIT-MISCHUNG, FEST | 1574 | 6.1 |
| Calciumarsenit | 1557 | 6.1 |
| AMMONIUMARSENAT | 1546 | 6.1 |
| Arsenanhydrid ARSENTRIOXID | 1561 | 6.1 |
| ARSEN | 1558 | 6.1 |
| Arsenstaub | 1562 | 6.1 |
| Wasserstoffarsen Arsin | 2188 | 2 |
| Arsen-Soda-Lösung | 1556 | 6.1 |
| Arsenbromid | 1555 | 6.1 |
| ARSENPENTOOXID | 1559 | 6.1 |
| ARSEN-VERBINDUNG, FLÜSSIG, N.Z.K. anorganisch, einschließlich: Arsenati, n.c.c., Arsenit, n.c.c., aber Arsensulfide, n.c.c. | 1556 | 6.1 |
| ARSEN-VERBINDUNG, FEST, N.Z.K. anorganisch, einschließlich: Arsenati, n.c.c., Arsenit, n.c.c., aber Arsensulfide, n.c.c. | 1557 | 6.1 |
| Arsentrioxid | 1561 | 6.1 |
| Arsentrichlorid | 1560 | 6.1 |
| Arsin | 2188 | 2 |
| EISEN(II)-ARSENAT | 1608 | 6.1 |
| EISEN(III)-ARSENAT | 1606 | 6.1 |
| EISEN(III)-ARSENIT | 1607 | 6.1 |
| KALIUMARSENAT | 1677 | 6.1 |
| KALIUMARSENIT | 1678 | 6.1 |
| Arsensäure, fest | 1554 | 6.1 |
| ARSENSÄURE, FLÜSSIG | 1553 | 6.1 |
| MAGNESIUMARSENAT | 1622 | 6.1 |
| KUPFERARSENIT | 1586 | 6.1 |
| KUPFERACETOARSENIT | 1585 | 6.1 |
| Natriumarsensäure NATRIUMARSENIT FEST | 2027 | 6.1 |
| Natriumarsensäure NATRIUMARSENAT | 1685 | 6.1 |
| NATRIUMAZID | 1687 | 6.1 |
| NATRIUMARSENAT | 1685 | 6.1 |
| NATRIUMARSENIT FEST | 2027 | 6.1 |
| Wässrige Natriumarsenitlösung | 1686 | 6.1 |
| Zinnarsenid | 1557 | 6.1 |
| Arsenzinn Zinnarsenit | 1557 | 6.1 |
| 2760 | 3 | |
| ARSENHALTIGE PESTIZIDFLÜSSIGKEIT, ENTZÜNDBAR, GIFTIG mit einem Flammpunkt unter 23 °C | 2760 | 3 |
| Arsenhaltiges Pestizid, fest, giftig | 2759 | 6.1 |
| ARSENHALTIGES PESTIZID, FLÜSSIG, GIFTIG | 2994 | 6.1 |
| ARSENHALTIGES PESTIZID, FLÜSSIG, GIFTIG, ENTZÜNDLICH, mit einem Flammpunkt von mindestens 23 °C | 2993 | 6.1 |
| QUECKSILBER(II)-ARSENAT | 1623 | 6.1 |
| FÜHRUNG ARSENATHI | 1617 | 6.1 |
| Blei-Arsenit | 1618 | 6.1 |
| ARS-ORGANISCHE VERBINDUNG, FLÜSSIG, N.Z.K. | 3280 | 6.1 |
| Arsen-organische Verbindung, fest, Neuseeland* | 3465 | 6.1 |
| SILBERARSENIT | 1683 | 6.1 |
| STRONTIUMARSENIT | 1691 | 6.1 |
| ZINK-ARSENAT, ZINK-ARSENIT oder ZINK-ARSENAT- UND ZINK-ARSENIT-MISCHUNG | 1712 | 6.1 |
Arsen kommt im erwachsenen menschlichen Körper in Mengen von etwa 15 mg vor. Der größte Teil davon kommt in der Leber, der Lunge, dem Dünndarm und dem Epithel vor. Die Aufnahme der Substanz erfolgt im Magen und Darm.
Die Antagonisten der Substanz sind Phosphor, Schwefel, Selen, Vitamin E, C sowie einige Aminosäuren. Der Stoff beeinträchtigt wiederum die körpereigene Aufnahme von Selen, Zink, den Vitaminen A, E, C und Folsäure.
Das Geheimnis seines Nutzens liegt in seiner Menge: In einer kleinen Dosis erfüllt es eine Reihe nützlicher Funktionen; und in großen Exemplaren ist es ein starkes Gift.
Funktionen:
- Verbesserung der Aufnahme von Phosphor und Stickstoff.
- Stimulation der Hämatopoese.
- Abschwächung oxidativer Prozesse.
- Wechselwirkung mit Proteinen, Liponsäure, Cystein.
Arsen als chemisches Element
Arsen ist ein chemisches Element der Gruppe V des Periodensystems und gehört zur Stickstofffamilie. Unter natürlichen Bedingungen stellt dieser Stoff das einzige stabile Nuklid dar. Mehr als ein Dutzend radioaktive Isotope von Arsen wurden künstlich gewonnen, mit einem breiten Spektrum an Halbwertszeiten – von einigen Minuten bis zu einigen Monaten. Die Entstehung des Begriffs ist mit seiner Verwendung zur Ausrottung von Nagetieren – Mäusen und Ratten – verbunden. lateinischer Name Arsenicum (As) abgeleitet vom griechischen Wort „ Arsen", was heißt: mächtig, stark.Historische Informationen
Arsen wurde in seiner reinen Form bei alchemistischen Experimenten im Mittelalter entdeckt. Und seine Verbindungen sind den Menschen schon seit langem bekannt; sie wurden zur Herstellung von Medikamenten und Farben verwendet. Arsen wird heute besonders vielseitig in der Metallurgie eingesetzt.Historiker nannten eine der Perioden der menschlichen Entwicklung die Bronzezeit. Zu dieser Zeit wechselten die Menschen von Steinwaffen zu verbesserten Bronzewaffen. Bronze ist eine Verbindung ( Legierung) Zinn mit Kupfer. Historikern zufolge wurde die erste Bronze etwa im 30. Jahrhundert im Tigris- und Euphrattal gegossen. Chr. Abhängig von der prozentualen Zusammensetzung der in der Legierung enthaltenen Komponenten können von verschiedenen Schmieden gegossene Bronzen unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die beste Bronze mit wertvollen Eigenschaften eine Kupferlegierung ist, die bis zu 3 % Zinn und bis zu 7 % Arsen enthält. Solche Bronze ließ sich leichter gießen und besser schmieden. Wahrscheinlich wurde Kupfererz beim Schmelzen mit Verwitterungsprodukten von Kupfer-Arsen-Sulfid-Mineralien verwechselt, die ein ähnliches Aussehen hatten. Antike Handwerker wussten die guten Eigenschaften der Legierung zu schätzen und suchten gezielt nach Vorkommen von Arsenmineralien. Um sie zu finden, nutzten wir die spezifische Eigenschaft dieser Mineralien, beim Erhitzen einen Knoblauchgeruch zu verströmen. Doch im Laufe der Zeit wurde die Verhüttung von Bronze, die Arsenverbindungen enthielt, eingestellt. Dies geschah höchstwahrscheinlich aufgrund der Tatsache, dass es beim Verbrennen arsenhaltiger Substanzen sehr häufig zu Vergiftungen kam.
Natürlich war dieses Element in der fernen Vergangenheit nur in Form seiner Mineralien bekannt. Im alten China kannte man ein festes Mineral namens Realgar, bei dem es sich, wie man heute weiß, um ein Sulfid mit der Zusammensetzung As4S4 handelt. Wort " realgar„aus dem Arabischen übersetzt bedeutet „ Mein Staub" Dieses Mineral wurde zum Steinschnitzen verwendet, hatte jedoch einen wesentlichen Nachteil: Im Licht oder beim Erhitzen „verdorben“ Realgar, weil es sich unter dem Einfluss einer thermischen Reaktion in eine völlig andere Substanz, As2S3, verwandelte.
Wissenschaftler und Philosoph Aristoteles im 4. Jahrhundert Chr. gab diesem Mineral seinen Namen – „ sandarac" Drei Jahrhunderte später der römische Wissenschaftler und Schriftsteller Plinius der Ältere zusammen mit einem Arzt und einem Botaniker Dioskurides beschrieb ein anderes Mineral namens Orpiment. Der lateinische Name des Minerals lautet übersetzt „ Goldfarbe" Dieses Mineral wurde als gelber Farbstoff verwendet.
Im Mittelalter isolierten Alchemisten drei Formen der Substanz: gelbes Arsen ( ist ein Sulfid von As2S3), Rot ( Sulfid As4S4) und weiß ( Oxid As2O3). Weiß entsteht durch die Sublimation einiger Arsenverunreinigungen beim Rösten von Kupfererzen, die dieses Element enthalten. Es kondensierte aus der Gasphase und setzte sich in Form eines weißen Belags ab, der anschließend gesammelt wurde.
Im 13. Jahrhundert erhitzten Alchemisten gelbes Arsen und Seife, um eine metallähnliche Substanz herzustellen, die möglicherweise das erste Beispiel einer künstlich hergestellten reinen Substanz war. Aber die resultierende Substanz verstieß gegen die Vorstellungen der Alchemisten über die mystische „Verbindung“ der sieben ihnen bekannten Metalle mit den sieben astronomischen Objekten – den Planeten; Deshalb nannten Alchemisten die resultierende Substanz „illegitimes Metall“. Sie bemerkten eine interessante Eigenschaft: Die Substanz konnte Kupfer eine weiße Farbe verleihen.
Arsen wurde zu Beginn des 17. Jahrhunderts durch einen Apotheker eindeutig als eigenständiger Stoff identifiziert Johann Schröder Als ich das Oxid mit Holzkohle reduzierte, erhielt ich es in seiner reinen Form. Einige Jahre später ein französischer Arzt und Chemiker Nicola Lemery gelang es, diese Substanz durch Erhitzen ihres Oxids in einer Mischung mit Kali und Seife zu gewinnen. Im nächsten Jahrhundert war es bereits bekannt und wurde als ungewöhnliches „Halbmetall“ bezeichnet.
Schwedischer Wissenschaftler Scheele experimentell gewonnenes Arsenwasserstoffgas und Arsensäure. Gleichzeitig A.L. Lavoisier erkannte diesen Stoff als eigenständiges chemisches Element.
Unter natürlichen Bedingungen sein
Das Element kommt unter natürlichen Bedingungen häufig in Verbindungen mit Kupfer, Kobalt, Nickel und Eisen vor. In der Erdkruste kommt davon nicht viel vor – etwa 5 Gramm pro Tonne, was etwa der gleichen Menge wie Zinn, Molybdän, Germanium, Wolfram und Brom entspricht.
Die Zusammensetzung der Mineralien, die dieses chemische Element bildet ( heute gibt es mehr als 200 davon), aufgrund der „halbmetallischen“ Eigenschaften des Elements. Es kann sowohl negative als auch positive Oxidationsstufen aufweisen und verbindet sich daher leicht mit vielen anderen Elementen; Bei der positiven Oxidation spielt Arsen die Rolle eines Metalls ( zum Beispiel in Sulfiden), wenn negativ – Nichtmetall ( in Arseniden). Arsenhaltige Mineralien haben eine komplexe Zusammensetzung. Das Element selbst kann Antimon-, Schwefel- und Metallatome im Kristallgitter ersetzen.
Viele Metall- und Arsenverbindungen sind ihrer Zusammensetzung nach eher intermetallische Verbindungen als Arsenide; Einige von ihnen zeichnen sich durch einen variablen Inhalt des Hauptelements aus. In Arseniden können mehrere Metalle gleichzeitig vorhanden sein und die Atome dieser Metalle können sich bei engen Ionenradien im Kristallgitter in beliebigen Verhältnissen gegenseitig ersetzen. Alle als Arsenide klassifizierten Mineralien haben einen metallischen Glanz. Sie sind undurchsichtig, schwer und haben eine geringe Härte.
Ein Beispiel für natürliche Arsenide ( es gibt ungefähr 25 davon) können Mineralien wie Skutterudit, Safflorit, Rammelsbergit, Nickelskutterudit, Nickelin, Löllingit, Sperrylit, Maucherit, Algodonit, Langisit, Clinosafflorit sein. Diese Arsenide haben eine hohe Dichte und gehören zur Gruppe der „superschweren“ Mineralien.
Das häufigste Mineral ist Arsenopyrit ( oder, wie es auch genannt wird, Arsenpyrit). Was für Chemiker interessant erscheint, ist die Struktur derjenigen Mineralien, in denen Arsen gleichzeitig mit Schwefel vorhanden ist und in denen es die Rolle eines Metalls spielt, da es mit anderen Metallen in einer Gruppe zusammengefasst ist. Diese Mineralien sind Arsenosulvanit, Gyrodit, Arsenogauchekornit, Freibergit, Goldfieldit, Tennantit, Argentotennantit. Die Struktur dieser Mineralien ist sehr komplex.
Natürliche Sulfide wie Realgar, Orpiment, Dimorphit, Getchellit haben eine positive Oxidationsstufe As ( lat. Arsenbezeichnung). Diese Mineralien erscheinen als kleine Einschlüsse, obwohl in einigen Gebieten gelegentlich Kristalle von großer Größe und großem Gewicht abgebaut wurden.
Eine interessante Tatsache ist, dass natürliche Salze der Arsensäure, sogenannte Arsenate, ganz anders aussehen. Erythritol hat eine Kobaltfarbe, während Scorodit, Annabergit und Simplesite grün sind. Und Görnesit, Köttigitit und Rooseveltit sind völlig farblos.
In der zentralen Region Schwedens gibt es Steinbrüche, in denen Ferromanganerz abgebaut wird. In diesen Steinbrüchen wurden mehr als fünfzig Proben von Arsenatmineralien gefunden und beschrieben. Einige dieser Arsenate wurden nirgendwo anders gefunden. Experten gehen davon aus, dass diese Mineralien bei niedrigen Temperaturen durch die Wechselwirkung von Arsensäure mit anderen Stoffen entstanden sind. Arsenate sind Oxidationsprodukte bestimmter Sulfiderze. Sie haben normalerweise keinen anderen Wert als den ästhetischen Wert. Solche Mineralien sind Schmuckstücke mineralogischer Sammlungen.
Die Namen der Mineralien wurden auf unterschiedliche Weise vergeben: Einige von ihnen wurden nach Wissenschaftlern und prominenten politischen Persönlichkeiten benannt; andere wurden nach dem Fundort benannt; Wieder andere wurden mit griechischen Begriffen benannt, die ihre grundlegenden Eigenschaften bezeichneten ( zum Beispiel Farbe); die vierten wurden mit Abkürzungen benannt, die die Anfangsbuchstaben der Namen anderer Elemente bezeichneten.
Interessant ist beispielsweise die Entstehung des antiken Namens für ein Mineral wie Nickel. Früher hieß es Kupfernickel. Deutsche Bergleute, die vor fünf bis sechs Jahrhunderten an der Kupfergewinnung arbeiteten, hatten abergläubische Angst vor einem bösen Berggeist, den sie Nickel nannten. Deutsches Wort „ Kupfer" gemeint " Kupfer" Sie nannten „verdammtes“ oder „falsches“ Kupfer Kupfernickel. Dieses Erz war Kupfer sehr ähnlich, jedoch konnte daraus kein Kupfer gewonnen werden. Aber es hat seine Anwendung in der Glasherstellung gefunden. Mit seiner Hilfe wurde Glas grün gestrichen. Anschließend wurde aus diesem Erz ein neues Metall isoliert und Nickel genannt.
Reines Arsen ist in seinen chemischen Eigenschaften recht inert und kommt in seinem natürlichen Zustand vor. Es sieht aus wie verschmolzene Nadeln oder Würfel. Ein solches Nugget lässt sich leicht zu Pulver mahlen. Es enthält bis zu 15 % Verunreinigungen ( Kobalt, Eisen, Nickel, Silber und andere Metalle).
In der Regel liegt der As-Gehalt im Boden zwischen 0,1 mg/kg und 40 mg/kg. In Gebieten, in denen Arsenerz vorkommt, und im Bereich von Vulkanen kann der Boden sehr große Mengen an As enthalten – bis zu 8 g/kg. Dies ist genau die Rate, die in einigen Gebieten Neuseelands und der Schweiz zu finden ist. In solchen Gebieten stirbt die Flora und Tiere werden krank. Die gleiche Situation ist typisch für Wüsten und Steppen, wo Arsen nicht aus dem Boden ausgewaschen wird. Im Vergleich zum Durchschnittsgehalt gelten auch tonige Gesteine als angereichert, da sie viermal mehr Arsenstoffe enthalten.
Wird ein reiner Stoff durch Biomethylierung in eine flüchtige arsenorganische Verbindung umgewandelt, so wird diese nicht nur durch Wasser, sondern auch durch Wind aus dem Boden getragen. Unter Biomethylierung versteht man die Hinzufügung einer Methylgruppe zur Bildung einer C-As-Bindung. Dieser Prozess wird unter Beteiligung der Substanz Methylcobalamin durchgeführt – einem methylierten Derivat von Vitamin B12. Die Biomethylierung von As findet sowohl im Meerwasser als auch im Süßwasser statt. Dabei kommt es zur Bildung arsenorganischer Verbindungen wie Methylarson- und Dimethylarsinsäure.
In Gebieten, in denen keine spezifische Belastung vorliegt, liegt die Arsenkonzentration bei 0,01 μg/m3 und in Industriegebieten, in denen sich Kraftwerke und Fabriken befinden, erreicht die Konzentration einen Wert von 1 μg/m3. In Gebieten mit Industriezentren ist die Arsenablagerung intensiv und beträgt bis zu 40 kg/m². km pro Jahr.
Flüchtige Arsenverbindungen bereiteten den Menschen große Probleme, als ihre Eigenschaften noch nicht vollständig untersucht waren. Auch im 19. Jahrhundert waren Massenvergiftungen keine Seltenheit. Doch die Gründe für die Vergiftung kannten die Ärzte nicht. Und der giftige Stoff war in grüner Tapetenfarbe und Putz enthalten. Hohe Luftfeuchtigkeit führte zur Schimmelbildung. Unter dem Einfluss dieser beiden Faktoren entstanden flüchtige arsenorganische Stoffe.
Es besteht die Vermutung, dass der Prozess der Bildung flüchtiger Organoarsenderivate die Ursache für die verzögerte Vergiftung des Kaisers gewesen sein könnte Napoleon was zu seinem Tod führte. Diese Annahme basiert auf der Tatsache, dass 150 Jahre nach seinem Tod Spuren von Arsen in seinen Haaren gefunden wurden.
In manchen Mineralwässern kommen Arsenstoffe in moderaten Mengen vor. Allgemein anerkannte Standards besagen, dass die Konzentration von Arsen in medizinischen Mineralwässern nicht mehr als 70 µg/l betragen sollte. Prinzipiell kann es auch bei höheren Konzentrationen des Stoffes nur bei dauerhafter, langfristiger Anwendung zu einer Vergiftung kommen.
Arsen kommt in natürlichen Gewässern in verschiedenen Verbindungen und Formen vor. Dreiwertiges Arsen beispielsweise ist um ein Vielfaches giftiger als fünfwertiges Arsen.
Einige Algen können Arsen in solchen Konzentrationen anreichern, dass sie für den Menschen gefährlich sind. Solche Algen können in einer sauren Arsenumgebung leicht wachsen und sich sogar vermehren. In einigen Ländern werden sie als Schädlingsbekämpfungsmittel eingesetzt ( gegen Ratten).
Chemische Eigenschaften
Arsen wird manchmal als Metall bezeichnet, in Wirklichkeit ist es jedoch eher ein Nichtmetall. In Verbindung mit Säuren bildet es keine Salze, ist aber an sich ein säurebildender Stoff. Deshalb wird es auch Halbmetall genannt. Arsen kann wie Phosphor in verschiedenen allotropen Formen vorliegen.Eine dieser Formen ist graues Arsen, eine ziemlich zerbrechliche Substanz. Sein Bruch hat einen hellen metallischen Glanz ( daher ist sein zweiter Name „Arsenmetall“.). Die elektrische Leitfähigkeit dieses Halbmetalls ist 17-mal geringer als die von Kupfer, gleichzeitig aber 3,6-mal höher als die von Quecksilber. Je höher die Temperatur, desto geringer ist die elektrische Leitfähigkeit. Diese typische Eigenschaft von Metallen ist auch für dieses Halbmetall charakteristisch.
Wenn Arsendampf kurzzeitig auf eine Temperatur von –196 Grad abgekühlt wird ( Dies ist die Temperatur von flüssigem Stickstoff) erhalten Sie eine weiche, transparente, gelbe Substanz, die wie gelber Phosphor aussieht. Die Dichte dieser Substanz ist viel geringer als die des Arsenmetalls. Gelbes Arsen und Arsendämpfe bestehen aus Molekülen, die die Form eines Tetraeders haben ( diese. Pyramidenform mit vier Basen). Phosphormoleküle haben die gleiche Form.
Unter dem Einfluss ultravioletter Strahlung sowie beim Erhitzen wird gelbes Arsen sofort grau; Bei dieser Reaktion wird Wärme freigesetzt. Wenn Dämpfe in einer inerten Atmosphäre kondensieren, entsteht eine andere Form dieses Elements – amorph. Wenn sich Arsendampf auf Glas niederschlägt, entsteht ein Spiegelfilm.
Der Aufbau der elektronischen Außenhülle dieses Elements ist der gleiche wie der von Phosphor und Stickstoff. Arsen kann wie Phosphor drei kovalente Bindungen bilden.
Bei trockener Luft hat As eine stabile Form. Durch feuchte Luft wird es matt und an der Oberseite mit schwarzem Oxid bedeckt. Beim Entzünden brennt Arsendampf leicht mit blauer Flamme.
Da es in seiner reinen Form ziemlich träge ist; Laugen, Wasser und verschiedene Säuren, die keine oxidierenden Eigenschaften haben, beeinträchtigen es in keiner Weise. Wenn Sie verdünnte Salpetersäure einnehmen, wird reines As zu Orthoarsensäure oxidiert, und wenn Sie konzentrierte Salpetersäure einnehmen, wird es zu Orthoarsensäure oxidiert.
As reagiert mit Schwefel und Halogenen. Bei Reaktionen mit Schwefel entstehen Sulfide unterschiedlicher Zusammensetzung.
Arsen ist wie Gift
Alle Arsenverbindungen sind giftig.Eine akute Vergiftung durch diese Substanzen äußert sich in Bauchschmerzen, Durchfall, Erbrechen und einer Depression des Zentralnervensystems. Die Symptome einer Vergiftung mit dieser Substanz ähneln stark den Symptomen einer Cholera. Daher kam es in der gerichtlichen Praxis in der Vergangenheit häufig zu Fällen des Einsatzes von Arsen als Gift. Der am erfolgreichsten für kriminelle Zwecke eingesetzte Giftstoff ist Arsentrioxid.
In den Gebieten, in denen ein Überschuss des Stoffes in Wasser und Boden vorhanden ist, reichert er sich in der Schilddrüse des Menschen an. Als Folge davon entwickeln sie einen endemischen Kropf.
Arsenvergiftung
Zu den Symptomen einer Arsenvergiftung gehören ein metallischer Geschmack im Mund, Erbrechen und starke Bauchschmerzen. Später kann es zu Krampfanfällen oder Lähmungen kommen. Eine Vergiftung kann zum Tod führen. Das am weitesten verbreitete und bekannteste Gegenmittel gegen Arsenvergiftungen ist Milch. Das Hauptprotein der Milch ist Kasein. Es bildet mit Arsen eine unlösliche Verbindung, die nicht ins Blut aufgenommen wird.Vergiftungen treten auf:
1.
Beim Einatmen von Arsenverbindungen in Form von Staub ( am häufigsten - unter ungünstigen Produktionsbedingungen).
2.
Beim Trinken von vergiftetem Wasser und Nahrungsmitteln.
3.
Bei der Einnahme bestimmter Medikamente. Überschüssige Substanz lagert sich im Knochenmark, in der Lunge, in den Nieren, in der Haut und im Darmtrakt ab. Es gibt zahlreiche Hinweise darauf, dass anorganische Arsenverbindungen krebserregend sind. Durch den langfristigen Konsum von arsenvergiftetem Wasser oder Medikamenten kann es zu leichtem Hautkrebs kommen ( Bowen-Krebs) oder Leber-Hämangioendotheliom.
Bei akuten Vergiftungen ist als Erste Hilfe eine Magenspülung erforderlich. Unter stationären Bedingungen wird eine Hämodialyse zur Reinigung der Nieren durchgeführt. Zur Anwendung bei akuten und chronischen Vergiftungen kommt Unithiol zum Einsatz – ein universelles Gegenmittel. Zusätzlich werden Antagonistensubstanzen verwendet: Schwefel, Selen, Zink, Phosphor; und ein Komplex aus Vitaminen und Aminosäuren ist obligatorisch.
Symptome einer Überdosierung und eines Mangels
Mögliche Anzeichen eines Arsenmangels äußern sich in einer Abnahme der Triglyceridkonzentration im Blut, einer Steigerung der Fruchtbarkeit sowie einer Verschlechterung der Entwicklung und des Wachstums des Körpers.Arsen ist eine hochgiftige Substanz; eine Einzeldosis von 50 mg kann tödlich sein. Eine Überdosierung äußert sich in Reizbarkeit, Allergien, Kopfschmerzen, Dermatitis, Ekzemen, Bindehautentzündung, Depression der Atemfunktion und des Nervensystems sowie einer eingeschränkten Leberfunktion. Eine Überdosierung einer Substanz erhöht das Risiko, an Krebs zu erkranken.
Als Quelle des Elements gelten: pflanzliche und tierische Produkte, Meeresfrüchte, Getreide, Getreide, Tabak, Wein und sogar Trinkwasser.
Es besteht kein Grund zur Sorge, dass dieses Mikroelement in unsere Ernährung gelangt – es kommt in fast allen Produkten tierischen und pflanzlichen Ursprungs vor, außer in raffiniertem Zucker. Es kommt in ausreichender Menge mit der Nahrung zu uns. Besonders reiche Produkte wie Garnelen, Hummer, Hummer – um eine Überdosierung zu vermeiden, sollten Sie in Maßen essen, um nicht zu viel Gift aufzunehmen.
Arsenverbindungen können mit Mineralwasser, Meeresfrüchten, Säften, Traubenweinen, Medikamenten, Herbiziden und Pestiziden in den menschlichen Körper gelangen. Diese Substanz reichert sich hauptsächlich im retikuloendothelialen System sowie in der Lunge, der Haut und den Nieren an. Als unzureichende tägliche Aufnahme einer Substanz in den Körper gilt eine Dosis von 1 µg/Tag. Die Toxizitätsschwelle liegt bei etwa 20 mg.
Eine große Menge des Elements kommt in Fischöl und seltsamerweise auch in Weinen vor. Im normalen Trinkwasser ist der Gehalt des Stoffes gering und nicht gesundheitsgefährdend – etwa 10 µg/l. Einige Regionen der Welt ( Mexiko, Taiwan, Indien, Bangladesch) sind für ihren hohen Arsengehalt im Trinkwasser berüchtigt ( 1 mg/l), und daher kommt es dort manchmal zu Massenvergiftungen von Bürgern.
Arsen verhindert, dass der Körper Phosphor verliert. Vitamin D ist ein regulierender Faktor im Phosphor-Kalzium-Stoffwechsel und Arsen wiederum reguliert den Phosphorstoffwechsel.
Es ist auch bekannt, dass einige Formen von Allergien aufgrund eines Arsenmangels im Körper entstehen.
Das Spurenelement wird zur Appetitsteigerung bei Blutarmut eingesetzt. Bei einer Selenvergiftung ist Arsen ein hervorragendes Gegenmittel. Experimentelle Studien an Mäusen haben gezeigt, dass genau berechnete Dosen der Substanz dazu beitragen, das Krebsrisiko zu senken.
Wenn die Konzentration eines Elements im Boden oder in der Nahrung zunimmt, kommt es zu einer Vergiftung. Eine schwere Vergiftung kann zu schweren Erkrankungen wie Kehlkopfkrebs oder Leukämie führen. Darüber hinaus wird auch die Zahl der Todesfälle zunehmen.
Es ist bekannt, dass 80 % der Stoffe, die mit der Nahrung in den Körper gelangen, in den Magen-Darm-Trakt gelangen und von dort ins Blut gelangen, die restlichen 20 % gelangen über Haut und Lunge zu uns.
Einen Tag nach dem Eintritt in den Körper werden mehr als 30 % der Substanz mit dem Urin und etwa 4 % mit dem Kot ausgeschieden. Gemäß der Klassifizierung wird Arsen als immuntoxisches, bedingt essentielles Element eingestuft. Es ist erwiesen, dass die Substanz an fast allen wichtigen biochemischen Prozessen beteiligt ist.
Arsen in der Zahnheilkunde
Dieser Stoff wird häufig zur Behandlung von Zahnerkrankungen wie Karies eingesetzt. Karies entsteht, wenn die Kalksalze des Zahnschmelzes abzubauen beginnen und der geschwächte Zahn von Krankheitserregern befallen wird. Durch die Beeinflussung des weichen inneren Teils des Zahns bilden Mikroben eine kariöse Höhle.Wenn in diesem Stadium der Erkrankung die kariöse Höhle gereinigt und mit Füllmaterial gefüllt wird, bleibt der Zahn „lebendig“. Und wenn man dem Prozess seinen Lauf lässt, erreicht die kariöse Höhle das Gewebe, das Blut, Nerven und Lymphgefäße enthält. Es heißt Zellstoff.
Es entwickelt sich eine Entzündung der Pulpa. Danach besteht die einzige Möglichkeit, eine weitere Ausbreitung der Krankheit zu verhindern, darin, den Nerv zu entfernen. Für diese Manipulation wird Arsen benötigt.
Die Pulpa wird mit einem zahnärztlichen Instrument freigelegt, ein Pastenkörnchen mit Arsensäure wird darauf aufgetragen und diffundiert fast augenblicklich in die Pulpa. Einen Tag später stirbt der Zahn. Nun kann die Pulpa völlig schmerzfrei entfernt, die Wurzelkanäle und die Pulpakammer mit einer speziellen antiseptischen Paste gefüllt und der Zahn versiegelt werden.
Arsen in der Behandlung von Leukämie
Arsen wird recht erfolgreich zur Behandlung leichter Formen von Leukämie sowie während der Phase der primären Exazerbation eingesetzt, in der noch keine starke Vergrößerung der Milz und der Lymphknoten beobachtet wurde. Es reduziert oder unterdrückt sogar die pathologische Bildung von Leukozyten, stimuliert die rote Hämatopoese und die Freisetzung roter Blutkörperchen in die Peripherie.Arsen gewinnen
Es fällt als Nebenprodukt bei der Verarbeitung von Blei-, Kupfer-, Kobalt- und Zinkerzen sowie beim Goldabbau an. Einige der polymetallischen Erze enthalten bis zu 12 % Arsen. Wenn sie auf 650 - 700 Grad erhitzt werden, kommt es unter Abwesenheit von Luft zur Sublimation. Beim Erhitzen an der Luft entsteht „weißes Arsen“, ein flüchtiges Oxid. Es wird kondensiert und mit Kohle erhitzt, wobei Arsen reduziert wird. Die Gewinnung dieses Elements ist eine schädliche Produktion.Zuvor, vor der Entwicklung der Ökologie als Wissenschaft, wurde „weißes Arsen“ in großen Mengen in die Atmosphäre freigesetzt und setzte sich anschließend auf Bäumen und Pflanzen ab. Die zulässige Konzentration in der Luft beträgt 0,003 mg/m3, in der Nähe von Industrieanlagen erreicht die Konzentration 200 mg/m3. Seltsamerweise wird die Umwelt nicht von den Fabriken, die Arsen produzieren, am stärksten verschmutzt, sondern von Kraftwerken und Nichteisenmetallurgieunternehmen. Bodensedimente in der Nähe von Kupferhütten enthalten große Mengen des Elements – bis zu 10 g/kg.
Ein weiteres Paradoxon besteht darin, dass dieser Stoff in größeren Mengen produziert wird, als er benötigt wird. Dies kommt im Metallbergbau selten vor. Überschüsse müssen in großen Metallbehältern entsorgt und in stillgelegten alten Minen versteckt werden.
Arsenopyrit ist ein wertvolles Industriemineral. Große Kupfer-Arsen-Vorkommen gibt es in Zentralasien, Georgien, den USA, Japan, Norwegen und Schweden; Gold-Arsen – in den USA, Frankreich; Arsen-Kobalt – in Neuseeland, Kanada; Arsen-Zinn - in England und Bolivien.
Bestimmung von Arsen
Die qualitative Reaktion zu Arsen besteht in der Ausfällung gelber Sulfide aus Salzsäurelösungen. Die Spurenbestimmung erfolgt nach der Gutzeit-Methode oder der Marsh-Reaktion: Mit HgCl2 getränkte Papierstreifen verfärben sich in Gegenwart von Arsenwasserstoff dunkel, wodurch das Sublimat zu Quecksilber reduziert wird.Im letzten halben Jahrhundert wurde eine Vielzahl empfindlicher Analysetechniken entwickelt ( Spektrometrie), wodurch auch geringe Mengen Arsen nachgewiesen werden können. Befindet sich nur sehr wenig Substanz im Wasser, werden die Proben vorkonzentriert.
Einige Verbindungen werden mit der selektiven Hydridmethode analysiert. Bei dieser Methode wird der Analyt selektiv zur flüchtigen Verbindung Arsin reduziert. Flüchtiges Arsin wird in einem mit flüssigem Stickstoff gekühlten Behälter eingefroren. Anschließend können Sie durch langsames Erhitzen des Behälterinhalts dafür sorgen, dass verschiedene Arsine getrennt voneinander verdampfen.
Industrielle Anwendung
Etwa 98 % des gesamten geförderten Arsens werden nicht in reiner Form verwendet. Aber seine Verbindungen erfreuen sich zunehmender Beliebtheit und werden in verschiedenen Branchen eingesetzt. Jährlich werden Hunderte Tonnen des Stoffes abgebaut und verwendet. Es wird Lagerlegierungen zur Verbesserung der Qualität zugesetzt, bei der Herstellung von Kabeln und Bleibatterien zur Erhöhung der Härte verwendet und in Legierungen mit Germanium oder Silizium bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen verwendet. Arsen wird als Dotierstoff verwendet, der „klassischen“ Halbleitern eine bestimmte Leitfähigkeit verleiht.Arsen ist ein wertvoller Werkstoff in der Nichteisenmetallurgie. Bei Zugabe von Blei in einer Menge von 1 % erhöht sich die Härte der Legierung. Wenn man geschmolzenem Blei etwas Arsen hinzufügt, entstehen beim Gießen des Schrots kugelförmige Kugeln mit regelmäßiger Form. Zusätze zu Kupfer erhöhen dessen Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Härte. Dank dieses Zusatzes erhöht sich die Fließfähigkeit des Kupfers, was den Prozess des Drahtziehens erleichtert.
Wird einigen Arten von Messing, Bronze, Drucklegierungen und Babbitts zugesetzt. Dennoch versuchen Metallurgen, diesen Zusatzstoff aus dem Produktionsprozess auszuschließen, da er für den Menschen sehr schädlich ist. Darüber hinaus ist es auch schädlich für Metalle, da Arsen in großen Mengen die Eigenschaften vieler Legierungen und Metalle beeinträchtigt.
Oxide werden in der Glasherstellung als Glasaufheller verwendet. Schon antike Glasbläser wussten, dass weißes Arsen zur Undurchsichtigkeit von Glas beiträgt. Im Gegenteil, kleine Zugaben hellen das Glas auf. Arsen ist immer noch in den Rezepten für die Herstellung einiger Gläser enthalten, beispielsweise im „Wiener“ Glas, aus dem Thermometer hergestellt werden.
Arsenverbindungen werden als Antiseptikum zum Schutz vor Verderb sowie zur Konservierung von Pelzen, Häuten und Kuscheltieren verwendet. zur Herstellung von Antifouling-Farben für den Wassertransport; zum Imprägnieren von Holz.
Die biologische Aktivität einiger As-Derivate hat das Interesse von Agronomen, Mitarbeitern des Gesundheits- und Epidemiologiedienstes sowie Tierärzten geweckt. Infolgedessen wurden arsenhaltige Medikamente hergestellt, die Produktivität und Wachstum stimulierten; Arzneimittel zur Vorbeugung von Tierkrankheiten; Anthelminthika.
Landbesitzer im alten China behandelten Reispflanzen mit Arsenoxid, um sie vor Pilzkrankheiten und Ratten zu schützen und so die Ernte zu schützen. Aufgrund der Toxizität arsenhaltiger Stoffe ist ihr Einsatz in der Landwirtschaft mittlerweile eingeschränkt.
Die wichtigsten Einsatzgebiete arsenhaltiger Stoffe sind die Herstellung von Mikroschaltungen, Halbleitermaterialien und Faseroptiken, Folienelektronik sowie die Züchtung spezieller Einkristalle für Laser. In diesen Fällen wird in der Regel gasförmiges Arsin verwendet. Indium- und Galliumarsenide werden bei der Herstellung von Dioden, Transistoren und Lasern verwendet.
In Geweben und Organen kommt das Element hauptsächlich in der Proteinfraktion vor, viel weniger davon in der säurelöslichen Fraktion und nur ein kleiner Teil davon in der Lipidfraktion. Es ist an Redoxreaktionen beteiligt, ohne es ist der oxidative Abbau komplexer Kohlenhydrate nicht möglich. Es ist an der Fermentation und Glykolyse beteiligt. Verbindungen dieser Substanz werden in der Biochemie als spezifische Enzyminhibitoren verwendet, die zur Untersuchung von Stoffwechselreaktionen benötigt werden. Als Spurenelement ist es für den menschlichen Körper notwendig.
Arsen ist ein chemisches Element der Stickstoffgruppe (Gruppe 15 des Periodensystems). Dies ist eine graue, metallische, spröde Substanz (α-Arsen) mit einem rhomboedrischen Kristallgitter. Beim Erhitzen auf 600 °C sublimiert As. Beim Abkühlen des Dampfes entsteht eine neue Modifikation – gelbes Arsen. Oberhalb von 270 °C wandeln sich alle Formen von As in schwarzes Arsen um.
Geschichte der Entdeckung
Was Arsen ist, wusste man schon lange bevor man es als chemisches Element erkannte. Im 4. Jahrhundert. Chr e. Aristoteles erwähnte eine Substanz namens Sandarac, von der man heute annimmt, dass sie Realgar oder Arsensulfid war. Und im 1. Jahrhundert n. Chr. e. Die Schriftsteller Plinius der Ältere und Pedanius Dioskurides beschrieben Orpiment – den Farbstoff As 2 S 3. Im 11. Jahrhundert N. e. Es gab drei Sorten von „Arsen“: Weiß (As 4 O 6), Gelb (As 2 S 3) und Rot (As 4 S 4). Das Element selbst wurde wahrscheinlich erstmals im 13. Jahrhundert von Albertus Magnus isoliert, der das Auftreten einer metallähnlichen Substanz feststellte, als Arsenicum, ein anderer Name für As 2 S 3, mit Seife erhitzt wurde. Es gibt jedoch keine Gewissheit, dass dieser Naturwissenschaftler reines Arsen erhalten hat. Der erste authentische Beweis für reine Isolation stammt aus dem Jahr 1649. Der deutsche Apotheker Johann Schröder stellte Arsen her, indem er sein Oxid in Gegenwart von Kohle erhitzte. Später beobachtete Nicolas Lemery, ein französischer Arzt und Chemiker, die Bildung dieses chemischen Elements durch Erhitzen einer Mischung aus seinem Oxid, Seife und Kali. Bereits zu Beginn des 18. Jahrhunderts war Arsen als einzigartiges Halbmetall bekannt.
Häufigkeit
In der Erdkruste ist die Konzentration von Arsen gering und beträgt 1,5 ppm. Es kommt in Böden und Mineralien vor und kann durch Wind- und Wassererosion in die Luft, das Wasser und den Boden gelangen. Darüber hinaus gelangt das Element aus anderen Quellen in die Atmosphäre. Durch Vulkanausbrüche werden jährlich etwa 3.000 Tonnen Arsen in die Luft freigesetzt, Mikroorganismen produzieren 20.000 Tonnen flüchtiges Methylarsin pro Jahr und durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe werden im Laufe des Jahres 80.000 Tonnen Arsen freigesetzt Gleiche Periode.
Obwohl As ein tödliches Gift ist, ist es ein wichtiger Bestandteil der Ernährung einiger Tiere und möglicherweise auch des Menschen, obwohl die erforderliche Dosis 0,01 mg/Tag nicht überschreitet.
Es ist äußerst schwierig, Arsen in einen wasserlöslichen oder flüchtigen Zustand zu überführen. Da es sich um eine hohe Mobilität handelt, können große Konzentrationen des Stoffes nicht an einem Ort auftreten. Einerseits ist das eine gute Sache, andererseits wird die Arsenverunreinigung aufgrund der leichten Ausbreitung zu einem immer größeren Problem. Aufgrund menschlicher Aktivitäten, hauptsächlich durch Bergbau und Verhüttung, wandert das normalerweise unbewegliche chemische Element und kann nun an anderen Orten als seiner natürlichen Konzentration gefunden werden.
Die Menge an Arsen in der Erdkruste beträgt etwa 5 g pro Tonne. Im Weltraum wird seine Konzentration auf 4 Atome pro Million Siliziumatome geschätzt. Dieses Element ist weit verbreitet. Eine kleine Menge davon ist im Heimatstaat vorhanden. In der Regel werden Arsenbildungen mit einer Reinheit von 90–98 % zusammen mit Metallen wie Antimon und Silber gefunden. Der Großteil davon ist jedoch in mehr als 150 verschiedenen Mineralien enthalten – Sulfiden, Arseniden, Sulfoarseniden und Arseniten. Arsenopyrit FeAsS ist eines der häufigsten As-haltigen Mineralien. Weitere häufig vorkommende Arsenverbindungen sind die Mineralien Realgar As 4 S 4, Orpiment As 2 S 3, Lellingit FeAs 2 und Enargit Cu 3 AsS 4. Arsenoxid kommt ebenfalls häufig vor. Der größte Teil dieser Substanz ist ein Nebenprodukt beim Schmelzen von Kupfer-, Blei-, Kobalt- und Golderzen.
In der Natur gibt es nur ein stabiles Arsenisotop – 75 As. Unter den künstlichen radioaktiven Isotopen sticht 76 As mit einer Halbwertszeit von 26,4 Stunden hervor. Arsen-72, -74 und -76 werden in der medizinischen Diagnostik eingesetzt.
Industrielle Produktion und Anwendung
Metallisches Arsen wird durch Erhitzen von Arsenopyrit auf 650–700 °C ohne Luftzutritt gewonnen. Wenn Arsenopyrit und andere Metallerze mit Sauerstoff erhitzt werden, verbindet sich As leicht damit und bildet leicht sublimierbares As 4 O 6, auch bekannt als „weißes Arsen“. Der Oxiddampf wird gesammelt und kondensiert und später durch wiederholte Sublimation gereinigt. Das meiste As entsteht durch Reduktion mit Kohlenstoff aus dem so gewonnenen weißen Arsen.
Der weltweite Verbrauch von Arsenmetall ist relativ gering – nur einige hundert Tonnen pro Jahr. Das meiste, was konsumiert wird, kommt aus Schweden. Aufgrund seiner metalloiden Eigenschaften wird es in der Metallurgie verwendet. Bei der Herstellung von Bleischrot wird etwa 1 % Arsen verwendet, da es die Rundheit des geschmolzenen Tropfens verbessert. Die Eigenschaften bleibasierter Lagerlegierungen verbessern sich sowohl thermisch als auch mechanisch, wenn sie etwa 3 % Arsen enthalten. Das Vorhandensein kleiner Mengen dieses chemischen Elements in Bleilegierungen härtet sie für den Einsatz in Batterien und Kabelpanzerungen. Kleine Arsenverunreinigungen erhöhen die Korrosionsbeständigkeit und die thermischen Eigenschaften von Kupfer und Messing. In seiner reinen Form wird das chemische Element As zur Bronzebeschichtung und in der Pyrotechnik verwendet. Hochreines Arsen findet Anwendung in der Halbleitertechnologie, wo es zusammen mit Silizium und Germanium sowie in Form von Galliumarsenid (GaAs) in Dioden, Lasern und Transistoren verwendet wird.
Als Verbindungen
Da die Wertigkeit von Arsen 3 und 5 beträgt und es einen Oxidationsstufenbereich von -3 bis +5 aufweist, kann das Element verschiedene Arten von Verbindungen bilden. Seine kommerziell wichtigsten Formen sind As 4 O 6 und As 2 O 5 . Arsenoxid, allgemein bekannt als weißes Arsen, ist ein Nebenprodukt beim Rösten von Kupfer-, Blei- und einigen anderen Metallerzen sowie von Arsenopyrit- und Sulfiderzen. Es ist das Ausgangsmaterial für die meisten anderen Verbindungen. Es wird auch in Pestiziden, als Entfärbungsmittel bei der Glasherstellung und als Konservierungsmittel für Leder verwendet. Arsenpentoxid entsteht, wenn weißes Arsen einem Oxidationsmittel (z. B. Salpetersäure) ausgesetzt wird. Es ist der Hauptbestandteil von Insektiziden, Herbiziden und Metallklebstoffen.
Arsin (AsH 3), ein farbloses giftiges Gas aus Arsen und Wasserstoff, ist eine weitere bekannte Substanz. Der auch Arsenwasserstoff genannte Stoff wird durch Hydrolyse von Metallarseniden und Reduktion von Metallen aus Arsenverbindungen in sauren Lösungen gewonnen. Es wird als Dotierstoff in Halbleitern und als chemischer Kampfstoff eingesetzt. In der Landwirtschaft sind Arsensäure (H 3 AsO 4), Bleiarsenat (PbHAsO 4) und Calciumarsenat [Ca 3 (AsO 4) 2] von großer Bedeutung, die zur Bodensterilisation und Schädlingsbekämpfung eingesetzt werden.
Arsen ist ein chemisches Element, das viele organische Verbindungen bildet. Cacodyne (CH 3) 2 As−As(CH 3) 2 wird beispielsweise bei der Herstellung des weit verbreiteten Trockenmittels (Trocknungsmittel) Cacodylsäure verwendet. Komplexe organische Verbindungen des Elements werden zur Behandlung bestimmter Krankheiten eingesetzt, beispielsweise der durch Mikroorganismen verursachten Amöbenruhr.
Physikalische Eigenschaften
Was ist Arsen hinsichtlich seiner physikalischen Eigenschaften? Im stabilsten Zustand ist es ein spröder, stahlgrauer Feststoff mit geringer thermischer und elektrischer Leitfähigkeit. Obwohl einige Formen von As metallähnlich sind, ist die Klassifizierung als Nichtmetall eine genauere Charakterisierung von Arsen. Es gibt andere Formen von Arsen, die jedoch nicht sehr gut untersucht sind, insbesondere die gelbe metastabile Form, die aus As 4 -Molekülen wie weißem Phosphor P 4 besteht. Arsen sublimiert bei einer Temperatur von 613 °C und liegt in Form von Dampf als As-4-Moleküle vor, die erst bei einer Temperatur von etwa 800 °C dissoziieren. Die vollständige Dissoziation in As 2-Moleküle erfolgt bei 1700 °C.
Atomstruktur und Fähigkeit zur Bildung von Bindungen
Die elektronische Formel von Arsen – 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 – ähnelt Stickstoff und Phosphor darin, dass sich in der äußeren Schale fünf Elektronen befinden, unterscheidet sich jedoch von ihnen durch 18 Elektronen in der vorletzten Schale statt zwei oder acht. Das Hinzufügen von 10 positiven Ladungen zum Kern bei gleichzeitiger Füllung der fünf 3D-Orbitale führt häufig zu einer Gesamtabnahme der Elektronenwolke und einem Anstieg der Elektronegativität der Elemente. Arsen im Periodensystem kann mit anderen Gruppen verglichen werden, die dieses Muster deutlich zeigen. Es ist beispielsweise allgemein anerkannt, dass Zink elektronegativer ist als Magnesium und Gallium als Aluminium. In den folgenden Gruppen verringert sich dieser Unterschied jedoch, und viele sind sich nicht einig, dass Germanium elektronegativer als Silizium ist, trotz der Fülle chemischer Beweise. Ein ähnlicher Übergang von der 8- zur 18-Elemente-Hülle von Phosphor zu Arsen könnte die Elektronegativität erhöhen, aber dies bleibt umstritten.
Die Ähnlichkeit der äußeren Hülle von As und P legt nahe, dass sie in Gegenwart eines zusätzlichen ungebundenen Elektronenpaars 3 pro Atom bilden können. Die Oxidationsstufe muss daher je nach relativer gegenseitiger Elektronegativität +3 oder -3 sein. Die Struktur von Arsen legt auch die Möglichkeit nahe, das äußere d-Orbital zur Erweiterung des Oktetts zu nutzen, wodurch das Element 5 Bindungen bilden kann. Dies wird nur bei der Reaktion mit Fluor realisiert. Das Vorhandensein eines freien Elektronenpaares zur Bildung komplexer Verbindungen (durch Elektronenabgabe) ist im As-Atom deutlich weniger ausgeprägt als in Phosphor und Stickstoff.
Arsen ist in trockener Luft stabil, verwandelt sich in feuchter Luft jedoch in schwarzes Oxid. Seine Dämpfe verbrennen leicht und bilden As 2 O 3. Was ist freies Arsen? Es ist praktisch unempfindlich gegenüber Wasser, Laugen und nicht oxidierenden Säuren, wird jedoch durch Salpetersäure bis zu einem Zustand von +5 oxidiert. Halogene und Schwefel reagieren mit Arsen und viele Metalle bilden Arsenide.
Analytische Chemie
Der Stoff Arsen kann qualitativ in Form von gelbem Pigment nachgewiesen werden, das unter dem Einfluss einer 25%igen Salzsäurelösung ausfällt. Spuren von As werden typischerweise durch die Umwandlung in Arsin bestimmt, das mit dem Marsh-Test nachgewiesen werden kann. Arsin zersetzt sich thermisch und bildet in einem engen Rohr einen schwarzen Arsenspiegel. Nach der Gutzeit-Methode verdunkelt sich eine mit Arsin imprägnierte Probe durch die Freisetzung von Quecksilber.
Toxikologische Eigenschaften von Arsen
Die Toxizität des Elements und seiner Derivate variiert stark, vom extrem giftigen Arsin und seinen organischen Derivaten bis hin zu einfach As, das relativ inert ist. Was Arsen ist, wird durch die Verwendung seiner organischen Verbindungen als chemische Kampfstoffe (Lewisit), Blähungsmittel und Entlaubungsmittel (Agent Blue basierend auf einer wässrigen Mischung aus 5 % Cacodylinsäure und 26 % ihres Natriumsalzes) belegt.
Im Allgemeinen reizen Derivate dieses chemischen Elements die Haut und verursachen Dermatitis. Ein Schutz vor dem Einatmen von arsenhaltigem Staub wird ebenfalls empfohlen, die meisten Vergiftungen erfolgen jedoch durch Verschlucken. Die maximal zulässige As-Konzentration im Staub an einem achtstündigen Arbeitstag beträgt 0,5 mg/m 3 . Bei Arsenwasserstoff wird die Dosis auf 0,05 ppm reduziert. Neben der Verwendung von Verbindungen dieses chemischen Elements als Herbizide und Pestizide ermöglichte der Einsatz von Arsen in der Pharmakologie die Gewinnung von Salvarsan, dem ersten erfolgreichen Medikament gegen Syphilis.
Auswirkungen auf die Gesundheit
Arsen ist eines der giftigsten Elemente. Anorganische Verbindungen dieser Chemikalie kommen in der Natur in geringen Mengen vor. Menschen können über Nahrung, Wasser und Luft Arsen ausgesetzt werden. Eine Exposition kann auch durch Hautkontakt mit kontaminiertem Boden oder Wasser erfolgen.
Menschen, die damit arbeiten, in Häusern leben, die aus damit behandeltem Holz gebaut wurden, und auf landwirtschaftlichen Flächen, auf denen in der Vergangenheit Pestizide eingesetzt wurden, sind ebenfalls anfällig für die Exposition.
Anorganisches Arsen kann beim Menschen eine Vielzahl von gesundheitlichen Auswirkungen haben, wie z. B. Magen- und Darmreizungen, verminderte Produktion roter und weißer Blutkörperchen, Hautveränderungen und Lungenreizungen. Es wird vermutet, dass die Einnahme erheblicher Mengen dieser Substanz das Risiko für die Entwicklung von Krebs, insbesondere von Haut-, Lungen-, Leber- und Lymphsystemkrebs, erhöhen kann.
Sehr hohe Konzentrationen an anorganischem Arsen führen bei Frauen zu Unfruchtbarkeit und Fehlgeburten, Dermatitis, verminderter Widerstandskraft des Körpers gegen Infektionen, Herzproblemen und Hirnschäden. Darüber hinaus kann dieses chemische Element die DNA schädigen.
Die tödliche Dosis von weißem Arsen beträgt 100 mg.
Organische Verbindungen des Elements verursachen keinen Krebs oder schädigen den genetischen Code, hohe Dosen können jedoch die menschliche Gesundheit schädigen und beispielsweise Nervenstörungen oder Bauchschmerzen verursachen.
Eigenschaften als
Die wichtigsten chemischen und physikalischen Eigenschaften von Arsen sind folgende:
- Die Ordnungszahl ist 33.
- Atomgewicht - 74,9216.
- Der Schmelzpunkt der grauen Form beträgt 814 °C bei einem Druck von 36 Atmosphären.
- Die Dichte der grauen Form beträgt 5,73 g/cm 3 bei 14 °C.
- Die Dichte der gelben Form beträgt 2,03 g/cm 3 bei 18 °C.
- Die elektronische Formel von Arsen lautet 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3.
- Oxidationsstufen - -3, +3, +5.
- Die Wertigkeit von Arsen beträgt 3,5.
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Arsenmetall leitet Elektrizität und hat eine gute Wärmeleitfähigkeit. Somit weist dieses Element die physikalischen Eigenschaften von Metallen auf. Dennoch sind seine metalloiden Eigenschaften deutlich ausgeprägter, weshalb Arsen den Metalloiden zugerechnet wird. Arsen ist nicht formbar; beim Schlagen zerfallen seine Kristalle in kleine Fragmente, die sich leicht in Pulver verwandeln lassen. Die thermische und elektrische Leitfähigkeit von Arsen ist immer noch deutlich geringer als die typischer Metalle.
Das Metall Arsen war bereits im 12. Jahrhundert bekannt, lange vor der Entdeckung von Phosphor.
Metallisches Arsen hat eine geringe chemische Aktivität. Es ist in Wasser unlöslich; Bei Raumtemperatur oxidiert es an der Luft sehr langsam. Das Elektrodenpotential in einer 3 %igen NaCl-Lösung beträgt - 0,09 V. In zerkleinerter Form oder in einer Mischung mit Oxidationsmitteln oxidiert Arsen schnell und bildet AzaO3, und beim Erhitzen an der Luft wird kompaktes Arsen leicht zu Trioxid oxidiert.
Das metallische Arsen verbrennt und erzeugt einen Knoblauchgeruch. Alle Arsenverbindungen verhalten sich ähnlich, wenn sie mit Soda vermischt und auf Kohle erhitzt werden.
Metallisches Arsen wird durch Erhitzen von Arsenopyrit ohne Luft in Eisenretorten gewonnen. Das dabei sublimierende elementare Arsen kondensiert in Kühlschränken. Nach einer anderen Methode wird metallisches Arsen durch Reduktion von Arsentrioxid mit Kohle in Eisenretorten gewonnen. Sublimierendes elementares Arsen kondensiert im gekühlten Austragsteil der Retorte.
Metallisches Arsen wird in einigen Legierungen nur als Zusatz verwendet: in Kupferlegierungen zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit (0 25 0 50 %), in Bleilegierungen (bis zu 1 6 %), in Arsen-Cadmium-Babbitts und einigen Drucklegierungen, um diese zu verbessern Härte.
Arsenmetall wird in der metallurgischen Industrie als Flussmittel und Legierungsbestandteil in einigen Legierungen zur Herstellung von Bleischrot als Zusatzstoff verwendet, der die Härte von Blei und die Oberflächenspannung von flüssigem Blei erhöht, wodurch der Schrot eine regelmäßige Kugelform erhält Oberfläche nach dem Erstarren.
Zur Herstellung einiger Legierungen wird metallisches Arsen verwendet.
Arsenmetall leitet Elektrizität und hat eine gute Wärmeleitfähigkeit.
Zur Herstellung mancher Späne wird metallisches Arsen verwendet.
Metallisches Arsen wird zusammen mit dem Filter in ein Gefäß mit Schliffstopfen überführt, in das 10 - 15 ml einer 5 %igen Bicarbonatlösung und ein Überschuss an titrierter Jodlösung gegeben werden.
Arsenmetall wird zur Herstellung von Schusswaffen verwendet. Arsen wird in geringen Mengen verschiedenen Legierungen von Nichteisenmetallen zugesetzt, um ihnen Härte und Korrosionsbeständigkeit zu verleihen.
Metallisches Arsen hat eine geringe chemische Aktivität. Es ist wasserunlöslich und oxidiert bei normalen Temperaturen an der Luft sehr langsam. In zerkleinerter Form oder gemischt mit oxidierenden Substanzen verbrennt Arsen schnell zu As2O3, und beim Erhitzen an der Luft wird kompaktes Arsen auch leicht zu Trioxid oxidiert.
Das metallische Arsen selbst wird normalerweise nicht in der Arbeit verwendet, außer in seltenen Fällen spezieller Forschung, seine anorganischen und organischen Verbindungen sind jedoch weit verbreitet. Von den anorganischen Arsenverbindungen sind die folgenden am häufigsten.
Arsen ist ein Nichtmetall und bildet in seinen chemischen Eigenschaften ähnliche Verbindungen. Arsen weist jedoch neben nichtmetallischen Eigenschaften auch metallische Eigenschaften auf. Unter normalen Bedingungen wird Arsen an der Luft leicht an der Oberfläche oxidiert. Arsen und seine Analoga sind weder in Wasser noch in organischen Lösungsmitteln unlöslich.
Arsen ist chemisch aktiv. In Luft bei normalen Temperaturen wird selbst kompaktes (geschmolzenes) metallisches Arsen leicht oxidiert; beim Erhitzen entzündet sich pulverförmiges Arsen und verbrennt mit blauer Flamme unter Bildung von As 2 O 3-Oxid. Es ist auch das thermisch weniger stabile nichtflüchtige Oxid As 2 O 5 bekannt.
Beim Erhitzen (ohne Luft) sublimiert As (Sublimationstemperatur 615 °C). Der Dampf besteht aus As 4-Molekülen mit einer unbedeutenden (ca. 0,03 %) Beimischung von As 2-Molekülen.
Arsen gehört zur Gruppe der oxidierend-reduzierenden Elemente. Wenn es starken Reduktionsmitteln ausgesetzt wird, zeigt es oxidierende Eigenschaften. Somit ist es unter Einwirkung von Metallen und Wasserstoff im Moment der Freisetzung in der Lage, die entsprechenden Metall- und Wasserstoffverbindungen zu erzeugen:
6Ca + As 4 = 2Ca 3 As 2
Unter dem Einfluss starker Oxidationsmittel geht Arsen in einen drei- oder fünfwertigen Zustand über. Beim Erhitzen an der Luft verbrennt beispielsweise Arsen, das durch Sauerstoff oxidiert wird, und bildet weißen Rauch – Arsen(III)-oxid As 2 O 3:
Als 4 + 3O 2 =2As 2 O 3
Stabile Formen von Arsenoxid in der Gasphase sind Sesquioxid (Arsenanhydrid) As 2 O 3 und sein Dimer As 4 O 6. Bis 300 °C ist die Hauptform in der Gasphase ein Dimer, oberhalb dieser Temperatur ist es merklich dissoziiert, und bei Temperaturen über 1800 °C besteht das gasförmige Oxid praktisch aus monomeren As 2 O 3-Molekülen.
Bei der Verbrennung von As in Sauerstoff, beim oxidativen Rösten von As-Sulfidmineralien wie Arsenopyrit, Nichteisenmetallerzen und Polymererzen entsteht ein gasförmiges Gemisch aus As 4 O 6 und As 2 O 3.
Wenn As 2 O 3 (As 4 O 6)-Dampf über 310 °C kondensiert, entsteht die glasartige Form von As 2 O 3. Wenn Dampf unter 310 °C kondensiert, entsteht eine farblose polykristalline kubische Modifikation von Arsenolith. Alle Formen von As 2 O 3 sind in Säuren und Laugen gut löslich.
As(V)-Oxid (Arsenanhydrid) As 2 O 5 – farblose Kristalle des orthorhombischen Systems. Beim Erhitzen zerfällt As 2 O 5 in As 4 O 6 (Gas) und O 2 . As 2 O 5 wird durch Dehydratisierung konzentrierter Lösungen von H 3 AsO 4 und anschließende Kalzinierung der resultierenden Hydrate erhalten.
Es ist bekannt, dass das Oxid As 2 O 4 durch Sintern von As 2 O 3 und As 2 O 5 bei 280 °C in Gegenwart von Wasserdampf erhalten wird. Bekannt ist auch gasförmiges AsO-Monoxid, das bei einer elektrischen Entladung in As-Trioxid-Dampf bei vermindertem Druck entsteht.
Beim Auflösen in Wasser bildet As 2 O 5 Orthoarsen H 3 AsO 3 oder As(OH) 3 und Metaarsen HAsO 2 oder AsO(OH), die nur in Lösung existieren und amphotere, überwiegend saure Eigenschaften haben.
Gegenüber Säuren verhält sich Arsen wie folgt:
— Arsen reagiert nicht mit Salzsäure, aber in Gegenwart von Sauerstoff entsteht Arsentrichlorid AsCl 3:
4As +3O 2 +12HCl = 4AsCl 3 +6H 2 O
- Verdünnte Salpetersäure oxidiert beim Erhitzen Arsen zu Orthoarsen Säure H 3 AsO 3 und konzentrierte Salpetersäure – zu Orthoarsensäure H 3 AsO 4:
3As + 5HNO 3 + 2H 2 O = 3H 2 AsO 4 +5NO
Orthoarsensäure(Arsensäure) H 3 AsO 4 *0,5H 2 O – farblose Kristalle; Schmelzpunkt – 36 o C (mit Zersetzung); wasserlöslich (88 Gew.-% bei 20 °C); hygroskopisch; in wässrigen Lösungen – dreibasige Säure; Beim Erhitzen auf etwa 100 °C verliert es Wasser und wird zu Pyroarsensäure H 4 As 5 O 7, bei höheren Temperaturen wird es zu Metaarsensäure HAsO 3. Erhalten durch Oxidation von As oder As 2 O 3 mit konzentrierter HNO 3 . Es ist leicht wasserlöslich und hat in etwa die gleiche Stärke wie Phosphor.
Die oxidierenden Eigenschaften von Arsensäure machen sich nur in saurer Umgebung bemerkbar. Arsensäure ist in der Lage, HI durch reversible Reaktionen zu I 2 zu oxidieren:
H 3 AsO 4 + 2HI = H 3 AsO 3 + I 2 + H 2 O
Orthoarsen Säure (arsenige Säure) H 3 AsO 3 kommt nur in wässriger Lösung vor; schwache Säure; erhalten durch Auflösen von As 2 O 3 in Wasser; Zwischenprodukt bei der Herstellung von Arseniten (III) und anderen Verbindungen.
- Konzentrierte Schwefelsäure reagiert mit Arsen gemäß der folgenden Gleichung unter Bildung Orthoarsen Säuren:
2As + 3H 2 SO 4 = 2H 3 AsO 3 +3SO 2
- Alkalilösungen reagieren in Abwesenheit von Sauerstoff nicht mit Arsen. Wenn Arsen mit Alkalien gekocht wird, wird es zum Arsensäuresalz H 3 AsO 3 oxidiert. Beim Schmelzen mit Alkalien entstehen Arsin (arsenhaltiger Wasserstoff) AsH 3 und Arsenate (III). Tragen Sie AsH 3 auf
zum Dotieren von Halbleitermaterialien mit Arsen, um hochreines As zu erhalten.
Es sind instabile höhere Arsine bekannt: Diarsin als 2 H 4, zersetzt sich bereits bei -100 ° C; Triarsin As 3 H 5 .
Metallisches Arsen reagiert leicht mit Halogenen und ergibt flüchtige Halogenide AsHal 3:
Als +3Cl 2 = 2AsCl 3
AsCl 3 ist eine farblose ölige Flüssigkeit, die an der Luft raucht und beim Erstarren Kristalle mit perlmuttartigem Glanz bildet.
CF 2 bildet auch AsF 5 – Pentafluorid – ein farbloses Gas, löslich in Wasser und Alkalilösungen (mit wenig Wärme), in Diethylether, Ethanol und Benzol.
Pulverförmiges Arsen entzündet sich spontan in einer Umgebung aus F 2 und Cl 2 .
Mit S, Se und Te bildet Arsen das entsprechende Chalkogenide:
Sulfide - As 2 S 5, As 2 S 3 (Orpiment-Mineral in der Natur), As 4 S 4 (Realgar-Mineral) und As 4 S 3 (Dimorphit-Mineral); Selenide – As 2 Se 3 und As 4 Se 4; Tellurid – As 2 Te 3 . Arsenchalkogenide sind an der Luft stabil, in Wasser unlöslich, in alkalischen Lösungen gut löslich und beim Erhitzen in HNO 3. Sie haben Halbleitereigenschaften und sind im IR-Bereich des Spektrums transparent.
Mit den meisten Metallen entstehen metallische Verbindungen – Arsenide. Galliumarsenid und Indium Arsenid– wichtige Halbleiterverbindungen.
Es sind zahlreiche bekannt Arsenorganisch Verbindungen. Organoarsenverbindungen enthalten eine As-C-Bindung. Manchmal umfassen Organoarsenverbindungen alle organischen Verbindungen, die As enthalten, beispielsweise Ester von Arsensäure (RO) 3 As und Arsensäure (RO) 3 AsO. Die zahlreichste Gruppe von Organoarsenverbindungen sind As-Derivate mit einer Koordinationszahl von 3. Dazu gehören Organoarsine R n AsH 3-n, Tetraorganodiarsine R 2 As-AsR 2, zyklische und lineare Polyarganoarsine (RAs) n sowie Organoarson und Diarganoarsin Säuren und ihre Derivate R n AsX 3-n (X= OH, SH, Hal, OR', NR 2' usw.). Die meisten Organoarsenverbindungen sind Flüssigkeiten, Polyorganoarsine und organische Säuren. CH 3 AsH 2 und CF 3 AsH 2 sind wie Feststoffe Gase. Diese Verbindungen sind in der Regel in organischen Lösungsmitteln löslich, in Wasser begrenzt löslich und in Abwesenheit von Sauerstoff und Feuchtigkeit relativ stabil. Einige Tetraorganodiarsine sind an der Luft entzündlich.
