Darjah pengoksidaan arsenik: sifat kimia arsenik

Sebelum mempertimbangkan tahap pengoksidaan arsenik, kami akan mendedahkan kedudukannya dalam jadual berkala dan ciri strukturnya. Di samping itu, mari kita namakan sifat fizikal dan kimia unsur kimia ini.

Kedudukan dalam PS

Aliran utama pengoksidaan arsenik, sifat kimia, aplikasi - semua ini boleh dipelajari dengan melihat lokasi unsur dalam sistem periodik Mendeleev. Arsenik terletak di kumpulan kelima, subkumpulan utama, adalah ahli keluarga nitrogen. Ia mempunyai jisim atom relatif 74.9216. Tahap utama pengoksidaan arsenik adalah berkaitan dengan tepat kepada kumpulan di mana ia terletak di SS. Elemen ini mempunyai 33 nombor siri. Bilangan tahap tenaga sepadan dengan bilangan tempoh di mana unsur terletak, ia bersamaan dengan empat.

Pertimbangkan susunan elektron pada setiap cangkang atom. Di peringkat tenaga pertama terdapat hanya dua elektron berpasangan, shell kedua ditempati oleh lapan zarah: 2s dan 6p. Di peringkat ketiga, selain daripada mereka, sepuluh elektron d terletak, iaitu 18 partikel sahaja. Tahap tenaga luaran adalah 2s-elektron, serta tiga elektron p-tidak berpasangan. Ia adalah bilangan elektron valens yang menentukan tahap pengoksidaan arsenik yang mungkin.

Halaman Sejarah

Ia adalah arsenik yang dikaitkan dengan lima elemen "alchemical", yang diketahui dari Zaman Pertengahan. Satu perkara yang menarik ialah hakikat bahawa empat daripada mereka berada dalam kumpulan PS yang kelima. Pada masa itu tiada siapa yang tahu cara menentukan tahap pengoksidaan arsenik, tetapi sebatiannya berjaya digunakan untuk membuat ubat-ubatan, mencipta cat.

Selepas penggantian Zaman Batu oleh Zaman Gangsa, orang belajar membuat aloi ini dengan ciri khas. Ternyata ia mengandungi hingga 7 persen arsenik dan hanya 3 persen timah. Para saintis percaya bahawa peleburan pertama tembaga bukan malachite, yang hijau, tersilap mengambil sulfida hijau mineral galian-arsenik.

Prestasi yang menakjubkan dari aloi yang dihasilkan menjadikannya popular di kalangan tuan purba. Mereka secara khusus mencari dalam mineral semulajadi yang mengandungi bahan ini.

Tahap pengoksidaan arsenik dalam sebatian jenis ini adalah positif, sepadan dengan valensi yang lebih tinggi. Untuk mengenal pasti sulfida yang mengandungi arsenik, mineral itu dipanaskan. Penampilan bau bawang putih tertentu adalah pengesahan kehadiran arsenik di dalam sebatian. Secara beransur-ansur dari peleburan gangsa arsenik enggan. Antara sebab penghentian pengeluaran, saintis memanggil keracunan berterusan tuan semasa kerja.

Mineral Asli

Dalam bentuk mineral, bahan yang kita sedang mempertimbangkan sudah diketahui sejak zaman purba. Sebagai contoh, tahap pengoksidaan 3 arsenik muncul di sebatian yang dikenali di China purba sebagai "habuk saya". Aristotle menggambarkan sandarak mineral, yang merupakan arsenik sulfida. Diterjemahkan dari bahasa Latin, namanya seperti "cat emas". Digunakan pada masa-masa yang jauh sebagai pewarna kuning.

Pada abad kesebelas, alkimia membezakan tiga jenis spesis ini. Tahap pengoksidaan arsenik dalam sebatian yang diwakili oleh spesies ini sesuai dengan nombor kumpulan. Arsenik putih memanggilnya heksavalen oksida, kuning dipanggil sulfida, dan merah - As4S4 (tetrasulfide tetrashyyyaka).

Varian putih diperolehi oleh sublimasi kekotoran semasa pemanggangan bijih tembaga, yang termasuk arsenik. Sebagai pemeluwapan dari keadaan gas, oksida arsenik mendakan sebagai deposit putih. Ia telah digunakan sejak zaman purba sebagai cara memusnahkan perosak.

Pada abad ketiga belas, Albert the Great menerima bahan gas. Dia memanaskan arsenik kuning dengan sabun. Bahan yang diperoleh akibat interaksi tidak mengesahkan "sambungan mistik" dari tujuh logam dengan planet. Mungkin, kerana percanggahan yang dikemukakan oleh alkemis purba, arsenik dianggap sebagai "unsur tidak sah". Ia adalah pada masa-masa awal bahawa keupayaannya untuk memberikan tembaga warna putih telah diturunkan, yang membuatnya dipanggil alat "pelunturan Venus".

Sebagai bahan individu, elemen kimia ini hanya dikenalpasti pada pertengahan abad ketujuh belas. Ahli farmasi Jerman, Johann Schröder berjaya mengasingkannya dengan melakukan pengurangan kimia oksida arang batu. Selepas beberapa lama, Nichola Lemery berjaya mengekstrak logam itu dengan memanaskan potash, sabun, oksida arsenik. Pada abad ke 18, logam ini dikenali sebagai "semimetal" yang tidak biasa.

Pada akhir abad ke-18, ahli kimia Sweden KV Scheele memperoleh asid arsenik, di mana tahap pengoksidaan arsenik tertinggi ditunjukkan: +5. Pada abad kesembilan belas, bahan organik yang mengandungi arsenik telah dikenalpasti.

Sifatnya

Tahap pengoksidaan arsenik tertinggi dan terendah ditunjukkan dalam sebatian semula jadi. Di kerak bumi, peratusan peratus unsur ini tidak melebihi 5 gram per tan. Dalam banyak mineral ia terkandung serentak dengan nikel, kobalt, tembaga, besi.

Pada masa ini, kira-kira dua ratus mineral semula jadi yang berbeza diketahui, termasuk unsur kimia yang sedang dipertimbangkan. Memandangkan mereka mempamerkan tahap pengoksidaan arsenik yang tertinggi dan paling rendah, mereka mempunyai aplikasi yang berbeza. Sebagai contoh, dalam kombinasi dengan antimoni, arsenik mempamerkan keadaan pengoksidaan negatif. Memandangkan fakta bahawa logam ini mempunyai elektronegativiti yang rendah, tahap pengoksidaan arsenik yang paling rendah ialah -3. Penunjuk ini adalah ciri untuk arsenida, dan juga untuk almontite mineral.

Kebanyakan sebatian dengan logam arsenik, dengan mengambil kira komposisi tertentu, adalah sebatian intermetal yang dicirikan oleh komposisi pembolehubah unsur kimia ini.

Ciri-ciri arsenida

Arsenides dicirikan oleh kandungan beberapa logam yang mempunyai struktur kristal yang serupa. Galian-galian ini dicirikan dengan bersinar logam, mereka legap, mempunyai kekerasan sedikit.

Sebagai contoh arsenida semulajadi, sebatian berikut boleh dipertimbangkan:

• Lellingite, sama dengan pirit;
• Nikel, dirujuk sebagai pirit merah nikel;
• Langisite;
• Oreonit;
• Sperrylite.

Ini, tentu saja, bukan senarai lengkap mineral sedemikian - pada masa ini terdapat kira-kira dua puluh lima sebatian tersebut. Antara yang paling biasa di alam boleh disebutkan arsenopyrite, yang dipanggil arsenik pirit. Ia adalah produk yang diperoleh dengan menggantikan atom sulfur dalam pirit dengan arsenik. Sebatian jenis ini, di mana tahap pengoksidaan arsenik tertinggi tidak dinyatakan, disebut sulfosalts.

Analog mereka menganggap kobalt bersinar, gersdorffite, enargite, dan juga proustite. Yang terakhir adalah bijih perak penting, terletak di lapisan atas urat berharga. Komposisi sulfosal boleh termasuk logam mulia kumpulan platinum. Antaranya ialah kepentingan irarsite, serta orsit. Mereka mengandungi logam langka yang digunakan sebagai pemangkin yang sangat baik dalam sintesis organik dan bukan organik.

Tahap maksimum pengoksidaan arsenik ditunjukkan dalam sulfida semula jadi. Sebagai contoh, dalam dimorphite oren-kuning, iaitu arsenik sulfida (5). Dalam tiga puluhan abad yang lalu, deposit semula jadi auripigment telah ditemui, termasuk sulfida arsenik dalam komposisinya, di selatan Banjaran Verkhoyansk. Saiz kristal yang dikesan mencapai 60 sentimeter panjang, dan beratnya dianggarkan pada 30 kilogram.

Ciri-ciri arsenat

Tahap pengoksidaan arsenik yang mungkin boleh dipertimbangkan oleh contoh garam. Oleh itu, sebatian asid arsenik, yang disebut arsenates, menunjukkan nilai maksimum untuk logam ini: +5. Sebagai contoh sebatian ini, kami memberikan erythrin, yang mempunyai warna merah jambu yang cerah. Garam ini dipanggil warna kobalt, ia mempunyai formula Co3 (AsO4) 2 * 8H ₂ O. Ia juga boleh diperhatikan bahawa naungan coklat-merah adalah bentuk (Ce, La, Nd) ArO ₄ .

Di pusat Sweden, kuari besi-mangan Langbana ditemui, di mana kira-kira lima puluh arsenat yang berbeza ditemui dan dicirikan. Sebatian ini dibentuk oleh interaksi asid arsen dengan mangan hidroksida (2) pada suhu rendah.

Arsenat mana yang menunjukkan keadaan pengoksidaan arsenik? Ciri-ciri garam ini mengesahkan kehadiran sulfur di dalamnya. Walaupun tidak ada aplikasi perindustrian, penampilan estetika mereka membolehkan mereka digunakan untuk membuat koleksi mineralogi.

Kisah menarik ialah kupfernikel, yang sepadan dengan mineral nikel. Pelombong Jerman abad pertengahan Nikel memanggil semangat jahat gunung, dan "tembaga palsu" dipanggil "kupfernickel." Para tuan mendedahkan persamaan luaran kristal tembaga-merah mineral ini dengan bijih tembaga. Mereka digunakan dalam pembuatan kaca untuk memberikan produk yang dihasilkan warna hijau. Hanya pada pertengahan abad kelapan belas, mineralogis Axel Kronstedt berjaya mengasingkan nikel dari mineral ini.

Keistimewaan penginapan dalam alam semula jadi

Arsenik dicirikan oleh inersia yang tinggi, jadi ia boleh didapati di negara asal. Logam yang serupa dalam komposisi mempunyai dua hingga enam belas peratus kekotoran, terutamanya mereka akan menjadi perak, besi, kobalt, nikel. Di negara kita, ahli geologi menemui arsenik asli di rantau Amur, Transbaikalia.

Ia boleh didapati di dalam batu, di dalam galian, dan di dalam tumbuhan, oleh itu ia sering disebut sebagai unsur di mana-mana.

Apakah tahap pengoksidaan arsenik maksimum dan minimum? Nilai tertinggi sepadan dengan bilangan kumpulan di mana elemen ini terletak dan +5. Ini adalah tipikal bagi sebatian di mana ia mempamerkan pengurangan sifat. Maklumat lanjut tentang sambungan logam unik ini akan dipertimbangkan kemudian.

Arsenik sangat tidak ternilai di seluruh dunia. Sebabnya terletak pada pembentukan litosfera, serta dalam proses desorpsi dan penyerapan yang berlaku di batuan sedimen dan tanah.

Oleh kerana kelarutan yang sangat baik dalam logam ini di dalam air, ia mudah berpindah. Sebagai contoh, dalam iklim lembap, ia dibasuh keluar dari tanah, diikuti pergerakan bersama dengan air bawah tanah dan sungai.

Tindakan fisiologi

Dalam kuantiti yang banyak, arsenik terdapat dalam perairan mineral. Terdapat piawaian tertentu untuk kandungan logam ini. Sekiranya nilai-nilai yang dibenarkan melebihi, ancaman bahaya yang serius terhadap tubuh manusia timbul. Dalam penyelidikan kimia didapati arsenik boleh terkandung dalam pelbagai bentuk dalam air semula jadi. Apakah yang harus menjadi keadaan pengoksidaan arsenik? Sifat-sifat sebatian yang terdapat dalam air mengesahkan kehadiran logam itu sebagai larutan asid arsen.

Arsenik dalam bentuk hidup mengandungi kira-kira 6 mg setiap 1 kilogram. Sebahagian daripada rumput laut dapat mengumpul bahan di atas sedemikian sehingga ia dapat berbahaya bagi tubuh manusia. Sesetengah spesies mereka yang terdapat di negara-negara Asia dapat melipatgandakan larutan asid tulen. Mereka digunakan sebagai cara mengawal tikus. Dalam tisu otak manusia, serta dalam ototnya, terdapat jumlah logam yang mencukupi. Di samping itu, ia terdapat di dalam piring kuku, terkumpul di dalam rambut.

Ciri-Ciri Fizikal

Walaupun hakikat bahawa arsenik kelihatan seperti logam, ia mempunyai ciri-ciri bukan logam. Sebagai contoh, ia tidak boleh membentuk garam dengan asid sulfurik, bertindak sebagai unsur pembentuk asid. Arsenik boleh wujud dalam pelbagai modifikasi allotropic, mengingatkan fosforus. Yang paling stabil adalah arsenik kelabu, yang, apabila dipanaskan, menyerupai seperti yodium.

Menurut kekonduksian elektrik, pengubahsuaian ini lebih rendah daripada tembaga, tetapi melebihi raksa. Apabila menyejukkan wap arsenik, anda boleh mendapatkan bahan telus lembut yang berwarna kuning, serupa dengan fosforus kuning. Semasa proses pemanasan, ia menjadi satu lagi pengubahsuaian allotropik unsur kimia ini.

Apabila mendepositkan wap arsenik pada kaca, seseorang dapat melihat rupa filem cermin.

Sebatian arsenik

Tahap pengoksidaan arsenik dalam oksida yang lebih tinggi ialah +5, iaitu, ia bersamaan dengan nilai yang lebih tinggi. Tetapi dalam penyejukan wap dari logam yang diberikan dalam udara yang lembap, sebuah filem hitam arsenik anhydride As2O _{3 terbentuk} . Ia adalah dalam bentuk ini bahawa oksida unsur ini wujud di bahagian utama. Oksida ini mempamerkan sifat kimia amphoterik.

Dalam proses pengoksidaan, ia menjadi oksida yang lebih tinggi, di mana arsenik menunjukkan nilai tahap pengoksidaan +5.

Logam tulen dioksidakan dengan mencairkan asid nitrik kepada asid orto-arsenik H ₃ AsO ₃ , di mana ia mempunyai valensi 3. Dalam potensi kimianya, ia dianggap sebagai asid kekuatan sederhana yang serupa dengan asid borik. Garam dianggap arsenit, yang menunjukkan sifat-sifat yang berkurang terang.

Dalam klorida, logam mempunyai keadaan pengoksidaan +3, bertindak sebagai unsur logam biasa. Arsenida seperti garam yang terbentuk semasa interaksi dengan logam aktif tertakluk kepada hidrolisis berair. Sebagai contoh, arsine (AsH ₃ ) adalah gas toksik, tanpa warna, tidak berbau.

Sebatian organometal

Arsenik mampu membentuk pelbagai sebatian organometal. Sebagai contoh, pada akhir abad ke-18, dengan penyulingan dengan oksida arsenik (3) kalium asetat, cecair merokok dengan bau yang tidak menyenangkan diperolehi. Produk yang diperolehi dipanggil alarsin. Dalam kajian seterusnya, didapati bahawa ia mengandungi arsenik.

Pada abad kesembilan belas, arsin aromatik disintesis. Reaksi itu dilakukan dengan pendedahan kepada campuran arsenik triklorida dan aril halida dengan natrium metalik. Beberapa produk ini menunjukkan ciri-ciri antimikrobial. Setakat ini, sintesis puluhan ribu sebatian organoklorin sedang dijalankan.

Permohonan arsenik

Lebih separuh daripada semua logam yang diekstrak digunakan dalam bentuk pelbagai sebatian. Dalam bentuk tulen, ia tidak dapat digunakan. Dalam jumlah yang kecil, ia dimasukkan ke dalam aloi bantalan. Aditif sedemikian mempunyai kesan positif terhadap kekerasan produk siap, jadi mereka dalam permintaan dalam pembuatan kabel dan bateri elektrik.

Dos yang minimum arsenik menyumbang kepada peningkatan ketahanan kakisan, meningkatkan prestasi haba tembaga dan tembaga. Jika elemen ini tidak mengandungi kekotoran tambahan, maka ia adalah permintaan dalam pembuatan peranti semikonduktor. Untuk membuatnya, arsenik disatu dengan germanium atau silikon.

Di samping itu, ia adalah bahan tambahan aloi yang sangat baik untuk membuat keluli. Sebagai muncung berharga, arsenik juga diperlukan dalam metalurgi bukan ferus. Walaupun dengan kandungannya rendah dalam aloi, ada kemungkinan untuk meningkatkan kekuatan produk yang dihasilkan. Arsenik meningkatkan kecairan tembaga semasa pemutus, memudahkan proses mendapatkan wayar.

Terdapat juga kesan negatif dari logam peralihan pada pengeluaran. Kehadirannya di bijih mengubah proses menjadi pengeluaran yang berbahaya.

Antara pelbagai sebatian arsenik yang menarik ialah oksida trivalen itu. Beliau kini sedang digunakan dalam industri kaca. Garam dengan petunjuk permintaan 5 sebagai antiseptik. Elemen peralihan adalah salah satu yang paling popular dalam industri kimia moden kerana sifat dua pameran bergantung kepada aliran proses sederhana.