Arsēna oksidēšanas pakāpes: arsēna ķīmiskās īpašības

Pirms apsveriet oksidācijas stāvokliarsēns, mēs atklāsim savu pozīciju periodiskajā tabulā un struktūras pazīmes. Nosauciet arī šī ķīmiskā elementa pamata fizikālās un ķīmiskās īpašības.

Pozīcija PS

Galvenie arsēna oksidācijas stāvokļi, ķīmiskiīpašības, pielietojums - visu to var iemācīties, aplūkojot elementa atrašanās vietu Mendelejeva periodiskajā sistēmā. Arsēns atrodas piektajā grupā, galvenā apakšgrupa, ir slāpekļa ģimenes locekle. Tam ir relatīvā atomu masa 74,9216. Galvenie arsēna oksidēšanas pakāpe ir tieši saistīti ar grupu, kurā tā atrodas SS. Šim elementam ir 33 sērijas numurs. Enerģijas līmeņu skaits atbilst perioda skaitam, kurā elements atrodas, tas ir vienāds ar četriem.

Apsveriet elektronu izvietojumu katrāatomu apvalks. Pirmajā enerģijas līmenī ir tikai divi savienotie elektroni, otrajā korpusā aizņem astoņas daļiņas: 2 s un 6 p. Trešajā līmenī, izņemot tos, ir desmit d-elektroni, tas ir, tikai 18 daļiņas. Ārējais enerģijas līmenis ir 2s-elektronu, kā arī trīs nepāra p-elektroni. Tas ir valentāļu elektronu skaits, kas nosaka iespējamos arsēna oksidēšanas pakāpes.

Vēstures lapas

Arsēns ir pieskaitīts pieciem "alķīmiskajiem"elementi, kas pazīstami viduslaikos. Interesants ir fakts, ka četri no tiem ir piektajā PS grupā. Tajā laikā neviens nezināja, kā noteikt arsēna oksidēšanas pakāpi, bet tā savienojumi tika veiksmīgi izmantoti zāļu izgatavošanai, krāsu veidošanai.

Pēc akmens laikmeta aizstāšanas ar bronzas laikmetu cilvēkiuzzināja, kā padarīt šo sakausējumu ar īpašām īpašībām. Izrādās, ka tajā bija līdz pat 7 procentiem arsēna un tikai 3 procenti alvas. Zinātnieki uzskata, ka pirmajā melnā malšanas, kas ir zaļa vietā, bronzas kausēšana kļūdaini ņēma zaļās vara-arsēna minerālvielas sulfīdus.

Pārsteidzošā iegūtais sakausējums padarīja to populāru seno meistaru vidū. Viņi īpaši meklēja dabā minerālvielas, kas satur šo vielu.

Arsēna oksidēšanas pakāpe tādos savienojumostipa pozitīvs, atbilst augstākajai vērtībai. Lai identificētu sulfīdus, kas satur arsēnu, minerālu silda. Īpašas ķiploku smakas izskats ir arsēna klātbūtnes apstiprinājums savienojumā. Pakāpeniski no arsēna bronzas kausēšanas atteicās. Starp ražošanas izbeigšanas iemesliem zinātnieki izsauc pastāvīgu meistaru saindēšanos darba laikā.

Dabiskie minerāli

Minerālu formā mēs domājam par vieluzināms kopš seniem laikiem. Piemēram, oksidācijas stāvoklis 3 arsēns parādās savienojumā, kas senajā Ķīnā zināms kā "mīnu putekļi". Aristotels aprakstīja minerālu sandarak, kas ir arsēna sulfīds. Tulkots no latīņu valodas, tā nosaukums ir "zelta krāsa". To izmantoja šajos tālajos laikos kā dzeltenu krāsvielu.

Vienpadsmitajā gadsimtā alķīmiķidažāda veida šīs vielas. Ar oksidēšanas arsēna savienojumiem, kas atbilst šo sugu pakāpe atbilst grupas numuru. Call to balts arsēns sešvērtīgā oksīds, sulfīds sauc dzeltenā un sarkanā - As4S4 (pararealgar).

Balto variantu iegūst, sublimējot piemaisījumusvara rūdas dedzināšanas process, kurā ietilpst arī arsēns. Kā kondensāts no gāzveida stāvokļa, arsēna oksīds nogulsnējas kā balta nogulsne. To jau kopš seniem laikiem izmanto kā kaitēkļu iznīcināšanas līdzekli.

Trīspadsmitajā gadsimtā Alberts Lielaistiek iegūta metāla viela. Viņš uzsildīja dzelteno arsēnu ar ziepēm. Mijiedarbības rezultātā iegūtā viela neapstiprināja septiņu metālu "mistisko savienojumu" ar planētām. Varbūt tieši tāpēc, ka senie alķīmiķi atklāja pretrunu, arsēns tika uzskatīts par "nelikumīgu" elementu. Tajā laikā tika atklāts, ka viņa spēja dot varu baltā krāsā, kā dēļ to sauca par līdzekli, "balināt Veneru".

Kā atsevišķa viela, šisķīmiskais elements tika identificēts tikai septiņpadsmitā gadsimta vidū. Vācu farmaceits Johans Šrēders spēja izolēt viņu, veicot ogļu oksīdu ķīmisko reducēšanu. Pēc kāda laika, tas izdevās izolēt Nicolet Lemaire metāls apkures potaša ziepes, arsēna oksīds. 18. gadsimtā šis metāls bija pazīstams kā neparasts "pusmetāls".

18. gs. Beigās zviedru ķīmiķis K.V. Scheele ieguvusi arsēna skābi, kurā parādās vislielākais arsēna oksidācijas pakāpe: +5. Deviņpadsmitajā gadsimtā tika identificētas organiskas vielas, kas satur arsēnu.

Būt dabā

Vislielākā un zemākā arsēna oksidēšanās pakāpeizpaužas tā dabīgajos savienojumos. Zemes garozā šī elementa procentuālā koncentrācija nepārsniedz 5 gramus uz tonnu. Daudzās minerālēs tas tiek turēts vienlaikus ar niķeli, kobaltu, varu, dzelzi.

Šobrīd apmēram divi simtidažādi dabiskie minerāli, kas ietver ķīmisko elementu, ko mēs apsveram. Ņemot vērā to, ka tie parāda lielāku un zemāku arsēna oksidēšanas pakāpi, tiem ir atšķirīgs pielietojums. Piemēram, kombinācijā ar antimonu, arsēns ir negatīvs oksidācijas stāvoklis. Ņemot vērā to, ka šim metālam piemīt zema elektroenerģētiskā vērtība, zemākā arsēna oksidēšanās pakāpe ir -3. Šis rādītājs ir raksturīgs arsenīdiem, kā arī minerālu almontitiem.

Lielākā daļa savienojumu ar arsēna metāliem, ņemot vērā specifisko sastāvu, ir intermetāliski savienojumi, kam raksturīgs mainīgais šī ķīmiskā elementa sastāvs.

Arsēnu īpašības

Arsenīdus raksturo vairāku vielu satursmetāli ar līdzīgu kristāla režģu struktūru. Šīs minerālvielas raksturo metāla spīdums, tie ir necaurspīdīgi, ar nelielu cietību.

Kā dabisko arsenīdu piemērus var ņemt vērā šādus savienojumus:

• lellingīts, līdzīgi kā pirīts;
• niķelis, saukts par niķeļa sarkanu pirītu;
• langisite;
• oreonīts;
• sperrylite.

Tas, protams, nav pilnīgs sarakstslīdzīgi minerāli - pašlaik ir apmēram divdesmit pieci šādi savienojumi. Starp visbiežāk raksturīgo mēs varam pieminēt arsenopirītu, ko sauc par arsēna pirītu. Tas ir produkts, ko iegūst, aizstājot sēra atomus pirīta ar arsēnu. Šāda veida savienojumi, kuros arsēna oksidēšanās augstākais līmenis neparādās, sauc par sulfosaltiem.

Viņu analogi uzskata kobalta spīdumu,gersdorfite, enargīts, kā arī provestite. Pēdējais ir svarīga sudraba rūdas, kas atrodas dārgmetālu augšējā slānī. Sulfosalīdu sastāvā var ietilpt platīna grupas cēlmetāli. Starp tiem interesi pārstāv orarists, kā arī oriģināls. To sastāvā ir reti sastopami metāli, kurus izmanto kā izcilus organiskos un neorganiskos sintēzes katalizatorus.

Maksimālais arsēna oksidācijas pakāpeizpaužas dabīgajos sulfīdos. Piemēram, oranži dzeltenā dimorfītā, kas ir arsēna sulfīds (5). Pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados, Verkhoyanskas apgabala dienvidos, tika atrasti dabiskie nogulsnes, kas ietvēra trivalentu arsēna sulfīdu. Noteikto kristālu izmērs sasniedza 60 cm garumā, un tika novērtēts, ka svars ir 30 kilogrami.

Arsēna īpašības

Var rasties arsēna oksidēšanas pakāpesApsveriet sāļu piemēru. Tādējādi arsēna skābes savienojumi, ko sauc par arsenātiem, parāda šī materiāla maksimālo vērtību: +5. Kā šo savienojumu piemērs mēs dodam eritrīnu, kam ir spilgti rozā krāsa. Šo sāli sauc par kobalta krāsu, tā ir formula Co3 (AsO4) 2 * 8H₂O. Ir arī iespējams atzīmēt brūngani sarkanā nokrāsa brūngraudu formā (Ce, La, Nd) ArO₄.

Zviedrijas centrā Langbanadzelzs-mangāna karjeri, kur tika atrasti un raksturoti apmēram piecdesmit dažādi arsēni. Šie savienojumi veidojās ar arsēna skābes mijiedarbību ar mangāna hidroksīdu (2) zemās temperatūrās.

Kādi ir arsēna oksidācijas stāvokļiarsēns Šo sāļu īpašības apstiprina sēra klātbūtni tajos. Neraugoties uz rūpniecisko pielietojumu trūkumu, to estētiskā izskats ļauj tiem izmantot mineraloģisko kolekciju.

Interesants stāsts ir kupfernikel, kasatbilst niķeļa minerālam. Viduslaiku vācu kalnračus Nikelis sauca par kalnu ļauno garu, un "viltus vara" sauca par "kupfernickel". Meistari atklāja šī minerāla vara sarkano kristālu ārējo līdzību ar vara rūdām. Tie tika izmantoti stikla izgatavošanā, lai iegūtu iegūto produktu zaļo nokrāsu. Tikpat astoņpadsmitā gadsimta vidū minerālvielu Axel Kronstedt izdevās iegūt no šī minerāla niķeli.

Izmitināšanas īpatnības dabā

Arsēkam raksturīga augsta inerce,tāpēc to var atrast dzimtajā valstī. Līdzīga metāla sastāvā ir no diviem līdz sešpadsmit procentiem piemaisījumu, galvenokārt tie būs sudrabs, dzelzs, kobalts, niķelis. Mūsu valstī ģeologi atraduši vietējo arsēnu Amūrijas reģionā, Transbaikalijā.

To var atrast akmeņos, minerālos un augos, tāpēc to pamatoti bieži sauc par visuresošu elementu.

Kāda ir maksimālā un minimālā pakāpearsēna oksidēšana? Augstākā vērtība atbilst grupas skaitam, kurā atrodas šis elements, un ir +5. Tas ir tipisks savienojumiem, kuros tas izraisa samazinātas īpašības. Sīkāka informācija par šī unikālā metāla savienojumu tiks apskatīta vēlāk.

Pasaulē arsēns ir ļoti nevienmērīgi sadalīts. Iemesls ir veidošanās litosfēras un sorbcijas un desorbcijas norisēm sedimentos un augsnē.

Pateicoties lieliskajam šī metāla šķīdībai ūdenī, tas viegli migrē. Piemēram, mitrā vidē tas tiek izskalots no augsnes, kam seko kustība kopā ar gruntsūdeņiem un upēm.

Fizioloģiskā darbība

Ievērojams daudzums ir arsēnsminerālūdeņi. Ir noteikti standarti attiecībā uz šī metāla saturu. Ja pieļaujamās vērtības tiek pārsniegtas, rodas nopietns kaitējums cilvēka ķermenim. Ķīmisko pētījumu laikā tika konstatēts, ka arsēns var būt dažādās formās dabiskā ūdenī. Kādam jābūt arsēna oksidācijas stāvoklim? Ūdenī konstatēto savienojumu īpašības apstiprina metāla klātbūtni arsēna skābes šķīdumā.

Arsēns dzīvā formā satur apmēram 6 mg uz 1kg. Daļa no jūraszālēm var uzkrāties iepriekš minēto vielu tādā pakāpē, ka tā var būt bīstama cilvēka ķermenim. Dažas to sugas, kas atrodamas Āzijas valstīs, var pavairot tīrā skābes šķīdumā. Tie tiek izmantoti kā žurku kontroles līdzeklis. Cilvēka smadzeņu audos, kā arī viņa muskuļos ir pietiekams daudzums šī metāla. Turklāt tas ir klāt naglas plāksnēs, uzkrājas matiem.

Fiziskās īpašības

Neskatoties uz to, ka arsēns izskatāsmetāla, tai ir arī nemetāla pazīmes. Piemēram, tā nespēj veidot sāļus ar sērskābi, kas darbojas kā skābju veidojošs elements. Arsēns var pastāvēt dažādās alotropās modifikācijās, kas atgādina fosforu. Visstabilākais ir pelēkais arsēns, kas, sildot, sublimes, piemēram, joda.

Saskaņā ar elektrisko vadītspēju, šī modifikācijaražo varu, bet pārsniedz dzīvsudrabu. Dzesējot arsēna tvaiku, jūs varat iegūt mīkstu caurspīdīgu dzeltenā nokrāsas vielu, kas līdzinās dzeltenajam fosforam. Apkures procesā tas pārvēršas citā šā ķīmiskā elementa allotropā modifikācijā.

Nosēdinot arsēna tvaikus uz stikla, var redzēt spoguļplēves izskatu.

Arsēna savienojumi

Arsēna oksidēšanās pakāpe augstākajā oksīdāir +5, tas ir, tas atbilst tā augstākai valencei. Bet metāla mitruma gaisā esošo metāla tvaiku sublimācija ir tā arsēna anhidrīda As2O₃. Galvenokārt šajā formā ir šī elementa oksīds. Šim oksīdam piemīt amfoteriskās ķīmiskās īpašības.

Oksidācijas procesā tas tiek pārveidots par lielāku oksīdu, kur arsēns pierāda oksidācijas pakāpes vērtību +5.

Tīru metālu oksidē atšķaidīta slāpekļskābe ar orto-arsēna skābi H₃AsO₃, kurā tā vērtībā ir 3. Saskaņā ar ķīmiskajām spējām tā tiek uzskatīta par vidēja stipruma skābi, kas līdzīga borskābei. Sāļi tiek uzskatīti par arseniešiem, kuriem ir spilgti atgūstamās īpašības.

Hlorīdā metālam ir oksidācijas stāvoklis +3,kas darbojas kā tipisks metāla elements. Maisījumā ar aktīvajiem metāliem veidojas saline arsenīdi tiek pakļauti ūdens hidrolīzei. Piemēram, Arsine (AsH₃) ir toksiska, bezkrāsaina gāze bez smaržas.

Organometalliski savienojumi

Arsēns spēj veidot dažādusorganometallic compounds. Piemēram, in the late 18.gadsimta distillative oksīda arsēna (3) kālija acetāta, tika iegūta kūpošs šķidrums ar nepatīkama smaka. Iegūtais produkts tika saukts par alarzīnu. Turpmākajos pētījumos tika konstatēts, ka tajā ir arsēns.

Deviņpadsmitā gadsimta beigās, sintezētsaromātiskās arsines. Reakcija tika veikta ar arsēna trihlorīda un arilhalogenīda maisījumu ar metālisko nātriju. Daži no šiem produktiem parādīja pretmikrobu īpašības. Līdz šim tiek veikta desmitiem tūkstošu hlororganisko savienojumu sintēze.

Arsēna lietošana

Vairāk nekā puse no minētā metālatiek izmantoti dažādu savienojumu formā. Tīrā veidā to praktiski neizmanto. Nelielā daudzumā to injicē gultņu sakausējumos. Šādām piedevām ir pozitīva ietekme uz gatavā produkta cietību, tāpēc tie ir pieprasīti elektrisko kabeļu un bateriju ražošanā.

Minimālās arsēna devas veicina pieaugumuizturība pret koroziju, uzlabo misiņa un vara siltuma efektivitāti. Ja šis elements nesatur papildu piemaisījumus, un šajā gadījumā tā tiek pieprasīta pusvadītāju ierīču ražošanai. Lai tos izveidotu, arsēns ir sapludināts ar germaniju vai silīciju.

Turklāt tas ir lielisks sakausējumspiedevu, veidojot tēraudus. Arsēns kā vērtīga sprausla ir vajadzīgs arī krāsaino metālu rūpniecībā. Pat ar zemu sakausējuma saturu, ir iespējams būtiski uzlabot izgatavotā produkta izturību. Arsēns palielina vara plūsmu liešanas laikā, padarot to vieglāku, iegūstot vadu.

Šim pārejas metālam ir arī noteikta negatīva ietekme uz ražošanu. Tās klātbūtne rūdā pārvērš procesu par kaitīgu ražošanu.

Starp dažādiem interesējošiem arsēna savienojumiemir trivalentais oksīds. To pašlaik izmanto stikla traukos. Sāļi ar rādītāju +5 ir pieprasīti kā antiseptiķi. Šis pārejas elements ir viens no visvairāk pieprasītajiem mūsdienu ķīmiskajā rūpniecībā, jo tam ir divas īpašības atkarībā no procesa vides.