Graden av oxidation av arsenik: arsenik kemiska egenskaper

Innan vi beaktar graden av oxidation av arsenik, kommer vi att avslöja sin position i det periodiska bordet och strukturens egenskaper. Dessutom får vi namnet på de grundläggande fysikaliska och kemiska egenskaperna hos detta kemiska element.

Placera i PS

De viktigaste graden av oxidation av arsenik, kemiska egenskaper, tillämpning - allt detta kan läras genom att titta på platsen för elementet i det periodiska systemet Mendeleev. Arsenik ligger i den femte gruppen, den huvudsakliga undergruppen, är medlem i kvävefamiljen. Den har en relativ atommassa av 74,9216. De huvudsakliga oxidationsgraderna för arsenik är relaterade exakt till den grupp i vilken den är belägen i SS. Detta element har 33 serienummer. Antalet energinivåer motsvarar numret på den period då elementet är beläget, det är lika med fyra.

Tänk på arrangemanget av elektroner på varje atomskal. På den första energinivån finns det bara två parade elektroner, det andra skalet är upptaget av åtta partiklar: 2s och 6p. På tredje nivå, förutom dem, finns tio d-elektroner, det vill säga endast 18 partiklar. Den externa energinivån är en 2s-elektron, liksom tre oparmade p-elektroner. Det är antalet valenselektroner som bestämmer möjliga grader av oxidation av arsenik.

Sidor av historia

Det är arsen som tillskrivs de fem "alkemiska" elementen, kända från medeltiden. En intressant punkt är att fyra av dem är i femte PS-gruppen. På den tiden visste ingen hur man bestämde graden av oxidation av arsenik, men dess föreningar har framgångsrikt använts för att tillverka läkemedel, skapa färger.

Efter utbyte av stenåldern efter bronsåldern lärde sig man att göra denna legering med speciella egenskaper. Det visar sig att det innehöll upp till 7 procent av arsenik och endast 3 procent av tenn. Forskare tror att den första smältningen av brons i stället för malakit, som är grön, tog felaktigt de gröna sulfiderna av koppar-arseniska mineraler.

Den resulterande legerings fantastiska prestanda gjorde den populär bland forntida mästare. De sökte specifikt i naturmineraler innehållande detta ämne.

Graden av oxidation av arsen i föreningar av denna typ är positiva, vilket motsvarar dess högre valens. För att identifiera sulfider innehållande arsenik upphettas mineralet. Utseendet hos en viss vitlök lukt är en bekräftelse på närvaron av arsenik i föreningen. Gradvis från smältningen av arsenik bronze vägrade. Bland orsakerna till att produktionen upphör, kallar forskare konstant förgiftning av mästare under arbetet.

Naturliga mineraler

I form av ett mineral har ämnet vi funderar varit känt sedan antiken. Till exempel visas graden av oxidation av 3 arsenik i en förening som är känd i gammalt Kina som "minstoft". Aristoteles beskriver mineralsandaraket, vilket är en arsensulfid. Översatt från latinska språket, låter sitt namn som "guldfärg". Används i de avlägsna tiderna som ett gul färgämne.

I elfte århundradet skiljde alkymisterna tre olika arter av detta ämne. Graden av oxidation av arsen i föreningarna representerade av dessa arter motsvarar gruppnumret. Vit arsenik kallade det hexavalent oxid, gul kallades sulfid och röd - As4S4 (tetrasulfid tetrashyyyaka).

Den vita varianten erhölls genom sublimering av föroreningar under rostning av kopparmalm, vilket innehöll arsenik. Som kondens från gasformen utfälls arsenoxid som en vit deponering. Det har använts sedan antiken som ett sätt att förstöra skadedjur.

Under det trettonde århundradet fick Albert den stora en gasformig substans. Han värmde gul arsenik med tvål. Den substans som erhölls som en följd av interaktionen bekräftade inte "de mystiska anslutningarna" av de sju metallerna med planeterna. Kanske, just på grund av den antydda motsättningen från de gamla alkemisterna, betraktades arsenik som ett "olagligt" element. Det var i dessa tidiga tider att hans förmåga att ge koppar en vit färg uppenbarades, vilket gjorde att han skulle kallas ett medel för att "bleka Venus".

Som ett individuellt ämne identifierades detta kemiska element endast under mitten av sjuttonhundratalet. Tyska apotekaren Johann Schröder lyckades isolera honom genom att genomföra en kemisk reduktion av koloxider. Efter ett tag lyckades Nichola Lemery extrahera metallen genom att värma potash, tvål, arsenoxid. På 1700-talet var denna metall känd som en ovanlig "semimetall".

I slutet av 1700-talet fick den svenska kemisten KV Scheele arsensyra, där den högsta oxidationsgraden av arsen uppträder: +5. Under nittonde århundradet identifierades organiska ämnen som innehåller arsenik.

Att vara i naturen

Den högsta och lägsta oxidationsgraden av arsen är uppenbarad i sina naturliga föreningar. I jordskorpan överstiger den procentuella koncentrationen av detta element inte 5 gram per ton. I många mineraler finns det samtidigt med nickel, kobolt, koppar, järn.

För närvarande är omkring tvåhundra olika naturliga mineraler kända, inklusive det kemiska elementet som behandlas. Med tanke på att de uppvisar den högsta och lägsta oxidationsgraden av arsenik, har de en annan tillämpning. I kombination med antimon uppvisar exempelvis arsen ett negativt oxidationstillstånd. Med tanke på att denna metall har låg elektronegativitet är den lägsta oxidationsgraden av arsen -3. Denna indikator är karakteristisk för arsenider, liksom för mineralamontititen.

De flesta föreningarna med arsenmetaller, med beaktande av den specifika kompositionen, är intermetalliska föreningar som kännetecknas av den rörliga kompositionen av detta kemiska element.

Karakteristik av arsenider

Arsenider karaktäriseras av innehållet i flera metaller som har en liknande struktur av kristallgitter. Dessa mineraler kännetecknas av metallisk glans, de är ogenomskinliga, har en liten hårdhet.

Som exempel på naturliga arsenider kan följande föreningar betraktas:

• Lellingite, liknande pyrit;
• Nickel, kallad nickelröd pyrit;
• langisit;
• Oregon;
• sperrylite.

Detta är förstås inte en komplett lista över sådana mineraler - för närvarande finns det cirka tjugofem sådana föreningar. Bland de vanligaste i naturen kan nämnas arsenopyrit, kallad arsenpyrit. Det är en produkt som erhålls genom att ersätta svavelatomer i pyrit med arsenik. Föreningar av denna typ, där den högsta graden av oxidation av arsenik inte manifesteras, kallas sulfosalter.

Deras analoger anser koboltsken, gersdorffit, enargit och även proustit. Den senare är en viktig silvermalm, som ligger i det övre lagret av ädla vener. Sammansättningen av sulfosalter kan innefatta ädelmetaller av platinagruppen. Bland dem är intresset för irarsit, liksom orsiten. De innehåller sällsynta metaller som används som utmärkta katalysatorer i organiska och oorganiska synteser.

Den maximala oxidationsgraden av arsen är manifesterad i sina naturliga sulfider. Till exempel i den orange-gula dimoriten, vilken är arsensulfid (5). Under trettiotalet av förra seklet upptäcktes naturliga föroreningstillfällen, vilket innehöll sulfid av arsenik i dess sammansättning, i södra delen av Verkhoyanskområdet. Storleken på de detekterade kristallerna nått 60 centimeter i längd och vikten uppskattades till 30 kilo.

Egenskaper hos arsenater

Eventuella oxidationsgrader av arsenik kan övervägas av saltets exempel. Således visar arsensyraföreningar, som kallas arsenater, det maximala värdet för denna metall: +5. Som ett exempel på sådana föreningar ger vi erytrin, som har en ljusrosa färg. Detta salt kallas koboltfärg, det har formeln Co3 (AsO4) 2 * 8H ₂ O. Det kan också noteras att den brunröda nyansen är av formen (Ce, La, Nd) ArO ₄ .

I centrala Sverige upptäcktes Langbana-järn-manganbrott, där omkring femtio olika arsenater hittades och karaktäriserades. Dessa föreningar bildades genom interaktionen mellan arsensyra och manganhydroxid (2) vid låga temperaturer.

Vilka arsenater visar arsenikas oxidationstillstånd? Karakteristika för dessa salter bekräftar närvaron av svavel i dem. Trots frånvaron av industriella tillämpningar gör deras estetiska utseende att de kan användas för att skapa mineralogiska samlingar.

En intressant historia är kupfernikel, vilket motsvarar nickelmineralet. Medeltida tyska gruvarbetare Nickel kallade berget onda andan och "falsk koppar" kallades "kupfernickel". Mästarna avslöjade en extern likhet av kopparröd kristaller av detta mineral med kopparmalm. De användes i glas för att ge den resulterande produkten en grön nyans. Endast under mitten av artonhundratalet lyckades mineralogisten Axel Kronstedt isolera nickel från detta mineral.

Särskilda egenskaper för boende i naturen

Arsenik kännetecknas av hög tröghet, så den kan hittas i ursprungsland. En liknande metall i kompositionen har från två till sexton procent orenheter, i huvudsak kommer de att vara silver, järn, kobolt, nickel. I vårt land upptäckte geologerna inhemskt arsenik i Amurområdet, Transbaikalia.

Det finns i stenar, i mineraler och i växter, så är det med rätta ofta det allestädes närvarande elementet.

Vad är den maximala och minsta graden av oxidation av arsenik? Det största värdet motsvarar numret på den grupp där detta element ligger och är +5. Detta är typiskt för föreningar i vilka det uppvisar reducerande egenskaper. Mer detaljer om anslutningen av denna unika metall kommer att övervägas senare.

Arsenet är extremt ojämnt fördelat runt om i världen. Orsaken ligger i bildandet av litosfären, liksom i desorptions- och sorptionsprocesserna som förekommer i sedimentära stenar och markar.

På grund av den utmärkta lösligheten hos denna metall i vatten, migrerar den lätt. Till exempel, i ett fuktigt klimat, tvättas det ur jorden, följt av rörelse tillsammans med grundvatten och floder.

Fysiologisk verkan

I betydande mängder finns arsen i mineralvatten. Det finns vissa standarder för innehållet i denna metall. Om tillåtna värden överskrids uppstår ett allvarligt hot mot människokroppen. I samband med kemisk forskning konstaterades att arsenik kan innehålla olika former i naturligt vatten. Vad ska vara arsenets oxidationstillstånd? Egenskaperna hos föreningarna som finns i vatten bekräftar närvaron av metallen som en arsenös syra-lösning.

Arsen i levande form innehåller ca 6 mg per 1 kilo. En del av tånget kan ackumulera ovanstående substans i sådan grad att det kan vara farligt för människokroppen. Några av deras arter som finns i asiatiska länder kan föröka sig i en ren syra-lösning. De används som ett medel för att kontrollera råttor. I den mänskliga hjärnvävnaden, liksom i hans muskler, finns det en tillräcklig mängd av denna metall. Dessutom är den närvarande i nagelplattorna, ackumuleras i håret.

Fysiska egenskaper

Trots det faktum att arsenik ser ut som metall, har det icke-metalliska egenskaper. Exempelvis kan den inte bilda salter med svavelsyra, som verkar som ett syrabildande element. Arsen kan förekomma i olika allotropa modifieringar som påminner om fosfor. Den mest stabila är grå arsenik, som vid uppvärmning sublimerar som jod.

Enligt elektrisk ledningsförmåga är denna modifiering sämre än koppar, men överstiger kvicksilver. När du kyler arsenångor kan du få ett mjukt genomskinligt ämne av en gul nyans som liknar gul fosfor. Under uppvärmningen blir det en annan allotrop modifikation av detta kemiska element.

Vid deponering av arsenångor på ett glas kan man observera utseendet på en spegelfilm.

Arsenföreningar

Graden av oxidation av arsen i den högre oxiden är +5, det vill säga motsvarar den dess högre valens. Men vid sublimering av ångor av en given metall i fuktig luft _bildas en svart film av dess arsenanhydrid As203. Det är i denna form att oxiden av detta element existerar i huvudsak. Denna oxid uppvisar amfotära kemiska egenskaper.

I oxidationsprocessen blir den till en högre oxid, där arsenik visar värdet av oxidationsgraden +5.

Den rena metallen oxideras genom utspädd salpetersyra till orto-arseninsyran H3 AsO3, i vilken den har en valens av 3. I sin kemiska potential anses den vara en syra med medelhalt som liknar borsyra. Salter betraktas som arseniter, som visar ljusa reducerande egenskaper.

I klorid har metallen ett oxidationstillstånd av +3, som verkar som ett typiskt metallelement. De saltliknande arsenider som bildas under interaktionen med de aktiva metallerna utsätts för vattenhaltig hydrolys. Till exempel är arsin (AsH ₃ ) en giftig, färglös gas, luktfri.

Organometalliska föreningar

Arsenik kan bilda olika organometalliska föreningar. Till exempel, vid slutet av 1700-talet, med destillation med arsenoxid (3) kaliumacetat erhölls en rökvätska med en obehaglig lukt. Den erhållna produkten kallades alarsin. I efterföljande studier fann man att det innehåller arsenik.

I slutet av artonhundratalet syntetiserades aromatiska arsiner. Reaktionen utfördes genom exponering för en blandning av arsentriklorid och arylhalogenid med metalliskt natrium. Några av dessa produkter visade antimikrobiella egenskaper. Hittills utförs en syntes av tiotusentals organiska klorföreningar.

Applicering av arsenik

Mer än hälften av all extraherad metall används i form av olika föreningar. I sin rena form används den praktiskt taget inte. I en liten mängd introduceras den i lagerlegeringarna. Sådana tillsatser har en positiv effekt på hårdheten hos den färdiga produkten, så de är efterfrågade vid tillverkning av elektriska kablar och batterier.

Minsta doser av arsen bidrar till ökad korrosionsbeständighet, förbättrar värmevärdet hos mässing och koppar. Om detta element inte innehåller ytterligare föroreningar, så är det efterfrågan vid tillverkningen av halvledaranordningar. För att skapa dem smälter arsenik med germanium eller kisel.

Dessutom är det ett utmärkt legeringsadditiv för tillverkning av stål. Som ett värdefullt munstycke behövs arsenik även i icke-järnmetallurgi. Även med sitt låga innehåll i legeringen är det möjligt att avsevärt förbättra styrkan hos den produkt som tillverkas. Arsenik ökar koppens fluiditet under gjutning, vilket underlättar processen för att erhålla tråd.

Det finns också en viss negativ inverkan av denna övergångsmetall på produktionen. Dess närvaro i malmen förvandlar processen till skadlig produktion.

Bland olika arsenikföreningar av intresse är dess trivalenta oxiden. Han är för närvarande används inom glasindustrin. Salter med indikation efterfrågan 5 som antiseptiska medel. Denna övergångselement är en av de mest populära i det moderna kemiska industrin eftersom uppvisar dubbla egenskaper beroende på processflödet av mediet.