Arsen

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Arsen
As,33.jpg
Opšta svojstva
Ime, simbolarsen, As
U periodnom sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
P

As

Sb
germanijumarsenselen
Atomski broj (Z)33
Grupa, periodagrupa 15 (pniktogeni), perioda 4,
Blokp-blok
Kategorija  metaloid
Rel. at. masa (Ar)74,921595(6)[1]
El. konfiguracija[Ar]3d104s24p3
po ljuskama
2, 8, 18, 5
Fizička svojstva
Bojametalnosiva
Agregatno stanječvrsto
Tačka topljenja1.090 K (817 °‍C)
Tačka ključanja887 K (614 °‍C)
Gustina5.727 kg/m3
Molarna zapremina12,95×10−3 m3/mol
Toplota fuzije369,9 kJ/mol
Toplota isparavanja34,76 kJ/mol
Sp. topl. kapacitet330 J/(kg·K)
Atomska svojstva
Oksidaciona stanja±3, 5
Osobine oksidasrednje kiseli
Elektronegativnost2,18 (Poling)
2,20 (Olred)
Energije jonizacije1: 947,0 kJ/mol
2: 1.798 kJ/mol
3: 2.735 kJ/mol
(ostale)
Atomski radijus115 (114) pm
Kovalentni radijus119 pm
Valsov radijus185 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Ostalo
Kristalna strukturaromboedarska
Romboidna kristalna struktura za arsen
Topl. vodljivost50 W/(m·K)
Sp. el. vodljivost3,45×106 S/m
Mosova tvrdoća3,5
CAS broj7440-38-2
referenceVikipodaci

Arsen (As, lat. arsenium) metaloid je VA, grupe.[2] Ima četiri izotopa: 73, 74, 75 i 76, od kojih je postojan samo 75.[3]

Zastupljen je u zemljinoj kori u količini od 2,5 ppm (engl. parts per million) u obliku nekoliko minerala od kojih je najrasprostranjeniji arsenopirit koji se često nalazi i u ležištima pirita.

Njegova jedinjenja su bila poznata još u antičko doba. U čistom obliku prvi ga je izdvojio alhemičar Albert Veliki u dvanaestom veku, mada na to otkriće pretenduju i stariji arapski alhemičari i kineski narodni lekari.

Sigurno najpoznatije jedinjenje arsena je vrlo toksičan As2O3. Netoksične soli arsen(V) su sastojci pesticida, kao i dodaci staklu dajući mu zelenkastu boju.

Prirodan arsen

Biološki značaj - nekoliko enzima koji su neophodni za život sadrže arsen. Arsen je jedan od mikroelemenata i njegova minimalna dnevna količina je veoma niska 0,04 miligrama. Soli arsena(III) su veoma otrovne i izazivaju rak. Smrtonosna doza iznosi 50 miligrama. Soli arsena(V) su neotrovne, ali imaju jako baktericidno dejstvo. Ipak unošenjem velikih količina one se nagomilavaju u organizmu i redukuju se do toksičnih soli arsena(III).

Arsen poseduje dve alotropske modifikacije: prva modifikacija- alfa je krh metal, koji burno reaguje sa vodom. Druga modifikacija- beta je zlatne boje, mnogo manje reaktivna od alfa modifikacije. Čist arsen se dodaje nekim legurama čelika, a i dodaje se silicijumu u elektronskoj industriji.

Istorija[uredi]

Ime elementa arsen izvedeno je neposredno iz grčkog αρσενικόν (arsenikón), izraza koji je prvobitno označavao mineral arsena auripigment. Spomenut je već u 1. veku u delima grčkog lekara i botaničara Dioskorida. S druge strane, postoje naznake da reč potiče iz srednjepersijskog al-zarnik izraza koji je prvobitno označavao mineral arsena auripigment. Spomenut je već u 1. veku u delima grčkog lekara i botaničara Dioskorida. S druge strane, postoje naznake da reč potiče iz srednjepersijskog arsenikós, što otprilike znači muški, snažno. Tek od 19. veka počinje se koristiti današnji naziv arsen. Simbol elementa As predložio je 1814. godine Jakob Bercelijus.

Smatra se da se prvi kontakti i upotreba arsena od strane antičkih ljudi može dokazati počev od 3. veka p. n. e. U kosi mumije pronađene u glečeru u Alpama nazvane Eci pronađene su velike količine arsena, što u arheološkom smislu predstavlja dokaz da se unesrećeni čovek bavio preradom bakra, jer su rude bakra često onečišćene arsenom. U klasičnoj antici, arsen je bio poznat u oblicima sulfida auripigmenta (As2S3) i realgara (As4S4) koje je opisao Teofrast, naslednik Aristotela. Takođe je i grčki filozof Demokrit u 2. veku p. n. e. je znao za određena jedinjenja arsena. Iz papirusa X iz holandskog grada Lajden iz 3. veka može se zaključiti da se arsen koristio za bojenje srebra u zlatnu boju kao i bakra u belo. Rimski car Kaligula je navodno u 1. veku n. e. naredio projekat za pravljenje zlata iz (zlatnožutog) auripigmenta. Alhemisti, koji su poznavali jedinjenja arsena iz antičkih radova poput Physica et Mystica, smatrali su da je arsen u nekoj vezi sa živom i sumporom. arsen(III)-sulfid se tada koristio kao boja u molerskim radovima i sredstvo za depilaciju, kao i spoljašnju i oralnu primenu kod lečenja nekih plućnih bolesti.

Simbol za arsen u alhemiji

U srednjem veku arsenik (arsen(III)-oksid) se mogao naći u isparenjima iz brojnih kovačnica i metalurških topionica. U čistom obliku prvi ga je izdvojio alhemičar Albert Veliki oko 1250. godine, putem redukcije arsenika sa ugljom. Zbog toga se on tradicionalno smatra otkrivačem elementa, mada postoje brojni dokazi da se elementarni arsen dobijao i mnogo ranije. Paracelsus ga je u 16. veku uveo u medicinu. Otprilike u isto vreme jedinjenja i lekovi na bazi arsena su opisani u kineskoj enciklopediji Benkao Gangmu koju je sastavio apotekar Li Ši-džen. On je naročito isticao njegovu upotrebu kao pesticid na rižinim poljima.

U 17. veku holandski slikari su mnogo koristili žuti auripigment kao boju kraljevsku žutu za svoje radove. Pošto se pigment tokom vremena pretvara u arsen(III)-oksid i mrvi sa platna, nastaju velike poteškoće pri restauriranju tih slika. Od 1740-ih godina preparati od arsena počeli su se uspešno koristiti za bojenje i zaštitu semena biljaka pre sijanja. Dodaci arsena su se dodavali u liveno olovo da bi se takvim olovnim legurama dala veća tvrdoća. Takva legura je našla primenu u proizvodnji olovne sačme. Iako je davno uočena otrovnost arsena i poznata njegova primena kao ubojiti otrov, početkom 19. veka arsen je bio jedno od najznačajnijih sredstava protiv astme. Osnov za ovakvo korištenje su bile priče u kojima se Kinezima pripisivalo da koriste arsen u kombinaciji sa duvanom za pušenje, da bi, kako se verovalo, pluća bila jaka kao kovački mehovi. Arsen se koristio i u obliku bakarnih arsenata u sredstvima za bojenje poput pariskog zelenog za izradu tapeta.[4][5] Pri povećanoj vlažnosti ovaj pigment se pod uticajem gljivica plesni pretvarao u otrovna isparljiva arsenova jedinjenja, koja su često vodila do hroničnog trovanja arsenom.

Arsen je našao primenu čak i ratu: u Prvom svetskom ratu jedinjenja arsena su se koristila u hemijskim oružjima kao što su luizit i plavi krst. Delujući na kožu i pluća žrtava, ovi otrovi nanosili su strahovite bolove i teška telesna oštećenja.

Rasprostranjenost[uredi]

Samorodni arsen kao mineralni agregat pronađen u Sankt Andreasbergu u nemačkom Harzu
(Izložen u minerološkom muzeju Univerziteta u Bonu)
Ultračisti arsen u zaštitnoj atmosferi argona

Arsen se u malim koncentracijama do 10 ppm pojavljuje gotovo svuda u zemljištu. U Zemljinoj kori prisutan je u približnoj količini kao uranijum i germanijum. U kontinentalnoj Zemljinoj kori prosečna količina arsena iznosi oko 1,7 ppm (eng. parts per million, delova na milion), a zbog svojih litofilnih osobina (voli silikate) u gornjim slojevima kore mnogo je više zastupljen nego dublje u Zemljinoj kori (2 ppm u odnosu na 1,3 ppm u dubljim slojevima kore).[6] Arsen se nalazi na 53. mestu tabele najčešćih hemijskih elemenata na Zemlji. Može se naći u obliku nekoliko minerala od kojih je najrasprostranjeniji arsenopirit koji se često nalazi i u ležištima pirita.

Arsen se u prirodi može naći samorodan, tj. u svom elementarnom obliku te ga zbog toga Međunarodna minerološka asocijacija (IMA) ubraja u minerale. Prema sistematici minerala po Struncu (nemačko govorno područje, 9. izdanje) arsen je svrstan pod sistemski broj „1.CA.05“ (elementi – polumetali (metaloidi) i nemetali – arsenova grupa elemenata)[7] U starijoj sistematici (8. izdanje) arsen je bio uvršten u grupu I/B.01-10. U engleskom govornom području, po sistematici minerala (Dana), element je uvršten u sistemsku grupu minerala „01.03.01.01“.[8]

Do 2011. godine u svetu je pronađeno oko 330 nalazišta samorodnog arsena[9] U Evropi, samorodnog arsena ima u Nemačkoj (na Švarcvaldu u pokrajinu Baden-Virtemberg, u Hesenu, te u Tiringerškoj šumi), Austriji, Švajcarskoj (kantoni Aargau i Vale), Belgiji, Bugarskoj, Finskoj, Francuskoj, Grčkoj, Italiji, Irskoj, Norveškoj, Poljskoj, Rumuniji, Švedskoj, Slovačkoj, Španiji i Velikoj Britaniji. Osim toga, pronađen je i u Australiji, Boliviji, Čileu, Japanu, Kanadi, Kirgistanu, Madagaskaru, Maleziji, Maroku, Mongoliji, Peruu i SAD.

Međutim, mnogo češće od samorodnog elementa mogu se naći različiti međumetalni spojevi sa antimonom (alemontit) i bakrom (algodonit), kao i u obliku raznih minerala, koji u najvećem obimu spadaju u klase sulfida i sulfosoli. Do 2011. godine u svetu je otkriveno ukupno 565 različitih arsenovih minerala.[10] Najveća koncentracija arsena u mineralima izmerena je, između ostalih, u mineralu duranusitu (oko 90%), zatim mineralima skuteruditu i arsenolitu (oko 76%), mada su oni vrlo retki i teško ih je pronaći. Sa druge strane, po celom svetu su rasprostranjeni vrlo česti minerali arsenopirit, realgar i auripigment. Osim njih, poznati su i minerali kobaltit, domejkit (dobio ime po poljskom minerologu Ignasu Domejku), enargit, gersdorfit, proustit, sperilit i saflorit.

Osobine[uredi]

Izotopi[uredi]

Poznato je nekoliko veštački dobijenih radioaktivnih izotopa arsena sa masenim brojevima između 65 i 87. Vremena poluraspada se kreću između 96 ms (kod 66As) do 80,3 dana (kod 73As). Prirodni arsen se sastoji isključivo od izotopa 75As, te je stoga arsen mononuklidni (anizotopski) element. Odgovarajuće jezgro atoma arsena sastoji se iz tačno 33 protona i 42 neutrona. Spin atomskog jezgra iznos 3/2.

Struktura[uredi]

Arsen posjeduje dve altotropske modifikacije: prva modifikacija, alfa je krak metal, koji burno reaguje sa vodom. Druga modifikacija, beta je zlatne boje, mnogo manje reaktivna od alfa modifikacije. Čist arsen se dodaje nekim legurama čelika, a i se dodaje silicijumu u električnoj industriji.

Jedinjenja arsena[uredi]

Arsen gradi dva oksida:

Arsen(III) oksid (As2O3) - Poznatiji je i po nazivu arsenik. Industrijski je najvažnije jedinjenje arsena. Dobija se prženjem neke arsenove rude, najčešće arsenopirita:

Ima odlike bezbojne staklaste mase koja stajanjem postaje neprozirna. Jak je otrov, ali se i u malim količinama upotrebljava kao lek. U vezi sa njim su osnovane neke spekulacije u vezi sa smrću Napoleona Bonaparte. Kisele i bazne osobine ovog oksida su slabo izražene. Arsenatna kiselina, koja se gradi dejstvom vode na arsen(III) oksid, pokazuje slabo kiselu reakciju. Prema tome, arsen (III)-oksid je amfoteran oksid, ali sa jače izraženim kiselim osobinama.

Arsen(V)-oksid (As2O5) - Dobija se kada se arsenikovoj kiselini oduzme voda. Kada se arsenatna kiselina zagreva 2 sata na oko 210 °C dobija se ovaj arsenov oksid kao bela, staklasta čvrsta supstanca koja se rasplinjuje:

Pri zagrevanju, raspada se na arsen (III)-oksid i oslobađa se kiseonik. Lako je rastvoran u vodi, stvarajući arsenatnu kiselinu. Poznato je nekoliko arsenata od kojih industrijski značaj ima kalcijum-arsenat (Ca3(AsO4)2), koji su upotrebljava za uništavanje štetočina i natrijum arsenat, Na2HAsO4•12 H2O koji se upotrebljava pri štampanju pamučnog platna.

Arsenitna kiselina (H3AsO3) - Gradi molekul piramidijalnog oblika sa OH grupama vezanim za arsen. Slaba je kiselina. Opasnija je u svom anhidridu.

Arsenatna kiselina (H3AsO4) - Bezbojna slaba kiselina. Industrijske svrhe ove kiseline su veoma ograničene zbog njene otrovnosti. Ima ulogu u oblaganju nekih drva i za neke pesticide. Korišćena je i protiv tripanozome, uzročnika bolesti spavanja. Ova upotreba nije bila veoma praktična zbog velike količine potrebne za dezinfikaciju, koja bi odala toksične posledice.

Reference[uredi]

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  3. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  4. ^ Paris Green pigment/poison. An example of the element Arsenic
  5. ^ TheFreeDictionary
  6. ^ K. H. Wedepohl: The composition of the continental crust, u: Geochimica et Cosmochimica Acta (1995) 59/7, str. 1217–1232.
  7. ^ IMA/CNMNC List of Mineral Names - Gold (engl., PDF 1,8 MB; str. 17)
  8. ^ Gaines, Richard V.; H. Catherine Skinner; Foord, Eugene E.; Brian Mason; Abraham Rosenzweig (1997). Dana's New Mineralogy (8 изд.). John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-19310-4. 
  9. ^ Mindat - Localities for Arsenic
  10. ^ Webmineral - Mineral Species sorted by the element As (Arsenic)

Литература[uredi]

Спољашње везе[uredi]