ARSENIC: KASAYSAYAN, ISTRAKTURA, MGA KATANGIAN, GINAGAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang arsenic ay isang semimetal o semimetal na kabilang sa pangkat 15 o VA ng pana-panahong talahanayan. Ito ay kinakatawan ng simbolo ng kemikal Bilang, at ang atomic number nito ay 33. Maaari itong matagpuan sa tatlong mga allotropic form: dilaw, itim at kulay abo; ang huli ang isa lamang na may kahalagahan sa industriya.

Ang grey arsenic ay isang malutong, metal na mukhang solid na may isang matigas, mala-kristal na kulay (ilalim na imahe). Nawawalan ito ng ningning kapag nakalantad sa hangin, na bumubuo ng arsenous oxide (Bilang ₂ O ₃ ), na kapag pinainit ay nagpapalabas ng isang amoy ng bawang. Sa kabilang banda, ang dilaw at itim na allotropes nito ay molekular at malas, ayon sa pagkakabanggit.

Ang metal na arsenic. Pinagmulan: Mga Larawan ng Hi-Res ng Mga Elemento ng Chemical

Ang Arsenic ay matatagpuan sa crust ng lupa na nauugnay sa maraming mineral. Ang isang maliit na proporsyon lamang ang matatagpuan sa katutubong estado, gayunpaman na nauugnay sa antimonya at pilak.

Kabilang sa mga pinaka-karaniwang mineral na kung saan natagpuan ang arsenic ay ang mga sumusunod: realgar (Bilang ₄ S ₄ ), orpiment (Bilang ₂ S ₃ ), loellingite (FeAs ₂ ) at enargite (Cu ₃ AsS ₄ ). Ang Arsenic ay nakuha din bilang isang by-product ng smelting metal tulad ng tingga, tanso, kobalt, at ginto.

Ang mga compound ng Arsenic ay nakakalason, lalo na ang arsine (AsH ₃ ). Gayunpaman, ang arsenic ay may maraming mga pang-industriya na aplikasyon, kabilang ang alloying na may lead, na ginagamit sa paggawa ng mga automotive baterya, at alloying na may gallium na may iba't ibang mga gamit sa electronics.

Kasaysayan ng pagtuklas nito

Ang pangalang 'arsenic' ay nagmula sa Latin arsenicum at Greek arsenikon, na tumutukoy sa dilaw na orpiment, na siyang pangunahing anyo ng paggamit ng arsenic ng mga alchemist.

Ang Arsenic, matagal na bago kinikilala bilang isang elemento ng kemikal, ay kilala at ginamit sa anyo ng mga compound nito. Halimbawa, si Aristotle noong ika-4 na siglo BC ay nagsulat tungkol sa sandarache, isang sangkap na ngayon ay naisip na arsenic sulfide.

Pliny the Elder at Pedanius Discórides, noong ika-1 siglo AD, inilarawan ang orpiment, isang mineral na binubuo ng Bilang ₂ S ₃ . Noong ika-11 siglo, tatlong species ng arsenic ay kinikilala: puti (Bilang ₄ O ₄ ), dilaw (Bilang ₂ S ₃ ) at pula (Bilang ₄ S ₄ ).

Ang Arsenic bilang isang purong elemento ay unang naobserbahan ni Albertus Magnus (1250). Pinainit ni Magnus ang arsenic sulfide na may sabon, na napapansin ang hitsura ng isang sangkap na may katangian na katulad ng kulay-abo na allotrope sa imahe. Gayunpaman, ang unang tunay na ulat ng kanyang paghihiwalay ay nai-publish noong 1649 ni Johann Schroeder, isang parmasyutiko sa Aleman.

Inihanda ni Schroeder ang arsenic sa pamamagitan ng pagpainit ng oxide na may uling. Nang maglaon, pinamamahalaan ni Nicolas Lémery na gawin ito sa pamamagitan ng pagpainit ng isang halo ng arsenic oxide, sabon at potash. Noong ika-18 siglo, ang elementong ito ay sa wakas kinilala bilang isang semi-metal.

Istraktura ng arsenic

Ang Arsenic ay isomorphic sa antimonio; iyon ay, ang mga ito ay istruktura na magkapareho, naiiba lamang sa laki ng kanilang mga atomo. Ang bawat arsenic atom ay bumubuo ng tatlong As-Bilang covalent bond, sa paraang nagmula sila ng "kulubot o matarik" hexagonal Bilang _{6 na} yunit , dahil ang pag-hybrid ng As atoms ay sp ³ .

Pagkatapos ang koneksyon ng _{6 na} yunit ay nagdudulot ng pagtaas sa matarik na mga layer ng arsenic, na mahina na nakikipag-ugnay sa bawat isa. Bilang isang resulta ng kanilang mga intermolecular na puwersa, na nakasalalay sa lahat sa kanilang mga atomic masa, ang rhombohedral grey arsenic crystals ay nagbibigay sa solid ng isang marupok at malutong na texture.

Marahil dahil sa mga pagtanggi ng mga libreng pares ng elektronic ng arsenic, ang Bilang _{6 na mga} yunit na nabuo sa pagitan ng mga kahanay na layer ay hindi tumutukoy sa isang perpektong ngunit pangit na octahedron:

Crystal na istraktura ng grey arsenic. Pinagmulan: Gabriel Bolívar.

Tandaan na ang mga itim na spheres ay gumuhit ng pangulong eroplano sa puwang sa pagitan ng dalawang matarik na layer. Gayundin, sa layer sa ibaba mayroong mga bluish spheres na, kasama ang itim na globo, ay bumubuo ng As _{6 na} yunit na nabanggit sa simula ng seksyon.

Ang istraktura ay mukhang maayos, ang mga hilera ay pataas at pababa, at samakatuwid ito ay mala-kristal. Gayunpaman, maaari itong maging amorphous, na may mga spheres na kinatas sa iba't ibang paraan. Kapag ang kulay-abo na arsenic ay nagiging amorphous, nagiging isang semiconductor.

Dilaw na arsenic

Ang dilaw na arsenic, ang pinaka nakakalason na allotrope ng elementong ito, ay isang solong molekular na solid. Binubuo ito ng Bilang mga molekula _{4 na} yunit dahil sa mahina na pagkakalat ng mga puwersa, na hindi pinipigilan ang mga ito mula sa pagkasira.

Itim na arsenic

Itim ang arsenic na amorphous; ngunit hindi kung paano ang kulay-abo na allotrope. Ang istraktura nito ay bahagyang katulad ng isa lamang na inilarawan, na may pagkakaiba na ang mga Bilang _{6 na} eroplano ng yunit ay may mas malaking mga lugar at iba't ibang mga pattern ng kaguluhan.

Pagsasaayos ng electronic

3d ¹⁰ 4s ² 4p ³

Mayroon itong lahat ng mga orbit ng antas 3 napuno. Ito ay bumubuo ng mga bono gamit ang 4s at 4p orbitals (pati na rin ang 4d) sa pamamagitan ng iba't ibang mga hybridizations ng kemikal.

Ari-arian

Ang bigat ng molekular

74.922 g / mol

Pisikal na paglalarawan

Ang grey arsenic ay isang greyish solid na may metal na hitsura at isang malutong na pagkakapare-pareho.

Kulay

Tatlong allotropic form, dilaw (alpha), itim (beta), at grey (gamma).

Amoy

Bata

Tikman

Walang lasa

Temperatura ng pagkatunaw

1,090 K sa 35.8 atm (triple point ng arsenic).

Sa normal na presyon wala itong natutunaw na punto, yamang ito ay nagbawas sa 887 K

Density

-Gray arsenic: 5.73 g / cm ³ .

-Mga taong arsenic: 1.97 g / cm ³ .

Pagkakatunaw ng tubig

Hindi matutunaw

Atomikong radyo

139 pm

Dami ng atomiko

13.1 cm ³ / mol

Covalent radius

120 pm

Tiyak na init

0.328 J / gmol sa 20 ° C

Ang init ng pagsingaw

32.4 kJ / mol

Elektronegorya

2.18 sa scale ng Pauling

Enerhiya ng ionization

Unang enerhiya ng ionization 946.2 kJ / mol

Ang estado ng Oxidation

-3, +3, +5

Katatagan

Ang Elemental arsenic ay matatag sa tuyong hangin, ngunit kapag nakalantad sa kahalumigmigan ng hangin ito ay nagiging pinahiran ng isang tanso-dilaw na layer na maaaring maging isang itim na layer ng arsenic oxide (Bilang ₂ O ₃ ).

Agnas

Kapag ang arsenic ay pinainit sa agnas, naglalabas ito ng isang puting usok ng Bilang ₂ O ₃ . Mapanganib ang pamamaraan dahil ang arsine, isang napaka-nakakalason na gas, ay maaari ring pakawalan.

Auto-ignition

180 ºC

Katigasan

3.5 sa scale ng tigas ng Mohs.

Reactivity

Hindi ito inaatake ng malamig na sulpuriko acid o puro hydrochloric acid. Tumugon sa mainit na nitric acid o asupre acid, na bumubuo ng arsenic acid at arsenic acid.

Kapag ang grey arsenic ay pabagu-bago ng pag-init, at ang mga vapors ay mabilis na pinalamig, nabuo ang isang dilaw na arsenic. Nagbabalik ito sa kulay-abo na form, kapag sumailalim sa ultraviolet light.

Aplikasyon

Mga Alloys

Ang isang maliit na halaga ng arsenic na idinagdag upang humantong, pinapagod ang mga haluang metal na sapat upang magamit ang mga ito sa patong ng mga kable, at sa paggawa ng mga baterya ng kotse.

Ang pagdaragdag ng arsenic sa tanso, isang haluang metal na tanso at sink, ay nagdaragdag ng paglaban nito sa kaagnasan. Sa kabilang banda, itinutuwid o binabawasan nito ang pagkawala ng sink sa tanso, na nagiging sanhi ng pagtaas sa kapaki-pakinabang na buhay nito.

elektronika

Ang purified arsenic ay ginagamit sa teknolohiyang semiconductor kung saan ginagamit ito kasabay ng gallium at germanium, pati na rin sa anyo ng gallium arsenide (GaAs) na siyang pangalawang pinaka-malawak na ginagamit na semiconductor.

Ang mga GaA ay may isang direktang agwat ng banda, na maaaring magamit sa diode, laser at LED manufacturing. Bilang karagdagan sa gallium arsenide, mayroong iba pang mga arsenide, tulad ng indium arsenide at aluminyo arsenide, na kung saan ay din ang mga semiconductors ng III-V.

Samantala, ang cadmium arsenide ay isang uri ng II-IV semiconductor. Ang Arsine ay ginamit sa semiconductor doping.

Pagsasaayos ng agrikultura at kahoy

Karamihan sa mga aplikasyon ay na-scrat dahil sa kanilang mataas na toxicity at ng kanilang mga compound. Tulad ng ₂ O ₃ ay ginamit bilang isang pestisidyo, habang ang ₂ O ₅ ay isang sangkap sa mga halamang gamot at insekto.

Ang Arsenic acid (H ₃ AsO ₄ ) at mga asing gaya ng calcium arsenate at lead arsenate ay ginamit upang isterilisado ang mga soils at kontrolin ang mga peste. Lumilikha ito ng isang peligro ng kontaminasyon sa kapaligiran na may arsenic.

Ang lead arsenate ay ginamit bilang isang pamatay-insekto sa mga puno ng prutas hanggang sa unang kalahati ng ika-20 siglo. Ngunit dahil sa pagkakalason nito, pinalitan ito ng sodium methylarsenate, na tumigil sa paggamit ng parehong dahilan mula noong 2013.

Gamot

Hanggang sa ika-20 siglo, ang ilan sa mga compound nito ay ginamit bilang mga gamot. Ang Arsphenamine at neolsalvarsan, halimbawa, ay ginamit sa paggamot ng syphilis at trypanosomiasis.

Noong 2000, ang paggamit ng As ₂ O ₃ , isang lubos na nakakalason na tambalan , ay naaprubahan sa paggamot ng talamak na promyelocytic leukemia na lumalaban sa all-trans retinoic acid. Kamakailan lamang, ang radioactive isotope ⁷⁴ Tulad ng ginamit para sa lokalisasyon ng tumor.

Ang isotope ay gumagawa ng magagandang mga imahe, mas malinaw kaysa sa nakuha sa ¹²⁴ I, dahil ang yodo ay dinala sa teroydeo at gumagawa ng ingay sa signal.

Iba pang mga gamit

Ang Arsenic ay ginamit noong nakaraan bilang isang feed additive sa paggawa ng manok at baboy.

Ginagamit ito bilang isang katalista sa paggawa ng ethylene oxide. Ginagamit din ito sa mga paputok at pangungaway. Ang Arsenous oxide ay ginagamit bilang isang decolorizer sa paggawa ng baso.

Saan matatagpuan ito?

Ang Arsenic ay matatagpuan sa maliit na halaga sa isang elemental na estado, na may mataas na antas ng kadalisayan. Naroroon ito sa maraming mga compound, tulad ng: sulfides, arsenides at sulfoarseniides.

Natagpuan din ito sa maraming mineral, kabilang ang: arsenopyrite (FeSAs), loellingite (FeAs ₂ ), enargite (Cu ₃ AsS ₄ ), orpiment (As ₂ S ₃ ) at realgar (As ₄ S ₄ ).

Paano ito nakuha?

Ang Arsenopyrite ay pinainit sa 650-700ºC, sa kawalan ng hangin. Ang Arsenic evaporates, nag-iiwan ng iron sulfide (FeS) bilang nalalabi. Sa prosesong ito, ang arsenic ay nagbubuklod sa oxygen upang mabuo Bilang ₄ O ₆ , na kilala bilang "puting arsenic."

Tulad ng ₄ O ₆ ay binago upang mabuo Bilang ₂ O ₃ , ang mga vapors na kung saan ay nakolekta at nakalaan sa isang hanay ng mga silid ng ladrilyo, na nililinis ang arsenic sa pamamagitan ng pagbagsak.

Karamihan sa arsenic ay ginawa ng pagbawas ng carbon ng nabuo na alikabok ng Bilang ₂ O ₃ .

Mga Sanggunian

1. Stephen R. Marsden. (Abril 23, 2019). Chemistry ng arsenic. Chemistry LibreTexts. Nabawi mula sa: chem.libretexts.org
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Disyembre 03, 2018). Mga Kawili-wiling Katotohanan Tungkol sa Arsenic Nabawi mula sa: thoughtco.com
3. Wikipedia. (2019). Arsenic. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
4. Dr Dough Stewart. (2019). Mga katotohanan ng elemento ng Arsenic. Chemicool. Nabawi mula sa: chemicool.com
5. Royal Society of Chemistry. (2019). Arsenic. Nabawi mula sa: rsc.or
6. Ang Mga editor ng Encyclopaedia Britannica. (May 03, 2019). Arsenic. Encyclopædia Britannica. Nabawi mula sa: britannica.com