Graden van oxidatie van arsenicum: chemische eigenschappen van arsenicum

Voordat de oxidatietoestand wordt bekekenarsenicum, zullen we zijn positie in het periodiek systeem en de kenmerken van de structuur onthullen. Laten we bovendien de fundamentele fysische en chemische eigenschappen van dit chemische element noemen.

Positie in de PS

De belangrijkste oxidatietoestanden van arseen, chemischeigenschappen, toepassing - dit alles kan worden geleerd door te kijken naar de locatie van het element in het periodieke systeem van Mendelejev. Arsenic bevindt zich in de vijfde groep, de belangrijkste subgroep, is een lid van de stikstoffamilie. Het heeft een relatieve atomaire massa van 74.9216. De belangrijkste graden van oxidatie van arsenicum zijn precies gerelateerd aan de groep waarin het zich in de SS bevindt. Dit element heeft 33 serienummer. Het aantal energieniveaus komt overeen met het nummer van de periode waarin het element zich bevindt, het is gelijk aan vier.

Overweeg de opstelling van elektronen op elkatomaire schaal. Op het eerste energieniveau zijn er slechts twee gekoppelde elektronen, de tweede omhulling wordt bezet door acht deeltjes: 2s en 6p. Op het derde niveau, afgezien van hen, zijn er tien d-elektronen, dat wil zeggen, slechts 18 deeltjes. Het externe energieniveau is een 2s-elektron, evenals drie ongepaarde p-elektronen. Het is het aantal valentie-elektronen dat de mogelijke graden van oxidatie van arseen bepaalt.

Pagina's van geschiedenis

Het is arseen toegeschreven aan de vijf "alchemistische"elementen bekend uit de Middeleeuwen. Een interessant punt is het feit dat vier van hen zich in de vijfde PS-groep bevinden. In die tijd wist niemand de graad van oxidatie van arseen te bepalen, maar de verbindingen ervan werden met succes gebruikt om medicijnen te maken, verven te maken.

Na de vervanging van het stenen tijdperk door de bronstijd, mensenWe leerden aan de legering met bijzondere kenmerken te maken. Het blijkt dat het bestond uit maximaal 7 procent van de arseen en 3 procent tin. Wetenschappers geloven dat wanneer de eerste smelten van brons in plaats van malachiet, met groene kleur, ten onrechte nam de groene koper-arseen sulfide mineralen.

De verbazingwekkende prestaties van de resulterende legering maakten het populair onder oude meesters. Ze hebben speciaal gezocht naar mineralen in de natuur die de substantie bevatten.

Graden van oxidatie van arseen in verbindingen van dergelijketype positief, komt overeen met de hogere valentie. Om sulfiden te identificeren die arseen bevatten, wordt het mineraal verhit. Het verschijnen van een specifieke knoflookgeur is een bevestiging van de aanwezigheid van arseen in de compound. Geleidelijk aan het smelten van arseenbrons geweigerd. Onder de redenen voor de beëindiging van de productie noemen wetenschappers de constante vergiftiging van meesters tijdens het werk.

Natuurlijke mineralen

In de vorm van een mineraal, de stof die we overwegenbekend sinds de oudheid. Bijvoorbeeld, de oxidatietoestand van 3 arseen verschijnt in een verbinding die in het oude China bekend staat als "mijnstof". Aristoteles beschreef de minerale sandarak, die een arseensulfide is. Vertaald uit het Latijn, klinkt de naam als "gouden verf". Gebruikte het in die verre tijden als een gele kleurstof.

In de elfde eeuw alchemistenverschillende soorten van deze stof. De graden van oxidatie van arseen in de verbindingen weergegeven door deze soorten komen overeen met het groepsnummer. Witte arseen noemde het zeswaardig oxide, geel werd sulfide genoemd en rood - As4S4 (tetrasulfide tetrashyyyaka).

De witte variant werd verkregen door sublimatie van onzuiverheden inhet proces van het verbranden van koperertsen, waaronder arseen. Als condensatie uit de gasvormige toestand precipiteert arseenoxide als een witte afzetting. Het wordt al sinds de oudheid gebruikt als middel om ongedierte te vernietigen.

In de dertiende eeuw, Albert de Groteeen metaalsubstantie wordt verkregen. Hij verwarmde het gele arsenicum met zeep. De substantie verkregen als resultaat van de interactie bevestigde niet de "mystieke verbinding" van de zeven metalen met de planeten. Misschien, juist vanwege de onthulde tegenstrijdigheid van de alchemisten uit de oudheid, werd arsenicum beschouwd als een "onwettig" element. Het was in die verre tijden dat zijn vermogen om koper een witte kleur te geven, waardoor hij een middel werd genoemd, "bleken Venus", werd onthuld.

Als een individuele substantie, dithet chemische element werd pas in het midden van de zeventiende eeuw geïdentificeerd. De Duitse apotheker Johann Schröder slaagde erin hem te isoleren door een chemische reductie van steenkooloxiden uit te voeren. Na enige tijd slaagde Nichola Lemery er in om het metaal te extraheren door kalium, zeep, arseenoxide te verhitten. In de 18e eeuw stond dit metaal bekend als een ongebruikelijk 'semimetaal'.

Aan het einde van de 18e eeuw de Zweedse chemicus K.V. Scheele verkreeg arseenzuur, waarin de hoogste graad van oxidatie van arseen verschijnt: +5. In de negentiende eeuw werden organische stoffen geïdentificeerd die arseen bevatten.

In de natuur zijn

De hoogste en laagste graad van oxidatie van arseenmanifesteren zich in zijn natuurlijke verbindingen. In de aardkorst is de procentuele concentratie van dit element niet groter dan 5 gram per ton. In veel mineralen zit het tegelijkertijd met nikkel, kobalt, koper, ijzer.

Op dit moment ongeveer tweehonderdverschillende natuurlijke mineralen, waaronder het chemische element dat we overwegen. Aangezien ze een hogere en lagere oxidatiegraad van arseen vertonen, hebben ze een andere toepassing. Bijvoorbeeld, in combinatie met antimoon, vertoont arseen een negatieve oxidatietoestand. Gegeven het feit dat dit metaal een lage elektronegativiteit heeft, is de laagste graad van oxidatie van arseen -3. Deze indicator is kenmerkend voor arsenides, evenals voor mineraal almontiet.

De meeste verbindingen met arseenmetalen, rekening houdend met de specifieke samenstelling, zijn intermetallische verbindingen die worden gekenmerkt door de variabele samenstelling van dit chemische element.

Kenmerken van arsenides

De arsenides worden gekenmerkt door de inhoud van meerderemetalen met een vergelijkbare structuur van kristalroosters. Deze mineralen worden gekenmerkt door metaalachtige glans, ze zijn ondoorzichtig, hebben een lichte hardheid.

Als voorbeelden van natuurlijke arseniden kunnen de volgende verbindingen worden beschouwd:

• lellingiet, vergelijkbaar met pyriet;
• nikkel, aangeduid als nikkelrode pyriet;
• langisit;
• Oregon;
• sperrylite.

Dit is natuurlijk geen volledige lijstsoortgelijke mineralen - momenteel zijn er ongeveer vijfentwintig dergelijke verbindingen. Onder de meest voorkomende in de natuur kunnen we arsenopyrite noemen, genaamd arseen pyriet. Het is een product dat wordt verkregen door de zwavelatomen in pyriet te vervangen door arseen. Verbindingen van dit type, waarin de hoogste mate van oxidatie van arseen niet tot uiting komt, worden sulfosalts genoemd.

Hun analogen beschouwen kobaltglans,gersdorfite, enargite, en ook proustite. Dit laatste is een belangrijk zilvererts, gelegen in de bovenste laag van kostbare nerven. De samenstelling van sulfosalts kan edelmetalen van de platinagroep omvatten. Onder hen is de interesse vertegenwoordigd door irarsite, evenals orsit. In hun samenstelling zijn er zeldzame metalen die worden gebruikt als uitstekende katalysatoren in organische en anorganische syntheses.

De maximale oxidatiegraad van arseenkomt tot uiting in zijn natuurlijke sulfiden. Bijvoorbeeld in het oranjegele dimorfiet, dat arseensulfide is (5). In de jaren dertig van de vorige eeuw werden natuurlijke afzettingen van auripigment gevonden, waaronder een driewaardig arseensulfide, in het zuiden van de Verkhoyansk Range. De grootte van de gedetecteerde kristallen bereikte een lengte van 60 centimeter en het gewicht werd geschat op 30 kilogram.

Kenmerken van arsenaten

Mogelijke graden van oxidatie van arseen kunnen zijnoverweeg het voorbeeld van zouten. Aldus tonen arseenzuurverbindingen, arsenaten genoemd, de maximale waarde voor dit metaal: +5. Als een voorbeeld van dergelijke verbindingen geven we erythrine, dat een helderroze kleur heeft. Dit zout wordt kobaltkleur genoemd en heeft de formule Co3 (AsO4) 2 * 8H₂O. Het is ook mogelijk om het gasroliet van de bruinachtige tint te noteren in de vorm (Ce, La, Nd) ArO₄.

In het centrum van Zweden, de Langbanaijzer-mangaangroeven, waar ongeveer vijftig verschillende arsenaten werden gevonden en gekarakteriseerd. Deze verbindingen werden gevormd door de interactie van arseenzuur met mangaanhydroxide (2) bij lage temperaturen.

Wat zijn de oxidatietoestanden in arsenatenArseen? De kenmerken van deze zouten bevestigen de aanwezigheid van zwavel daarin. Ondanks de afwezigheid van industriële toepassingen kunnen ze dankzij hun esthetische uiterlijk worden gebruikt om mineralogische collecties te maken.

Een interessant verhaal is kupfernikel, datkomt overeen met het nikkelmineraal. Middeleeuwse Duitse mijnwerkers Nikkel noemde de berg boze geest, en "namaakkoper" werd "kupfernickel" genoemd. De meesters onthulden de externe gelijkenis van koperrode kristallen van dit mineraal met koperertsen. Ze werden gebruikt bij het maken van glas om het resulterende product een groene tint te geven. Pas in het midden van de achttiende eeuw slaagde de mineraloog Axel Kronstedt erin om nikkel uit dit mineraal te winnen.

Eigenaardigheden van accommodatie in de natuur

Arsenicum wordt gekenmerkt door een hoge inertie,dus het kan worden gevonden in een oorspronkelijke staat. Een soortgelijk metaal in de samenstelling heeft van twee tot zestien procent onzuiverheden, hoofdzakelijk zullen zij zilver, ijzer, kobalt, nikkel zijn. In ons land ontdekten geologen inheems arseen in de regio Amur, Transbaikalia.

Het kan worden gevonden in gesteenten en mineralen, en in planten, dus het is terecht vaak aangeduid als een alomtegenwoordige element.

Wat is de maximale en minimale graadoxidatie van arseen? De hoogste waarde komt overeen met het nummer van de groep waarin dit element zich bevindt en is +5. Dit is typerend voor verbindingen waarin het verlagende eigenschappen vertoont. Meer details over de verbinding van dit unieke metaal komen later aan de orde.

Over de hele wereld is arseen extreem ongelijk verdeeld. De reden hiervoor is de vorming van de lithosfeer, evenals in de desorptie- en sorptieprocessen die plaatsvinden in afzettingsgesteenten en bodems.

Vanwege de uitstekende oplosbaarheid van dit metaal in water, migreert het gemakkelijk. In een vochtig klimaat bijvoorbeeld, wordt het uit de grond gewassen, gevolgd door beweging samen met grondwater en rivieren.

Fysiologische actie

In aanzienlijke hoeveelheden is arseen vervat inmineraalwater. Er zijn bepaalde normen voor de inhoud van dit metaal. Als de toegestane waarden worden overschreden, ontstaat er een ernstige bedreiging van het menselijk lichaam. In de loop van chemische studies werd gevonden dat arseen in verschillende vormen in natuurlijk water kan worden opgenomen. Wat zouden de oxidatietoestanden van arseen moeten zijn? De eigenschappen van de verbindingen in water bevestigen de aanwezigheid van het metaal als een arseenzuuroplossing.

Arseen in levende vorm bevat ongeveer 6 mg per 1kg. Een deel van het zeewier kan de bovengenoemde stof in zo'n mate verzamelen dat het gevaarlijk kan zijn voor het menselijk lichaam. Sommige van hun soorten in Aziatische landen kunnen zich vermenigvuldigen in een zuivere zuuroplossing. Ze worden gebruikt als middel om ratten te controleren. In het menselijk hersenweefsel, evenals in zijn spieren, is er een voldoende hoeveelheid van dit metaal. Bovendien is het aanwezig in de nagelplaten, hoopt het op in het haar.

Fysieke kenmerken

Ondanks het feit dat arsenicum eruit zietmetaal, het heeft ook niet-metalen functies. Het is bijvoorbeeld niet in staat om zouten te vormen met zwavelzuur, dat werkt als een zuurvormend element. Arseen kan voorkomen in verschillende allotrope modificaties, die doen denken aan fosfor. De meest stabiele is grijs arsenicum, dat bij verhitting sublimeert als jodium.

Volgens de elektrische geleidbaarheid, deze wijzigingopbrengsten voor koper, maar hoger dan voor kwik. Bij het afkoelen van arseendamp kun je een zachte transparante substantie krijgen met een gele tint, vergelijkbaar met gele fosfor. Tijdens het verwarmingsproces verandert het in een andere allotropische modificatie van dit chemische element.

Bij het afzetten van arseendampen op een glas kan men het uiterlijk van een spiegelfilm waarnemen.

Arseenverbindingen

De mate van oxidatie van arseen in het hogere oxide5 is, die consistent is met zijn hogere valentietoestand. Maar sublimatie van metaaldamp in vochtige lucht gevormde zwarte film arseen anhydride As2O₃. Het is in deze vorm, in hoofdzaak, dat er een oxide van dit element is. Dit oxide vertoont amfotere chemische eigenschappen.

In het oxidatieproces wordt het omgezet in een hoger oxide, waarbij arseen de waarde van de graad van oxidatie +5 aantoont.

Zuiver metaal wordt geoxideerd door verdund salpeterzuur tot ortho-arseenzuur H₃AsO₃, waarin het een valentie van 3 heeft. Volgens zijn chemische mogelijkheden wordt het beschouwd als een zuur van gemiddelde sterkte, vergelijkbaar met boorzuur. Zouten worden beschouwd als arsenites, die heldere hersteleigenschappen vertonen.

In chloride heeft het metaal een oxidatietoestand van +3,fungeert als een typisch metalen element. Zoutarseniden gevormd tijdens de interactie met actieve metalen worden onderworpen aan waterige hydrolyse. Bijvoorbeeld arsine (AsH₃) is een giftig, kleurloos gas, geurloos.

Organometallische verbindingen

Arseen is in staat om verschillende vormen te vormenorganometaalverbindingen. Aan het einde van de 18e eeuw bijvoorbeeld, met destillatie met arseenoxide (3) kaliumacetaat, werd een rookvloeistof met een onaangename geur verkregen. Het verkregen product werd alarsin genoemd. In vervolgonderzoeken werd gevonden dat het arseen bevat.

In de late negentiende eeuw, gesynthetiseerdaromatische arsines. De reactie werd uitgevoerd door blootstelling aan een mengsel van arseentrichloride en arylhalide met metallisch natrium. Sommige van deze producten vertoonden antimicrobiële eigenschappen. Tot op heden wordt een synthese van tienduizenden organochloorverbindingen uitgevoerd.

Toepassing van arseen

Meer dan de helft van alle gewonnen metalenworden gebruikt in de vorm van verschillende verbindingen. In zijn pure vorm wordt het praktisch niet gebruikt. In een kleine hoeveelheid wordt het in de lagerlegeringen geïnjecteerd. Dergelijke additieven hebben een positief effect op de hardheid van het eindproduct, dus er is veel vraag naar bij de vervaardiging van elektrische kabels en batterijen.

Minimale arseendoses dragen bij aan de toenamecorrosieweerstand, verbeteren de thermische prestaties van messing en koper. Als dit element geen extra onzuiverheden bevat, dan is er veel vraag naar bij de vervaardiging van halfgeleiderinrichtingen. Om ze te maken, is arseen gefuseerd met germanium of silicium.

Bovendien is het een uitstekende legeringadditief bij het maken van staal. Als waardevol mondstuk is arsenicum ook nodig in non-ferrometallurgie. Zelfs met zijn lage gehalte in de legering is het mogelijk om de sterkte van het gefabriceerde product aanzienlijk te verbeteren. Arsenicum verhoogt de vloeibaarheid van koper tijdens het gieten, waardoor het gemakkelijker wordt om een ​​draad te verkrijgen.

Er is ook een bepaald negatief effect van dit overgangsmetaal op de productie. Zijn aanwezigheid in het erts maakt van het proces een schadelijke productie.

Onder de verschillende arseenverbindingen van belangvertegenwoordigt zijn trivalent oxide. Het wordt momenteel gebruikt in glaswerk. Zouten met een indicator van +5 zijn populair als antiseptica. Dit overgangselement is een van de meest gevraagde in de moderne chemische productie, omdat het dubbele eigenschappen vertoont, afhankelijk van de procesomgeving.