Арсен

Арсен (As) — напівметалічний хімічний елемент з атомним номером 33, простою речовиною якого є арсен. За звичайних умов найстійкіший металічний або сірий арсен — сірі кристали, крихкі. У сполуках має ступені окиснення –3, +3, +5. Реагує з киснем, сплавляється з деякими металами, утворюючи арсеніди. Сполуки арсену дуже отруйні.

Арсен (As)
Атомний номер	33
Зовнішній вигляд простої речовини	крихкий напівметал сталевого кольору
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса)	74,92159 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома	139 пм
Енергія іонізації (перший електрон)	946,2(9,81) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація	[Ar] 3d^10 4s^2 4p^3
Хімічні властивості
Ковалентний радіус	120 пм
Радіус іона	(+5e)46 (-3e)222 пм
Електронегативність (за Полінгом)	2,18
Електродний потенціал	0
Ступені окиснення	5, 3, -3
Термодинамічні властивості
Густина	5,73 (grey arsenic) г/см³
Молярна теплоємність	0,328 Дж/(К·моль)
Теплопровідність	(50,2) Вт/(м·К)
Температура плавлення	1090 К
Теплота плавлення	n/a кДж/моль
Температура кипіння	876 К
Теплота випаровування	32,4 кДж/моль
Молярний об'єм	13,1 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки	тригональна
Період ґратки	4,130 Å
Відношення с/а	2,805
Температура Дебая	285,00 К
Інші властивості
Критична точка	н/д
H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Арсен у Вікісховищі

Застаріла назва: миш'як (мишак, аршеник, аршинник).

Загальна інформація

Арсен має декілька алотропних модифікацій. За звичайних умов найстійкіший так званий металевий, або сірий, арсен — сіро-стальна крихка кристалічна маса, яка при свіжому зламі має металічний блиск, на повітрі швидко блякне, оскільки покривається тонкою плівкою As₂O₃. Кристалічна ґратка сірого арсену ромбоедрична, шарувата. Густина As — 5,72 г/см³ (при 20 °С), питомий електричний опір 35·10⁻⁸Ом/см, твердість за Брінеллем 147 кгс/мм². Арсен діамагнітний. При конденсації пари арсену на поверхні, що охолоджується рідким повітрям, утворюється жовтий арсен — прозорі, м'які як віск кристали, густиною 1,97 г/см³, схожі за властивостями на білий фосфор. Під дією світла або при слабкому нагріванні він переходить у сірий арсен. Відомі також склоподібно-аморфні модифікації: чорний арсен і бурий арсен, які при нагріванні вище за 270 °С перетворюються на сірий арсен.

Назва Arsenikon (від грец. Αρσενικόν — «сильний», «мужній», зустрічається вже в Аристотеля) служила для позначення сполук арсену (за їх сильною дією на організм). Російська назва (рос. мышьяк), як вважають, походить від слова «миша» (через застосування препаратів арсену для винищування мишей і щурів). Отримання арсену у вільному стані приписують Альберту Великому (близько 1250 p.). У 1789 році А. Лавуазьє включив арсен до списку хімічних елементів.

Історія

Перший контакт людини з арсеном відбувся ще у 3 тис. до нашої ери. У волоссі знайденої мумії (Отці — нім. Ötzi) в альпійському льодовику виявлено значний вміст арсену. З цього можна зробити висновок, що він працював на виробництві міді, руди якої часто забруднені арсеном.

У середні віки арсен відомий у вигляді аурипігменту (As₂S₃) та реальгару (As₄S₄) які були описані ще в часи Арістотеля. З ІІІ століття нашої ери (Ляйденський папірус) відомі ці сполуки у використанні для забарвлення срібла в золотий, а міді в білий кольори. Алхіміки у середньовічній роботі «Фізика і містика» припускали спорідненість сірки і ртуті. Арсен (ІІІ)-сульфід використовувався як фарба для малювання, засіб для усування волосся на тілі а також проти легеневих хвороб.

В середні віки також оксид арсену(ІІІ) було знайдено в димі плавильних печей. Альбетрус Маґнус описав вперше добування арсену відновленням його вугіллям у 1250 році. Його вважають відкривачем арсену. Парацельс у XVI столітті ввів елемент до переліку лікувальних засобів.

Походження назви

Латинська назва arsenicum походить грец. αρσενικόν, що виводиться, за однією з версій, від перс. زرنيخ, царнік («золотистий»), за іншою — αρσενικόν утворене від ἀρσενικός («сильний», «потужний»). Символ «As» запропонований у 1814 році Йонсом Якобом Берцеліусом. Назва миш'як пов'язана з вживанням його сполук для знищення мишей та пацюків.

Отримання

Відомо понад 120 мінералів, що містять арсен. Найпоширеніші: реальгар, аурипігмент, арсенопірит — основні руди арсену знаходяться в гідротермальних жилах разом з арсенистими і стибіїстими мінералами Ni, Co, Ag, Pb. Порівняно рідкісний.

Відкриття способу отримання так званого металевого арсену («сірого миш'яку») приписують знаменитому середньовічному алхіміку Альберту Великому, що жив у XIII ст. Однак набагато раніше грецькі та арабські алхіміки вміли отримувати арсен у вільному вигляді, нагріваючи «білий арсен» (те, що це триоксид арсену, а не проста речовина, було виявлено лише в 1789 р. А. Л. Лавуазьє, який і присвоїв елементу назву «арсенікум») з різними органічними речовинами. Існує безліч способів одержання арсену: сублімацією природного арсену, способом термічного розкладання арсенового колчедану, відновленням арсеновмісного ангідриду та ін. Сьогодні для отримання металевого арсену найчастіше нагрівають арсенопірит у муфельних печах без доступу повітря. При цьому вивільняється арсен, пари якого конденсуються і перетворюються на твердий арсен в залізних трубках, що виступають з печей, і знаходяться в особливих керамічних приймачах. Залишок в печах потім нагрівають при доступі повітря, і тоді арсен перетворюється на As₂O₃. Металевий арсен виробляють в досить незначних кількостях, і головна частина арсенвмісних руд переробляють на білий арсен, тобто в триоксид арсену — арсенистий ангідрид As₂О₃. Ще добувають арсен нагріванням без доступу повітря з арсенопіриту:

FeAsS_(тв) → FeS_(тв)+As_(г)

Арсенопірит розкладається при нагріванні на сульфід заліза і елементарний арсен (з сублімацією As на холодному місті).

Арсен для напівпровідників добувають відновленням воднем із дистильованого AsCl₃.

2AsCl₃ + 3H₂ → 6HCl + 2As

Арсенхлорид реагує з воднем утворюючи хлороводень та елементарний арсен.

Застосування

Застосовують арсен для виготовлення деяких сплавів, особливо чистий — у напівпровідниковій техніці; сполуки його використовують як інсектициди, деякі — у медицині.

Арсен природним чином присутній на високому рівні в підземних водах ряду країн (Аргентина, Бангладеш, Чилі, Китай, Індія, Мексика та Сполучені Штати Америки). Арсен є високотоксичним у своїй неорганічній формі. Забруднена вода, яка використовується для пиття, приготування їжі та зрошення харчових культур, становить найбільшу загрозу здоров’ю населення з боку арсену.

Тривале потрапляння арсену з питної води та їжі може спричинити рак та ураження шкіри. Це також було пов'язано із серцево-судинними захворюваннями та діабетом. У внутрішньоутробному та ранньому дитячому віці вплив був пов'язаний з негативним впливом на когнітивний розвиток та збільшенням смертності у молодих людей.

Найважливішою дією в постраждалих громадах є запобігання подальшому впливу арсену шляхом забезпечення безпечного водопостачання.

У XIX–XX століттях арсен застосовувався в лікуванні сифілісу (роботи Пауля Уленгута і Пауля Ерліха), в стоматології.

Життя на основі арсену

Докладніше: Життя на основі Арсену

У 2010 р. в озері Моно в штаті Каліфорнія, вперше на Землі дослідники виявили бактерію, яку назвали GFAJ-1, що здатна жити й розмножуватися в середовищі, що містить великі концентрації арсену, токсичного для більшості інших організмів.

Отруєння арсеном

При надходженні в організм в надмірних кількостях арсен призводить до мутацій ДНК людини.

Смертельна доза при прийомі всередину 0,05–0,2 г.

Симптоми: блювання, металевий присмак у роті, сильний біль у животі, блювотні маси зеленого кольору, рідкий кал, різке зневоднення організму, судоми, втрата свідомості.

Невідкладна допомога: промивання шлунку, клізми, унітиол (5 мл 5 % розчину) в/в 8 разів на добу; в/в крапельно тетацин-кальцій (30 мл 10 % розчину) у 500 мл 5 % розчину глюкози; вітаміни С, В₁, В₆, В₁₂. В/в хлорид кальцію (10 мл 10 % розчину); під шкіру ізотонічний розчин хлориду натрію та 5 % розчин глюкози до 3 л/добу. При болю у животі — атропін (1 мл 0,1 % розчину). Серцево-судинні засоби.

Про отруєння миш'яком в історії та мистецтві див.: [1] [Архівовано 18 серпня 2013 у Wayback Machine.].

Див. також

• Арсенові руди
• Арсеніди природні

Щодо отруєння арсеном

• Наполеон Бонапарт
• Джордж Віт
• Генрі Джозеф Стіл Бредфілд^[en]
• Ван Шичжень
• Казарський Олександр Іванович
• Ахмед Білалов
• Климент XIV
• Павло (Лебідь)
• Цзайтянь