Cos'è l'arsenico? Definizione, formula, proprietà

L'arsenico è un elemento chimico del 5 ° gruppo del 4 ° periodo della tavola periodica con numero atomico 33. Si tratta di un fragile colore semimetale in acciaio con una sfumatura verdastra. Oggi daremo un'occhiata più da vicino a quale sia l'arsenico e conosciamo le proprietà di base di questo elemento.

Caratteristiche generali

L'arsenico è unico in quanto si trova letteralmente ovunque - in formazioni rocciose acqua, minerali, suolo, flora e fauna. Pertanto, è spesso chiamato nient'altro che l'elemento onnipresente. L'arsenico è distribuito liberamente in tutte le regioni geografiche del pianeta Terra. La ragione di questo è la volatilità e la solubilità dei suoi composti.

Il nome dell'elemento è associato al suo uso per lo sterminio dei roditori. La parola latina Arsenicum (formula dell'arsenico nella tavola periodica - As) deriva dal greco Arsen, che significa "forte" o "potente".

Il corpo di un adulto medio contiene circa 15 mg di questo elemento. Si concentra principalmente nell'intestino tenue, nel fegato, nei polmoni e nell'epitelio. L'assorbimento della sostanza viene effettuato dallo stomaco e dall'intestino. Gli antagonisti dell'arsenico sono zolfo, fosforo, selenio, alcuni aminoacidi, nonché le vitamine E e C. L'elemento stesso influisce sull'assorbimento di zinco, selenio e anche vitamine A, C, B9 ed E.

Come molte altre sostanze, l'arsenico può essere veleno e medicinale, tutto dipende dalla dose.

Tra le funzioni utili di un elemento come l'arsenico, può essere identificato:

1. Stimolare l'assimilazione di azoto e fosforo.
2. Migliorare la formazione del sangue.
3. Interazione con cisteina, proteine ​​e acido lipoico.
4. L'indebolimento dei processi ossidativi.

Il fabbisogno di arsenico giornaliero per un adulto è compreso tra 30 e 100 microgrammi.

Sfondo storico

Una delle fasi dello sviluppo umano è chiamata "bronzo", poiché durante questo periodo le persone cambiarono le armi di pietra in bronzo. Questo metallo è una lega di stagno e rame. Una volta, quando fondevano il bronzo, i maestri usavano accidentalmente i prodotti di agenti atmosferici di un minerale di solfuro di rame-arsenico invece del minerale di rame. La lega risultante è facilmente gettata e ben forgiata. A quei tempi, nessuno sapeva ancora cosa fosse l'arsenico, ma i depositi dei suoi minerali furono volutamente ricercati per produrre bronzo di alta qualità. Nel corso del tempo, questa tecnologia è stata abbandonata, apparentemente a causa del fatto che il suo uso spesso ha portato all'avvelenamento.

Nell'antica Cina, hanno usato il minerale solido chiamato realgar (As ₄ S ₄ ). E 'stato utilizzato per la scultura in pietra. Dato che sotto l'influenza della temperatura e della luce, realgar si è trasformato in un'altra sostanza. Come ₂ S ₃ , è stato anche presto abbandonato.

Nel I secolo aC, lo scienziato romano Plinio il Vecchio, insieme al botanico e dottore Dioscoride, descrisse l'arsenico minerale chiamato orpimento. Il suo nome è tradotto dal latino come "vernice dorata". La sostanza era usata come una tintura gialla.

Nel Medioevo, gli alchimisti classificarono tre forme di elementi: giallo (come ₂ S ₃ solfuro), rosso (come ₄ S ₄ solfuro) e bianco (come ₂ O ₃ ossido). Nel 13 ° secolo, quando si riscaldava l'arsenico giallo con il sapone, gli alchimisti ottenevano una sostanza simile al metallo. Molto probabilmente, è stato il primo campione dell'elemento puro ottenuto artificialmente.

Cos'è l'arsenico puro, appresa all'inizio del XVII secolo. È successo quando Johann Schroeder, restaurando l'ossido con carbone, ha individuato questo elemento. Pochi anni dopo, il chimico francese Nicola Lemery riuscì a ottenere la sostanza riscaldando il suo ossido in una miscela con sapone e cloruro di potassio. Nel secolo successivo, l'arsenico era già noto nel suo stato di semi-metallo.

Proprietà chimiche

Nella tavola periodica, l'arsenico dell'elemento chimico si trova nel quinto gruppo ed è incluso nella famiglia dell'azoto. In condizioni naturali, è rappresentato da un singolo nuclide stabile. Artificialmente ricevono più di dieci isotopi radioattivi di materia. La gamma dei valori di emivita che hanno è piuttosto ampia, da 2-3 minuti a diversi mesi.

Sebbene l'arsenico sia talvolta chiamato metallo, molto probabilmente si riferisce ai non metalli. In combinazione con gli acidi, non forma sali, ma è di per sé una sostanza che forma acido. Questo è il motivo per cui l'elemento è identificato come semimetallico.

L'arsenico, come il fosforo, può essere in varie configurazioni allotropiche. Uno di questi, l'arsenico grigio, è una sostanza fragile che ha una lucentezza metallica durante la pausa. La conducibilità elettrica di questo semimetallo è 17 volte inferiore a quella del rame, ma 3,6 volte superiore a quella del mercurio. Con l'aumentare della temperatura, diminuisce, che è tipico per i metalli tipici.

Con il rapido raffreddamento del vapore di arsenico alla temperatura dell'azoto liquido (-196 ° C), si può ottenere una sostanza giallognola morbida che assomiglia al fosforo giallo. Quando riscaldato ed esposto all'arsenico giallo ultravioletto diventa istantaneamente grigio. La reazione è accompagnata dal calore. Quando i vapori sono condensati in un'atmosfera inerte, si forma un'altra forma di sostanza: amorfa. Se i vapori precipitati di arsenico, una pellicola speculare appare sul vetro.

Il guscio elettronico esterno di questa sostanza ha la stessa struttura del fosforo e dell'azoto. Come il fosforo, l'arsenico forma tre legami covalenti. Con l'aria secca, ha una forma stabile, e con l'aumentare dell'umidità diventa opaco e viene coperto con un film di ossido nero. Quando viene acceso, i vapori di una sostanza bruciano con una fiamma blu.

Poiché l'arsenico è inerte, non è influenzato da acqua, alcali e acidi, che non hanno proprietà ossidanti. Al contatto di una sostanza con un diluito acido nitrico si forma acido orto-arsenico e con acido concentrato - orto-arsenico. Inoltre, l'arsenico reagisce con lo zolfo per formare solfuri di diversa composizione.

Essere nella natura

In condizioni naturali, un tale elemento chimico come l'arsenico si trova spesso in composti con rame, nichel, cobalto e ferro.

La composizione dei minerali che la sostanza forma è dovuta alle sue proprietà semi-metalliche. Ad oggi sono noti più di 200 minerali di questo elemento. Poiché l'arsenico può essere trovato negli stati di ossidazione negativi e positivi, interagisce facilmente con molte altre sostanze. Con l'ossidazione positiva dell'arsenico, agisce come un metallo (nei solfuri) e in un negativo - non-metallo (negli arsenidi). I minerali che contengono questo elemento hanno una composizione piuttosto complessa. Nel reticolo cristallino, un semimetale può sostituire gli atomi di zolfo, antimonio e metalli.

Dal punto di vista della loro composizione, molti composti di metalli con arsenico hanno maggiori probabilità di appartenere non agli arsenidi, ma ai composti intermetallici. Alcuni di essi differiscono nel contenuto variabile dell'elemento principale. Diversi metalli possono essere presenti contemporaneamente negli arsenidi, gli atomi dei quali, con un ristretto raggio di ioni, possono sostituirsi a vicenda. Tutti i minerali, che sono classificati come arsenidi, sono dotati di una lucentezza metallica, sono opachi, pesanti e forti. Tra gli arsenidi naturali (circa 25 in totale), si possono citare i seguenti minerali: skutterudite, ramelsbrрggite, nickeline, lellingrite, wedge-afflorite e altri.

Chimicamente interessanti sono quei minerali in cui l'arsenico è presente simultaneamente allo zolfo e svolge il ruolo di metallo. Hanno una struttura molto complessa.

I sali naturali di acido arsenico (arseniato) possono avere diversi colori: eritritolo - cobalto; simplesite, annabergite e skorid - green, e Rooseveltite, cattigit e hernesite - incolori.

Secondo le sue proprietà chimiche, l'arsenico è piuttosto inerte, quindi può essere trovato in uno stato nativo sotto forma di cubetti e aghi. Il contenuto di impurità nella pepita non supera il 15%.

Nel suolo, il contenuto di arsenico varia nell'intervallo 0,1-40 mg / kg. Nelle aree di vulcani e luoghi in cui è depositato minerale di arsenico, questa cifra può raggiungere fino a 8 g / kg. Le piante in questi luoghi muoiono e gli animali si ammalano. Un problema simile è caratteristico delle steppe e dei deserti, dove non avviene la lisciviazione di un elemento dal suolo. Le rocce di argilla sono considerate come arricchite, poiché il contenuto di sostanze arsenicali in esse contenuto è quattro volte superiore rispetto a quelle ordinarie.

quando sostanza pura nel processo di biometilazione si trasforma in un composto volatile, che può essere rimosso dal suolo non solo dall'acqua, ma anche dal vento. Nelle aree normali, la concentrazione di arsenico nell'aria è in media di 0,01 μg / m ³ . Nelle aree industriali in cui operano fabbriche e centrali elettriche, questo indicatore può raggiungere 1 μg / m ³ .

Una moderata quantità di sostanze arseniche può essere contenuta nella composizione dell'acqua minerale. Nelle acque minerali medicinali, secondo gli standard generalmente accettati, la concentrazione di arsenico non deve superare 70 μg / l. Vale la pena notare qui che anche a tassi più elevati, l'avvelenamento può verificarsi solo con l'uso regolare di tale acqua.

Nelle acque naturali, l'elemento può essere in varie forme e composti. L'arsenico trivalente, per esempio, è molto più tossico del pentavalente.

Ottenere arsenico

L'elemento è ottenuto come sottoprodotto della lavorazione di minerali di piombo, zinco, rame e cobalto, nonché durante l'estrazione di oro. Come parte di alcuni minerali polimetallici, il contenuto di arsenico può raggiungere il 12%. Quando vengono riscaldati a 700 ° C, avviene la sublimazione - la transizione di una sostanza da uno stato solido a uno stato gassoso, bypassando il liquido. Una condizione importante per l'implementazione di questo processo è l'assenza di aria. Quando i minerali di arsenico sono riscaldati nell'aria, si forma un ossido volatile, chiamato "arsenico bianco". Sostituendo la condensazione con il carbone, si riduce l'arsenico puro.

La formula per ottenere un elemento è la seguente:

• 2As ₂ S ₃ + 9O ₂ = 6SO ₂ + 2As ₂ O ₃ ;
• Come ₂ O ₃ + 3C = 2As + 3CO.

L'estrazione di arsenico si riferisce alla produzione pericolosa. Paradossale è il fatto che il maggiore inquinamento dell'ambiente da parte di questo elemento non avvenga vicino alle imprese che lo producono, ma attorno alle centrali elettriche e agli impianti di metallurgia non ferrosa.

Un altro paradosso è che la produzione di arsenico metallico supera la necessità. Nel campo dei metalli da miniera è un fenomeno molto raro. L'eccesso di arsenico deve essere smaltito scaricando contenitori metallici in vecchie miniere.

I maggiori giacimenti di minerali di arsenico sono concentrati in tali paesi:

1. Rame-arsenico: USA, Georgia, Giappone, Svezia, Norvegia e stati dell'Asia centrale.
2. Arsenico d'oro - Francia e Stati Uniti.
3. Arsenico-cobalto - Canada e Nuova Zelanda.
4. Arsenico-stagno - Inghilterra e Bolivia.

definizione

La determinazione di laboratorio dell'arsenico viene effettuata mediante precipitazione di solfuri gialli da soluzioni di acido cloridrico. Le tracce degli elementi sono determinate dal metodo Gutzeit o usando la reazione di Marsh. Nell'ultimo mezzo secolo sono state create tutte le tecniche di analisi sensibili, che consentono di rivelare anche una quantità molto piccola di una determinata sostanza.

Alcuni composti dell'arsenico sono analizzati usando un metodo ibrido selettivo. Implica il ripristino dell'analita nell'elemento volatile arsine, che viene quindi congelato in un serbatoio raffreddato con azoto liquido. Successivamente, con il lento riscaldamento del contenuto del contenitore, varie arsine iniziano ad evaporare separatamente l'una dall'altra.

Uso industriale

Quasi il 98% dell'arsenico estratto non è usato nella sua forma pura. I suoi composti erano ampiamente usati in vari settori. Centinaia di tonnellate di arsenico vengono estratte ed elaborate ogni anno. Viene aggiunto alle leghe per cuscinetti per migliorare la loro qualità, viene utilizzato per aumentare la durezza di cavi e batterie al piombo e viene anche utilizzato nella fabbricazione di dispositivi a semiconduttore con germanio o silicio. E questa è solo la parte più ambiziosa.

Come drogante, l'arsenico conferisce conduttività ad alcuni semiconduttori "classici". La sua aggiunta al piombo aumenta significativamente la resistenza del metallo e quella del rame - fluidità, durezza e resistenza alla corrosione. L'arsenico viene talvolta aggiunto anche a certe varietà di bronzo, ottone, babbitts e leghe tipografiche. Tuttavia, i metallurgisti cercano spesso di evitare l'uso di questa sostanza, poiché non è sicuro per la salute. Per alcuni metalli anche grandi quantità di arsenico sono nocivi perché degradano le proprietà del materiale di partenza.

L'ossido di arsenico è stato utilizzato nella produzione del vetro come chiarificatore di vetro. Gli antichi soffiatori di vetro lo usavano in questa direzione. I composti di arsenico sono un forte antisettico, quindi conservano pellicce, animali imbalsamati e pelli, oltre a creare pitture antivegetative per il trasporto dell'acqua e l'impregnazione del legno.

A causa dell'attività biologica di alcuni derivati ​​dell'arsenico, la sostanza viene utilizzata nella produzione di stimolanti della crescita delle piante, nonché di farmaci, compresi gli agenti antielmintici per il bestiame. I prodotti che contengono questo elemento sono usati per controllare le erbe infestanti, i roditori e gli insetti. In precedenza, quando le persone non pensavano se l'arsenico potesse essere utilizzato per la produzione alimentare, l'elemento in agricoltura aveva un uso più ampio. Tuttavia, dopo aver identificato le sue proprietà tossiche, la sostanza ha dovuto trovare un sostituto.

Importanti aree di applicazione di questo elemento sono: la produzione di microcircuiti, fibre ottiche, semiconduttori, film elettronici, così come la coltivazione di microcristalli per laser. Per questi scopi vengono utilizzate le arsine gassose. E la produzione di laser, diodi e transistor non è completa senza arseniuro di gallio e indio.

medicina

Nei tessuti e negli organi umani, l'elemento è rappresentato principalmente nella frazione proteica, in misura minore - in quella solubile in acido. Partecipa alla fermentazione, alla glicolisi e alle reazioni redox e fornisce anche la ripartizione dei carboidrati complessi. In biochimica, i composti di questa sostanza sono usati come inibitori enzimatici specifici che sono necessari per studiare le reazioni metaboliche. L'arsenico è necessario per il corpo umano come elemento traccia.

L'uso dell'elemento in medicina è meno esteso rispetto alla produzione. Le sue dosi microscopiche sono utilizzate per diagnosticare tutti i tipi di malattie e patologie, nonché il trattamento delle malattie dentali.

In odontoiatria, l'arsenico viene utilizzato per rimuovere la polpa. Una piccola parte della pasta contenente acido arsenico, letteralmente un giorno prevede la morte del dente. Grazie alla sua azione, la rimozione della polpa è indolore e non ostruita.

L'arsenico era anche ampiamente usato nel trattamento di forme lievi di leucemia. Ti permette di ridurre o addirittura sopprimere la formazione patologica dei leucociti, così come di stimolare la formazione di sangue rosso e il rilascio di globuli rossi.

Arsenico come veleno

Tutti i composti di questo elemento sono velenosi. L'avvelenamento da arsenico acuto causa dolori addominali, diarrea, nausea e depressione del sistema nervoso centrale. I sintomi di intossicazione con questa sostanza ricordano i sintomi del colera. Pertanto, prima nella pratica giudiziaria c'erano spesso casi di avvelenamento deliberato da arsenico. Per scopi criminali, l'elemento è stato più spesso usato come triossido.

Sintomi di intossicazione

In un primo momento, l'avvelenamento da arsenico si manifesta come un sapore metallico in bocca, vomito e dolore addominale. Se non viene intrapresa alcuna azione, possono iniziare convulsioni e persino paralisi. Nel peggiore dei casi, l'avvelenamento può essere fatale.

La causa dell'avvelenamento può essere:

1. Inalazione di polvere contenente arsenico. Si verifica, di regola, in impianti per la produzione di arsenico, in cui le regole della protezione del lavoro non sono rispettate.
2. Mangiare cibo avvelenato o acqua.
3. L'uso di certe droghe.

Pronto soccorso

Il latte è l'antidoto più conosciuto e conosciuto per l'intossicazione da arsenico. Le proteine ​​della caseina in esso formano composti insolubili con una sostanza tossica che non può essere assorbita nel sangue.

In caso di avvelenamento acuto, la vittima deve ricevere un aiuto rapido. lavanda gastrica. L'emodialisi finalizzata alla pulizia dei reni viene eseguita anche in ospedale. Dei farmaci usati antidoto universale - "Unitiol". Inoltre, si possono usare sostanze antagoniste: selenio, zinco, zolfo e fosforo. In futuro, al paziente deve essere prescritto un complesso di aminoacidi e vitamine.

Carenza di arsenico

Rispondendo alla domanda: "Cos'è l'arsenico?", Vale la pena notare che in piccole quantità è necessario per il corpo umano. L'elemento è considerato immunotossico, condizionalmente essenziale. Prende parte a quasi tutti i più importanti processi biochimici del corpo umano. I seguenti segni possono indicare una carenza di questa sostanza: una diminuzione della concentrazione ematica di trigliceridi, il deterioramento dello sviluppo e la crescita dell'organismo.

Di norma, in assenza di gravi problemi di salute legati alla mancanza di arsenico nella dieta non è necessario preoccuparsi, perché l'elemento è contenuto in quasi tutti i prodotti di origine vegetale e animale. Questa sostanza è particolarmente ricca di frutti di mare, cereali, vino d'uva, succhi e acqua potabile. Durante il giorno, il 34% dell'arsenico consumato viene escreto dal corpo.

Con l'anemia, la sostanza viene presa per aumentare l'appetito e, in caso di avvelenamento con selenio, agisce come un antidoto efficace.