Степени на окисляване на арсен: химични свойства на арсена

Преди да разгледате окислителното състояниеарсеник, ние ще разкрием своята позиция в периодичната таблица и характеристиките на структурата. Освен това нека да назовем основните физични и химични свойства на този химичен елемент.

Позиция в PS

Основните окислителни състояния на арсеник, химическисвойствата, приложението - всичко това може да се научи чрез разглеждането на местоположението на елемента в периодичната система на Менделеев. Арсенът се намира в петата група, основната подгрупа, е член на семейството на азота. Той има относителна атомна маса 74,9216. Основните степени на окисляване на арсена се свързват точно с групата, в която се намира в СС. Този елемент има 33 серийни номера. Броят на енергийните нива съответства на броя на периода, в който е разположен елементът, той е равен на четири.

Помислете за подреждането на електроните върху всякаатомна обвивка. На първото енергийно ниво има само два свързани електрони, втората обвивка е заета от осем частици: 2s и 6p. На третото ниво, освен тях, има десет d-електрона, т.е. само 18 частици. Външното енергийно ниво е 2s-електронен, както и три непапарни p-електрони. Това е броят на валентните електрони, които определят възможните степени на окисляване на арсена.

Страници с история

Това е арсен, приписван на петте "алхимични"известни от Средновековието елементи. Интересно е фактът, че четирима от тях са в петата PS група. В онези дни никой не знае как да определи степента на окисляване на арсена, но неговите съединения се използват успешно за производство на лекарства, за създаване на бои.

След замяната на каменната епоха до бронзовата епоха, хоратанаучи как да направи тази сплав със специални характеристики. Оказва се, че съдържа до 7 процента арсен и само 3 процента калай. Учените вярват, че при първото изпичане на бронз, вместо малахит, който е зелен, погрешно са взели зелените сулфиди на минералите от мед-арсеник.

Невероятното представяне на получената сплав го прави популярно сред древните майстори. Те специално търсят в природата минерали, съдържащи веществото.

Степени на окисляване на арсен в съединения на такиватип положителни, съответстват на по-високата му валентност. За да се идентифицират сулфидите, съдържащи арсен, минералът се нагрява. Появата на специфичен мирис на чесън е потвърждение за наличието на арсен в съединението. Постепенно от топенето на арсен бронз отказал. Сред причините за прекратяването на производството, учените наричат ​​постоянното отравяне на майстори по време на работа.

Естествени минерали

Под формата на минерал, веществото, което обмислямеТой е известен още от древността. Например, степента на окисление на 3 в съединението с арсен показва известни в древен Китай като "Stannaries прах". Аристотел описано сандарак минерална представлява арсен сулфид. Преведено от латински език името му звучи като "златна боя". Ние го прилага в тези дни като жълта боя.

През единадесети век, алхимициразлични видове от това вещество. Степента на окисление на арсен в съединенията, представени от тези видове съответства на броя на група. Повикване го бял арсен шествалентен оксид, сулфид наречен жълто и червено - As4S4 (pararealgar).

Белият вариант беше получен чрез сублимиране на примесите впроцесът на изгаряне на медни руди, който включва арсен. Като кондензация от газовото състояние, арсеновият оксид се утаява като бяло отлагане. Той се използва от древни времена като средство за унищожаване на вредители.

През тринадесети век Алберт Великисе получава метално вещество. Загрява жълтия арсеник със сапун. Веществото, получено в резултат на взаимодействието, не потвърждава "мистичната връзка" на седемте метала с планетите. Може би, точно поради разкритото противоречие между древните алхимици, арсеникът се смята за "нелегитимен" елемент. В тези отдалечени времена се разкрива способността му да придава мед бял цвят, поради което е станала известна като средство "избелване на Венера".

Като отделно вещество, товахимическият елемент е идентифициран едва в средата на седемнадесети век. Германският фармацевт Йохан Шрьодер успя да го изолира чрез провеждане на химическо редуциране на въглеродните оксиди. След известно време Никола Лемири успя да извлече метала чрез загряване на поташ, сапун, арсенов оксид. През 18 век този метал е известен като необичаен "полуметал".

В края на XVIII век шведският химик К.В. Scheele получава арсенова киселина, в която се появява най-високата степен на окисление на арсен: +5. През деветнадесети век са идентифицирани органични вещества, съдържащи арсен.

Да бъдеш в природата

Най-висока и най-ниска степен на окисляване на арсенасе проявяват в неговите естествени съединения. В земната кора, процентната концентрация на този елемент не надвишава 5 грама на тон. В много минерали се съдържа едновременно с никел, кобалт, мед, желязо.

В момента около двестаразлични естествени минерали, които включват химическия елемент, който обмисляме. Като се има предвид, че те показват по-висока и по-ниска степен на окисление на арсена, те имат различно приложение. Например, в комбинация с антимон, арсеникът показва отрицателно състояние на окисление. Като се има предвид факта, че този метал има ниска електронеогъната сила, най-ниската степен на окисление на арсена е -3. Този показател е характерен за арсенидите, както и за минералния алмонит.

Повечето от съединенията с арсенови метали, отчитайки специфичния състав, са интерметални съединения, характеризиращи се с променливия състав на този химичен елемент.

Характеристики на арсенидите

Арсенидите се характеризират със съдържанието на няколкометали, имащи подобна структура от кристални решетки. Тези минерали се характеризират с метален блясък, те са непрозрачни, имат лека твърдост.

Като примери за естествени арсениди могат да се имат предвид следните съединения:

• lellingite, подобно на пирит;
• никел, наричан никел-червен пирит;
• langisit;
• Орегон;
• sperrylite.

Това, разбира се, не е пълен списъкподобни минерали - в момента има около двадесет и пет такива съединения. Сред най-често срещаните в природата, можем да споменем арсенопирит, наречен арсен пирит. Това е продукт, получен чрез заместване на серните атоми в пирита с арсен. Съединения от този вид, при които не се проявява най-високата степен на окисление на арсена, се наричат ​​сулфосалти.

Техните аналози разглеждат кобалтовия блясък,gersdorfite, enargite, а също и proustite. Последният е важна сребърна руда, разположена в горния слой на скъпоценните вени. Съставът на сулфосатите може да включва благородни метали от платиновата група. Сред тях интерес представляват иразисите, както и орсатите. В техния състав съществуват редки метали, използвани като отлични катализатори в органичните и неорганичните синтези.

Максималната степен на окисляване на арсенасе проявява в естествените си сулфиди. Например, в оранжево-жълтия диморфит, който е арсен сулфид (5). През 30-те години на миналия век са открити естествени находища на auripigment, които включват тривалентен арсенов сулфид в южната част на Verkhoyansk Range. Размерът на откритите кристали достига 60 сантиметра дължина и теглото се оценява на 30 килограма.

Характеристики на арсенатите

Възможни са степента на окисляване на арсенаразгледайте примера на солите. По този начин, съединения на арсенова киселина, наречени арсенати, показват максималната стойност за този метал: +5. Като пример за такива съединения даваме еритрин, който има яркорозов цвят. Тази сол се нарича кобалтов цвят, има формулата Co3 (AsO4) 2 * 8H₂О. може също да се отбележи, и Gaspari кафяво-червен оттенък като (Се, La, Nd) Аро₄.

В центъра на Швеция, Ланганажелязо-манганови кариери, където са открити и характеризирани около петдесет различни арсенати. Тези съединения се образуват чрез взаимодействие на арсенова киселина с манганов хидроксид (2) при ниски температури.

Какви са оксидационните състояния в арсенатитеАрсен? Характеристиките на тези соли потвърждават наличието на сяра в тях. Въпреки липсата на промишлени приложения, естетическият им вид позволява да бъдат използвани за създаване на минералогични колекции.

Интересна история е kupfernikel, коятосъответства на минерала от никел. Средновековните немски миньори Никел наричат ​​планината на зъл дух, и "фалшив мед", наречен "kupfernikelem". Masters бе разкрито прилика медни-червени кристали от минерална медни руди. Те се използват при производството на стъкло, за да се получи зелен оттенък на получения продукт. Само в минералог средата на осемнадесети век Axel Фредрик Cronstedt успял да изолира от минерална никел.

Особености на настаняване в природата

Арсенът се характеризира с висока инерция,така че може да се намери в родно състояние. Подобен метал в състава има от два до шестнадесет процента примеси, главно от сребро, желязо, кобалт, никел. В нашата страна, геолозите откриват местния арсен в района Amur, Transbaikalia.

Тя може да се открие в скалите, в минералите и в растенията, така че често се нарича често повтарящ се елемент.

Каква е максималната и минималната степенокисляване на арсен? Най-високата стойност съответства на номера на групата, в която е разположен този елемент, и е +5. Това е типично за съединения, в които има редуциращи свойства. Повече подробности за свързването на този уникален метал ще бъдат разгледани по-късно.

На земното кълбо, арсеникът е изключително неравномерно разпределен. Причината за това е образуването на литосферата, както и десорбционните и сорбционните процеси, протичащи в седиментните скали и почви.

Благодарение на отличната разтворимост на този метал във вода, той лесно мигрира. Например, във влажен климат, той се измива от почвата, последван от движение заедно с подземните води и реките.

Физиологично действие

В значителни количества се съдържа арсенминерални води. Съществуват определени стандарти за съдържанието на този метал. Ако допустимите стойности се надвишават, възниква сериозна заплаха от увреждане на човешкото тяло. В хода на химичните изследвания е установено, че арсеникът може да се съдържа в различни форми в естествена вода. Какви трябва да бъдат състоянията на окисляване на арсена? Свойствата на съединенията, открити във вода, потвърждават наличието на метала като разтвор на арсенова киселина.

Арсенът в жива форма съдържа около 6 mg на 1кг. Част от водораслите могат да се натрупат вещество, посочена такава степен, че тя може да бъде опасен за човешкото тяло. Някои от намерени в Азия видове, са способни да пролиферират в разтвор на чиста киселина. Те се използват като средство за контролиране на плъхове. В човешката мозъчна тъкан, и достатъчно количество на метала в мускули. В допълнение, той присъства в плочи за нокти се натрупва в косата.

Физически характеристики

Въпреки факта, че арсеникът изглеждаметал, той също има неметални свойства. Например, тя не може да образува соли със сярна киселина, действаща като киселинно образуващ елемент. Арсенът може да съществува в различни алотропни модификации, напомнящи за фосфора. Най-стабилният е сивият арсеник, който, когато се нагрява, се подслажда като йод.

Според електрическата проводимост, тази промянадобива до мед, но надхвърля живака. Когато охлаждате изпарения от арсен, можете да получите меко прозрачно вещество с жълт оттенък, подобно на жълтия фосфор. В процеса на нагряване се превръща в друга алотропна модификация на този химичен елемент.

При депонирането на изпарения от арсен върху чаша може да се наблюдава появата на огледален филм.

Съединения на арсена

Степента на окисление на арсен в по-високия оксиде +5, т.е. съответства на по-високата му валентност. Но при сублимирането на изпарения на даден метал във влажен въздух, черен филм от неговия арсенов анхидрид As2O₃, В тази форма основно има окис на този елемент. Този оксид показва амфотерни химични свойства.

По време на процеса на окисляване, той се превръща в по-висок оксид, където арсеникът показва стойността на степента на окисление +5.

Чистият метал се окислява от разредена азотна киселина до орто-арсенова киселина Н.₃Асо₃, в която има валентност 3. Според неговите химични свойства, се счита за киселина със средна якост, подобна на борна киселина. Солите се считат за арсенити, които показват ярки свойства на възстановяване.

В хлорида металът има състояние на окисление от +3,действащ като типичен метален елемент. Соленовите арсениди, образувани по време на взаимодействието с активните метали, се подлагат на водна хидролиза. Например, арсин (AsH₃) е токсичен, безцветен газ, без мирис.

Органометални съединения

Арсеникът е способен да формира различниорганометални съединения. Например, в края на 18-ти век, с дестилация с арсен оксид (3) калиев ацетат, се получава пушеща течност с неприятна миризма. Полученият продукт е наречен alarsin. В следващите изследвания е установено, че съдържа арсен.

В края на XIX век синтезирахаароматни арсини. Реакцията се извършва под действието на смес от арсен трихлорид и арил халид с метален натрий. Някои от тези продукти демонстрират антимикробни свойства. Към днешна дата, синтеза на десетки хиляди арсен органични вещества.

Приложение на арсен

Повече от половината от всички металисе използват под формата на различни съединения. В чиста форма практически не се използва. В малко количество се инжектира в сплавите на лагерите. Такива добавки имат положителен ефект върху твърдостта на крайния продукт, така че те са в търсенето при производството на електрически кабели и батерии.

Минималните дози арсеник допринасят за увеличаванетокорозионна устойчивост, подобряване на топлинната ефективност на месинг и мед. Ако този елемент не съдържа допълнителни примеси, той се нуждае от производство на полупроводникови устройства. За да ги създаде, арсеникът се слива с германий или силиций.

В допълнение, това е отлично сплавяванедобавка при създаването на стомани. Като ценна дюза, арсенът се нуждае и от цветна металургия. Дори при ниското му съдържание в сплавта е възможно да се подобри значително силата на произвеждания продукт. Арсенът увеличава течливостта на медта по време на леене, което улеснява получаването на жица.

Съществува и известен отрицателен ефект на този преходен метал върху производството. Неговото присъствие в рудата превръща процеса в вредно производство.

Сред различните интересуващи се арсенови съединенияпредставлява неговият тривалентен оксид. Понастоящем се използва в стъклария. Солите с индикатор +5 са търсени като антисептици. Този преходен елемент е едно от най-търсените в съвременното химическо производство, тъй като има двойни свойства в зависимост от средата на процеса.