Arseno oksidacijos laipsniai: arseno cheminės savybės

Prieš pradedant svarstyti oksidacijos būsenąarseno, mes atskleisime savo poziciją periodinėje lentelėje ir struktūros ypatybes. Be to, pavadinkime pagrindines šio cheminio elemento fizines ir chemines savybes.

Pozicija PS

Pagrindinės arseno oksidacijos būsenos, cheminėssavybės, taikymas - visa tai galima išmokti žvelgiant į elemento vietą Mendelejevo periodinėje sistemoje. Arsenas yra penktojoje grupėje, pagrindinis pogrupis yra azoto šeimos narys. Jo santykinė atominė masė yra 74,9216. Pagrindiniai arseno oksidacijos laipsniai yra susiję būtent su grupe, kurioje ji yra SS. Šis elementas turi 33 serijos numerį. Energijos lygių skaičius atitinka laikotarpio, kuriame yra elementas, skaičių, jis lygus keturiems.

Apsvarstykite elektronų išdėstymą kiekvienameatomo apvalkalas. Pirmuoju energijos lygiu yra tik du susietieji elektronai, antrame korpuse užima aštuonios dalelės: 2s ir 6p. Trečiajame lygyje, be jų, yra dešimt d-elektronų, ty tik 18 dalelių. Išorinis energijos lygis yra 2s-elektronas, taip pat trys nesuporuoti p-elektronai. Tai yra valentingųjų elektronų skaičius, kuris nustato galimus arseno oksidacijos laipsnius.

Istorijos puslapiai

Arsenas priskiriamas penkioms "alcheminėms"elementai, žinomi nuo viduramžių. Įdomus dalykas yra tai, kad keturi iš jų yra penktojoje PS grupėje. Tomis dienomis niekas nežinojo, kaip nustatyti arseno oksidacijos laipsnį, tačiau jo junginiai buvo sėkmingai naudojami vaistams gaminti, dažams kurti.

Po akmens amžiaus pakeitę bronzos amžių žmonėsSužinojo, kaip pagaminti šį lydinį su ypatingomis savybėmis. Pasirodo, kad tai sudarė iki 7 procentų arseno ir 3 proc skardos. Mokslininkai mano, kad kai pirmą lydymo bronzos vietoj malachitas, turintys žalią spalvą, klaidingai buvo žalia vario-arseno sulfidų klasės mineralas.

Nuostabus spektaklio sukurtas lydinys tapo populiarus tarp senovės meistrų. Jie konkrečiai ieško gamtos mineralų, kuriuose yra šios medžiagos.

Arseno oksidacijos laipsniai tokiuose junginiuosetipo teigiamas, atitinka aukštesnę valenciją. Norėdami identifikuoti sulfidus, kuriuose yra arseno, mineralinis šildomas. Tam tikro česnako kvapo išvaizda yra arseno buvimo junginyje patvirtinimas. Palaipsniui iš lydymo arseno bronzos atsisakoma. Tarp gamybos nutraukimo priežasčių mokslininkai vadina nuolatinį magistro apsinuodijimą darbe.

Natūralios mineralinės medžiagos

Atsižvelgiant į mineralinės medžiagos forma mes svarstomežinomas nuo seniausių laikų. Pavyzdžiui, 3 arseno oksidacijos būsena senovės Kinijoje žinoma kaip "mano dulkės". Aristotelis apibūdino mineralinį sandaraką, kuris yra arseno sulfidas. Iš lotynų kalbos vertimo, jo pavadinimas skamba kaip "auksiniai dažai". Jis naudojamas tolimiausiais laikais kaip geltonas dažiklis.

Vienuolikto amžiaus alchemikaiskirtingos šios medžiagos rūšys. Arseno oksidacijos laipsniai šiuose produktuose esančiuose junginiuose atitinka grupės numerį. Baltas arsenas vadinamas šešiavalenčiu oksidu, geltona buvo vadinama sulfidu, o raudona - As4S4 (tetrasulfidas tetrashyyaka).

Baltasis variantas buvo gautas sublimuojant priemaišasvario rūdų deginimo procesas, kuris apima arseną. Kaip kondensatas iš dujinės būsenos, arseno oksidas išsiskiria kaip baltas nuosėdos. Nuo seniausių laikų jis buvo naudojamas kaip kenkėjų naikinimo priemonė.

XIII amžiuje Albertas Didysisgaunama metalo medžiaga. Jis šildo geltoną arseną su muilu. Medžiaga, gaunama dėl sąveikos, nepatvirtino septynių metalų "mistinio ryšio" su planetomis. Galbūt dėl ​​to, kad senieji alchemikai atskleidė prieštaravimą, arsenas buvo laikomas "neteisėtu" elementu. Būtent šiais tolimais laikais buvo atskleistas jos sugebėjimas suteikti varį baltąja spalva, dėl kurios ji tapo žinoma kaip priemonė "balinimo Venus".

Kaip atskira medžiaga, taicheminis elementas buvo identifikuotas tik septyniolikto amžiaus viduryje. Vokiečių vaistininkas Johann Schroederis pavyko ją izoliuoti, turinti cheminį sumažinti anglies oksidų. Po tam tikro laiko, tai pavyko išgryninti Nicoletu LEMAIRE metalo šildymo ir toliau kalis muilas, arseno oksido. 18 amžiuje, šis metalas buvo žinomas kaip neįprastas "pusiau".

XVIII a. Pabaigoje Švedijos chemikas K. V. Scheele gavo arseno rūgštį, kurioje pasireiškia didžiausias arseno oksidacijos laipsnis: +5. Devynioliktame amžiuje buvo identifikuoti arseno turinčios organinės medžiagos.

Būti gamta

Didžiausias ir mažiausias arseno oksidacijos laipsnispasireiškia jo natūraliais junginiais. Žemės plutoje šio elemento koncentracija neviršija 5 gramų tonai. Daugelyje mineralų jis yra kartu su nikeliu, kobaltu, variu, geležimi.

Šiuo metu apie du šimtusįvairios natūralios mineralinės medžiagos, įskaitant cheminį elementą, kurį mes svarstome. Atsižvelgiant į tai, kad jie rodo didesnį ir žemesnį arseno oksidacijos laipsnį, jie yra skirtingi. Pavyzdžiui, kartu su stibiu, arsenas turi neigiamą oksidacijos būseną. Atsižvelgiant į tai, kad šis metalas turi mažą elektroenergetiškumą, mažiausias arseno oksidacijos laipsnis yra -3. Šis rodiklis būdingas arsenidams, taip pat mineraliniam almonitui.

Dauguma junginių su arseno metalais, atsižvelgiant į specifinę sudėtį, yra intermetaliniai junginiai, apibūdinti kintama jo sudėtimi.

Arsenidų charakteristikos

Arsenidai būdingi kelių turiniumetalai, turintys panašią kristalų grotelių struktūrą. Šie mineralai būdingi metalo blizgesiu, jie yra nepermatomi, šiek tiek kietos.

Kaip natūralių arsenidų pavyzdžių galima laikytis šių junginių:

• lellingitas, panašus į piritą;
• nikelis, vadinamas nikelio raudonuoju pirolidu;
• langisite;
• oreonitas;
• sperrylitas.

Tai, žinoma, nėra išsamus sąrašaspanašios mineralinės medžiagos - šiuo metu yra apie dvidešimt penkių tokių junginių. Tarp dažniausiai pasitaikančių dalykų galima paminėti arsenopiritą, vadinamą arseno piritu. Tai produktas, gautas pakeičiant sieros atomus piridu arseno. Šios rūšies junginiai, kurių metu didžiausias arseno oksidacijos laipsnis neparodomas, vadinamas sulfosalatais.

Jų analogai mano kobalto spindesį,gersdorfite, enargite, taip pat prustite. Pastaroji yra svarbi sidabro rūda, esanti viršutiniame brangiųjų venų sluoksnyje. Sudėtingos sulfosalidų sudėtyje gali būti platininės grupės tauriųjų metalų. Tarp jų susidomėjimą atstovauja irarizas, taip pat orsitas. Savo sudėtyje yra retųjų metalų, naudojamų kaip puikūs katalizatoriai organiniuose ir neorganiniuose sintezuose.

Didžiausias arseno oksidacijos laipsnispasireiškia natūraliais sulfidais. Pvz., Oranžinio geltonojo dimorfito, kuris yra arseno sulfidas (5). Praėjusio šimtmečio trisdešimtmečiuose pietinėje Verkhoyansko sritį buvo rasta natūralių auripigmento užteršimų, tarp jų ir trivalenčio arseno sulfido. Aptiktų kristalų dydis siekė 60 centimetrų, o svoris buvo 30 kilogramų.

Arsenatų charakteristikos

Galimi arseno oksidacijos laipsniaiapsvarstykite druskos pavyzdį. Taigi, arseno rūgšties junginiai, vadinami arsenatais, rodo didžiausią šio metalo vertę: +5. Kaip tokių junginių pavyzdį mes suteikiame eritriną, kuris turi ryškiai rausvos spalvos. Ši druska vadinama kobalto spalva, ji turi formulę Co3 (AsO4) 2 * 8H₂O. Taip pat galima pažymėti, kad rusvai raudonos atspalvio benzino (Ce, La, Nd) ArO₄.

Švedijos centre Langbanageležies ir mangano karjeruose, kur aptikta ir apibūdinta apie penkiasdešimt skirtingų arsenatų. Šie junginiai buvo susidarę arseno rūgšties sąveika su mangano hidroksidu (2) esant žemai temperatūrai.

Kokios yra arsenatų oksidacijos būsenosArsenas Šių druskų charakteristikos patvirtina, kad juose yra sieros. Nepaisant to, kad nėra pramoninių pritaikymų, jų estetinė išvaizda leidžia jiems kurti mineraloginius kolekcijas.

Įdomi istorija yra kupfernikelis, kurisatitinka nikelio mineralą. Viduramžių vokiečių kalnakasių Nikelis vadinamas kalnų piktybine dvasia, o "netikrojo vario" vadinamas "kupfernickel". Masters atskleidė šio mineralo vario raudonųjų kristalų išorinį panašumą su vario rūdais. Jie buvo naudojami stiklo gamyboje, kad gautas produktas būtų žalias atspalvis. Tik XVIII a. Viduryje mineralogistui Axelui Kronstedtui pavyko išgauti iš šio mineralo nikelį.

Būsto savitumai gamtoje

Arsenas yra būdingas aukšta inercija,todėl ją galima rasti gimtojoje valstybėje. Panašus metalo kompozicijoje yra nuo dviejų iki šešiolikos procentų priemaišų, daugiausia jie bus sidabras, geležis, kobaltas, nikelis. Mūsų šalyje geologai atrado vietinį arseną Amūro regione, Transbaikalijoje.

Jis gali būti rastas uolose, mineraluose ir augaluose, todėl jį teisėtai dažnai vadina visur esančiu elementu.

Koks yra maksimalus ir minimalus laipsnisarseno oksidacija? Didžiausia vertė atitinka grupę, kurioje yra šis elementas, ir yra +5. Tai būdinga junginiams, kuriuose jis turi sumažėjusių savybių. Daugiau detalių apie šio unikalaus metalo prijungimą bus laikoma vėliau.

Visame pasaulyje arsenas yra labai nevienodai paskirstytas. Priežastis yra litosferos formavimas, taip pat desorbcijos ir sorbcijos procesai, vykstantys nuosėdinėse uolienose ir dirvožemiuose.

Dėl puikios šio metalo tirpumo vandenyje, jis lengvai migruojasi. Pvz., Drėgnas klimatas išplaunamas iš dirvožemio, po to eina kartu su požeminiais vandenimis ir upėmis.

Fiziologiniai veiksmai

Dideliuose kiekiuose arsenas yramineraliniai vandenys. Yra tam tikri šio metalo turinio standartai. Jei leistinosios vertės viršijamos, kyla rimta grėsmė kenkimui žmogaus kūnui. Cheminių tyrimų metu nustatyta, kad arsenas gali būti įvairių formų natūraliu vandeniu. Koks turėtų būti arseno oksidacijos būsenas? Rūgštyje esančių junginių savybės patvirtina, kad metalas yra arseno rūgšties tirpalas.

Gyvybėje esančio arseno yra apie 6 mg vienamkg. Dalis jūros dumblių gali kaupti minėtą medžiagą tokiu laipsniu, kad jis gali būti pavojingas žmogaus organizmui. Kai kurios jų rūšys, randamos Azijos šalyse, gali daugintis grynu rūgšties tirpalu. Jie naudojami kaip žiurkių kontrolės priemonė. Žmogaus smegenų audiniuose, taip pat jo raumenyse yra pakankamas šio metalo kiekis. Be to, jis yra nagų plokštelėse, kaupiasi plaukuose.

Fizinės charakteristikos

Nepaisant to, kad atrodo arsenasmetalo, jis taip pat turi nemetalines savybes. Pavyzdžiui, jis negali sudaryti druskos su sieros rūgštimi, veikdamas kaip rūgščių formavimo elementas. Arsenas gali egzistuoti įvairiais allotropiniais modifikacijomis, primenančiais fosforą. Stabiliausias yra pilkasis arsenas, kuris, kaitinant, sublime kaip jodas.

Pagal elektrinį laidumą, šis pakeitimasduoda variui, bet viršija gyvsidabrį. Aušinant arseno garus, galite gauti minkštą skaidraus geltonumo atspalvio medžiagą, panašią į geltoną fosforą. Šildymo procese jis virsta kita šio cheminio elemento allotropine modifikacija.

Kai stiklui kaupiasi arseno garai, galima pastebėti veidrodinės plėvelės išvaizdą.

Arseno junginiai

Arseno oksidacijos laipsnis aukštame oksideyra +5, tai atitinka jos aukštąjį valenciją. Tačiau tam tikro metalo garuose sublimuojant drėgname ore, jo arseno anhidrido As2O₃. Iš esmės tokia forma yra tokio elemento oksidas. Šis oksidas pasižymi amfoterinėmis cheminėmis savybėmis.

Oksidacijos proceso metu jis virsta didesniu oksidu, kur arsenas rodo oksidacijos laipsnio +5 vertę.

Grynas metalas oksiduojamas praskiestu azoto rūgštimi į orto-arseno rūgštį H₃AsO₃, kuriame jis turi 3 valentingumą. Remiantis savo cheminėmis galimybėmis, ji laikoma vidutinio stiprumo rūgštimi, panašią į boro rūgštį. Druskos laikomos arsenitais, kurie rodo ryškias atsinaujinimo savybes.

Chloride metalas turi oksidacijos būseną +3,veikiantis kaip tipiškas metalo elementas. Sinoniniai arsenidai, susidarę sąveikos su aktyviaisiais metalais metu, yra vandeninio hidrolizės būdu. Pavyzdžiui, Arsine (AsH₃) yra toksiškas, bespalvis dujų, bekvapių.

Organometaliniai junginiai

Arsenas gali susidaryti įvairiusorganometaliniai junginiai. Pavyzdžiui, XVIII a. Pabaigoje, distiliuojant arseno oksidu (3) iš kalio acetato, buvo gautas rūkantis skystis su nemaloniu kvapu. Gautas produktas vadinamas alarzinu. Vėlesniuose tyrimuose nustatyta, kad jame yra arseno.

XIX a. Pabaigoje sintezuotaaromatiniai arsinai. Reakcija vykdoma taikant arseno trichlorido ir arilhalogenidu mišinį su metaliniu natriu. Kai kurie iš šių produktų parodė antimikrobines savybes. Iki šiol atliekama dešimčių tūkstančių organinių chloro junginių sintezė.

Arseno naudojimas

Daugiau nei pusė viso metalonaudojami įvairių junginių pavidalu. Jos gryna forma praktiškai nenaudojama. Nedideliu kiekiu jis įleidžiamas į guolio lydinius. Tokie priedai turėti teigiamos įtakos gatavo produkto kietumo, todėl jie reikalingi elektros kabelius ir baterijas.

Minimalios arseno dozės prisideda prie padidėjimoatsparumas korozijai, pagerinti žalvario ir vario šiluminę charakteristiką. Jei šiame elemente nėra papildomų priemaišų, tai yra paklausa puslaidininkių įtaisų gamyboje. Norėdami juos sukurti, arsenas yra sulietas su germanu ar siliciu.

Be to, tai puikus legiravimaspriedas kuriant plieną. Arsenas, kaip vertingas purkštukas, taip pat reikalingas spalvotųjų metalų apdirbime. Net esant mažam lydinio kiekiui, galima gerokai padidinti pagamintą gaminį. Arsenas padidina vario sklaidumą liejimo metu, todėl lengviau gauti laidą.

Taip pat yra ir tam tikras neigiamas šio pereinamojo metalo poveikis gamybai. Jo buvimas rūdoje paverčia procesą žalinga gamyba.

Tarp įvairių įdomių arseno junginiųreiškia trivalentį oksidą. Šiuo metu jis naudojamas stiklo dirbinių gamyboje. Druskos su +5 rodikliu yra itin populiarios kaip antiseptikai. Šis pereinamojo elementas yra vienas iš labiausiai paplitusių šiuolaikinės chemijos produkcijos, nes jis turi dvigubą savybes, priklausančias nuo proceso aplinkos.