ヒ素は何ですか？ 特長、性質及び用途

ヒ素 - 化学元素の窒素基（周期表の15族）。 菱面体結晶格子と、この灰色の金属光沢脆い物質（α-砒素）。 昇華したよう600°Cに加熱したとき。 冷却すると、蒸気、新しい修正 - イエローヒ素。 270°C以上のすべてのように黒ヒ素に動いています。

発見の歴史

このヒ素は、その化学元素の認識の前に長い知られていたという事実。 IV Cを。 BC。 電子。 アリストテレスは今鶏冠石、またはヒ素硫化されていると考えられている「sandarak」と呼ばれる物質、の話を聞きました。 そして、私世紀インチ 電子。 ₂ S ₃のように染料- Pliniy Starshy及びライターPedany Dioscorideはauripigmentを記載しました_。 中XIで。 n個。 電子。 3種類"ヒ素"白黄色_、（4 O _6）、および赤色_（2 S ₃など_）、（4としてS _4）が異なって_いました_。 アイテム自体は、おそらく最初の13世紀に単離し、アルス、また₂ S _3を石鹸と水で加熱したようとしても知られている場合、金属状物質の外観を指摘アルバートグレート。 しかし、自然科学者がいない、純粋なヒ素あったという事実に自信。 純粋の割り当ての最初の本当の証拠 化学元素は、 1649年に日付を記入されます。 ドイツの薬剤師Iogann Shrederは、一酸化炭素の存在下で、それを加熱し、ヒ素を用意しました。 後ニコラス・レムリ、フランスの医師および化学者は、酸化物、及びカリ石鹸の混合物を加熱することにより、この化学素子の形成を観察しました。 18世紀の初めまでに、ヒ素は、すでに独自の半金属として知られていました。

流行

地球の地殻と低ヒ素濃度は1.5 ppmでしたさ。 これは、土壌や鉱物中に発見されたとによる風や水の浸食に空気、水、土壌に入ることがあります。 さらに、要素が他のソースから大気に入ります。 空気中の火山噴火の結果は年間約3000。T砒素を解除されるように、微生物がT揮発性metilarsina年20千形成し、同じ期間での化石燃料の燃焼の結果として8万が割り当てられる。T.

そのようにもかかわらず - 必要な投与量は0.01 mg /日を超えないが猛毒、それは、いくつかの動物およびおそらくヒトのパワーの重要な成分です。

ヒ素は、水溶性または揮発性の状態に変換することは極めて困難です。 それは非常にモバイルであるという事実は、いずれかの場所での物質の大規模な濃度が表示されないことを意味します。 一方で、これは良いですが、他に - それは広がるしやすさは、ヒ素汚染が大きな問題となってきているという理由があります。 これは主に鉱業、溶融、通常は不動化学元素の移行、そして今ではその自然な濃度の場所ではないだけで見つけることができて、人間の活動に。

地殻中のヒ素の量は、トン当たり約5グラムです。 スペースでは、百万個のケイ素原子当たり4個の原子の濃度として推定されます。 この要素は、広く分布しています。 少量の天然の状態で存在しています。 典型的には、90から98パーセントの純度のヒ素の形成は、アンチモンや銀などの金属と一緒に起こります。 硫化物、ヒ化物、sulphoarsenidesと亜ヒ酸 - それのほとんどは、しかし、150の以上の異なる鉱物の一部です。 硫砒鉄鉱FeAsSは、最も一般的なよう-ベアリングミネラルの一つです。 他の一般的なヒ素化合物-鉱物は₃ AsSは_{4 4} S _4、2 S ₃として_{auripigment、loellingite} FEASよう鶏冠及び硫砒銅鉱₂銅_。 また、一般的な酸化ヒ素。 この材料のほとんどは、銅、鉛、コバルト、金鉱石の製錬の副産物です。

⁷⁵ -自然界では、ヒ素の唯一の安定同位体が存在します。 人工放射性同位元素の中で26.4時間のc半減期として^76をリリースしました。ヒ素-72、-74および-76は、医療診断に使用されています。

工業生産と使用

空気のアクセスせずに650〜700℃に加熱して調製した金属ヒ素硫砒鉄鉱。 酸素で加熱硫砒鉄鉱および他の金属鉱石場合、ASは容易に化合物の形でそれらと反応しやすく、また「白砒素」として知られている₄ O ₆として_、昇華。 酸化物蒸気を回収及び凝縮し、続いて昇華により再精製しました。 それは白いヒ素の炭素還元により生成されたほとんどのようにして得られました。

金属ヒ素の世界消費量は比較的小さい - 年間数百トン。 消費されるものの多くは、スウェーデンから来ています。 それは、その半金属の性質の冶金で使用されています。 それは溶融液滴の丸みを向上させてヒ素の約1％が、鉛ショットの製造に使用されます。 鉛に基づく軸受合金の特性は、それらが砒素の約3％が含まれている場合の熱的および機械的特性の両方を向上させることができます。 バッテリーでの使用に鉛合金焼戻しで、この化学元素の少量の存在とケーブル鎧。 小さな不純物が砒素増加耐食性、銅及び真鍮の熱的特性です。 青銅として純粋な元素の化学物質は、コーティングを塗布するためと花火で使用されています。 高度に砒素は、それが並びにダイオード、レーザー及びトランジスタでガリウム砒素（GaAs）の形で、シリコンとゲルマニウムと一緒に使用される半導体技術における用途を見出します。

化合物としては、

砒素原子価が3と5であり、そしてそれは-3から+5にいくつかの酸化状態を有するので、素子は、化合物の様々な種類を形成してもよいです。 最も重要な商業的に重要その 酸化物、塩基性 として₄ O ₆及び₂ O ₅のようである形態_。 一般に白色砒素として知ら亜ヒ酸化、 - 銅、鉛およびいくつかの他の金属の鉱石を焙焼副産物、ならびに硫化物鉱石および硫砒鉄鉱。 彼は他の化合物の大多数のための出発物質です。 また、それは、殺虫剤に使用される皮革用ガラス及び防腐剤の製造における薬剤の脱色に使用されます。 白砒素への酸化剤（例えば、硝酸）にさらされたとき五酸化二ヒ素が形成されています。 これは、殺虫剤、除草剤及び金属用接着剤の主成分です。

アルシンアルシン（AsH _3）、水素およびヒ素からなる毒性無色ガスは、 -別の既知の物質です。 また、ヒ素の水素と呼ばれる物質は、金属ヒ化物の加水分解、及び酸性溶液中のヒ素化合物からの金属回収することによって調製されます。 彼は、半導体のドーパントと軍の毒ガスなどのアプリケーションを発見しました。 土壌害虫制御を滅菌するために使用される農業、非常に重要砒素酸（H ₃ ASO _4）、ヒ酸鉛（PbHAsO _4）及びカルシウム砒酸の[Ca _{3（ASO 4）2]}です。

ヒ素 - 有機化合物を複数形成化学素子。 カコジル酸- Kakodinとして-AS（CH _{3）2（CH 3）2 は、}例えば、広く使用されてデシカント（乾燥剤）の調製に用いられます。 このような微生物によって引き起こさアメーバ赤痢などの特定の疾患の治療に使用される要素の複雑な有機化合物。

物理的性質

その物理的性質の面でヒ素は何ですか？ 最も安定した状態では、低い熱および電気伝導度をもつ脆性固体鋼灰色です。 ヒ素のより正確な特性評価 - としてのいくつかの形態は、金属のような、非金属への彼の割り当てですが。 そこ砒素の他のタイプがあり、それらは非常によく白リンP ₄と同様に_、4のような分子から成る、特に黄色準安定形態を検討されていません_。 613°Cの温度で、それが約800℃の温度に解離しない₄などの分子_として存在する蒸気としてヒ素昇華 ₂上の分子の完全な解離は、1700℃で行われます。

原子構造と結合を形成する能力

電子ヒ素式- 1S ² 2S ² 2P ⁶ 3S ² 3P ⁶ 3D ¹⁰ 4S ² 4P ^{3 -}代わりに両者の外殻の5個の電子を有する窒素、リンなどが、それは最後から二番目のシェル18個の電子の存在下でそれらは異なる又は8。 5 3D軌道を充填中コア内の10個の正電荷の添加は、多くの場合、電子雲と増加電気陰性要素の一般的な低下を引き起こします。 周期表中のヒ素は、明らかに、このパターンを実証する他のグループと比較することができます。 アルミニウム以外 - 例えば、一般亜鉛、マグネシウム及びガリウムよりも電気陰性であることが認められています。 ただし、以下のグループでは、この差は減少し、その多くは化学的証拠が豊富にもかかわらず、シリコンの事実はドイツの電気陰性度とは一致しません。 リンからヒ素への8から18の細胞膜へのこの移行は、電気陰性度を高めることができますが、それは議論の余地が。

外殻とPとの類似性は、それら三の形成することができることを示して 共有結合 付加的な非結合電子対の存在下で原子当たり。 酸化は、したがって相互の相対的な電気陰性度に応じて、+3または-3でなければなりません。 砒素の構造はまた、要素が5つの関係を形成することができるオクテットの拡張のために外部のd軌道を使用する可能性を示唆しています。 これは、唯一のフッ素と反応して実現されています。 原子におけるような複雑な化合物（電子供与介して）を形成するための自由電子対の存在は、リンおよび窒素よりはるかに小さく見えます。

ヒ素は、乾燥空気中で安定しているが、湿った黒酸化物で覆われています。 その蒸気は容易に燃焼₂ O ₃として形成されています_。 自由状態でのヒ素とは何ですか？ これは実質的に水、アルカリ及び非酸化性の酸にさらされず、状態+5に硝酸で酸化されます。 ヒ素以来ハロゲン、硫黄を反応させ、そして多くの金属は、ヒ化物を形成します。

分析化学

黄色雄黄25％塩酸溶液の作用下で沈殿した物質を定性的砒素を検出することができます。 同様のトレースは、通常月の試験によって検出することができるアルシンへの変換、によって決定されます。 アルシンを熱細管内のヒ素の黒いミラーを形成するために分解されます。 含浸させた方法Gutzeitプローブにより 塩化水銀 による水銀の析出に暗くアルシンの作用下。

ヒ素毒物学的な特性

細胞毒性およびその誘導体が広く非常に毒性アルシン及びその有機誘導体から単に比較的不活性であり、同様に、広い範囲で変化しています。 すなわち、ヒ素である、化学兵器（ルイサイト）と枯葉剤ブリスター剤（そのカコジル酸の5％、26％のナトリウム塩の水性混合物に基づいて、「エージェントブルー」）としての有機化合物の使用を述べています。

一般に、この化学元素の誘導体は、皮膚を刺激し、皮膚炎を起こします。 また、ヒ素含有粉塵の吸入からの保護をお勧めしますが、摂取したとき、ほとんどの中毒が発生します。 8時間の一日あたりのダストと同様の最大許容濃度は0.5 mg / ^m3です。 アルシン用量について百万分の0.05部に縮小されています。 梅毒に対する最初の成功した薬物 - 除草剤および殺虫剤などの化学元素の化合物の使用に加えて、薬理学におけるヒ素アプリケーションはsalvarsanを得ました。

健康への影響

ヒ素は、最も毒性の強い元素の一つです。 化学の無機化合物は、少量で自然に発見しました。 ユーザーは食料、水や空気を通ってヒ素に曝露することができます。 露光はまた、汚染された土壌または水と皮膚の接触時に発生する可能性があります。

ヒ素含有量は、食品では非常に低いです。 彼らは、彼らが住んでいる水の化学的能動素子を吸収するので、魚介類におけるそのレベルは、非常に高くなることがあります。 魚中の無機ヒ素、かなりの量は、人間の健康に危険かもしれません。

物質の影響も、彼らと仕事それらで処理された木材で建ての家に住んで、過去に農薬を使用農地、上の人々の対象となっています。

無機ヒ素は、胃や腸の炎症など様々な健康影響を引き起こす可能性があり、赤と白の血液細胞、皮膚の変化、及び肺の炎症の生産を減少させました。 この物質のかなりの量の吸収が、特に皮膚癌、肺癌、肝臓やリンパ系の癌を発症する可能性を高めることができたとします。

無機ヒ素の非常に高濃度では感染症、心の問題と脳の損傷に対する抵抗を下げ、不妊、女性で流産、皮膚炎の原因です。 さらに、この化学元素は、DNAを損傷することが可能です。

致死量白いヒ素は100 mgです。

要素または癌、またはの有機化合物が発生しない遺伝コードに損傷を与えるが、高用量は、腹部に神経障害や痛みを引き起こすなど、人間の健康に害を引き起こす可能性があります。

プロパティとして

基本的な化学的およびヒ素以下の物性：

• 原子番号 - 33。
• 原子量 - 74.9216。
• 融点灰色カビ - 36気圧の圧力で814°C。
• 密度灰色カビ- 5.73グラム/ cm ³で 14℃で、
• 18℃で2.03グラム/ cm ³の-黄色フォームの密度
• 電子ヒ素式- 1Sの2S 3P ⁶ 3D ¹⁰ 4S ² 4P ^{₃ 2 2} 2P ⁶ 3S _^2。
• 酸化状態 - -3、+3、+5。
• ヒ素の価数 - 3、5。