التعريف، الصيغة، الخصائص. ما هو الزرنيخ؟ خصائص وخصائص وتطبيقات الزرنيخ في الجدول الدوري لمندليف

الزرنيخ هو عنصر كيميائي من مجموعة النيتروجين (المجموعة 15 من الجدول الدوري). وهي مادة رمادية معدنية وهشة (α-الزرنيخ) مع شبكة بلورية معينة السطوح. عند تسخينه إلى 600 درجة مئوية، يتسامى. عندما يتم تبريد البخار، يظهر تعديل جديد - الزرنيخ الأصفر. فوق 270 درجة مئوية، تتحول جميع أشكال As إلى الزرنيخ الأسود.

تاريخ الاكتشاف

كان الزرنيخ معروفًا قبل فترة طويلة من التعرف عليه كعنصر كيميائي. في القرن الرابع. قبل الميلاد ه. ذكر أرسطو مادة تسمى سانداراك، والتي يعتقد الآن أنها كانت ريجار، أو كبريتيد الزرنيخ. وفي القرن الأول الميلادي. ه. وصف الكاتبان بليني الأكبر وبيدانيوس ديوسقوريدس الأوربيمنت - الصبغة بأنها 2S3. في القرن الحادي عشر ن. ه. كان هناك ثلاثة أنواع من "الزرنيخ": الأبيض (As 4 O 6)، والأصفر (As 2 S 3)، والأحمر (As 4 S 4). ربما تم عزل العنصر نفسه لأول مرة في القرن الثالث عشر بواسطة ألبرتوس ماغنوس، الذي لاحظ ظهور مادة تشبه المعدن عندما تم تسخين الزرنيخ، وهو اسم آخر لـ As 2 S 3، بالصابون. ولكن ليس من المؤكد أن هذا العالم الطبيعي حصل على الزرنيخ النقي. يعود أول دليل حقيقي على العزلة النقية إلى عام 1649. قام الصيدلي الألماني يوهان شرودر بتحضير الزرنيخ عن طريق تسخين أكسيده في وجود الفحم. وفي وقت لاحق، لاحظ نيكولا ليميري، وهو طبيب وكيميائي فرنسي، تكوين هذا العنصر الكيميائي عن طريق تسخين خليط من أكسيده والصابون والبوتاس. بحلول بداية القرن الثامن عشر، كان الزرنيخ معروفًا بالفعل بأنه شبه معدن فريد من نوعه.

انتشار

وفي القشرة الأرضية يكون تركيز الزرنيخ منخفضًا ويبلغ 1.5 جزء في المليون. وهو موجود في التربة والمعادن ويمكن إطلاقه في الهواء والماء والتربة من خلال تآكل الرياح والمياه. بالإضافة إلى ذلك، يدخل العنصر إلى الغلاف الجوي من مصادر أخرى. نتيجة للانفجارات البركانية، يتم إطلاق حوالي 3 آلاف طن من الزرنيخ في الهواء سنويًا، وتنتج الكائنات الحية الدقيقة 20 ألف طن من الميثيلارسين المتطاير سنويًا، ونتيجة لاحتراق الوقود الأحفوري يتم إطلاق 80 ألف طن على مدار العام. الفترة نفسها.

على الرغم من أنه سم قاتل، إلا أنه عنصر مهم في النظام الغذائي لبعض الحيوانات، وربما البشر، على الرغم من أن الجرعة المطلوبة لا تتجاوز 0.01 ملغم / يوم.

من الصعب للغاية تحويل الزرنيخ إلى حالة قابلة للذوبان في الماء أو متطايرة. وحقيقة أنها متحركة تمامًا تعني أن تركيزات كبيرة من المادة لا يمكن أن تظهر في أي مكان واحد. من ناحية، يعد هذا أمرًا جيدًا، ولكن من ناحية أخرى، فإن سهولة انتشاره هي السبب في أن التلوث بالزرنيخ أصبح مشكلة أكبر. بسبب النشاط البشري، وخاصة من خلال التعدين والصهر، يهاجر العنصر الكيميائي غير المتحرك عادة ويمكن العثور عليه الآن في أماكن أخرى غير تركيزه الطبيعي.

وتبلغ كمية الزرنيخ الموجودة في القشرة الأرضية حوالي 5 جرام لكل طن. وفي الفضاء يقدر تركيزه بـ 4 ذرات لكل مليون ذرة سيليكون. هذا العنصر منتشر على نطاق واسع. توجد كمية صغيرة منه في حالته الأصلية. وكقاعدة عامة، توجد تكوينات الزرنيخ ذات نقاء 90-98٪ مع معادن مثل الأنتيمون والفضة. ومع ذلك، يتم تضمين معظمه في أكثر من 150 معدنًا مختلفًا - الكبريتيدات والزرنيخيدات والسلفوارسينيدات والزرنيخات. يعد Arsenopyrite FeAsS أحد أكثر المعادن المحتوية على المادة شيوعًا. مركبات الزرنيخ الشائعة الأخرى هي معادن رغارجار As 4 S 4، والأوربيمنت As 2 S 3، واللينجيت FeAs 2، والإنارجيت Cu 3 As S 4. أكسيد الزرنيخ شائع أيضًا. معظم هذه المادة هي نتيجة ثانوية لصهر خامات النحاس والرصاص والكوبالت والذهب.

في الطبيعة، لا يوجد سوى نظير واحد مستقر للزرنيخ - 75 As. ومن بين النظائر المشعة الاصطناعية، يبرز 76 كما هو الحال مع عمر النصف البالغ 26.4 ساعة، ويستخدم الزرنيخ 72 و-74 و-76 في التشخيص الطبي.

الإنتاج الصناعي والتطبيق

يتم الحصول على الزرنيخ المعدني عن طريق تسخين الزرنيخ بيريت إلى 650-700 درجة مئوية دون وصول الهواء. إذا تم تسخين الزرنيخ البيريت وغيره من الخامات المعدنية مع الأكسجين، فإنه يتحد معه بسهولة ويشكل بسهولة تسامي مثل 4 O 6، المعروف أيضًا باسم "الزرنيخ الأبيض". يتم جمع بخار الأكسيد وتكثيفه، ثم تنقيته لاحقًا بالتسامي المتكرر. يتم إنتاج معظم As عن طريق اختزاله بالكربون من الزرنيخ الأبيض الذي يتم الحصول عليه بهذه الطريقة.

الاستهلاك العالمي لمعدن الزرنيخ صغير نسبيًا - بضع مئات من الأطنان فقط سنويًا. معظم ما يتم استهلاكه يأتي من السويد. يتم استخدامه في علم المعادن بسبب خصائصه المعدنية. يتم استخدام حوالي 1% من الزرنيخ في إنتاج رصاص الرصاص لأنه يحسن استدارة القطرة المنصهرة. تتحسن خصائص السبائك الحاملة القائمة على الرصاص حرارياً وميكانيكياً عندما تحتوي على حوالي 3٪ من الزرنيخ. إن وجود كميات صغيرة من هذا العنصر الكيميائي في سبائك الرصاص يؤدي إلى تصلبها لاستخدامها في البطاريات ودروع الكابلات. تزيد شوائب الزرنيخ الصغيرة من مقاومة التآكل والخصائص الحرارية للنحاس والنحاس. في شكله النقي، يستخدم العنصر الكيميائي As في طلاء البرونز وفي الألعاب النارية. للزرنيخ عالي النقاء تطبيقات في تكنولوجيا أشباه الموصلات، حيث يتم استخدامه مع السيليكون والجرمانيوم، وفي شكل زرنيخيد الغاليوم (GaAs) في الثنائيات والليزر والترانزستورات.

كاتصالات

نظرًا لأن تكافؤ الزرنيخ هو 3 و5، وله نطاق من حالات الأكسدة من -3 إلى +5، فيمكن للعنصر تكوين أنواع مختلفة من المركبات. وأهم أشكاله ذات الأهمية التجارية هي As 4 O 6 و As 2 O 5 . أكسيد الزرنيخ، المعروف باسم الزرنيخ الأبيض، هو نتيجة ثانوية لتحميص خامات النحاس والرصاص وبعض المعادن الأخرى، وكذلك خامات الزرنيخبيريت والكبريتيد. وهي المادة الأولية لمعظم المركبات الأخرى. كما أنه يستخدم في المبيدات الحشرية، كعامل إزالة اللون في إنتاج الزجاج، وكمادة حافظة للجلود. يتشكل خامس أكسيد الزرنيخ عندما يتعرض الزرنيخ الأبيض لعامل مؤكسد (مثل حمض النيتريك). وهو المكون الرئيسي في المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب والمواد اللاصقة المعدنية.

الأرسين (AsH 3)، وهو غاز سام عديم اللون يتكون من الزرنيخ والهيدروجين، هو مادة أخرى معروفة. يتم الحصول على المادة، التي تسمى أيضًا هيدروجين الزرنيخ، عن طريق التحلل المائي للزرنيخيدات المعدنية واختزال المعادن من مركبات الزرنيخ في المحاليل الحمضية. وقد وجد استخدامه كمادة إشابة في أشباه الموصلات وكعامل حربي كيميائي. وفي الزراعة، يعتبر حمض الزرنيخ (H 3 AsO 4) وزرنيخات الرصاص (PbHAsO 4) وزرنيخات الكالسيوم [Ca 3 (AsO 4) 2]، التي تستخدم لتعقيم التربة ومكافحة الآفات، ذات أهمية كبيرة.

الزرنيخ هو عنصر كيميائي يشكل العديد من المركبات العضوية. على سبيل المثال، يتم استخدام الكاكودين (CH 3) 2 As−As(CH 3) 2 في تحضير حمض الكاكوديلك المجفف (عامل التجفيف) المستخدم على نطاق واسع. تستخدم المركبات العضوية المعقدة للعنصر في علاج بعض الأمراض، مثل الزحار الأميبي الناتج عن الكائنات الحية الدقيقة.

الخصائص الفيزيائية

ما هو الزرنيخ من حيث خصائصه الفيزيائية؟ في حالته الأكثر استقرارًا، يكون مادة صلبة هشة ذات لون رمادي فولاذي مع موصلية حرارية وكهربائية منخفضة. على الرغم من أن بعض أشكال As تشبه المعدن، إلا أن تصنيفها على أنها غير معدنية يعد وصفًا أكثر دقة للزرنيخ. هناك أشكال أخرى من الزرنيخ، لكنها لم تتم دراستها بشكل جيد، وخاصة الشكل الأصفر شبه المستقر، الذي يتكون من 4 جزيئات، مثل الفوسفور الأبيض P 4 . يتصاعد الزرنيخ عند درجة حرارة 613 درجة مئوية، ويوجد على شكل بخار على شكل 4 جزيئات، لا تنفصل حتى درجة حرارة حوالي 800 درجة مئوية. يحدث التفكك الكامل إلى جزيئين عند درجة حرارة 1700 درجة مئوية.

التركيب الذري والقدرة على تكوين الروابط

الصيغة الإلكترونية للزرنيخ - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 - تشبه النيتروجين والفوسفور من حيث وجود خمسة إلكترونات في الغلاف الخارجي، ولكنها تختلف عنهم في وجود 18 إلكترونًا في الغلاف قبل الأخير قذيفة بدلا من اثنين أو ثمانية. إن إضافة 10 شحنات موجبة إلى النواة أثناء ملء المدارات الخمسة ثلاثية الأبعاد غالبًا ما يؤدي إلى انخفاض إجمالي في السحابة الإلكترونية وزيادة في السالبية الكهربية للعناصر. ويمكن مقارنة الزرنيخ الموجود في الجدول الدوري بالمجموعات الأخرى التي توضح هذا النمط بوضوح. على سبيل المثال، من المقبول عمومًا أن الزنك أكثر سالبية كهربية من المغنيسيوم، والجاليوم أكثر من الألومنيوم. ومع ذلك، في المجموعات اللاحقة يتناقص هذا الاختلاف، ولا يتفق الكثيرون على أن الجرمانيوم أكثر سالبية كهربية من السيليكون، على الرغم من وفرة الأدلة الكيميائية. قد يؤدي انتقال مماثل من الغلاف المكون من 8 إلى 18 عنصرًا من الفوسفور إلى الزرنيخ إلى زيادة السالبية الكهربية، لكن هذا لا يزال مثيرًا للجدل.

يشير التشابه بين الغلاف الخارجي لـ As وP إلى أنهما يمكن أن يشكلا 3 لكل ذرة في وجود زوج إلكترون إضافي غير مرتبط. ولذلك يجب أن تكون حالة الأكسدة +3 أو -3، اعتمادًا على السالبية الكهربية المتبادلة النسبية. يشير هيكل الزرنيخ أيضًا إلى إمكانية استخدام المدار الخارجي d لتوسيع الثماني، مما يسمح للعنصر بتكوين 5 روابط. ويتحقق فقط عند التفاعل مع الفلور. إن وجود زوج إلكترون حر لتكوين مركبات معقدة (من خلال التبرع بالإلكترون) في الذرة أقل وضوحًا منه في الفوسفور والنيتروجين.

الزرنيخ مستقر في الهواء الجاف، لكنه يتحول إلى أكسيد أسود في الهواء الرطب. تحترق أبخرتها بسهولة وتتكون على شكل 2O3. ما هو الزرنيخ الحر؟ لا يتأثر عمليا بالماء والقلويات والأحماض غير المؤكسدة، ولكنه يتأكسد بحمض النيتريك إلى حالة +5. تتفاعل الهالوجينات والكبريت مع الزرنيخ، وتشكل العديد من المعادن الزرنيخيدات.

الكيمياء التحليلية

يمكن الكشف عن مادة الزرنيخ نوعياً على شكل أوربيمنت أصفر يترسب تحت تأثير محلول 25% من حمض الهيدروكلوريك. يتم تحديد آثار As عادة عن طريق تحويلها إلى الزرنيخ، والتي يمكن اكتشافها باستخدام اختبار مارش. يتحلل الزرنيخ حرارياً ليشكل مرآة سوداء للزرنيخ داخل أنبوب ضيق. وفقا لطريقة Gutzeit، فإن العينة المشربة بالزرنيخ تصبح داكنة بسبب إطلاق الزئبق.

الخصائص السمية للزرنيخ

تختلف سمية العنصر ومشتقاته بشكل كبير، من الزرنيخ شديد السمية ومشتقاته العضوية إلى ببساطة As، وهو خامل نسبيًا. يتم إثبات ماهية الزرنيخ من خلال استخدام مركباته العضوية كعوامل حربية كيميائية (لويزيت) ومنتفخة ومزيلة للأوراق (العامل الأزرق يعتمد على خليط مائي من 5٪ حمض الكاكوديلك و 26٪ من ملح الصوديوم).

وبشكل عام فإن مشتقات هذا العنصر الكيميائي تهيج الجلد وتسبب التهاب الجلد. يوصى أيضًا بالحماية من استنشاق الغبار المحتوي على الزرنيخ، ولكن معظم حالات التسمم تحدث عن طريق الابتلاع. الحد الأقصى المسموح به لتركيز كما هو الحال في الغبار خلال يوم عمل مدته ثماني ساعات هو 0.5 ملجم/م3. بالنسبة للأرسين، يتم تقليل الجرعة إلى 0.05 جزء في المليون. وبالإضافة إلى استخدام مركبات هذا العنصر الكيميائي كمبيدات الأعشاب والمبيدات الحشرية، فإن استخدام الزرنيخ في علم الصيدلة مكن من الحصول على السلفارسان، وهو أول دواء ناجح ضد مرض الزهري.

التأثيرات الصحية

الزرنيخ هو أحد العناصر الأكثر سمية. توجد المركبات غير العضوية لهذه المادة الكيميائية بشكل طبيعي بكميات صغيرة. يمكن أن يتعرض الناس للزرنيخ من خلال الطعام والماء والهواء. قد يحدث التعرض أيضًا من خلال ملامسة الجلد للتربة أو الماء الملوث.

الأشخاص الذين يعملون به، ويعيشون في منازل مبنية من الخشب المعالج به، وفي الأراضي الزراعية التي استخدمت فيها المبيدات الحشرية في الماضي، هم أيضًا عرضة للتعرض.

يمكن أن يسبب الزرنيخ غير العضوي مجموعة متنوعة من الآثار الصحية لدى البشر، مثل تهيج المعدة والأمعاء، وانخفاض إنتاج خلايا الدم الحمراء والبيضاء، وتغيرات الجلد، وتهيج الرئة. ويشتبه في أن تناول كميات كبيرة من هذه المادة قد يزيد من فرص الإصابة بالسرطان، وخاصة سرطان الجلد والرئتين والكبد والجهاز اللمفاوي.

التركيزات العالية جدًا من الزرنيخ غير العضوي تسبب العقم والإجهاض لدى النساء، والتهاب الجلد، وانخفاض مقاومة الجسم للعدوى، ومشاكل في القلب وتلف الدماغ. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذا العنصر الكيميائي أن يلحق الضرر بالحمض النووي.

الجرعة المميتة من الزرنيخ الأبيض هي 100 ملغ.

المركبات العضوية للعنصر لا تسبب السرطان أو تلف الشفرة الوراثية، ولكن الجرعات العالية يمكن أن تضر بصحة الإنسان، على سبيل المثال، تسبب اضطرابات عصبية أو آلام في البطن.

خصائص كما

الخصائص الكيميائية والفيزيائية الرئيسية للزرنيخ هي كما يلي:

• العدد الذري هو 33
• الوزن الذري - 74.9216.
• نقطة انصهار الشكل الرمادي هي 814 درجة مئوية عند ضغط 36 ضغط جوي.
• تبلغ كثافة الشكل الرمادي 5.73 جم/سم3 عند 14 درجة مئوية.
• تبلغ كثافة الشكل الأصفر 2.03 جم/سم3 عند 18 درجة مئوية.
• الصيغة الإلكترونية للزرنيخ هي 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3.
• حالات الأكسدة -3، +3، +5.
• تكافؤ الزرنيخ هو 3.5.

	مثل	33			الزرنيخ
					تو كيب. (س ج)		أكسيد الخطوة	+5 +3 -3
		74,9215			لتطفو (س ج)	817 (الضغط)	كثافة	5727 (رمادي) 4900 (أسود)
	4س 2 4ف 3				أويو	2,11	في الأرض نباح	0,00017 %

قصتنا تدور حول عنصر ليس شائعًا جدًا، ولكنه معروف على نطاق واسع؛ حول عنصر تكون خصائصه غير متوافقة إلى درجة عدم التوافق. ومن الصعب أيضًا التوفيق بين الأدوار التي لعبها وما زال يلعبها هذا العنصر في حياة البشرية. في أوقات مختلفة، في ظروف مختلفة، في أشكال مختلفة، يعمل كسم وكعامل شفاء، كنفايات صناعية ضارة وخطيرة، كأحد مكونات المواد الأكثر فائدة والتي لا يمكن تعويضها. إذن، العنصر ذو العدد الذري 33.

التاريخ في الملخصات

وبما أن الزرنيخ هو أحد العناصر التي لم يتم تحديد تاريخ اكتشافها بالضبط، فسوف نقتصر على ذكر بعض الحقائق الموثوقة فقط:

الزرنيخ معروف منذ القدم؛

في أعمال ديوسقوريدس (القرن الأول الميلادي) ورد ذكر تكليس مادة تسمى الآن كبريتيد الزرنيخ؛

في القرنين الثالث والرابع، في السجلات المجزأة المنسوبة إلى زوزيموس، هناك ذكر لمعدن الزرنيخ؛ وصف الكاتب اليوناني أوليمبيودوروس (القرن الخامس الميلادي) إنتاج الزرنيخ الأبيض بإطلاق الكبريتيد؛

وفي القرن الثامن، حصل الكيميائي العربي جابر على ثالث أكسيد الزرنيخ؛

في العصور الوسطى، بدأ الناس يواجهون ثالث أكسيد الزرنيخ عند معالجة الخامات المحتوية على الزرنيخ، وكان الدخان الأبيض للغاز As2O3 يسمى دخان الخام؛

يُنسب إنتاج الزرنيخ المعدني الحر إلى الخيميائي الألماني ألبرت فون بولستيدت ويعود تاريخه إلى حوالي عام 1250، على الرغم من أن الكيميائيين اليونانيين والعرب حصلوا بلا شك على الزرنيخ (عن طريق تسخين ثالث أكسيده بالمواد العضوية) قبل بولستيدت؛

وفي عام 1733 ثبت أن الزرنيخ الأبيض هو أكسيد معدن الزرنيخ؛

وفي عام 1760، حصل الفرنسي لويس كلود كاديت على أول مركب عضوي من الزرنيخ، يُعرف باسم سائل كاديت أو أكسيد الكاكوديل؛ صيغة هذه المادة هي [(CH3)2A]2O؛

وفي عام 1775، حصل كارل فيلهلم شيل على حمض الزرنيخ والهيدروجين الزرنيخي؛

وفي عام 1789، اعترف أنطوان لوران لافوازييه بالزرنيخ كعنصر كيميائي مستقل.

الزرنيخ العنصري عبارة عن مادة رمادية فضية أو بيضاء من القصدير، عندما يتم كسرها حديثًا

تألق معدني. ولكن في الهواء يتلاشى بسرعة. عند تسخينه فوق 600 درجة مئوية، يتسامي الزرنيخ دون أن ينصهر، وتحت ضغط 37 ضغط جوي ينصهر عند 818 درجة مئوية. الزرنيخ هو المعدن الوحيد الذي تكون نقطة غليانه عند الضغط العادي أقل من نقطة انصهاره.

الزرنيخ سم

في أذهان الكثيرين، كلمتي "السم" و"الزرنيخ" متطابقتان. هكذا حدث تاريخيا. هناك قصص عن سموم كليوباترا. كانت سموم الجراد مشهورة في روما. كان السم أيضًا سلاحًا شائعًا للقضاء على المعارضين السياسيين وغيرهم من المعارضين في الجمهوريات الإيطالية في العصور الوسطى. في البندقية، على سبيل المثال، تم الاحتفاظ بالسموم المتخصصة في المحكمة. وكان الزرنيخ هو المكون الرئيسي لجميع السموم تقريبًا.

في روسيا، صدر قانون يحظر بيع "زيت الزاج والعنبر والفودكا القوية والزرنيخ والسيليبوتشا" للأفراد في عهد آنا يوانوفنا - في يناير 1733. كان القانون صارمًا للغاية، حيث نص على ما يلي: "كل من يبدأ في المستقبل في الاتجار بالزرنيخ والمواد الأخرى المذكورة أعلاه ويتم القبض عليه أو يتم الإبلاغ عنه، فإنه يُعاقب بشدة ويُرسل إلى المنفى دون أي رحمة، نفس الشيء سوف يُعاقب به". سيُلحق بمن تجاوزوا الصيدليات وقاعات المدينة سيشترون منهم. وإذا قام أي شخص بشراء مثل هذه المواد السامة وتسبب في ضرر للناس، فلن يتم تعذيب المطلوبين فحسب، بل سيتم إعدامهم أيضًا، اعتمادًا على أهمية الأمر.

لعدة قرون، جذبت مركبات الزرنيخ (ولا تزال تجذب) انتباه الصيادلة وعلماء السموم وعلماء الطب الشرعي.

لقد تعلم علماء الجريمة التعرف على التسمم بالزرنيخ بدقة. إذا تم العثور على حبيبات تشبه الخزف الأبيض في معدة الأشخاص المسمومين، فإن أول ما يجب الاشتباه به هو أنهيدريد الزرنيخ As2O3. توضع هذه الحبوب مع قطع الفحم في أنبوب زجاجي محكم الغلق ويتم تسخينه. إذا كان هناك As2O3 في الأنبوب، فستظهر حلقة لامعة باللون الرمادي والأسود من الزرنيخ المعدني على الأجزاء الباردة من الأنبوب.

بمجرد تبريده، يتم قطع نهاية الأنبوب، ويتم إزالة الكربون، ويتم تسخين الحلقة الرمادية السوداء. في هذه الحالة، يتم تقطير الحلقة حتى النهاية الحرة للأنبوب، مما يعطي طبقة بيضاء من أنهيدريد الزرنيخ. ردود الفعل هنا هي:

As2O3 + ZS == As2 + ZSO

أو

2As2O3 + ZS = 2AS2 + ZCO2؛

2As2+3O2==2As2O3.

يتم وضع الطلاء الأبيض الناتج تحت المجهر: حتى عند التكبير المنخفض، تظهر بلورات لامعة مميزة على شكل مجسمات مثمنة.

يتمتع الزرنيخ بالقدرة على البقاء في مكان واحد لفترة طويلة. لذلك، خلال الدراسات الكيميائية الجنائية، يتم تسليم عينات التربة المأخوذة من ستة مواقع قريبة من موقع دفن شخص يمكن أن يكون مسموما، وكذلك أجزاء من ملابسه ومجوهراته وألواح التوابيت، إلى المختبر.

تشمل أعراض التسمم بالزرنيخ طعمًا معدنيًا في الفم، وقيءًا، وألمًا شديدًا في البطن. وفي وقت لاحق، التشنجات، والشلل، والموت. الترياق الأكثر شهرة ومتاح على نطاق واسع للتسمم بالزرنيخ هو الحليب، أو بشكل أكثر دقة، البروتين الرئيسي للحليب، الكازين، الذي يشكل مركب غير قابل للذوبان مع الزرنيخ ولا يتم امتصاصه في الدم.

يعتبر الزرنيخ الموجود على شكل مستحضرات غير عضوية قاتلاً بجرعات تتراوح بين 0.05-0.1 جرام، ومع ذلك فإن الزرنيخ موجود في جميع الكائنات الحية النباتية والحيوانية. (أثبت ذلك العالم الفرنسي أورفيلا في عام 1838.) تحتوي الكائنات النباتية والحيوانية البحرية في المتوسط ​​على مائة جزء من الألف، والمياه العذبة والكائنات الأرضية - جزء من مليون من النسبة المئوية للزرنيخ. كما تمتص خلايا جسم الإنسان جزيئات الزرنيخ الدقيقة، ويوجد العنصر رقم 33 في الدم والأنسجة والأعضاء. يوجد الكثير منه بشكل خاص في الكبد - من 2 إلى 12 مجم لكل 1 كجم من الوزن. يقترح العلماء أن الجرعات الصغيرة من الزرنيخ تزيد من مقاومة الجسم للميكروبات الضارة.

الزرنيخ دواء

يقول الأطباء أن تسوس الأسنان هو المرض الأكثر شيوعا في عصرنا. من الصعب العثور على شخص ليس لديه سن واحد محشو على الأقل. يبدأ المرض بتدمير الأملاح الجيرية لمينا الأسنان، ثم تبدأ الميكروبات المسببة للأمراض عملها السيئ. من خلال اختراق درع السن الضعيف، يهاجمون الجزء الداخلي الأكثر ليونة. يتم تشكيل "تجويف تسوس"، وإذا كنت محظوظًا بما يكفي لرؤية طبيب أسنان في هذه المرحلة، فيمكنك النزول بسهولة نسبيًا: سيتم تنظيف التجويف التسوس وملؤه بمادة الحشو، وسيبقى السن على قيد الحياة. ولكن إذا لم تقم بزيارة الطبيب في الوقت المناسب، فإن التجويف التسوس يصل إلى اللب، وهو الأنسجة التي تحتوي على الأعصاب والدم والأوعية الليمفاوية. ويبدأ التهابه، ومن ثم يقرر الطبيب، لتجنب الأسوأ، قتل العصب. يتم إعطاء الأمر: "الزرنيخ!"، ويتم وضع حبة من المعجون بحجم رأس الدبوس على اللب المكشوف بواسطة الأداة. ينتشر حمض الزرنيخ الموجود في هذا المعجون بسرعة في اللب (الألم الذي تشعر به ليس أكثر من "الصرخة الأخيرة" لللب المحتضر)، وبعد 24-48 ساعة ينتهي كل شيء - السن ميت. الآن يمكن للطبيب إزالة اللب دون ألم وملء حجرة اللب وقنوات الجذر بمعجون مطهر وإغلاق "الفتحة".

يستخدم الزرنيخ ومركباته ليس فقط في طب الأسنان. أصبح سالفارسان، الدواء رقم 606 لبول إرليخ، الطبيب الألماني الذي اكتشف أول وسيلة فعالة لمكافحة الجراثيم في بداية القرن العشرين، مشهورًا عالميًا. كان هذا بالفعل عقار الزرنيخ رقم 606 الذي اختبره إيرليك. كان هذا المسحوق الأصفر غير المتبلور يُنسب إليه في الأصل الصيغة

فقط في الخمسينيات من القرن الماضي، عندما توقف استخدام السلفارسان كعلاج ضد الأنفلونزا والملاريا والحمى الراجعة، تمكن العالم السوفييتي إم يا كرافت من إنشاء صيغته الحقيقية. اتضح أن السلفارسان له بنية بوليمر

ضخامة صاعتمادًا على طريقة الإنتاج، يمكن أن يتراوح من 8 إلى 40.

تم استبدال السلفارسان بأدوية الزرنيخ الأخرى، الأكثر فعالية والأقل سمية، ولا سيما مشتقاته: نوفارسينول، ميارسينول، إلخ.

كما تستخدم بعض مركبات الزرنيخ غير العضوية في الممارسة الطبية. أنهيدريد الزرنيخ As2O3، زرنيخيت البوتاسيوم KAsO2، زرنيخات هيدروجين الصوديوم Na2HAsO4. 7H2O (بجرعات قليلة بالطبع) يمنع عمليات الأكسدة في الجسم ويعزز تكون الدم. توصف نفس المواد - مثل المواد الخارجية - لبعض الأمراض الجلدية. على وجه التحديد، يُنسب إلى الزرنيخ ومركباته التأثيرات العلاجية لبعض المياه المعدنية.

ونعتقد أن الأمثلة المذكورة كافية لتأكيد الأطروحة الواردة في عنوان هذا الفصل.

الزرنيخ - سلاح الدمار

ومرة أخرى علينا أن نعود إلى الخصائص القاتلة للعنصر رقم 33. ولا يخفى على أحد أنه كان يستخدم على نطاق واسع، وربما لا يزال يستخدم، في إنتاج الأسلحة الكيميائية، التي لا تقل إجراما عن الأسلحة النووية. ويتجلى ذلك من خلال تجربة الحرب العالمية الأولى. ويتجلى الأمر نفسه في المعلومات التي تسربت إلى الصحافة حول استخدام المواد السامة من قبل قوات الدول الإمبريالية في الحبشة (إيطاليا) والصين (اليابان) وكوريا وفيتنام الجنوبية (الولايات المتحدة الأمريكية).

يتم تضمين مركبات الزرنيخ في جميع المجموعات الرئيسية لعوامل الحرب الكيميائية المعروفة (0B). من بين 0Bs السامة بشكل عام، الزرنيخ، الزرنيخ الهيدروجين AsH3 (نلاحظ بشكل عابر أن مركبات الزرنيخ ثلاثي التكافؤ أكثر سمية من المركبات التي يكون فيها الزرنيخ خماسي التكافؤ). هذا هو الأكثر سمية من بين جميع مركبات الزرنيخ، ويكفي استنشاق الهواء لمدة نصف ساعة، حيث يحتوي لتر منه على 0.00005 جرام من AsH3، من أجل الانتقال إلى العالم التالي في غضون أيام قليلة. تركيز AsH3 0.005 جم/لتر يقتل على الفور. يُعتقد أن آلية عمل AsH3 البيوكيميائية هي أن جزيئاته "تحجب" جزيئات إنزيم كريات الدم الحمراء - الكاتلاز. وبسبب هذا، يتراكم بيروكسيد الهيدروجين في الدم، مما يؤدي إلى تدمير الدم. يمتص الكربون المنشط الزرنيخ بشكل ضعيف، لذا فإن قناع الغاز العادي ليس واقيًا ضد الزرنيخ.

خلال الحرب العالمية الأولى، كانت هناك محاولات لاستخدام الأرسين، لكن تقلب هذه المادة وعدم استقرارها ساعد على تجنب استخدامها على نطاق واسع. الآن، لسوء الحظ، هناك احتمالات تقنية لتلوث المنطقة بالزرنيخ على المدى الطويل. ويتكون من تفاعل زرنيخيدات بعض المعادن مع الماء. والزرنيخيدات نفسها تشكل خطورة على الناس والحيوانات، وقد أثبتت القوات الأمريكية في فيتنام ذلك. . . يجب أيضًا تصنيف الزرنيخيدات للعديد من المعادن كعوامل عامة.

مجموعة كبيرة أخرى من المواد السامة - المهيجات - تتكون بالكامل تقريبًا من مركبات الزرنيخ. ممثلوها النموذجيون هم ثنائي فينيل كلوروأرسين (C6H5)2AsCl وثنائي فينيل سيانوأرسين (C6H5)2AsCN.

تعمل مواد هذه المجموعة بشكل انتقائي على النهايات العصبية للأغشية المخاطية - وخاصة أغشية الجهاز التنفسي العلوي. يؤدي هذا إلى قيام الجسم بإطلاق المادة المهيجة بشكل انعكاسي عن طريق العطس أو السعال. وعلى عكس العوامل المسيلة للدموع، فإن هذه المواد، حتى في حالات التسمم الخفيف، تعمل حتى بعد هروب الشخص المصاب من الجو المسموم. وفي غضون عدة ساعات يهتز الشخص بسعال مؤلم، ويظهر ألم في الصدر والرأس، وتبدأ الدموع بالتدفق بشكل لا إرادي. بالإضافة إلى القيء وضيق التنفس والشعور بالخوف. كل هذا يؤدي إلى الإرهاق التام. وبالإضافة إلى ذلك فإن هذه المواد تسبب تسمماً عاماً للجسم".

من بين المواد السامة التي لها تأثير نفطة اللويسيت، الذي يتفاعل مع مجموعات إنزيمات سلفهيدريل SH ويعطل مسار العديد من العمليات الكيميائية الحيوية. يمتص اللويزيت عن طريق الجلد ويسبب تسممًا عامًا للجسم. أدى هذا الظرف في وقت من الأوقات إلى قيام الأمريكيين بالإعلان عن لويسيت تحت اسم "ندى الموت".

ولكن يكفي عن ذلك. تعيش الإنسانية على أمل ألا يتم استخدام المواد السامة التي تحدثنا عنها (وغيرها الكثير من أمثالها) مرة أخرى أبدًا.

الزرنيخ هو محفز للتقدم التقني

إن المجال الواعد لتطبيق الزرنيخ هو بلا شك تكنولوجيا أشباه الموصلات. اكتسبت زرنيخيدات الغاليوم GaAs والإنديوم InAs أهمية خاصة فيها. يعد زرنيخيد الغاليوم مهمًا أيضًا لاتجاه جديد في التكنولوجيا الإلكترونية - الإلكترونيات الضوئية، التي نشأت في 1963-1965 عند تقاطع فيزياء الحالة الصلبة والبصريات والإلكترونيات. ساعدت المادة نفسها في إنشاء أول ليزر أشباه الموصلات.

لماذا تبين أن الزرنيخيدات واعدة لتكنولوجيا أشباه الموصلات؟ للإجابة على هذا السؤال، دعونا نتذكر بإيجاز بعض المفاهيم الأساسية لفيزياء أشباه الموصلات: "نطاق التكافؤ"، و"فجوة النطاق"، و"نطاق التوصيل".

على عكس الإلكترون الحر، الذي يمكن أن يمتلك أي طاقة، فإن الإلكترون المحصور في الذرة يمكن أن يكون له فقط قيم طاقة محددة ومحددة جيدًا. تتشكل نطاقات الطاقة من القيم المحتملة لطاقة الإلكترون في الذرة. ونظرًا لمبدأ باولي المعروف، فإن عدد الإلكترونات في كل منطقة لا يمكن أن يتجاوز حدًا أقصى معينًا. إذا كانت المنطقة فارغة، فمن الطبيعي أن لا تتمكن من المشاركة في إنشاء الموصلية. لا تشارك إلكترونات النطاق المملوء بالكامل في التوصيل أيضًا: نظرًا لعدم وجود مستويات حرة، لا يمكن للمجال الكهربائي الخارجي أن يتسبب في إعادة توزيع الإلكترونات وبالتالي إنشاء تيار كهربائي. التوصيل ممكن فقط في منطقة مملوءة جزئيًا. لذلك، يتم تصنيف الأجسام ذات المنطقة المملوءة جزئيًا على أنها معادن، ويتم تصنيف الأجسام التي يتكون طيف طاقتها من الحالات الإلكترونية من مناطق مملوءة وفارغة على أنها عوازل كهربائية أو أشباه موصلات.

دعونا نتذكر أيضًا أن النطاقات المملوءة بالكامل في البلورات تسمى نطاقات التكافؤ، والنطاقات المملوءة جزئيًا والفارغة تسمى نطاقات التوصيل، وفاصل الطاقة (أو الحاجز) بينهما هو فجوة النطاق.

الفرق الرئيسي بين العوازل وأشباه الموصلات هو على وجه التحديد فجوة النطاق: إذا كانت هناك حاجة إلى طاقة أكبر من 3 إلكترون فولت للتغلب عليها، فسيتم تصنيف البلورة على أنها عازلة، وإذا كانت أقل، يتم تصنيفها على أنها شبه موصل.

بالمقارنة مع أشباه الموصلات الكلاسيكية من المجموعة الرابعة - الجرمانيوم والسيليكون - فإن الزرنيخيدات من عناصر المجموعة الثالثة لها ميزتان. يمكن أن تتنوع فجوة النطاق وحركة حاملات الشحنة ضمن حدود أوسع. وكلما كانت حاملات الشحنة أكثر قدرة على الحركة، زادت الترددات التي يمكن أن يعمل بها جهاز أشباه الموصلات. يتم تحديد عرض فجوة النطاق وفقًا للغرض من الجهاز. وبالتالي، بالنسبة للمقومات ومكبرات الصوت المصممة للعمل في درجات حرارة مرتفعة، يتم استخدام مادة ذات فجوة نطاق كبيرة، وبالنسبة لمستقبلات الأشعة تحت الحمراء المبردة، يتم استخدام مادة ذات فجوة نطاق صغيرة.

اكتسب زرنيخيد الغاليوم شعبية خاصة لأنه يتمتع بخصائص كهربائية جيدة، والتي يحتفظ بها في نطاق واسع من درجات الحرارة - من ناقص إلى زائد 500 درجة مئوية. للمقارنة، نشير إلى أن زرنيخيد الإنديوم، الذي ليس أقل شأنا من GaAs في الخواص الكهربائية، يبدأ فقدانها عند درجة حرارة الغرفة، ومركبات الجرمانيوم - عند 70-80 درجة مئوية، والسيليكون - عند 150-200 درجة مئوية.

يستخدم الزرنيخ أيضًا كمادة إشابة، مما يمنح أشباه الموصلات "الكلاسيكية" (Si، Ge) نوعًا معينًا من الموصلية (انظر مقالة "الجرمانيوم"). في هذه الحالة، يتم إنشاء ما يسمى بالطبقة الانتقالية في شبه الموصل، واعتمادًا على الغرض من البلورة، يتم تخديرها للحصول على طبقة على أعماق مختلفة. في البلورات المخصصة لتصنيع الثنائيات، يتم "إخفاءها" بشكل أعمق؛ إذا كانت الخلايا الشمسية مصنوعة من بلورات أشباه الموصلات، فإن عمق الطبقة الانتقالية لا يزيد عن ميكرون واحد.

يستخدم الزرنيخ كمادة مضافة قيمة في المعادن غير الحديدية. وبالتالي فإن إضافة 0.2% As إلى الرصاص يزيد بشكل كبير من صلابته. الطلقات، على سبيل المثال، تُصنع دائمًا من الرصاص المخلوط بالزرنيخ - وإلا فمن المستحيل الحصول على كريات كروية تمامًا.

إن إضافة 0.15-0.45% من الزرنيخ إلى النحاس يزيد من قوة الشد والصلابة ومقاومته للتآكل عند العمل في بيئة غازية. بالإضافة إلى ذلك، يزيد الزرنيخ من سيولة النحاس أثناء الصب ويسهل عملية سحب الأسلاك.

ويضاف الزرنيخ إلى بعض أنواع سبائك البرونز والنحاس والبابيت والطباعة.

وفي الوقت نفسه، غالبا ما يؤذي الزرنيخ علماء المعادن. في إنتاج الفولاذ والعديد من المعادن غير الحديدية، يقومون عمدا بتعقيد العملية من أجل إزالة كل الزرنيخ من المعدن. وجود الزرنيخ في الخام يجعل الإنتاج ضارا. مضر مرتين:

أولاً، بالنسبة لصحة الإنسان، وثانيًا، بالنسبة للمعادن - تؤدي شوائب الزرنيخ الكبيرة إلى تفاقم خصائص جميع المعادن والسبائك تقريبًا.

وهذا هو العنصر رقم 33، الذي يتمتع بسمعة سيئة بجدارة، ولكنه مفيد جدًا في كثير من الحالات.

* يتم مناقشة نوعي الموصلية بالتفصيل في مقالة “الجرمانيوم”.

مركبات الزرنيخ (الزرنيخ الإنجليزي والفرنسية، الزرنيخ الألماني) معروفة منذ فترة طويلة جدًا. في الألفية الثالثة والثانية قبل الميلاد. ه. كان يعرف بالفعل كيفية إنتاج سبائك النحاس بنسبة 4 - 5٪ من الزرنيخ. أطلق طالب أرسطو، ثيوفراستوس (القرنين الرابع والثالث قبل الميلاد)، على كبريتيد الزرنيخ الأحمر الموجود في الطبيعة اسم ريالغار؛ يطلق بليني على كبريتيد الزرنيخ الأصفر اسم 2 S 3 orpiment (Auripigmentum) - ذهبي اللون، وبعد ذلك حصل على اسم orpiment. تشير الكلمة اليونانية القديمة arsenicon، وكذلك sandarac، بشكل أساسي إلى مركبات الكبريت. في القرن الأول وصف ديوسقوريدس احتراق الأوربيمنت والمنتج الناتج - الزرنيخ الأبيض (As 2 O 3). في الفترة الخيميائية لتطور الكيمياء، كان من المؤكد أن الزرنيخ (الزرنيخ) له طبيعة كبريتية، وبما أن الكبريت (الكبريت) كان يُقدس باعتباره "أبو المعادن"، فقد نُسبت الخصائص الذكورية إلى الزرنيخ. من غير المعروف متى تم الحصول على معدن الزرنيخ لأول مرة. يُنسب هذا الاكتشاف عادةً إلى ألبرت الكبير (القرن الثالث عشر). اعتبر الكيميائيون تلوين النحاس مع إضافة الزرنيخ إلى اللون الفضي الأبيض بمثابة تحول النحاس إلى الفضة وأرجعوا مثل هذا "التحويل" إلى القوة القوية للزرنيخ. في العصور الوسطى وفي القرون الأولى من العصر الحديث، أصبحت الخصائص السامة للزرنيخ معروفة. ومع ذلك، حتى ديوسقوريدس (الرابع) أوصى مرضى الربو باستنشاق أبخرة المنتج الذي يتم الحصول عليه عن طريق تسخين الريجار بالراتنج. يستخدم باراسيلسوس بالفعل الزرنيخ الأبيض ومركبات الزرنيخ الأخرى على نطاق واسع للعلاج. الكيميائيون وعمال المناجم في القرنين الخامس عشر والسابع عشر. كان يعرف عن قدرة الزرنيخ على التسامي وتشكيل منتجات بخارية ذات رائحة معينة وخصائص سامة، يذكر فاسيلي فالنتين ما كان معروفًا لعلماء المعادن في القرن السادس عشر. دخان الفرن العالي (Huttenrauch) ورائحته المحددة. الاسم اليوناني (واللاتيني) للزرنيخ، الذي يشير إلى كبريتيد الزرنيخ، مشتق من المذكر اليوناني. هناك تفسيرات أخرى لأصل هذا الاسم، على سبيل المثال من العربية arsa paki، وتعني "السم المؤسف الذي يخترق أعماق الجسم"؛ وربما استعار العرب هذا الاسم من اليونانيين. الاسم الروسي للزرنيخ معروف منذ فترة طويلة. لقد ظهر في الأدب منذ زمن لومونوسوف، الذي اعتبر الزرنيخ شبه معدني. جنبا إلى جنب مع هذا الاسم في القرن الثامن عشر. تم استخدام كلمة الزرنيخ، وكان يسمى الزرنيخ باسم 2O3. اقترح زاخاروف (1810) اسم الزرنيخ، لكنه لم ينتشر. من المحتمل أن كلمة الزرنيخ قد استعارها الحرفيون الروس من الشعوب التركية. في اللغات الأذربيجانية والأوزبكية والفارسية وغيرها من اللغات الشرقية، كان الزرنيخ يسمى المارجوموش (مار - اقتل، هريسة - فأر)؛ الزرنيخ الروسي، ربما يكون تحريفًا لسم الفئران، أو سم الفئران.

امتحان

اكتب الصيغ الإلكترونية لذرات الزرنيخ والفاناديوم. وضح على أي المستويات الفرعية توجد إلكترونات التكافؤ في ذرات هذه العناصر.

تعرض الصيغ الإلكترونية توزيع الإلكترونات في الذرة حسب مستويات الطاقة والمستويات الفرعية (المدارات الذرية). تتم الإشارة إلى التكوين الإلكتروني من خلال مجموعات من الرموز nl س، أين ن- عدد الكم الرئيسي، ل- رقم الكم المداري (يشير بدلاً من ذلك إلى الحرف المقابل - س, ص, د, F), س- عدد الإلكترونات في مستوى فرعي معين (المدار). يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الإلكترون يحتل مستوى الطاقة الفرعي الذي يمتلك فيه أقل طاقة - الكمية الأصغر ن+1 (قاعدة كليتشكوفسكي). يكون تسلسل مستويات الطاقة والمستويات الفرعية كما يلي:

1s → 2s → 2r → 3s → 3r → 4s → 3d → 4r → 5s → 4d → 5r → 6s → (5d 1) → 4f → 5d → 6r → 7s → (6d 1-2) → 5f → 6d → 7r

حيث أن عدد الإلكترونات الموجودة في ذرة عنصر معين يساوي رقمه التسلسلي في جدول D.I. مندلييف، فإن الصيغ الإلكترونية لعنصري الزرنيخ (رقمه الذري 33) والفاناديوم (V – العدد الذري 23) لها الشكل:

الخامس 23 1 ثانية 2 2 ثانية 2 2 6 3 ثانية 2 3 آر 6 4 ثانية 2 3 د 3

كما 33 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3r 6 4s 2 3d 10 4r 3

توجد إلكترونات التكافؤ الفاناديوم - 4s 2 3d 3 - في المستويات الفرعية 4s و 3d؛

توجد إلكترونات التكافؤ للزرنيخ 4s 2 4p 3 في المستويات الفرعية 4s و4p. وبالتالي، فإن هذه العناصر ليست نظائرها الإلكترونية ولا ينبغي وضعها في نفس المجموعة الفرعية. لكن مدارات التكافؤ لذرات هذه العناصر تحتوي على نفس العدد من الإلكترونات - 5. لذلك، يتم وضع كلا العنصرين في نفس المجموعة من النظام الدوري لـ D. I. Mendeleev.

أي عنصر - الفوسفور أم الأنتيمون - له خصائص مؤكسدة أكثر وضوحًا؟ أعط إجابتك بناءً على مقارنة التركيب الإلكتروني لذرات هذه العناصر.

الفوسفور هو العنصر الخامس عشر في الجدول الدوري D.I. مندليف. صيغتها الإلكترونية هي 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3r 3

الأنتيمون هو العنصر الحادي والخمسون في الجدول الدوري لـ D.I. مندليف. صيغتها الإلكترونية هي 1s 2 2s 2 2 6 3s 2 3 6 4s 2 3d 10 4 6 5s 2 4d 10 5 3

تحتوي المستويات الفرعية الإلكترونية الخارجية لهذه العناصر على 5 إلكترونات، وبالتالي فهي تنتمي إلى المجموعة الخامسة من الجدول الدوري.

خصائص الأكسدةالمرتبطة بموضع العناصر في الجدول الدوري D.I. مندليف. في كل مجموعة من النظام الدوري، يكون العنصر ذو العدد الذري الأعلى له خصائص اختزال أكثر وضوحًا في مجموعته، والعنصر ذو العدد الذري الأقل له خصائص مؤكسدة أقوى.

يمتلك الفوسفور خصائص مؤكسدة أكثر وضوحًا من الأنتيمون. لأن نصف قطر الذرة أصغر وتنجذب إلكترونات التكافؤ بقوة أكبر إلى النواة.

لماذا يتمتع النيتروجين والأكسجين والفلور والحديد والكوبالت والنيكل بتكافؤ أقصى أقل من رقم المجموعة التي توجد بها هذه العناصر، في حين أن نظائرها الإلكترونية لها أقصى تكافؤ يتوافق مع رقم المجموعة؟

تعتمد خصائص العناصر وأشكال وخصائص مركبات العناصر بشكل دوري على حجم شحنة نوى ذراتها.

يتم تحديد أعلى حالة أكسدة للعنصر من خلال رقم المجموعة في الجدول الدوري D.I. مندليف الذي يقع فيه. يتم تحديد أدنى حالة أكسدة من خلال الشحنة التقليدية التي تكتسبها الذرة عند إضافة عدد الإلكترونات اللازمة لتشكيل غلاف مستقر مكون من ثمانية إلكترونات (ns 2 n 6).

نظرًا لأن عناصر الدورة الثانية لا تحتوي على مستوى تحت d، فلا يمكن للنيتروجين والأكسجين والفلور الوصول إلى تكافؤ يساوي رقم المجموعة. ليس لديهم القدرة على تبخير الإلكترونات. الحد الأقصى لتكافؤ الفلور هو واحد، والأكسجين لديه اثنان، والنيتروجين لديه ثلاثة. يمكن أن يحدث إثارة إلكترون 2s فقط عند مستوى n = 3، وهو أمر غير موات من الناحية الحيوية على الإطلاق. لتكوين AOs غير المملوءة، من الضروري أن تكون هذه العملية مواتية من الناحية الطاقة، ولكن الطاقة اللازمة لنقل 2 س- الإلكترون لـ 3 د- كبير جدًا. تفاعل الذرات مع تكوين رابطة بينها لا يحدث إلا في وجود مدارات ذات طاقات متقاربة أي. المدارات التي لها نفس العدد الكمي الرئيسي، على عكس ذرات النيتروجين والأكسجين والفلور والفوسفور والكبريت والكلور يمكن أن تشكل خمسة، ستة، سبعة روابط تساهمية على التوالي، وفي هذه الحالة من الممكن مشاركة إلكترونات 3s في تكوين الروابط، نظرًا لأن d-AO (3d) لها نفس رقم الكم الرئيسي.

بالنسبة لمعظم العناصر d، قد يختلف أعلى تكافؤ عن رقم المجموعة. يتم تحديد قدرات التكافؤ للعنصر d في حالة معينة من خلال بنية الغلاف الإلكتروني للذرة. يمكن أن يكون للعناصر د حد أدنى من التكافؤ فوق رقم المجموعة (النحاس والفضة) وتحت رقم المجموعة (الحديد والكوبالت والنيكل).

المعادلة الكيميائية الحرارية للتفاعل:

ثاني أكسيد الكربون (ز)+2ح 2 (ز)=الفصل 3 أوه(ث)+128 كيلوجول

احسب عند أي درجة حرارة يحدث التوازن في هذا النظام؟

أثناء التفاعلات الطاردة للحرارة، ينخفض ​​المحتوى الحراري للنظام بمقدار ΔH< 0 (Н 2 < H 1). Тепловые эффекты выражаются через ΔH.

تعتمد الحسابات الكيميائية الحرارية على قانون هيس (1840): التأثير الحراري للتفاعل يعتمد فقط على الطبيعة والحالة الفيزيائية للمواد الأولية والمنتجات النهائية، ولكنه لا يعتمد على مسار التحول.

في الحسابات الكيميائية الحرارية، غالبًا ما يتم استخدام نتيجة طبيعية من قانون هيس: التأثير الحراري للتفاعل (ΔHx.pr) يساوي مجموع المحتوى الحراري لتكوين منتجات التفاعل مطروحًا منه مجموع المحتوى الحراري لتكوين المواد الأولية مع الأخذ بعين الاعتبار المعاملات المتكافئة.

الإنتروبيا S، أو أيضًا الإنثالبي H، هي خاصية للمادة تتناسب طرديًا مع كميتها. يعتمد تغييره (ΔS) فقط على الحالة الأولية (S 1) والنهائية (S 2) ولا يعتمد على مسار العملية:

ΔSkh.р = ΣS 0 تابع – ΣS 0 خارج.

وبما أن الإنتروبيا تزداد مع زيادة درجة الحرارة، يمكننا أن نفترض

أن مقياس الاضطراب ≈ ТΔS. عندما P = const و T = const، يمكن العثور على القوة الدافعة الإجمالية للعملية، والتي يشار إليها بـ ΔG، من العلاقة:

ΔG = (ح 2 – ح 1) – (TS 2 – TS 1)؛ ΔG = ΔH - TΔS.

التوازن الكيميائي هو حالة من النظام يكون فيها معدل التفاعل الأمامي (V 1) مساوياً لمعدل التفاعل العكسي (V 2). في حالة التوازن الكيميائي، يبقى تركيز المواد دون تغيير. التوازن الكيميائي ديناميكي بطبيعته: التفاعلات الأمامية والخلفية لا تتوقف عند التوازن

إلى حالة من التوازن

ΔG = 0 و ΔH = TΔS.

أوجد ΔS. لهذا النظام:

S 0 (CO) = 197.55∙10 -3 كيلو جول/مول ك؛

S 0 (H 2) = 130.52·10 -3 كيلوجول/مول·ك؛

S 0 (CH 3 OH) = 126.78·10 -3 كيلوجول/مول·ك؛

ΔSkh.hr=126.78·10 -3 -(197.55∙10 -3 +2·130.52·10 -3)=-331.81·10 -3

من حالة التوازن

ΔH = TΔS أوجد T = ΔH/ΔS

احسب المعامل الحراري للتفاعل (γ)، إذا كان ثابت معدل هذا التفاعل عند 120 درجة مئوية يساوي 5.88∙10 -4 و عند 170 درجة مئوية 6.7∙10 -2

يتم تحديد اعتماد معدل التفاعل الكيميائي على درجة الحرارة من خلال قاعدة فانت هوف التجريبية وفقًا للصيغة:

,

حيث v t 1، v t 2 هي معدلات التفاعل، على التوالي، عند درجتي الحرارة الأولية (t 1) والنهائية (t 2)، و γ هو معامل درجة الحرارة لمعدل التفاعل، والذي يوضح عدد المرات التي يزيد فيها معدل التفاعل مع زيادة في درجة حرارة المواد المتفاعلة بمقدار 10 درجة.

إنه يتبع هذا

,

وبناء على ظروف المشكلة يتبين ما يلي:

، من حيث γ 5 =113.94؛

في أي اتجاه سيحدث تحول التوازن في الأنظمة مع زيادة الضغط:

2NO+O 2 - 2 لا 2

4HCI(ز)+يا 2 – 2 ح 2 يا(ز)+2CI 2

ح 2 + س(ل) -ح 2 س

ينص مبدأ لو شاتيليه (مبدأ إزاحة التوازن) على أن التأثير الخارجي الذي يزيل النظام من حالة التوازن الديناميكي الحراري يسبب عمليات في النظام تميل إلى إضعاف تأثير التأثير.

مع زيادة الضغط، يرتبط التحول في التوازن بانخفاض في الحجم الكلي للنظام، ويكون انخفاض الضغط مصحوبًا بتغيرات فيزيائية. أو العمليات الكيميائية التي تؤدي إلى زيادة في الحجم.

2NO+O2 → 2NO2

2 مول + 1 مول → 2 مول

تؤدي زيادة الضغط إلى تحول التوازن نحو التفاعل مما يؤدي إلى تكوين جزيئات أقل. ونتيجة لذلك، يتحول التوازن نحو تكوين NO 2 V pr > V arr.

4HCI(ز)+O2 → 2H2O(ز)+2CI 2

4 مولات + 1 مول → 4 مولات

تؤدي زيادة الضغط إلى تحول التوازن نحو التفاعل مما يؤدي إلى تكوين جزيئات أقل. لذلك V العلاقات العامة > V آر

ح 2 + س(ك) → ح 2 س

لا يوجد أي تغيير في الحجم أثناء التفاعل. ولذلك، فإن التغير في الضغط ليس له أي تأثير على إزاحة توازن التفاعل.

محتوى المقال

الزرنيخ– عنصر كيميائي من المجموعة الخامسة من الجدول الدوري، ينتمي إلى عائلة النيتروجين. الكتلة الذرية النسبية 74.9216. في الطبيعة، يتم تمثيل الزرنيخ بنواة واحدة مستقرة فقط 75 As. كما تم الحصول بشكل مصطنع على أكثر من عشرة من نظائرها المشعة ذات عمر النصف من عدة دقائق إلى عدة أشهر. حالات الأكسدة النموذجية في المركبات هي -3، +3، +5. ويرتبط اسم الزرنيخ باللغة الروسية باستخدام مركباته لإبادة الفئران والجرذان؛ الاسم اللاتيني Arsenicum يأتي من الكلمة اليونانية "arsen" - قوي وقوي.

معلومات تاريخية.

ينتمي الزرنيخ إلى العناصر "الكيميائية" الخمسة المكتشفة في العصور الوسطى (من المدهش أن أربعة منها - As وSb وBi وP - تقع في نفس المجموعة من الجدول الدوري - الخامس). وفي الوقت نفسه فإن مركبات الزرنيخ معروفة منذ القدم، وكانت تستخدم في إنتاج الدهانات والأدوية. ومن المثير للاهتمام بشكل خاص استخدام الزرنيخ في علم المعادن.

قبل عدة آلاف من السنين، أفسح العصر الحجري المجال للعصر البرونزي. البرونز عبارة عن سبيكة من النحاس والقصدير. يعتقد المؤرخون أن أول قطعة برونزية تم صبها في وادي دجلة والفرات، في مكان ما بين القرنين الثلاثين والخامس والعشرين. قبل الميلاد. في بعض المناطق، تم صهر البرونز ذي الخصائص القيمة بشكل خاص - فقد كان مصبوبًا بشكل أفضل وأسهل في تزويره. كما اكتشف العلماء المعاصرون، كانت عبارة عن سبيكة نحاسية تحتوي على 1 إلى 7٪ من الزرنيخ ولا تزيد عن 3٪ من القصدير. ربما، في البداية، أثناء صهره، تم الخلط بين خام النحاس الغني بالملكيت ومنتجات التجوية لبعض معادن كبريتيد النحاس والزرنيخ الأخضر أيضًا. وبعد تقدير الخصائص الرائعة للسبائك، قام الحرفيون القدماء بالبحث على وجه التحديد عن معادن الزرنيخ. وفي البحث، استخدمنا خاصية هذه المعادن في إعطاء رائحة معينة للثوم عند تسخينها. ومع ذلك، مع مرور الوقت، توقف صهر البرونز الزرنيخ. على الأرجح حدث هذا بسبب التسمم المتكرر أثناء إطلاق المعادن المحتوية على الزرنيخ.

وبطبيعة الحال، لم يكن الزرنيخ معروفا في الماضي البعيد إلا على شكل معادنه. وهكذا، في الصين القديمة، تم استخدام الرالجار المعدني الصلب (كبريتيد تركيبة 4S4، الرهججار باللغة العربية يعني "غبار المنجم") في نحت الحجر، ولكن عند تسخينه أو تعريضه للضوء "يتدهور"، كما أنه تحولت إلى As 2 S 3. في القرن الرابع. قبل الميلاد. وصف أرسطو هذا المعدن تحت اسم "ساندراك". في القرن الأول إعلان وصف الكاتب والعالم الروماني بليني الأكبر، والطبيب وعالم النبات الروماني ديوسقوريدس المعدن الأوربيمنت (كبريتيد الزرنيخ As 2 S 3). يُترجم اسم المعدن من اللاتينية ويعني "الطلاء الذهبي": تم استخدامه كصبغة صفراء. في القرن الحادي عشر ميز الكيميائيون ثلاثة "أصناف" من الزرنيخ: ما يسمى بالزرنيخ الأبيض (مثل أكسيد 2O3)، والزرنيخ الأصفر (كبريتيد 2S3)، والزرنيخ الأحمر (كبريتيد 4S4). تم الحصول على الزرنيخ الأبيض عن طريق تسامي شوائب الزرنيخ أثناء تحميص خامات النحاس التي تحتوي على هذا العنصر. بعد تكثيفه من الطور الغازي، يستقر أكسيد الزرنيخ على شكل طبقة بيضاء. تم استخدام الزرنيخ الأبيض منذ القدم لقتل الآفات، وكذلك...

في القرن الثالث عشر حصل ألبرت فون بولستيدت (ألبرت الكبير) على مادة تشبه المعدن عن طريق تسخين الزرنيخ الأصفر بالصابون؛ ربما كان هذا هو المثال الأول للزرنيخ في شكل مادة بسيطة يتم الحصول عليها صناعيًا. لكن هذه المادة انتهكت "الارتباط" الغامض بين المعادن السبعة المعروفة والكواكب السبعة؛ ربما هذا هو السبب وراء اعتبار الكيميائيين الزرنيخ "معدنًا غير شرعي". وفي الوقت نفسه، اكتشفوا خاصيته في إعطاء النحاس اللون الأبيض، مما أدى إلى تسميته "عامل تبييض الزهرة (أي النحاس)."

تم تحديد الزرنيخ بشكل واضح كمادة فردية في منتصف القرن السابع عشر، عندما حصل عليه الصيدلي الألماني يوهان شرودر في شكل نقي نسبيًا عن طريق اختزال الأكسيد بالفحم. وفي وقت لاحق، حصل الكيميائي والطبيب الفرنسي نيكولا ليميري على الزرنيخ عن طريق تسخين خليط من أكسيده مع الصابون والبوتاس. في القرن ال 18 كان الزرنيخ معروفًا بالفعل باعتباره "شبه معدن" غير عادي. في عام 1775، حصل الكيميائي السويدي K. V. Scheele على حمض الزرنيخ وهيدروجين الزرنيخ الغازي، وفي عام 1789، اعترف A. L. Lavoisier أخيرًا بالزرنيخ كعنصر كيميائي مستقل. في القرن 19 تم اكتشاف مركبات عضوية تحتوي على الزرنيخ.

الزرنيخ في الطبيعة.

يوجد القليل من الزرنيخ في القشرة الأرضية - حوالي 5·10 -4% (أي 5 جرام لكل طن)، تقريبًا مثل الجرمانيوم أو القصدير أو الموليبدينوم أو التنغستن أو البروم. يوجد الزرنيخ غالبًا في المعادن مثل الحديد والنحاس والكوبالت والنيكل.

يعكس تكوين المعادن التي يتكون منها الزرنيخ (وحوالي 200 منها معروفة) الخصائص "شبه المعدنية" لهذا العنصر، والتي يمكن أن تكون في حالات الأكسدة الإيجابية والسلبية على حد سواء وتتحد مع العديد من العناصر؛ في الحالة الأولى، يمكن للزرنيخ أن يلعب دور المعدن (على سبيل المثال، في الكبريتيدات)، في الحالة الثانية - غير المعدنية (على سبيل المثال، في الزرنيخيدات). يعكس التركيب المعقد لعدد من معادن الزرنيخ قدرتها، من ناحية، على استبدال ذرات الكبريت والأنتيمون جزئيًا في الشبكة البلورية (أنصاف الأقطار الأيونية S-2 وSb-3 وAs-3 متقاربة وهي 0.182، 0.208). و 0.191 نانومتر، على التوالي)، من ناحية أخرى - ذرات المعادن. في الحالة الأولى، ذرات الزرنيخ لها حالة أكسدة سلبية إلى حد ما، في الثانية - إيجابية.

السالبية الكهربية للزرنيخ (2.0) صغيرة، ولكنها أعلى من تلك الموجودة في الأنتيمون (1.9) ومعظم المعادن، وبالتالي يتم ملاحظة حالة الأكسدة -3 للزرنيخ فقط في الزرنيخيدات المعدنية، وكذلك في ستيبارسن SbAs والنمو الداخلي لهذا المعدن مع بلورات الأنتيمون النقية أو الزرنيخ (معدن الألمونتايت). العديد من مركبات الزرنيخ مع المعادن، إذا حكمنا من خلال تركيبها، هي مركبات بين الفلزات وليست زرنيخيدات؛ بعضها يحتوي على محتوى متغير من الزرنيخ. قد تحتوي الزرنيخيدات في وقت واحد على عدة معادن، حيث تحل ذراتها، عند نصف قطر أيوني قريب، محل بعضها البعض في الشبكة البلورية بنسب تعسفية؛ في مثل هذه الحالات، في الصيغة المعدنية، يتم إدراج رموز العناصر مفصولة بفواصل. جميع الزرنيخيدات لها بريق معدني، وهي معادن ثقيلة ومعتمة، وصلابتها منخفضة.

من أمثلة الزرنيخيدات الطبيعية (حوالي 25 منها معروفة) هي معادن اللولينغيت FeAs 2 (نظير البايرايت FeS 2)، والسكوتيروديت CoAs 2–3 والنيكل سكوتروديت NiAs 2–3، والنيكل (بيريت النيكل الأحمر) NiAs، والراملسبيرغيت ( بيريت النيكل الأبيض) NiAs 2، سافلوريت (سبيس كوبالت) CoAs 2 وكلينوسافلوريت (Co، Fe، Ni) As 2، لانجيسيت (Co، Ni) As، سبيريليت PtAs 2، موشيريت Ni 11 As 8، أوريغونيت Ni 2 FeAs 2، الجودونيت النحاس 6 أس. ونظرًا لكثافتها العالية (أكثر من 7 جم/سم3)، يصنف الجيولوجيون العديد منها على أنها معادن "ثقيلة جدًا".

معدن الزرنيخ الأكثر شيوعًا هو الزرنيخ بيريت (بيريت الزرنيخ).يمكن اعتبار FeAsS منتجًا لاستبدال الكبريت في بيريت FeS 2 بذرات الزرنيخ (يحتوي البيريت العادي أيضًا دائمًا على القليل من الزرنيخ). وتسمى هذه المركبات بالأملاح الكبريتية. وبالمثل، فإن معادن الكوبالتين (بريق الكوبالت) CoAsS، والجلوكودوت (Co,Fe)AsS، والجيرسدورفيت (بريق النيكل) NiAsS، والإنارجيت واللوزونيت لهما نفس التركيبة، لكن هياكل مختلفة Cu 3 AsS 4، والبروستايت Ag 3 AsS 3 - وهي من المعادن المهمة. خام الفضة، والذي يطلق عليه أحيانا "فضة الياقوت" بسبب لونه الأحمر الساطع، غالبا ما يوجد في الطبقات العليا من عروق الفضة، حيث توجد بلورات كبيرة رائعة من هذا المعدن. وقد تحتوي الأملاح الكبريتية أيضًا على معادن نبيلة من مجموعة البلاتين؛ هذه هي المعادن osarsite (Os,Ru)AsS، ruarsite RuAsS، irarsite (Ir،Ru،Rh،Pt)AsS، platarsite (Pt،Rh،Ru)AsS، Hollingworthite (Rd،Pt،Pd)AsS. في بعض الأحيان يتم لعب دور ذرات الكبريت في مثل هذه الزرنيخات المزدوجة بواسطة ذرات الأنتيمون، على سبيل المثال، في السيناجوكيت (Fe,Ni)(Sb,As) 2، الزرنيوبالادينيت Pd 8 (As,Sb) 3، بوليباسيت الزرنيخ (Ag,Cu) 16 (أر، سب) 2 ق 11.

إن بنية المعادن مثيرة للاهتمام، حيث يوجد الزرنيخ في وقت واحد مع الكبريت، ولكنه يلعب دور المعدن، حيث يتجمع مع معادن أخرى. هذه هي المعادن أرسينوسولفانيت Cu 3 (As,V)S 4، أرسينوجاوتشيكورنيت Ni 9 BiAsS 8، فريبرجيت (Ag,Cu,Fe) 12 (Sb,As) 4 S 13، تينانتيت (Cu,Fe) 12 As 4 S 13 , أرجينتوتينانتيت (Ag,Cu) 10 (Zn,Fe) 2 (As,Sb) 4 S 13, جولدفيلديت Cu 12 (Te,Sb,As) 4 S 13, جيروديت (Cu,Zn,Ag) 12 (As,Sb ) 4 (س، ق) 13 . يمكنك أن تتخيل مدى البنية المعقدة للشبكة البلورية لكل هذه المعادن.

يتمتع الزرنيخ بحالة أكسدة إيجابية بشكل واضح في الكبريتيدات الطبيعية - الأوربيمينت الأصفر مثل 2 S 3 ، ثنائي مورفيت البرتقالي والأصفر مثل 4 S 3 ، رالجار برتقالي أحمر مثل 4 S 4 ، جيتشيليت أحمر قرمزي AsSbS 3 ، وكذلك في أكسيد عديم اللون مثل 2O3، والذي يتواجد على شكل معادن الزرنيخوليت والكلوديتايت ذات هياكل بلورية مختلفة (تتشكل نتيجة تجوية معادن الزرنيخ الأخرى). عادة ما يتم العثور على هذه المعادن في شكل شوائب صغيرة. لكن في الثلاثينيات من القرن العشرين. في الجزء الجنوبي من سلسلة جبال فيرخويانسك، تم العثور على بلورات ضخمة من الأوربيمينت يصل حجمها إلى 60 سم ويصل وزنها إلى 30 كجم.

في الأملاح الطبيعية لحمض الزرنيخ H 3 AsO 4 - الزرنيخات (حوالي 90 منها معروفة)، تكون حالة أكسدة الزرنيخ +5؛ تشمل الأمثلة الإريثرين الوردي الزاهي (لون الكوبالت) Co 3 (AsO 4) 2 8H 2 O، والأنابرجيت الأخضر Ni 3 (AsO 4) 2 8H 2 O، والسكوروديت Fe III AsO 4 2H 2 O والسيمبلسيت Fe II 3 (AsO 4). 2·8H2O، غاسباريت بني-أحمر (Ce,La,Nd)ArO 4، جورنسيت عديم اللون Mg 3 (AsO 4) 2 8H 2 O، روزفلتيت BiAsO 4 وكيتيجيت Zn 3 (AsO 4) 2 · 8H 2 O، كذلك مثل العديد من الأملاح الأساسية، مثل الزيتونيت Cu 2 AsO 4 (OH)، الزرنيخ البسمتي Bi 2 (AsO 4) (OH) 3. لكن الزرنيخات الطبيعية - مشتقات حمض الزرنيخ H 3 AsO 3 - نادرة جدًا.

يوجد في وسط السويد محاجر لانغبانوف للمنغنيز الحديدي الشهيرة، والتي تم العثور فيها على أكثر من 50 عينة من معادن الزرنيخ ووصفها. ولم يتم العثور على بعضها في أي مكان آخر. لقد تم تشكيلها ذات مرة نتيجة تفاعل حمض الزرنيخ H 3 As O 4 مع البيروكرويت Mn (OH) 2 عند درجات حرارة ليست عالية جدًا. عادةً ما تكون الزرنيخات عبارة عن منتجات أكسدة لخامات الكبريتيد. كقاعدة عامة، ليس لها استخدام صناعي، ولكن بعضها جميل جدًا ويزين بمجموعات معدنية.

في أسماء العديد من معادن الزرنيخ يمكن العثور على أسماء أماكن (Lölling في النمسا، فرايبيرج في ساكسونيا، سينايوكي في فنلندا، سكوترود في النرويج، أليمون في فرنسا، منجم لانجيس الكندي ومنجم جيتشيل في نيفادا، أوريغون في الولايات المتحدة الأمريكية، إلخ. )، أسماء الجيولوجيين والكيميائيين والسياسيين، الخ. (الكيميائي الألماني كارل راملسبيرغ، وتاجر المعادن في ميونيخ ويليام موشر، وصاحب المنجم يوهان فون غيرسدورف، والكيميائي الفرنسي إف. كلوديت، والكيميائيان الإنجليزيان جون بروست وسميثسون تينانت، والكيميائي الكندي ف. إل. سبيري، والرئيس الأمريكي روزفلت، وما إلى ذلك)، وأسماء النباتات (وبالتالي ، اسم معدن السافروريت يأتي من الزعفران)، الحروف الأولية لأسماء العناصر - الزرنيخ، الأوزميوم، الروثينيوم، الإيريديوم، البلاديوم، البلاتين، الجذور اليونانية ("إريثروس" - أحمر، "إنارجون" - مرئي، " ليثوس" - الحجر) وما إلى ذلك. وما إلى ذلك وهلم جرا.

الاسم القديم المثير للاهتمام لمعدن النيكل (NiAs) هو kupfernickel. أطلق عمال المناجم الألمان في العصور الوسطى على النيكل اسم روح الجبل الشريرة، و"kupfernickel" (Kupfernickel، من Kupfer الألمانية - النحاس) - "النحاس اللعين"، "النحاس المزيف". كانت بلورات النحاس الأحمر لهذا الخام تشبه إلى حد كبير خام النحاس؛ تم استخدامه في صناعة الزجاج لتلوين الزجاج باللون الأخضر. لكن لم يتمكن أحد من الحصول على النحاس منه. تمت دراسة هذا الخام من قبل عالم المعادن السويدي أكسل كرونستيدت عام 1751 وعزل منه معدنًا جديدًا أطلق عليه اسم النيكل.

نظرًا لأن الزرنيخ خامل كيميائيًا، فهو موجود أيضًا في حالته الأصلية - على شكل إبر أو مكعبات منصهرة. يحتوي هذا الزرنيخ عادةً على شوائب تتراوح من 2 إلى 16٪ - غالبًا ما تكون هذه الشوائب Sb، Bi، Ag، Fe، Ni، Co. من السهل طحنها إلى مسحوق. وفي روسيا، عثر الجيولوجيون على الزرنيخ الأصلي في ترانسبايكاليا، في منطقة أمور، كما يوجد أيضًا في بلدان أخرى.

الزرنيخ فريد من نوعه لأنه موجود في كل مكان - في المعادن والصخور والتربة والمياه والنباتات والحيوانات، وليس من قبيل الصدفة أن يطلق عليه "في كل مكان". تم تحديد توزيع الزرنيخ على مناطق مختلفة من الكرة الأرضية إلى حد كبير أثناء تكوين الغلاف الصخري من خلال تقلب مركباته عند درجات حرارة عالية، وكذلك من خلال عمليات الامتصاص والامتزاز في التربة والصخور الرسوبية. يهاجر الزرنيخ بسهولة، وهو ما يتم تسهيله من خلال قابلية ذوبان بعض مركباته في الماء بدرجة عالية. في المناخات الرطبة، يتم غسل الزرنيخ من التربة وتحمله المياه الجوفية ثم الأنهار. ويبلغ متوسط ​​محتوى الزرنيخ في الأنهار 3 ميكروغرام/لتر، وفي المياه السطحية - حوالي 10 ميكروغرام/لتر، وفي مياه البحار والمحيطات - حوالي 1 ميكروغرام/لتر فقط. ويفسر ذلك الترسيب السريع نسبيا لمركباته من الماء مع تراكمها في الرواسب السفلية، على سبيل المثال، في عقيدات الحديد والمنغنيز.

يتراوح محتوى الزرنيخ في التربة عادة من 0.1 إلى 40 ملغم/كغم. ولكن في المناطق التي توجد بها خامات الزرنيخ، وكذلك في المناطق البركانية، يمكن أن تحتوي التربة على الكثير من الزرنيخ - ما يصل إلى 8 جم / كجم، كما هو الحال في بعض مناطق سويسرا ونيوزيلندا. في مثل هذه الأماكن تموت النباتات وتمرض الحيوانات. وهذا أمر نموذجي بالنسبة للسهوب والصحاري، حيث لا يتم غسل الزرنيخ من التربة. يتم أيضًا إثراء الصخور الطينية مقارنة بالمحتوى المتوسط ​​- فهي تحتوي على زرنيخ أكثر بأربعة أضعاف من المتوسط. في بلدنا، الحد الأقصى المسموح به لتركيز الزرنيخ في التربة هو 2 ملغم/كغم.

يمكن حمل الزرنيخ من التربة ليس فقط عن طريق الماء، ولكن أيضًا عن طريق الرياح. ولكن للقيام بذلك، يجب أولاً أن يتحول إلى مركبات زرنيخية عضوية متطايرة. يحدث هذا التحول نتيجة لما يسمى بالميثيل الحيوي - إضافة مجموعة ميثيل لتكوين رابطة C-As؛ تحدث هذه العملية الأنزيمية (المعروفة بمركبات الزئبق) بمشاركة الإنزيم المساعد ميثيل كوبالامين، وهو مشتق ميثيل من فيتامين ب 12 (يوجد أيضًا في جسم الإنسان). يحدث الميثيل الحيوي للزرنيخ في كل من المياه العذبة ومياه البحر ويؤدي إلى تكوين مركبات الزرنيخ العضوي - حمض الميثيلارسونيك CH 3 AsO(OH) 2، حمض ثنائي ميثيل أرسينيك (ثنائي ميثيل الزرنيخ، أو الكاكوديلك) (CH 3) 2 As(O)OH، ثلاثي ميثيل أرسين ( CH 3) 3 As وأكسيده (CH 3) 3 As = O، والذي يتواجد أيضًا في الطبيعة. باستخدام 14 ميثيل كوبالامين المسمى C و74 هيدرورسنات الصوديوم المسمى Na 2 HAsO 4، تبين أن إحدى سلالات الميثانوبكتيريا تقلل وميثيل هذا الملح إلى ثنائي ميثيل أرسين المتطاير. ونتيجة لذلك، يحتوي الهواء في المناطق الريفية على ما متوسطه 0.001 - 0.01 ميكروجرام/م 3 من الزرنيخ، وفي المدن التي لا يوجد فيها تلوث محدد - ما يصل إلى 0.03 ميكروجرام/م 3، وبالقرب من مصادر التلوث (المعادن غير الحديدية). مصانع الصهر، ومحطات الطاقة، والعمل على الفحم الذي يحتوي على نسبة عالية من الزرنيخ، وما إلى ذلك) يمكن أن يتجاوز تركيز الزرنيخ في الهواء 1 ميكروغرام/م 3 . وتبلغ كثافة ترسيب الزرنيخ في المناطق التي توجد بها المراكز الصناعية 40 كجم/كم2 سنوياً.

تكوين مركبات الزرنيخ المتطايرة (تريميثيلارسين، على سبيل المثال، يغلي عند 51 درجة مئوية فقط) حدث في القرن التاسع عشر. العديد من حالات التسمم، حيث تم احتواء الزرنيخ في الجص وحتى طلاء ورق الحائط الأخضر. تم استخدام خضر شيلي سابقًا على شكل طلاء Cu 3 (AsO 3) 2 ن H 2 O والخضر الباريسي أو شفايفورت Cu 4 (AsO 2) 6 (CH 3 COO) 2. في ظروف الرطوبة العالية وظهور العفن، تتشكل مشتقات الزرنيخ العضوي المتطايرة من هذا الطلاء. ويعتقد أن هذه العملية يمكن أن تكون السبب في تسمم نابليون البطيء في السنوات الأخيرة من حياته (كما هو معروف، تم العثور على الزرنيخ في شعر نابليون بعد قرن ونصف من وفاته).

ويوجد الزرنيخ بكميات ملحوظة في بعض المياه المعدنية. وتنص المعايير الروسية على أن نسبة الزرنيخ في المياه المعدنية الطبية يجب ألا تتجاوز 700 ميكروغرام/لتر. في جيرموكقد يكون أكبر عدة مرات. إن شرب كوب أو كوبين من المياه المعدنية "الزرنيخ" لن يضر الإنسان: لكي تصاب بالتسمم القاتل، عليك أن تشرب ثلاثمائة لتر مرة واحدة... لكن من الواضح أنه لا يمكن شرب مثل هذه المياه باستمرار بدلاً من ذلك. من الماء العادي.

لقد وجد الكيميائيون أن الزرنيخ في المياه الطبيعية يمكن العثور عليه بأشكال مختلفة، وهو أمر مهم من وجهة نظر تحليله، وطرق انتقاله، فضلاً عن اختلاف سمية هذه المركبات؛ وبالتالي، فإن مركبات الزرنيخ ثلاثي التكافؤ تكون أكثر سمية بنسبة 25-60 مرة من الزرنيخ الخماسي التكافؤ. توجد مركبات (III) في الماء عادة على شكل حمض الزرنيخ الضعيف H 3 AsO 3 ( rK a = 9.22)، والمركب As(V) - على شكل حمض الزرنيخ H 3 AsO 4 ( rK a = 2.20) وأنيوناتها المنفصلة عن البروتون H 2 AsO 4 – وHAsO 4 2–.

تحتوي المادة الحية على متوسط ​​6.10-6% من الزرنيخ، أي 6 ميكروجرام/كجم. يمكن لبعض الأعشاب البحرية تركيز الزرنيخ إلى الحد الذي يصبح فيه خطراً على البشر. علاوة على ذلك، يمكن لهذه الطحالب أن تنمو وتتكاثر في المحاليل النقية لحمض الزرنيخ. وتستخدم هذه الطحالب في بعض الدول الآسيوية كعلاج ضد الفئران. وحتى في المياه الصافية للمضايق النرويجية، يمكن أن تحتوي الطحالب على ما يصل إلى 0.1 جم/كجم من الزرنيخ. ويوجد الزرنيخ عند البشر في أنسجة المخ والعضلات، ويتراكم في الشعر والأظافر.

خصائص الزرنيخ.

على الرغم من أن الزرنيخ يشبه المعدن، إلا أنه لا يزال غير معدني: فهو لا يشكل أملاحًا، على سبيل المثال، مع حمض الكبريتيك، ولكنه في حد ذاته عنصر مكون للحمض. ولذلك، غالبا ما يسمى هذا العنصر شبه المعدن. يوجد الزرنيخ في عدة أشكال متآصلة وفي هذا الصدد يشبه إلى حد كبير الفوسفور. وأكثرها ثباتًا هو الزرنيخ الرمادي، وهو مادة هشة للغاية، وعندما تتكسر حديثًا، يكون لها لمعان معدني (ومن هنا جاء اسم "الزرنيخ المعدني")؛ كثافته 5.78 جم/سم3. عند تسخينه بقوة (حتى 615 درجة مئوية)، فإنه يتسامى دون ذوبان (نفس السلوك هو سمة اليود). تحت ضغط 3.7 ميجا باسكال (37 ضغط جوي)، يذوب الزرنيخ عند 817 درجة مئوية، وهي أعلى بكثير من درجة حرارة التسامي. الموصلية الكهربائية للزرنيخ الرمادي أقل بـ 17 مرة من النحاس، ولكنها أعلى بـ 3.6 مرة من تلك الخاصة بالزئبق. مع ارتفاع درجة الحرارة، تنخفض موصليتها الكهربائية، مثلها مثل المعادن النموذجية، بنفس القدر تقريبًا مثل النحاس.

إذا تم تبريد بخار الزرنيخ بسرعة كبيرة إلى درجة حرارة النيتروجين السائل (-196 درجة مئوية)، يتم الحصول على مادة صفراء ناعمة وشفافة، تذكرنا بالفوسفور الأصفر، وكثافته (2.03 جم / سم 3) أقل بكثير من كثافة الزرنيخ الرمادي. . يتكون بخار الزرنيخ والزرنيخ الأصفر من 4 جزيئات لها شكل رباعي السطوح - وهنا التشبيه بالفوسفور. عند 800 درجة مئوية، يبدأ تفكك ملحوظ للبخار بتكوين 2 دايمر، وعند 1700 درجة مئوية فقط يتبقى جزيئين. عند تسخينه وتعريضه للأشعة فوق البنفسجية، يتحول الزرنيخ الأصفر بسرعة إلى اللون الرمادي مع إطلاق الحرارة. عندما يتكثف بخار الزرنيخ في جو خامل، يتكون شكل آخر غير متبلور من هذا العنصر، أسود اللون. إذا تم ترسيب بخار الزرنيخ على الزجاج، يتكون فيلم مرآة.

هيكل الغلاف الإلكتروني الخارجي للزرنيخ هو نفس هيكل النيتروجين والفوسفور، ولكن على عكسهما، يحتوي على 18 إلكترونًا في الغلاف قبل الأخير. مثل الفوسفور، يمكن أن يشكل ثلاث روابط تساهمية (تكوين 4s 2 4p 3)، تاركًا زوجًا وحيدًا في الذرة As. تعتمد علامة الشحنة على الذرة As في المركبات ذات الروابط التساهمية على السالبية الكهربية للذرات المجاورة. تعد مشاركة زوج وحيد في التكوين المعقد أكثر صعوبة بالنسبة للزرنيخ مقارنة بالنيتروجين والفوسفور.

إذا كانت المدارات d متضمنة في الذرة As، فمن الممكن أن يؤدي اقتران إلكترونات 4s إلى تكوين خمس روابط تساهمية. يتم تحقيق هذا الاحتمال عمليًا فقط مع الفلور - في خماسي فلوريد AsF 5 (يُعرف أيضًا خماسي كلوريل AsCl 5، ولكنه غير مستقر للغاية ويتحلل بسرعة حتى عند -50 درجة مئوية).

في الهواء الجاف، يكون الزرنيخ مستقرًا، ولكن في الهواء الرطب يتلاشى ويصبح مغطى بأكسيد أسود. أثناء التسامي، يحترق بخار الزرنيخ بسهولة في الهواء بلهب أزرق ليشكل بخارًا أبيض ثقيلًا من أنهيدريد الزرنيخ على شكل 2O3. يعد هذا الأكسيد أحد أكثر الكواشف المحتوية على الزرنيخ شيوعًا. له خصائص مذبذبة:

كما 2O3 + 6HCl ® 2AsCl 3 + 3H2O،

2 يا 3 + 6NH 4 OH ® 2(NH 4) 3 AsO 3 + 3H 2 O.

أكسدة As 2 O 3 تنتج أكسيدًا حمضيًا - أنهيدريد الزرنيخ:

كما 2O3 + 2HNO 3 ® كما 2O5 + H2O + NO2 + NO.

عندما يتفاعل مع الصودا، يتم الحصول على هيدرورسينات الصوديوم، والذي يستخدم في الطب:

كما 2 O 3 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O ® 2Na 2 HAsO 4 + 2CO 2 .

الزرنيخ النقي خامل تمامًا؛ الماء والقلويات والأحماض التي لا تحتوي على خصائص مؤكسدة لا تؤثر عليه. حمض النيتريك المخفف يؤكسده إلى حمض الأورثورسينيك H 3 AsO 3 ، ويؤكسده حمض النيتريك المركز إلى حمض الأورثورسينيك H 3 AsO 4:

3As + 5HNO3 + 2H2O ® 3H3 AsO4 + 5NO.

يتفاعل أكسيد الزرنيخ (III) بشكل مشابه:

3As2O3 + 4HNO3 + 7H2O ® 6H3 AsO4 + 4NO.

حمض الزرنيخ هو حمض متوسط ​​القوة، وأضعف قليلا من حمض الفوسفوريك. في المقابل، حمض الزرنيخ ضعيف جدًا، ويقابل في قوته حمض البوريك H 3 BO 3. يوجد في محاليله توازن H 3 AsO 3 HAsO 2 + H 2 O. يعتبر حمض الزرنيخ وأملاحه (الزرنيخات) من عوامل الاختزال القوية:

HAsO 2 + I 2 + 2H 2 O ® H 3 AsO 4 + 2HI.

يتفاعل الزرنيخ مع الهالوجينات والكبريت. كلوريد AsCl 3 هو سائل زيتي عديم اللون يتطاير في الهواء؛ يتحلل بالماء: AsCl 3 + 2H 2 O ® HAsO 2 + 3HCl. ومن المعروف بروميد AsBr 3 ويوديد AsI 3، اللذين يتحللان أيضًا بالماء. في تفاعلات الزرنيخ مع الكبريت، يتم تشكيل كبريتيدات من تركيبات مختلفة - تصل إلى Ar 2 S 5. تذوب كبريتيد الزرنيخ في القلويات وفي محلول كبريتيد الأمونيوم وفي حمض النيتريك المركز، على سبيل المثال:

كما 2 S 3 + 6KOH ® K 3 AsO 3 + K 3 AsS 3 + 3H 2 O،

2 ق 3 + 3(NH 4) 2 S ® 2(NH 4) 3 AsS 3,

2 ق 5 + 3(نه 4) 2 ق ® 2(نه 4) 3 عس 4،

كما 2 S 5 + 40HNO 3 + 4H 2 O ® 6H 2 AsO 4 + 15H 2 SO 4 + 40NO.

في هذه التفاعلات، يتم تشكيل thioarsenites وthioarsenates - أملاح thioacids المقابلة (على غرار حمض الثيوكبرتيك).

في تفاعل الزرنيخ مع المعادن النشطة، يتم تكوين الزرنيخيدات الشبيهة بالملح، والتي يتم تحللها بالماء، ويحدث التفاعل بسرعة خاصة في البيئة الحمضية مع تكوين الزرنيخ: Ca 3 As 2 + 6HCl ® 3CaCl 2 + 2AsH 3 . الزرنيخيدات من المعادن منخفضة النشاط - GaAs، InAs، وما إلى ذلك لها شبكة ذرية تشبه الماس. الأرسين هو غاز عديم اللون والرائحة وشديد السمية، ولكن الشوائب تعطيه رائحة الثوم. يتحلل الأرسين ببطء إلى عناصر موجودة بالفعل في درجة حرارة الغرفة وبسرعة عند تسخينه.

يشكل الزرنيخ العديد من مركبات الزرنيخ العضوي، على سبيل المثال، رباعي ميثيل ديارسين (CH 3) 2 As – As (CH 3) 2. في عام 1760، تلقى مدير مصنع الخزف، لويس كلود كاديت دي جاسيكور، وهو يقوم بتقطير خلات البوتاسيوم مع أكسيد الزرنيخ (III)، بشكل غير متوقع سائلًا مدخنًا يحتوي على الزرنيخ برائحة مثيرة للاشمئزاز، والذي كان يسمى ألارسين، أو سائل كاديت. كما اكتشف لاحقًا، يحتوي هذا السائل على أول مشتقات عضوية تم الحصول عليها من الزرنيخ: ما يسمى بأكسيد الكاكوديل، والذي تم تشكيله نتيجة التفاعل

4CH 3 COOK + As 2 O 3 ® (CH 3) 2 As–O–As(CH 3) 2 + 2K 2 CO 3 + 2CO 2 , وديكاكوديل (CH 3) 2 As–As (CH 3) 2 . كان Kakodyl (من الكلمة اليونانية "kakos" - سيئة) أحد أوائل الجذور التي تم اكتشافها في المركبات العضوية.

في عام 1854، قام أستاذ الكيمياء الباريسي أوغست كور بتصنيع ثلاثي ميثيل أرسين عن طريق عمل يوديد الميثيل على زرنيخيد الصوديوم: 3CH 3 I + AsNa 3 ® (CH 3) 3 As + 3NaI.

وبعد ذلك، تم استخدام ثلاثي كلوريد الزرنيخ في عمليات التخليق، على سبيل المثال،

(CH 3) 2 Zn + 2AsCl 3 ® 2 (CH 3) 3 As + 3ZnCl 2.

في عام 1882، تم الحصول على الزرنيخ العطري عن طريق عمل الصوديوم المعدني على خليط من هاليدات الأريل وثلاثي كلوريد الزرنيخ: 3C 6 H 5 Cl + AsCl 3 + 6Na ® (C 6 H 5) 3 As + 6NaCl. تطورت كيمياء المشتقات العضوية للزرنيخ بشكل مكثف في العشرينات من القرن العشرين، عندما كان لبعضها تأثيرات مضادة للميكروبات، فضلاً عن تأثيرات مهيجة وبثور. حاليًا، تم تصنيع عشرات الآلاف من مركبات الزرنيخ العضوي.

الحصول على الزرنيخ.

يتم الحصول على الزرنيخ بشكل رئيسي كمنتج ثانوي لمعالجة خامات النحاس والرصاص والزنك والكوبالت، وكذلك أثناء تعدين الذهب. تحتوي بعض الخامات المتعددة المعادن على ما يصل إلى 12% من الزرنيخ. عندما يتم تسخين هذه الخامات إلى 650-700 درجة مئوية في غياب الهواء، يتطاير الزرنيخ، وعند تسخينه في الهواء، يتكون أكسيد متطاير مثل 2 O 3 - "الزرنيخ الأبيض". ويتم تكثيفه وتسخينه بالفحم، ويتم تقليل الزرنيخ. إنتاج الزرنيخ هو إنتاج ضار. في السابق، عندما كانت كلمة "علم البيئة" معروفة فقط للمتخصصين الضيقين، تم إطلاق "الزرنيخ الأبيض" في الغلاف الجوي، واستقر في الحقول والغابات المجاورة. تحتوي الغازات العادمة لمصانع الزرنيخ من 20 إلى 250 ملجم/م3 مثل 2O3، بينما يحتوي الهواء عادةً على ما يقرب من 0.00001 ملجم/م3. ويعتبر متوسط ​​التركيز اليومي المسموح به للزرنيخ في الهواء 0.003 ملغم/م3 فقط. ومن عجيب المفارقات أنه حتى الآن ليست المصانع التي تنتج الزرنيخ هي التي تلوث البيئة بشكل أكبر بكثير، بل شركات المعادن غير الحديدية ومحطات الطاقة هي التي تحرق الفحم. تحتوي الرواسب السفلية بالقرب من مصاهر النحاس على كميات هائلة من الزرنيخ - تصل إلى 10 جم/كجم. يمكن للزرنيخ أيضًا أن يدخل التربة باستخدام الأسمدة الفوسفورية.

ومفارقة أخرى: أنهم يتلقون كمية من الزرنيخ أكثر مما هو مطلوب؛ هذه حالة نادرة جدًا. وفي السويد، أُجبر الزرنيخ "غير الضروري" على دفنه في حاويات خرسانية مسلحة في مناجم عميقة مهجورة.

معدن الزرنيخ الصناعي الرئيسي هو الزرنيخ بيريت FeAsS. توجد رواسب كبيرة من النحاس والزرنيخ في جورجيا وآسيا الوسطى وكازاخستان والولايات المتحدة والسويد والنرويج واليابان، ورواسب كوبالت الزرنيخ في كندا، ورواسب القصدير الزرنيخ في بوليفيا وإنجلترا. وبالإضافة إلى ذلك، فإن رواسب الزرنيخ الذهبي معروفة في الولايات المتحدة الأمريكية وفرنسا. تمتلك روسيا العديد من رواسب الزرنيخ في ياقوتيا، وجزر الأورال، وسيبيريا، وترانسبايكاليا وتشوكوتكا.

تحديد الزرنيخ.

رد الفعل النوعي للزرنيخ هو ترسيب الكبريتيد الأصفر مثل 2 S 3 من محاليل حمض الهيدروكلوريك. يتم تحديد الآثار من خلال تفاعل مارس أو طريقة جوتزيت: شرائح من الورق المنقوعة في كلوريد الزئبق 2 تصبح داكنة في وجود الأرسين، مما يقلل التسامي إلى الزئبق.

في العقود الأخيرة، تم تطوير طرق تحليلية حساسة مختلفة يمكنها تحديد تركيزات الزرنيخ الدقيقة، على سبيل المثال في المياه الطبيعية. وتشمل هذه القياسات مطياف الامتصاص الذري اللهبي، ومطياف الانبعاث الذري، ومطياف الكتلة، ومطياف التألق الذري، وتحليل التنشيط النيوتروني... إذا كان هناك القليل جدًا من الزرنيخ في الماء، فقد يكون التركيز المسبق للعينات ضروريًا. باستخدام هذا التركيز، طورت مجموعة من علماء خاركوف من الأكاديمية الوطنية للعلوم في أوكرانيا في عام 1999 طريقة استخلاص الأشعة السينية لتحديد الزرنيخ (وكذلك السيلينيوم) في مياه الشرب بحساسية تصل إلى 2.5-5 ميكروغرام. /ل.

من أجل التحديد المنفصل لمركبات As(III) وAs(V)، يتم فصلها أولاً عن بعضها البعض باستخدام طرق الاستخلاص والكروماتوغرافي المعروفة، بالإضافة إلى استخدام الهدرجة الانتقائية. عادة ما يتم إجراء الاستخلاص باستخدام ثنائي ثيوكربامات الصوديوم أو ثنائي ثيوكربامات الأمونيوم بيروليدين. تشكل هذه المركبات مجمعات غير قابلة للذوبان في الماء تحتوي على As(III)، والتي يمكن استخلاصها باستخدام الكلوروفورم. يمكن بعد ذلك تحويل الزرنيخ مرة أخرى إلى الطور المائي عن طريق الأكسدة بحمض النيتريك. في العينة الثانية، يتم تحويل الزرنيخ إلى الزرنيخيت باستخدام عامل اختزال، ثم يتم إجراء عملية استخراج مماثلة. هذه هي الطريقة التي يتم بها تحديد "الزرنيخ الإجمالي"، ومن ثم بطرح النتيجة الأولى من الثانية، يتم تحديد As(III) وAs(V) بشكل منفصل. إذا كانت هناك مركبات الزرنيخ العضوية في الماء، فإنها عادة ما يتم تحويلها إلى ميثيلديودارسين CH 3 AsI 2 أو ثنائي ميثيل يودارسين (CH 3) 2 AsI، والتي يتم تحديدها بطريقة أو بأخرى كروماتوغرافية. وبالتالي، باستخدام تحليل كروماتوغرافي سائل عالي الأداء، يمكن تحديد كميات النانوجرام من المادة.

يمكن تحليل العديد من مركبات الزرنيخ باستخدام ما يسمى بطريقة الهيدريد. وهو ينطوي على التخفيض الانتقائي للحليلة إلى زرنيخ متطاير. وهكذا، يتم اختزال الزرنيخ غير العضوي إلى AsH 3 عند درجة الحموضة 5 – 7، وعند درجة الحموضة

طريقة تنشيط النيوترونات حساسة أيضًا. وهو يتألف من تشعيع عينة بالنيوترونات، بينما تلتقط النوى 75 النيوترونات وتتحول إلى النويدات المشعة 76 As، والتي يتم اكتشافها بواسطة نشاط إشعاعي مميز بنصف عمر يبلغ 26 ساعة. بهذه الطريقة يمكنك اكتشاف ما يصل إلى 10-10% من الزرنيخ في العينة، أي في العينة. 1 ملجم لكل 1000 طن مادة

استخدام الزرنيخ.

ويستخدم نحو 97% من الزرنيخ المستخرج في شكل مركباته. ونادرا ما يستخدم الزرنيخ النقي. يتم إنتاج واستخدام بضع مئات من الأطنان فقط من معدن الزرنيخ سنويًا في جميع أنحاء العالم. يعمل الزرنيخ بنسبة 3٪ على تحسين جودة السبائك الحاملة. تؤدي إضافة الزرنيخ إلى الرصاص إلى زيادة صلابته بشكل كبير، وهو يستخدم في إنتاج بطاريات وكابلات الرصاص. الإضافات الصغيرة من الزرنيخ تزيد من مقاومة التآكل وتحسن الخواص الحرارية للنحاس والنحاس الأصفر. يستخدم الزرنيخ عالي النقاء في إنتاج أجهزة أشباه الموصلات، حيث يتم خلطه مع السيليكون أو الجرمانيوم. يستخدم الزرنيخ أيضًا كمادة إشابة، مما يمنح أشباه الموصلات "الكلاسيكية" (Si، Ge) نوعًا معينًا من الموصلية.

يستخدم الزرنيخ أيضًا كمادة مضافة قيمة في صناعة المعادن غير الحديدية. وبالتالي فإن إضافة 0.2...1% من الرصاص يزيد من صلابته بشكل ملحوظ. لقد لوحظ منذ فترة طويلة أنه إذا تمت إضافة القليل من الزرنيخ إلى الرصاص المنصهر، فسيتم الحصول على كرات ذات الشكل الكروي الصحيح عند صب اللقطة. إن إضافة 0.15...0.45% من الزرنيخ إلى النحاس يزيد من قوة الشد والصلابة ومقاومته للتآكل عند العمل في بيئة غازية. بالإضافة إلى ذلك، يزيد الزرنيخ من سيولة النحاس أثناء الصب ويسهل عملية سحب الأسلاك. ويضاف الزرنيخ إلى بعض أنواع سبائك البرونز والنحاس والبابيت والطباعة. وفي الوقت نفسه، غالبا ما يؤذي الزرنيخ علماء المعادن. في إنتاج الفولاذ والعديد من المعادن غير الحديدية، يقومون عمدا بتعقيد العملية من أجل إزالة كل الزرنيخ من المعدن. وجود الزرنيخ في الخام يجعل الإنتاج ضارا. مضر مرتين: أولاً، لصحة الإنسان؛ ثانيا، بالنسبة للمعادن - شوائب الزرنيخ الكبيرة تؤدي إلى تفاقم خصائص جميع المعادن والسبائك تقريبا.

وتستخدم على نطاق واسع مركبات الزرنيخ المختلفة، التي يتم إنتاجها سنويا بعشرات الآلاف من الأطنان. كما يستخدم أكسيد 2O3 في صناعة الزجاج كمادة ملمعة للزجاج. حتى صانعي الزجاج القدماء كانوا يعلمون أن الزرنيخ الأبيض يجعل الزجاج "باهتاً"، أي غير لامع. مبهمة. إلا أن الإضافات الصغيرة لهذه المادة، على العكس من ذلك، تعمل على تفتيح الزجاج. ولا يزال الزرنيخ يدخل في تركيبات بعض النظارات، مثل زجاج "فيينا" لمقاييس الحرارة.

تُستخدم مركبات الزرنيخ كمطهر للحماية من التلف والحفاظ على الجلود والفراء والحيوانات المحنطة، ولتشريب الأخشاب، وكأحد مكونات الدهانات المضادة للحشف على قاع السفن. لهذا الغرض، يتم استخدام أملاح الزرنيخ والأحماض الزرنيخية: Na 2 HAsO 4، PbHAsO 4، Ca 3 (AsO 3) 2، إلخ. النشاط البيولوجي لمشتقات الزرنيخ يثير اهتمام الأطباء البيطريين والمهندسين الزراعيين والمتخصصين في الخدمات الصحية والوبائية. ونتيجة لذلك، ظهرت منشطات تحتوي على الزرنيخ لنمو وإنتاجية الماشية، ومضادات للديدان، وأدوية للوقاية من الأمراض لدى الحيوانات الصغيرة في مزارع الماشية. تستخدم مركبات الزرنيخ (As 2 O 3، Ca 3 As 2، Na 3 As، الأخضر الباريسي) لمكافحة الحشرات والقوارض والأعشاب الضارة. في السابق، كانت هذه الاستخدامات منتشرة على نطاق واسع، خاصة في أشجار الفاكهة ومزارع التبغ والقطن، لتخليص الماشية من القمل والبراغيث، ولتعزيز نمو إنتاج الدواجن والخنازير، ولتجفيف القطن قبل الحصاد. وحتى في الصين القديمة كانت محاصيل الأرز تعالج بأكسيد الزرنيخ لحمايتها من الفئران والأمراض الفطرية وبالتالي زيادة المحصول. وفي جنوب فيتنام، استخدمت القوات الأمريكية حمض الكاكوديلك (العامل الأزرق) كمزيل للأوراق. الآن، بسبب سمية مركبات الزرنيخ، فإن استخدامها في الزراعة محدود.

المجالات الهامة لتطبيق مركبات الزرنيخ هي إنتاج مواد أشباه الموصلات والدوائر الدقيقة، والألياف الضوئية، ونمو البلورات المفردة لليزر، وإلكترونيات الأفلام. يستخدم غاز الأرسين لإدخال كميات صغيرة وجرعات صارمة من هذا العنصر في أشباه الموصلات. تُستخدم زرنيخيدات الغاليوم GaAs والإنديوم InAs في صناعة الثنائيات والترانزستورات والليزر.

كما يجد الزرنيخ استخدامًا محدودًا في الطب. . تُستخدم نظائر الزرنيخ 72 As و74 As و76 As مع فترات نصف العمر المناسبة للبحث (26 ساعة و17.8 يومًا و26.3 ساعة على التوالي) لتشخيص الأمراض المختلفة.

ايليا لينسون