Gradi di ossidazione dell'arsenico: proprietà chimiche dell'arsenico

Prima di considerare lo stato di ossidazionearsenico, riveleremo la sua posizione nella tavola periodica e le caratteristiche della struttura. Inoltre, chiamiamo le proprietà fisiche e chimiche di base di questo elemento chimico.

Posizione nel PS

I principali stati di ossidazione dell'arsenico, chimiciproprietà, applicazione: tutto ciò può essere appreso osservando la posizione dell'elemento nel sistema periodico di Mendeleev. L'arsenico si trova nel quinto gruppo, il sottogruppo principale, è un membro della famiglia dell'azoto. Ha una massa atomica relativa di 74,9216. I principali gradi di ossidazione dell'arsenico sono legati proprio al gruppo in cui si trova nella SS. Questo elemento ha 33 numeri di serie. Il numero di livelli di energia corrisponde al numero del periodo in cui si trova l'elemento, è pari a quattro.

Considera la disposizione degli elettroni su ciascunoguscio atomico. Al primo livello di energia ci sono solo due elettroni accoppiati, il secondo guscio è occupato da otto particelle: 2s e 6p. Al terzo livello, a parte loro, ci sono dieci elettroni d, cioè solo 18 particelle. Il livello di energia esterna è un elettrone 2s, così come tre p-elettroni spaiati. È il numero di elettroni di valenza che determina i possibili gradi di ossidazione dell'arsenico.

Pagine di storia

È arsenico attribuito ai cinque "alchemici"elementi conosciuti dal Medioevo. Un punto interessante è il fatto che quattro di loro sono nel quinto gruppo PS. A quei tempi nessuno sapeva come determinare il grado di ossidazione dell'arsenico, ma i suoi composti erano usati con successo per produrre medicinali, creare vernici.

Dopo la sostituzione dell'età della pietra con l'età del bronzo, le personeho imparato come realizzare questa lega con caratteristiche speciali. Si scopre che conteneva fino al 7% di arsenico e solo il 3% di stagno. Gli scienziati ritengono che alla prima fusione del bronzo invece della malachite, che è verde, per errore prendessero i solfuri verdi dei minerali di rame-arsenico.

La straordinaria performance della lega risultante lo ha reso popolare tra gli antichi maestri. Essi sono specificamente alla ricerca di minerali naturali contenenti detta sostanza.

Stati di ossidazione dell'arsenico in composti di questo tipoi tipi sono positivi, corrispondono alla sua valenza più alta. Per identificare i solfuri contenenti arsenico, il minerale viene riscaldato. L'aspetto di un odore di aglio specifico è la prova della presenza di arsenico nel composto. Gradualmente, la fusione del bronzo arsenico fu abbandonata. Tra le ragioni della cessazione della produzione, gli scienziati chiamano l'avvelenamento costante dei maestri durante il lavoro.

Minerali naturali

Nella forma di un minerale, la sostanza in esameconosciuto fin dai tempi antichi. Ad esempio, lo stato di ossidazione di 3 arsenico si manifesta in un composto conosciuto nell'antica Cina come "polvere di miniera". Aristotele descrisse il minerale sandarak, che è un solfuro di arsenico. Tradotto dalla lingua latina, il suo nome suona come "vernice dorata". L'ho usato in quei giorni come una tintura gialla.

Nell'undicesimo secolo, tre erano distinti dagli alchimisti.diversi tipi di questa sostanza. I gradi di ossidazione dell'arsenico nei composti rappresentati da queste specie corrispondono al numero del gruppo. L'ossido esavalente era chiamato arsenico bianco, il solfuro era chiamato giallo e As4S4 (tetrasamyak tetrasulphide) era chiamato arsenico rosso.

La versione bianca è stata ottenuta per sublimazione delle impurità inil processo di arrostire i minerali di rame, che includevano l'arsenico. Quando il gas si condensa dallo stato gassoso, l'ossido di arsenico precipita come un deposito bianco. Sin dai tempi antichi, è stato usato come mezzo per distruggere i parassiti.

Nel tredicesimo secolo, Alberto Magno eraSostanza metallica ottenuta Si è riscaldato con arsenico di sapone giallo. La sostanza ottenuta come risultato dell'interazione non ha confermato la "connessione mistica" dei sette metalli con i pianeti. Forse fu a causa della contraddizione rivelata dagli antichi alchimisti che l'arsenico era considerato un elemento "illegittimo". Fu in quei lontani tempi che si rivelò la sua capacità di dare colore bianco rame, grazie al quale fu chiamato il mezzo "sbiancamento Venere".

Come una sostanza individuale questol'elemento chimico fu identificato solo nella metà del diciassettesimo secolo. Il farmacista tedesco Johann Schroeder fu in grado di isolarlo conducendo una riduzione chimica degli ossidi di carbone. Dopo un po 'di tempo, Nicole Lemery riuscì a isolare il metallo riscaldando cloruro di potassio, sapone e ossido di arsenico. Nel XVIII secolo, questo metallo era conosciuto come un insolito "semi-metallo".

Alla fine del XVIII secolo, il chimico svedese K.V. Scheele è stato ottenuto acido arsenico, che manifesta il più alto grado di ossidazione dell'arsenico: +5. Nel diciannovesimo secolo, sono state identificate le sostanze organiche che contengono arsenico.

Essere nella natura

Maggiore e minore grado di ossidazione dell'arsenicomanifestare nei suoi composti naturali. Nella crosta, la concentrazione percentuale di questo elemento non supera i 5 grammi per tonnellata. In molti minerali, è contenuto simultaneamente con nichel, cobalto, rame, ferro.

Attualmente conosciuto circa duecentovari minerali naturali, che comprendono l'elemento chimico in questione. Dato che mostrano il più alto e più basso grado di ossidazione dell'arsenico, hanno diverse applicazioni. Ad esempio, in combinazione con l'antimonio, l'arsenico mostra uno stato di ossidazione negativo. Dato che questo metallo ha una bassa elettronegatività, il più basso grado di ossidazione dell'arsenico è -3. Questo indicatore è tipico degli arsenidi e del minerale Alelemontite.

La maggior parte dei composti con metalli di arsenico, tenendo conto della specificità della composizione, sono composti intermetallici che differiscono nella composizione variabile di questo elemento chimico.

Caratteristico degli arsenidi

Per arsenidi, il contenuto di diversimetalli con una struttura simile di reticoli cristallini. Questi minerali sono caratterizzati da lucentezza metallica, sono opachi, hanno una leggera durezza.

Come esempi di arsenidi naturali, si possono prendere in considerazione i seguenti composti:

• lellingite, simile alla pirite;
• nichelatura, chiamata pirite di nichel rosso;
• langisit;
• Oregon;
• sperrylite.

Questo, ovviamente, non è un elenco completo.minerali simili - al momento ci sono circa venticinque di questi composti. Tra i più comuni in natura si può menzionare l'arsenopirite, detta pirite arsenica. È un prodotto ottenuto sostituendo gli atomi di zolfo in pirite con arsenico. Composti di questo tipo, in cui non si manifesta il più alto grado di ossidazione dell'arsenico, sono chiamati solfosalts.

Le loro controparti sono lucide cobalto,Gersdorfit, enargit e anche prustit. Quest'ultimo è un importante minerale d'argento, situato nello strato superiore delle vene preziose. La composizione di solfosalts può includere metalli nobili del gruppo del platino. Di questi, l'interesse è Irarsita, così come Orsit. Nella loro composizione ci sono metalli rari usati come eccellenti catalizzatori nelle sintesi organiche e inorganiche.

Il massimo grado di ossidazione dell'arsenicomanifestato nei suoi solfuri naturali. Ad esempio, nella dimorfite giallo-arancio, che è il solfuro di arsenico (5). Negli anni Trenta del secolo scorso, i depositi naturali di orpimento, compreso il solfuro di arsenico trivalente, furono scoperti nel sud della catena del Verkhoyansk. Le dimensioni dei cristalli rilevati raggiungevano i 60 centimetri di lunghezza e il peso era stimato a 30 chilogrammi.

Caratteristico degli arsenati

Possibili gradi di ossidazione dell'arsenico possono essereconsidera l'esempio dei sali. Pertanto, i composti di acido arsenico, indicati come arseniati, dimostrano la velocità massima per questo metallo: +5. Come esempio di tali composti diamo eritronina, avendo un colore rosa brillante. Questo sale si chiama color cobalto, ha la formula Co3 (AsO4) 2 * 8H₂O. È anche possibile notare il gasparite di una tonalità rosso-brunastra nella forma di (Ce, La, Nd) ArO₄.

Langbanovskys scoperto nel centro della Sveziapozzi di ferro-manganese, dove sono stati trovati e caratterizzati circa cinquanta diversi arseniati. Questi composti sono stati formati dall'interazione di acido arsenous con idrossido di manganese (2) a basse temperature.

Quali sono gli stati di ossidazione negli arseniati?Arsenico? La caratteristica di questi sali conferma la presenza di zolfo in essi. Nonostante la mancanza di applicazioni industriali, il loro aspetto estetico consente loro di essere utilizzati per creare collezioni mineralogiche.

Una storia interessante è Kupfernickel, checorrisponde alla linea minerale I minatori tedeschi medievali chiamavano Nickel lo spirito malvagio delle montagne e il "finto rame" era chiamato "cupfernickel". I maestri hanno rivelato la somiglianza esterna dei cristalli rosso rame di questo minerale con minerali di rame. Li ha usati nella produzione del vetro per dare una tonalità verde al prodotto risultante. Solo verso la metà del XVIII secolo, il mineralista Axel Kronstedt riuscì a estrarre il nichel da questo minerale.

Caratteristiche di collocamento in natura

L'arsenico è caratterizzato da un'elevata inerzia,quindi, può essere trovato nel suo stato nativo. Un metallo simile nella composizione ha dal due al sedici percento di impurità, principalmente argento, ferro, cobalto, nichel. Nel nostro paese, i geologi hanno scoperto l'arsenico nativo nella regione di Amur, Transbaikalia.

Può essere trovato nelle rocce, nei minerali e nelle piante, quindi è spesso chiamato l'elemento onnipresente di destra.

Qual è il grado massimo e minimoossidazione dell'arsenico? Il valore più alto corrisponde al numero del gruppo in cui si trova l'elemento ed è +5. Questo è tipico per i composti in cui presenta proprietà riducenti. Più in dettaglio considereremo le connessioni di questo metallo unico un po 'più tardi.

L'arsenico è distribuito in modo estremamente disuguale in tutto il mondo. La ragione è la formazione della litosfera, così come nei processi di desorbimento e assorbimento che si verificano nelle rocce e nei terreni sedimentari.

A causa dell'ottima solubilità di questo metallo in acqua, migra facilmente. Ad esempio, in un clima umido, viene lavato via dal suolo, seguito da un movimento con acque sotterranee e fiumi.

Azione fisiologica

In quantità notevoli, l'arsenico è contenuto inacque minerali. Ci sono determinati standard per il contenuto di questo metallo. Se i valori consentiti vengono superati, esiste una seria minaccia di danno al corpo umano. Durante la ricerca chimica, è stato trovato che l'arsenico può essere contenuto in varie forme in acqua naturale. Quale dovrebbe essere il grado di ossidazione dell'arsenico? Le proprietà dei composti presenti nell'acqua confermano la presenza di un metallo sotto forma di una soluzione di acido arsenous.

L'arsenico in una forma vivente contiene circa 6 mg per 1kg. Una parte di alghe può accumulare in sé la sostanza citata in misura tale da poter essere pericolosa per il corpo umano. Alcune delle loro specie trovate in paesi asiatici sono in grado di moltiplicarsi in una soluzione di acido puro. Sono usati come mezzi per trattare con i ratti. Nel tessuto cerebrale di una persona, così come nei suoi muscoli, c'è una quantità sufficiente di questo metallo. Inoltre, è presente nelle unghie, si accumula nei capelli.

Caratteristiche fisiche

Anche se l'arsenico sembrametallo, ha segni non metallici. Ad esempio, non è in grado di formare sali con acido solforico, agendo come un elemento che forma acido. L'arsenico può esistere in varie modificazioni allotropiche, simili al fosforo. Il più stabile è l'arsenico grigio, che se riscaldato sublima allo stesso modo dello iodio.

Per la conduttività elettrica, questa modificainferiore al rame, ma supera il mercurio. Durante il raffreddamento del vapore di arsenico, è possibile ottenere una sostanza trasparente morbida di una tonalità gialla, simile al fosforo giallo. Nel processo di riscaldamento, si trasforma in un'altra modifica allotropica dell'elemento chimico.

Quando si precipitano vapori di arsenico su vetro, si può osservare l'aspetto di una pellicola speculare.

Composti di arsenico

Il grado di ossidazione dell'arsenico nell'ossido più altoè +5, cioè corrisponde alla sua valenza più alta. Ma durante la sublimazione dei vapori di questo metallo nell'aria umida, si forma un film nero della sua anidride arsenicale As2O.₃. È in questa forma che fondamentalmente esiste l'ossido di questo elemento. Questo ossido presenta proprietà chimiche anfotere.

Nel processo di ossidazione, si trasforma in un ossido più alto, dove l'arsenico dimostra il valore dello stato di ossidazione +5.

Il metallo puro viene ossidato con acido nitrico diluito in acido cianidrico H₃AsO₃in cui ha una valenza di 3. Secondo le sue capacità chimiche, è considerato un acido di forza moderata, simile all'acido borico. I sali sono arseniti, che presentano proprietà riducenti brillanti.

In cloruro, il metallo ha uno stato di ossidazione di +3,agendo come un tipico elemento metallico. Gli arsenidi simili al sale, formati dall'interazione con metalli attivi, subiscono l'idrolisi acquosa. Ad esempio, arsine (AsH₃) è un gas velenoso, incolore e inodore.

Composti organometallici

L'arsenico è in grado di formare variCOMPOSTI ORGANOMETALLICI. Ad esempio, alla fine del XVIII secolo, quando si distillava con ossido di potassio (3) acetato di potassio, si otteneva un liquido fumante con un odore sgradevole. Il prodotto risultante è stato chiamato alarsino. Negli studi successivi, è stato trovato che l'arsenico è presente nella sua composizione.

Alla fine del diciannovesimo secolo furono sintetizzatiarsine aromatiche. La reazione è stata condotta con esposizione a una miscela di tricloruro di arsenico e alogenuro di arile con sodio metallico. Alcuni di questi prodotti hanno mostrato proprietà antimicrobiche. Oggi vengono sintetizzate decine di migliaia di composti di arsenico organico.

Uso di arsenico

Più della metà di tutto il metallo estrattousato sotto forma di vari composti. Nella sua forma pura, non è praticamente usato. In una piccola quantità viene introdotto nelle leghe dei cuscinetti. Tali additivi hanno un effetto positivo sulla durezza del prodotto finito, quindi sono richiesti nella produzione di cavi elettrici e batterie.

Dosi minime di aumento di arsenicoresistenza alla corrosione, migliorare le prestazioni termiche di ottone e rame. Se questo elemento non contiene impurità aggiuntive, in questo caso è richiesto nella fabbricazione di dispositivi a semiconduttore. Per crearli, l'arsenico è fuso con germanio o silicio.

Inoltre, è una lega eccellenteadditivo quando si crea acciaio. Come un prezioso ugello, l'arsenico è anche necessario nella metallurgia non ferrosa. Anche con il suo basso contenuto nella lega, è possibile aumentare significativamente la resistenza del prodotto fabbricato. L'arsenico aumenta il flusso di rame durante la colata, facilitando il processo di ottenimento del filo.

C'è un certo effetto negativo di questo metallo di transizione sulla produzione. La sua presenza nel minerale trasforma il processo in una produzione dannosa.

Tra i diversi composti di arsenico di interesserappresenta il suo ossido trivalente. Attualmente è utilizzato nella fusione del vetro. I sali con un indicatore di +5 sono richiesti come antisettici. Questo elemento di transizione è uno dei più popolari nella moderna produzione chimica, in quanto presenta proprietà doppie a seconda dell'ambiente di processo.