Արսեն

Մկնդեղ կամ արսեն (լատին․՝ Arsenicum, հունարեն՝ άρσην - ուժեղ, առնական), $As$, տարրերի պարբերական համակարգի IV պարբերության V խմբի քիմիական տարր, կարգահամարը՝ 33, ատոմական զանգվածը՝ 74,9216։ Արսենը $p$ տարր է, նրա ատոմի արտաքին էլեկտրոնային թաղանթի կառուցվածքն է՝ $4s^{2}4p^{3}$, $K-$, $L-$, $M-$ թաղանթները լրացված են։

33 Գերմանիում ← Արսեն → Սելեն Քիմիական տարրերի պարբերական համակարգ 33As
Կանաչավուն կիսամետաղ
Ատոմի հատկություններ
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ	Արսեն / Arsenicum (As), As, 33
Ատոմային զանգված (մոլային զանգված)	74,92160(2) զ. ա. մ. (գ/մոլ)
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա	[Ar] 3d10 4s2 4p3
Ատոմի շառավիղ	139 պմ
Քիմիական հատկություններ
Կովալենտ շառավիղ	120 պմ
Վան-դեր-Վալսի շառավիղ	...
Իոնի շառավիղ	(+5e)46 (-3e)222 պմ
Էլեկտրաբացասականություն	2,18 (Պոլինգի սանդղակ)
Էլեկտրոդային պոտենցիալ	0
Օքսիդացման աստիճաններ	5, 3, −3
Իոնացման էներգիա (առաջին էլեկտրոն)	946,2(9,81) կՋ/մոլ (էՎ)
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ
Հալման ջերմաստիճան	24,44 Կ
Եռման ջերմաստիճան	886 Կ
Կրիտիկական կետ	1090 Կ, 500 ՄՊա
Մոլյար ջերմունակություն	25,05 Ջ/(Կ·մոլ)
Մոլային ծավալ	13,1 սմ³/մոլ
Պարզ նյութի բյուրեղային ցանց
Բյուրեղացանցի կառուցվածք	Եռանկյուն
Բյուրեղացանցի տվյալներ	a=0,4123 нм, α=54,17°
Դեբայի ջերմաստիճան	285 Կ
Այլ հատկություններ
Ջերմահաղորդականություն	(300 Կ) (50,2) Վտ/(մ·Կ)
CAS համար	CAS գրանցման համար?

33	Արսեն
As 74,921
3d104s24p3

Իզոտոպներ

Բյուրեղացանցի կառուցվածքը

Բնական արսենը բաղկացած է մեկ կայուն իզոտոպից՝ $^{75}As$։ Արհեստականորեն ստացվել են 69-81 զանգվածի թվերով ռադիոակտիվ իզոտոպներ, որոնցից կարևոր են՝ $^{73}As$(t1/2=76 օր), $^{74}As$(t1/2=17,5 օր), $^{76}As$(t1/2=26,4 ժ) և $^{77}As$(t1/2 =38,7 ժ)։

Պատմություն

Արսեն տարրի հայտնաբերումը վերագրում են Ալբերտ Մեծին։ Արսենի միացությունները, սակայն, հայտնի են վաղուց ի վեր։ Բուժական նպատակների համար արսենի միացություններ է կիրառել Պարացելսը։ Որպես քիմիական տարր ճանաչվեց 1789 թվականին (Ա.Լ․Լավուազիե)։

Բնության մեջ

Երկրակեղևը պարունակում է 0,0005 զանգվածային % արսեն։ Փոքր քանակությամբ արսեն են պարունակում բոլոր օրգանիզմները։ Ազատ արսեն հազվադեպ է հանդիպում։ Հայտնի են արսենի 120 միներալներ, որոնցից տարածված են արսենապիրիտը, լելինգիտը, աուրիպիգմենտը և ռեալգարը։ Արսենն ունի ալոտրոպային մի քանի ձևափոխություններ։ Սովորական պայմաններում առավել կայուն է մետաղական կամ մոխրագույն արսենը ($\alpha$ ձև), որը փխրուն, թարմ կտրվածքում՝ մետաղական փայլով, բյուրեղային նյութ է, խտությունը՝ 5720 կգ/մ³, սուբլիմվում է 615^oC-ում, հալվում՝ 817^oC-ում (36 մթն ճնշման տակ)։

Բնության մեջ հանդիպում է արսենոլիտ և կլոդետիտ միներալների ձևով։ Լուծվում է ջրում (16 գ/լ, 15^oC-ում)՝ առաջացնելով արսենային հիդրօքսիդ՝ $As(OH)_{3}$, որը հայտնի է միայն լուծույթներում, ամֆոտեր է՝ ավելի արտահայտված թթվային հատկություններով։

Ֆիզիկական հատկություններ

Մկնդեղի մի փոքր նմուշ

Մկնդեղի արտադրությունը տարբեր երկրներում (2009, գնահատվում է)

Երկիր	t
Բելգիա	1,000 t
Չիլի	10,000 t
Չինաստան	25,000 t
Մարոկկո	6,000 t
Ռուսաստան	1,500 t
Այլ երկրներ	300 t
Համաշխարհային	44,000 t

Ջրում և օրգանական լուծիչներում չի լուծվում։ Արսենի անգույն գոլորշիների արագ սառեցումից առաջանում են դեղին արսենի թափանցիկ բյուրեղներ, խտությունը՝ 1970 կգ/մ³, հատկություններով նման է սպիտակ ֆոսֆորին, սակայն նրանից անկայուն է։ Լուծվում է ծծմբածխածնում։ Հայտնի են ամորֆ արսենի $\beta ,\gamma ,\delta$ ձևերը (խտությունները համապատասխանաբար՝ 4730կգ/մ³, 4970 կգ/մ³, 5100 կգ/մ³), որոնք անկայուն են և տաքացնելիս փոխարկվում են $\alpha$ ձևի։ Արսենը քիմիապես միջին ակտիվության տարր է։ Քիմիական միացություններում ունի +3, +5 և -3 օքսիդացման աստիճաններ։ Սովորական ջերմաստիճաններում օդում օքսիդանում է, տաքացնելիս այրվում կապույտ բոցով՝ առաջացնելով արսենային անհիդրիդ՝ $As_{2}O_{3}$, որը սպիտակ, սուբլիմվող պինդ նյութ է։

Արսենային թթուն՝ $H_{3}AsO_{3}$, չափազանց թույլ թթու է, աղերը կոչվում են արսենիտներ (օրինակ, $KAsO_{2}$, $K_{3}AsO_{3}$)։ Ազոտական թթուն և արքայաջուրը օքսիդացնում են արսենը՝ առաջացնելով արսենական թթու՝ $H_{3}AsO_{4}$, որը անգույն, ջրում լավ լուծվող բյուրեղական նյութ է։ Նրա ջրային լուծույթը միջին ուժի թթու է (ֆոսֆորական թթվից թույլ) և օքսիդիչ։ Աղերը կոչվում են արսենատներ (օրինակ, $Na_{3}AsO_{4}$)։ Արսենի (V) օքսիդը՝ $As_{2}O_{5}$, ստացվում է արսենական թթվի ջրազրկումից։ Անգույն, ջուր կլանող ամորֆ զանգված է։ Լավ լուծվում է ջրում՝ առաջացնելով արսենական թթու։

Քիմիական հատկություններ

Մոխրագույն մկնդեղ

Բարձր ջերմաստիճաններում քայքայվում է և ստացվում են թթվածին և $As_{2}O_{3}$։ Արսենը միանում է հալոգենների հետ։ Փոշին բոցավառվում է քլորի մթնոլորտում․ ստացվում է արսենի քլորիդ՝ $AsCl_{3}$, որը ցածր ջերմաստիճաններում (-78^oC) միանում է քլորի հետ՝ առաջացնելով $AsCl_{5}$։ Հնգարժեք արսենի միացությունները բրոմի և յոդի հետ չեն ստացվել։ Միահալելիս արսենը միանում է ծծմբի և մետաղների հետ, առաջացնելով համապատասխանաբար՝ սուլֆիդներ և արսենիդներ։ Արսենիդների և թթուների փոխազդմամբ սաացվում է արսենաջրածին՝ $AsH_{3}$։ Արսենն առաջացնում է բազմաթիվ օրգանական միացություններ (տես Հետերոօրգանական միացություններ)։

Նոսր թթուների առկայությամբ արսենի միացությունները վերականգնվում են ցինկով և առաջացնում արսենաջրածին, որը տաքացնելիս քայքայվում է՝ անջատելով արսեն։ Վերջինը նստում է փորձանոթի պատերին որպես սև մոխրագույն հայելի և հեշտ լուծվում նատրիումի հիպոքլորիտի լուծույթում։ Արսենի հայտնաբերման այս եղանակը (Ջ․Մարշ, 1836) լայնորեն կիրառվում է դատական բժշկության մեջ։

Ստացում

Արսեն ստանում են սուլֆիդային հանքանյութերի ջերմային քայքայմամբ, երբեմն նաև հանքը բովում են և ստացված արսենային անհիդրիդը վերականգնում փայտածխով կամ կոքսով։

${\mathsf {2As_{2}S_{3}\ +\ 9O_{2}\ {\xrightarrow {t^{o}C}}\ 6SO_{2}\uparrow +\ 2As_{2}O_{3}\ }}$

${\mathsf {2As_{2}O_{3}\ +\ 3C\ {\xrightarrow {t^{o}C}}\ 2As\ +\ 3CO\uparrow }}$

Կիրառում

Արսենը օգտագործվում է հիմնականում համաձուլվածքներ ստանալու համար, օրինակ, 0,5-1,6 % արսեն պարունակող կապարը օգտագործվում է մանրագնդակներ պատրաստելու համար, քանի որ արսենը կապարին տալիս է կարծրություն և գնդաձև պնդանալու հատկություն։ Արսենը կիրառվում է նաև կիսահաղորդչային տեխնիկայում։ $As_{2}O_{3}$ օգտագործվում է արսենի մյուս միացությունները ստանալու, ապակին գունաթափելու, կաշին, մորթիները և խրտվիլակները կոնսերվացնելու համար։ Արսենի միացությունները կիրառվում են գյուղատնտեսության (որպես միջատասպաններ), բժշկության (նևրաստենիայի, արյան պակասության, հյուծվածության, սիֆիլիսի բուժման համար) և ատամնաբուժության մեջ։

Թունավորություն

Արսենի՝ ջրում կամ ստամոքսահյութում լուծվող բոլոր միացությունները չափազանց թունավոր են։ Թունավորման նշաններն են՝ սուր ցավեր որովայնում, սրտխառնոց, փսխում, լույծ, արյան ճնշման անկում, կենտրոնական նյարդային համակարգի արգելակում։ Թունավորվածին օգնելու միջոցներն են՝ ստամոքսի լվացում, նատրիումի կամ մագնեզիումի սուլֆիդների ջրային լուծույթ խմեցնելը և դիթիոպրոպանոլի ներմաշկային ներարկումը։ Արսենի թույլատրելի պարունակությունն օդում 0,0003 մգ/լ է։

Տես նաև

• Պարբերական աղյուսակ

Գրականություն

• Erwin Riedel: Anorganische Chemie. de Gruyter, Berlin 2002, ISBN 3-11-017439-1.
• Dietmar Ritter: Charakterisierung und Einsatz alternativer Arsen- und Phosphor-Quellen für die Metallorganische Molekularstrahlepitaxie von InP und GaInAs. Shaker, Aachen 1998, ISBN 3-8265-4489-7.
• Giulio Morteani, Lorenz Eichinger: Arsen im Trinkwasser und Dearsenierung. Gesetzliche Vorschriften, Toxikologie, Hydrochemie. in: Wasser, Luft, Boden. Vereinigte Fachverl., Mainz 48. 2004, 6, S. 24–26.
• Nicholas C. Norman: Chemistry of Arsenic, Antimony and Bismuth. Blackie, London 1998, ISBN 0-7514-0389-X.
• Andrew A Meharg: Venomous Earth: How arsenic caused the world's worst mass poisoning. Macmillan Science.

Արտաքին հղումներ

• Արսենը Webelements-ում (անգլ.)
• Արսենը քիմիական տարրերի հայտնի գրադարանում
• «Քիմիան և կյանքը» № 2, 2011

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 2, էջ 113)։