Arsen

Z Wikipedii

Ge – As – Se   P As Sb       Układ okresowy
Dane ogólne
Nazwa, symbol, l.a.*	Arsen, As, 33, Arsenicum
Własności metaliczne	metaloid
Grupa, okres, blok	15 (VA), 4, p
Gęstość, twardość	5727 kg/m3, 3,5
Wygląd
Kolor	stalowoszary
Własności atomowe
Masa atomowa	74,92160 u
Promień atomowy (obl.)	115 (114) pm
Promień kowalencyjny	119 pm
Promień van der Waalsa	185 pm
Konfiguracja elektronowa	[Ar]3d104s²4p³
e- na poziom energetyczny	2, 8, 18, 5
Stopień utlenienia	±3, 5
Własności kwasowe tlenków	średnio kwasowe
Struktura krystaliczna	jednoskośna
Własności fizyczne
Stan skupienia	stały
Temperatura topnienia	887 K (614°C)
Temperatura wrzenia	1090 K (817°C)
Objętość molowa	12,95×10-6 m³/mol
Ciepło parowania	34,76 kJ/mol
Ciepło topnienia	369,9 kJ/mol
Ciśnienie pary nasyconej	bd
Prędkość dźwięku	bd
Pozostałe dane
Elektroujemność	2,18 (Pauling) 2,20 (Allred)
Ciepło właściwe	330 J/(kg*K)
Przewodność właściwa	3,45×106 S/m
Przewodność cieplna	50 W/(m*K)
I Potencjał jonizacyjny	947,0 kJ/mol
II Potencjał jonizacyjny	1798 kJ/mol
III Potencjał jonizacyjny	2735 kJ/mol
IV Potencjał jonizacyjny	4837 kJ/mol
V Potencjał jonizacyjny	6043 kJ/mol
VI Potencjał jonizacyjny	12310 kJ/mol
Najbardziej stabilne izotopy*
izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 73As {syn.} 80,3 dni w.e.   73Ge 74As {syn.} 17,8 dni β+   74Ge 75As 100% stabilny izotop z 42 neutronami
Tam, gdzie nie jest zaznaczone inaczej, użyte są jednostki SI i warunki normalne.
*Wyjaśnienie skrótów: l.a.=liczba atomowa wyst.=występowanie w przyrodzie, o.p.r.=okres połowicznego rozpadu, s.r.=sposób rozpadu, e.r.=energia rozpadu, p.r.=produkt rozpadu, w.e.=wychwyt elektronu

Arsen (As, łac. arsenicum) – pierwiastek chemiczny z grupy metaloidów. Posiada 4 izotopy 73, 74, 75 i 76, z których trwały jest tylko izotop 75.

Występuje w skorupie ziemskiej w ilości 2,5 ppm (zajmując 20. miejsce pod względem rozpowszechnienia wśród pierwiastków). Tworzy ponad 200 minerałów, z których najbardziej rozpowszechnione są: arsenopiryt, lelingit, orpiment, realgar. Często towarzyszący także złożom siarczkowym innych metali, np.:pirytom, chalkopirytom, galenie, blendzie cynkowej. W naturze arsen występuje również w niektórych związkach organicznych, tj. kwas metyloarsenowy(V), kwas metyloarsenowy(III), kwas dimetyloarsenowy(V) (kwas kakodylowy), kwas dimetyloarsenowy(III), metyloarsyny, tlenek trimetyloarsyny, sole tetrametyloarsoniowe, arsenobetaina, arsenocholina.

Do naturalnych źródeł arsenu w przyrodzie zalicza się erupcje wulkanów (około 17 000 ton rocznie) i (w mniejszym stopniu) ługowanie arsenu ze skał osadowych i magmowych. Jako źródła antropogeniczne wymienia się: uboczną emisję w wyniku procesów wydobycia i hutnictwa rud metali nieżelaznych (około 61 000 ton rocznie), spalanie paliw kopalnianych (głównie węgla brunatnego i kamiennego).

Łączna produkcja arsenu na świecie wynosi około 35 000 ton (przeliczeniu na As₂O₃), z czego jedynie 3% stanowi czysty metal. Największymi jego producentami są Chiny (około 50% światowej produkcji) i Chile (25%). Metaliczny arsen produkuje się na głównie na 2 sposoby: poprzez rozkład arsenopirytu lub lelingitu w temperaturze 650-700°C; redukcja arszeniku węglem lub tlenkiem węgla.

Arsen posiada dwie odmiany alotropowe:

• α – jest kruchym metalem, który matowieje w kontakcie z powietrzem i silnie reaguje z wodą.
• β – jest żółtym, bezpostaciowym proszkiem, dużo mniej reaktywnym od odmiany α.

[edytuj] Zastosowanie

Jego związki były znane od starożytności. W formie czystej wyodrębnił go jako pierwszy (prawdopodobnie) alchemik Albert Wielki w XIII w., choć do tego odkrycia pretendują też starsi alchemicy arabscy i chińscy lekarze ludowi. W czasach starożytnych mieszaniny zawierające aurypigment i realgar stosowano do leczenia chorób płuc i skóry. W późniejszych wiekach znaczenie arsenu w medycynie zaczęło znacznie rosnąć. W XVIII i XIX w. arsen stał się wręcz podstawą ówczesnej farmakologii. Preparaty arsenowe, stosowane w przeróżnej postaci od past, roztworów, tabletek począwszy, na zastrzykach dożylnych i podskórnych skończywszy, używano do zwalczania większości chorób: reumatyzmu, astmy, malarii, gruźlicy, cukrzycy, śpiączki afrykańskiej, nadciśnienia, wrzodów żołądka, zgagi, egzemy, łuszczycy, a nawet białaczki. Na przełomie XIX i XX w. zaczęto stosować związki arsenoorganiczne, które okazały się być znacznie mniej toksyczne dla ludzi i zwierząt niż związki nieorganiczne. W drugiej połowie ubiegłego wieku wycofano jednak z obiegu, mimo ich dużej skuteczności, niemal wszystkie leki arsenowe (głównie za sprawą właściwości kancerogennych). W chwili obecnej poza melarsoprolem, acetarsolem i salwarsolem nie stosuje się w lecznictwie związków arsenu, choć w ostatnich latach zaczyna wzrastać zainteresowanie arszenikiem, jako środkiem w terapii przeciwnowotworowej.

Poza medycyną arsen znalazł zastosowanie w produkcji półprzewodników (jako arsenek galu), polepszania jakości niektórych stopów (m.in.0,5-2% dodatek do ołowiu poprawia sferyczność amunicji ołowianej, a 0,1-3% dodatek do stopów łożyskowych zawierających ołów zwiększa ich wytrzymałość), w produkcji bojowych środków trujących (luizyty), przy impregnacji drewna i jako dodatek do szkła (dając mu zielonkawą poświatę).

Przez wiele lat związki arsenu stosowane były również w garbarstwie oraz jako pigmenty i środki ochrony roślin (głównie arseniany(V)), jednak ich znaczenie w ostatnich latach zmalało znacznie na rzecz mniej toksycznych odczynników.

[edytuj] Znaczenie biologiczne arsenu

Mimo iż arsen jest jednym z mikroelementów, to jego nadmiar powoduje niezwykle silne zatrucia. Wszystkie związki arsenu, mniej lub bardziej, posiadają właściwości protoplazmatyczne (niszczą ściany komórkowe bakterii) i rakotwórcze. Arsen zakłóca również procesy enzymatyczne w komórkach, hamując enzymy zależne od NAD. Toksyczność związków arsenu zależy jednak od formy w jakiej są przyjmowane. Ogólnie przyjmuje się, że szkodliwość związków arsenu maleje w szeregu:

AsH₃->nieorg. As³⁺->org. As³⁺->nieorg. As⁵⁺->org. As⁵⁺->związki arsoniowe->arsen metaliczny

lecz są znane zarówno mało toksyczne związki nieorg. As³⁺, jak i związki org. As⁵⁺ o toksyczności znacznie przewyższającej słynny arszenik (LD₅₀=35mg/kg). Ostre zatrucia arsenem i jego związkami pojawiają się od 0,5-30 godzin od intoksykacji i charakteryzują się zaburzeniami ze strony układu nerwowego, ostrym podrażnieniem żołądkowo-jelitowym i obniżeniem ciśnienia krwi. Pojawia się również krwiomocz i żółtaczka

Objawy zatrucia przewlekłego występują zwykle po kilku latach. Mogą nimi być liczne nowotwory skóry, płuc, nerek, wątroby, a niekiedy i pęcherza moczowego. Sam długotrwały kontakt skóry z pyłem arsenowym może wywołać kilkanaście odmian nowotworu skóry. Bardzo często jednak przewlekłe zatrucia doprowadzają jedynie do zwykłych zmian skórnych – rogowacenie, przebarwienia, zapalenia skórne, a w przypadku zatrucia drogą pokarmową – podrażnienie i stany zapalne układu pokarmowego. Jako ciekawostkę można dodać fakt, iż dłuższe przyjmowanie małych dawek związków arsenu wywołuje wzrost odporności na zatrucia ostre tymi substancjami. Pewien minimalny odsetek ludzi posiada również wrodzoną odporność na pochodne arsenu.

[edytuj] Bibliografia

Wiadomości chemiczne nr 3-4 (59), "Arsen w technice i środowisku"; E.Kociołek-Balawejder, D. Ociński: ; Wrocław 2005