Уравнение реакции кислорода с мышьяком

Химические свойства мышьяка

Мышьяк является неметаллом, образует соединения, подобные по его химическим свойствам. Однако, наряду с неметаллическими свойствами, мышьяк проявляет и металлические. На воздухе при обычных условиях мышьяк слегка окисляется с поверхности. Ни в воде, ни в органических растворителях мышьяк и его аналоги нерастворимы.

Мышьяк химически активен. На воздухе при нормальной температуре даже компактный (плавленый) металлический мышьяк легко окисляется, при нагревании порошкообразный мышьяк воспламеняется и горит голубым пламенем с образованием оксида As2O3. Известен также термически менее устойчивый нелетучий оксид As2O5.

При нагревании (в отсутствие воздуха) As возгоняется (температура возгонки 615 о С). Пар состоит из молекул As4 с ничтожной (порядка 0,03%) примесью молекул As2.

Мышьяк относится к группе элементов окислителей-восстановителей. При действии сильных восстановителей он проявляет окислительные свойства. Так, при действии металлов и водорода в момент выделения он способен давать соответствующие металлические и водородистые соединения:

При действии сильных окислителей мышьяк переходит в трех- или пятивалентное состояние. Например, при накаливании на воздухе мышьяк, окисляясь кислородом, сгорает и образует белый дым – оксид мышьяка (III) As2O3:

Устойчивые формы оксида мышьяка в газовой фазе – сесквиоксид (мышьяковистый ангидрид) As2O3 и его димер As4O6. До 300 о С основная форма в газовой фазе – димер, выше этой температуры он заметно диссоциирован, а при температурах выше 1800 о С газообразный оксид состоит практически из мономерных молекул As2O3.

Газообразная смесь As4O6 и As2O3 образуется при горении As в кислороде, при окислительном обжиге сульфидных минералов As, например арсенопирита, руд цветных металлов и полимерных руд.

При конденсации пара As2O3 (As4O6) выше 310 о С образуется стекловидная форма As2O3. При конденсации пара ниже 310 о С образуется бесцветная поликристаллическая кубическая модификация арсенолит. Все формы As2O3 хорошо растворимы в кислотах и щелочах.

Оксид As(V) (мышьяковый ангидрид) As2O5 – бесцветные кристаллы ромбической сингонии. При нагревании As2O5 диссоциирует на As4O6 (газ) и О2. Получают As2O5 обезвоживанием концентрированных растворов H3AsO4 с последующим прокаливанием образующихся гидратов.

Известен оксид As2O4, получаемый спеканием As2O3 и As2O5 при 280 о С в присутствии паров воды. Известен также газообразный монооксид AsO, образующийся при электрическом разряде в парах триоксида As при пониженном давлении.

При растворении в воде As2O5 образует существующие только в растворе ортомышьяковистую H3AsO3, или As(OH)3, и метамышьяковистую HAsO2, или AsO(OH), кислоты, обладающие амфотерными, преимущественно кислыми, свойствами.

По отношению к кислотам мышьяк ведет себя следующим образом:

— с соляной кислотой мышьяк не реагирует, но в присутствии кислорода образуется трихлорид мышьяка AsCl3:

— разбавленная азотная кислота при нагревании окисляет мышьяк до ортомышьяковистой кислоты H3AsO3, а концентрированная азотная кислота – до ортомышьякой кислоты H3AsO4:

Ортомышьяковая кислота (мышьяковая кислота) H3AsO4*0.5H2O – бесцветные кристаллы; температура плавления – 36 о С (с разложением); растворима в воде (88% по массе при 20 о С); гигроскопична; в водных растворах – трехосновная кислота; при нагревании около 100 о С теряет воду, превращаясь в пиромышьяковую кислоту H4As5O7, при более высоких температурах переходит в метамышьяковую кислоту HAsO3. Получают окислением As или As2O3 концентрированной HNO3. Она легкорастворимая в воде и по силе приблизительно равна фосфорной.

Окислительные свойства мышьяковой кислоты заметно проявляются лишь в кислой среде. Мышьяковая кислота способна окислить HI до I2 по обратимым реакциям:

Ортомышьяковистая кислота (мышьяковистая кислота) H3AsO3 существует только в водном растворе; слабая кислота; получают растворением As2O3 в воде; промежуточный продукт при получении арсенитов (III) и других соединений.

— концентрированная серная кислота реагирует с мышьяком по следующему уравнению c образованием ортомышьяковистой кислоты:

— растворы щелочей в отсутствие кислорода с мышьяком не реагируют. При кипячении мышьяка со щелочами он окисляется в соли мышьяковистой кислоты H3AsO3. При сплавлении со щелочами образуется арсин (мышьяковистый водород) AsH3 и арсенаты (III). Применяют AsH3

для легирования полупроводниковых материалов мышьяком, для получения As высокой чистоты.

Известны неустойчивые высшие арсины: диарсин As2H4, разлагается уже при -100 о С; триарсин As3H5.

Металлический мышьяк легко взаимодействует с галогенами, давая летучие галогениды AsHal3:

AsCl3 – бесцветная маслянистая жидкость, дымящаяся на воздухе, при застывании образует кристаллы с перламутровым блеском.

C F2 образует также и AsF5 — пентафторид – бесцветный газ, растворимый в воде и растворах щелочей (с небольшим количеством тепла), в диэтиловом эфире, этаноле и бензоле.

Порошкообразный мышьяк самовоспламеняется в среде F2 и Cl2.

С S, Se и Te мышьяк образует соответствующие халькогениды:

сульфиды — As2S5, As2S3 ( в природе – минерал аурипигмент), As4S4 (минерал реальгар) и As4S3 (минерал диморфит); селениды – As2Se3 и As4Se4; теллурид – As2Te3. Халькогениды мышьяка устойчивы на воздухе, не растворимы в воде, хорошо растворимы в растворах щелочей, при нагревании – в HNO3. Обладают полупроводниковыми свойствами, прозрачны в ИК области спектра.

С большинством металлов дает металлические соединения – арсениды. Галлия арсенид и индия арсенид – важные полупроводниковые соединения.

Известны многочисленные мышьякорганические соединения. Мышьякорганические соединения содержат связь As-C. Иногда к мышьякорганическим соединениям относят все органические соединения, содержащие As, например эфиры мышьяковистой кислоты (RO)3As и мышьяковой кислоты (RO)3AsO. Наиболее многочисленная группа мышьякорганических соединений – производные As с координационным числом 3. К ней относятся органоарсины RnAsH3-n, тетраорганодиарсины R2As-AsR2, циклические и линейные полиарганоарсины (RAs)n, а также органоарсонистые и диарганоарсинистые кислоты и их производные RnAsX3-n (X= OH, SH, Hal, OR’, NR2’ и др.). Большинство мышьякорганических соединений – жидкости, полиорганоарсины и органические кислоты As – твердые вещества, CH3AsH2 и CF3AsH2 – газы. Эти соединения, как правило, растворимы в органических растворителях, ограничено растворимы в воде, в отсутствие кислорода и влаги сравнительно устойчивы. Некоторые тетраорганодиарсины на воздухе воспламеняются.

Мышьяк

Его природные соединения необычайно красивы. Это сульфиды – красный реальгар As4S4 и золотисто-жёлтый аурипигмент As2S3, которые упоминаются уже античными авторами. Алхимики считали, что мышьяк является составной частью всех металлов. Особое отношение к мышьяку в Средние века объясняется не только тем, что многие его соединения ядовиты, но также и способностью этого элемента «превращать медь в серебро». Когда в расплавленную медь добавляют мышьяк, она приобретает белый цвет, становясь похожей на серебро. Выделение мышьяка в виде простого вещества традиционно связывают с именем теолога и алхимика XIII в. Альберта Великого. Русское название элемента – это, по-видимому, искаженное «мышиный яд», «мышь-яд». Латинское Arsenicum происходит от греческого наименования сернистых соединений мышьяка. «Арсеникон» по-гречески означает «сильный», «мужественный» — такую дань благоговения воздали древние исключительно ядовитым соединениям мышьяка.

Мышьяк

Как и фосфор, мышьяк существует в виде нескольких аллотропных модификаций, из которых наиболее устойчив серый мышьяк – твердое вещество серого цвета с металлическим блеском, построенное наподобие черного фосфора. Когда мышьяк сгорает на воздухе, образуется оксид As2O3, известный еще алхимиками под названием «белый мышьяк». Это ангидрид слабой мышьяковистой кислоты H3AsO3. Её медная соль (арсенит меди) очень долго использовалась как зеленая краска – зелень Шееле CuHAsO3. В старину белый мышьяк был весьма «популярным» ядом, смертельная доза его для человека составляет 20 – 300 мг. Например, галицкий князь Дмитрий Шемяка, по приказу которого в 1446 г. ослепили великого князя московского Василия II, был отравлен именно соединениями мышьяка. Это доказано химическими методами при изучении останков князя в 80-х годах XX столетия. Несмотря на ядовитость, белый мышьяк до сих пор применяют в стоматологии.

Некоторые соединения мышьяка находят широкое применение в электронике. Так, германий при введении в него небольшого количества мышьяка становится полупроводником n-типа. Среди полупроводниковых материалов большое распространение получил арсенид галлия GaAs. На его основе выполняют многие элементы микросхем, фотодиодов, транзисторов, солнечных батарей.

Минерал аурипигмент

Химические свойства

В воде мышьяк нерастворим. На воздухе при комнатной температуре он окисляется очень медленно, при накаливании же сгорает, образуя белый оксид As2O3 и распространяя характерный чесночный запах. При высокой температуре мышьяк непосредственно соединяется со многими элементами. Сильные окислители переводят его в мышьяковую кислоту, напрмер:

В соединениях мышьяк проявляет степени окисления +5, +3 и -3.

Мышьяковистый водород AsH3, или арсин, представляет собой бесцветный, очень ядовитый газ с характерным чесночным запахом, малорастворимый в воде. Арсин образуется при восстановлении водородом в момент выделения всех соединений мышьяка. Например:

Арсин сравнительно нестоек и при нагревании легко разлагается на водород и свободный мышьяк. Это свойство арсина используется для открытия мышьяка в различных веществах. На анализируемое вещество действуют восстановителем и, если в нем содержится какое-либо соединение мышьяка или мышьяк в свободном состоянии, то образуется AsH3. Далее продукты восстановления нагревают, арсин разлагается, а выделяющийся мышьяк образует на холодных частях прибора характерный черный блестящий налет, называемый «мышьяковым зеркалом».

Мышьяковистый ангидрид

Оксид мышьяка (III) As2O3 образуется при сгорании мышьяка на воздухе или при прокаливании мышьяковых руд. Он довольно плохо растворим в воде. При растворении происходит присоединение воды к оксиду мышьяка (III) и образуется мышьяковистая кислота:

В свободном состоянии эта кислота не получена и известна только в водных растворах. При действии на As2O3 щелочей получаются соли мышьяковистой кислоты – арсениты. Например:

Соединения мышьяка (III) проявляют восстановительные свойства; при их окислении получают соединения мышьяка (V).

Мышьяковая кислота H3AsO4 при обычных условиях находится в твердом состоянии; она хорошо растворима в воде. По силе мышьяковая кислота почти равна фосфорной. Соли ее – арсенаты – очень похожи на соответствующие фосфаты. Известны также мета- и пиромышьяковая кислоты. При прокаливании мышьяковой кислоты получается оксид мышьяка (V), или мышьяковый ангидрид, As2O5 в виде белой стеклообразной массы.

Кислотные свойства мышьяковой кислоты выражены значительно сильнее, чем у мышьяковистой. Будучи трёхосновной она образует средние (арсенаты) и кислые (гидро- и дигидроарсенаты), например, Na3AsO4, Na2HAsO4, NaH2AsO4. В кислой среде мышьяковая кислота и арсенаты проявляют свойства окислителей.

Скачать:

Скачать бесплатно реферат на тему: «Мышьяк» Мышьяк.docx (238 Загрузок)

Скачать рефераты по другим темам можно здесь

*на изображении записи минерал красный реальгар

Мышьяк

Мышьяк это химический элемент, простое вещество, соединения очень ядовиты, поэтому известны со времен алхимиков.

Все соединения мышьяка ядовиты . Арсенаты и арсениты кальция и натрия используют как инсектициды.

Применяется в производстве инсектицидов, добавляется в виде добавок в металлургии, а также в электронике и в медицине.

Что такое мышьяк

(Arsenicum), As — химический элемент 15-й группы ( по устаревшей V группы ) периодической системы элементов, ат. н. 33, ат. м. 74,9216. Кристаллы серо-стального цвета.

В соединениях мышьяк проявляет степени окисления — 3, + 3 и +5. Природный мышьяк состоит из стабильного изотопа As.

Получены 14 радиоактивных изотопов, из них наиболее важны 75As, 74As и 78As с периодами полураспада соответственно 76 дней, 17,5 дней и 26,8 ч.

История элемента

Соединения мышьяка были известны еще в Древнем Египте, где использовались для получения красок, лекарств и ядов. Получение свободного, т. н. металлического мышьяка обычно приписывают немец, алхимику Альберту Великому (около 1250).

В 1789 франц. химик А. Лавуазье включил мышьяк в список химических элементов. Содержание мышьяка в земной коре 1,7 • 10 -4 %. Свободный (самородный) мышьяк встречается редко.

Мышьяк в природе

В природе мышьяк находится преим. в виде сульфидов. Известно около 120 минералов, содержащих мышьяк.

Наиболее распространены из них мышьяковый колчедан (миспикель, арсенопирит) FeAsS (46,0% As), мышьяковистый колчедан (леллингит) FeAs2 (72,8% As), реальгар As4S4 (70,1% As) и аурипигмент As2S3 (61,0% As). Установлено несколько аллотропных модификаций мышьяка.

Природный мышьяк на 100% состоит из стабильного изотопа 75As .
В литосфере его около 0,0005 масс.% . Мышьяк распространен в виде сульфидов : аурипигмента ( золотистый краситель ) As2S2 и мышьяковистого колчедана FeAsS изредка встречается в свободном виде.

Физические свойства

В обычных условиях устойчив металлический, или серый мышьяк (альфа-мышьяк). Кристаллическая решетка серого мышьяка ромбоэдрическая, слоистая, с периодом а =4,123 Å, угол а = 54° 10′.

Плотность (т-ра 20° С) 5,72 г/см3; температурный коэфф. линейного расширения 3,36 • 10 град ; удельное электрическое сопротивление (т-ра 0° С) 35 • 10 -6 ом • см; НВ = ж 147; коэфф. сжимаемости (т-ра30° С) 4,5 х 10 -6 cm2/kг.

Мышьяк диамагнитен. Т-ра плавления альфа-мышьяка 816° С при давлении 36 ат.

Под атм. давлением мышьяк возгоняется при т-ре 615° С не плавясь. Теплота сублимации 102 кал/г. Пары М. бесцветны, до т-ры 800° С состоят из молекул As4, от 800 до 1700° С — из смеси As4 и As2, выше т-ры 1700° С — только из As2.

При быстрой конденсации паров мышьяк на поверхности, охлаждаемой жидким воздухом, образуется желтый мышьяк— прозрачные мягкие кристаллы кубической системы с плотностью 1,97 г/см3.

Модификации

Известны также другие метастабильные модификации М.: бета-мышьяк — аморфная стеклообразная, гамма-мышьяк — желтокоричневая и дельта-мышьяк — коричневая аморфная с плотностями соответственно 4,73; 4,97 и 5,10 г/см3.

Выше т-ры 270° С эти модификации переходят в серый мышьяк.

Химические свойства

При нагревании на воздухе мышьяк легко окисляется в As2O3. Измельченный мышьяк быстро сгорает ярким голубоватым пламенем, выделяя белый дым As2O3.

Азотная к-та и «царская водка» окисляют его в мышьяковую к-ту H3AsO4, при нагревании к-рой получают As2O6. С галогенами мышьяк соединяется непосредственно с образованием галогенидов: в обычных условиях AsF5 — газ; AsF3, AsCl3 и AsBr3 —бесцветные легко летучие жидкости; As2I4 и As2I3 — красные кристаллы.

При нагревании с серой получены сульфиды As4S4 (оранжево-красный) и As2S3 (лимонно-желтый). При пропускании H2S в охлаждаемый льдом раствор мышьяковой к-ты (или ее солей) получают бледно-желтый сульфид As2S5.

При сплавлении со многими металлами мышьяк образует арсениды. В большинстве случаев наблюдается небольшая его растворимость в твердых металлах.

Непрерывные твердые растворы мышьяк дает только с сурьмой. В сплавах железа, содержащих мышьяк, качество металла ухудшается с увеличением содержания углерода

Взаимодействием М. или его соединений с водородом в момент выделения получают весьма ядовитый газ — мышьяковистый водород, или арсин AsH3. Он образуется также при разложении арсенидов разбавленными к-тами.

Исходным материалом для получения мышьяка и его соединений служит трехокись As2O3, к-рая образуется при окислительном обжиге руд мышьяка и полиметаллических сульфидных руд, содержащих соединения М. как примесь.

Получение мышьяка

Мышьяк получают восстановлением трехокиси As2O3 углеродом и окисью углерода, а также разложением мышьякового колчедана FeAsS при нагревании. В процессе последующего охлаждения паров мышьяк конденсируется в виде кристаллов.

Его рафинируют г возгонкой и перекристаллизацией при нагревании в стальных ретортах до т-ры 650° С. Соединения М. отличаются значительной , токсичностью.

Металлический мышьяк в чистом виде не вызывает отравления, но может оказаться ядовитым вследствие окисления в As2O3.

При работе с М. и его соединениями необходима эффективно действующая вентиляция, соблюдение мер предосторожности (пользование противогазами, респираторами, чистой спецодеждой и др.), частый медицинский контроль.

Применение

Недопустимо привлечение к работе с М. женщин и подростков. Металлический мышьяк применяют только как добавку в некоторые сплавы.

Так, в свинец, используемый для производства дроби, добавляют 0,5—1,6% As, что способствует образованию дробинок сферической формы. Особо чистый мышьяк используют в полупроводниковой технике для получения арсенидов галлия и индия.

Более широкое применение находят соединения М. Так, As2O3 применяют для осветления стекла, в пиротехнике и др.; швейнфуртскую зелень (парижскую зелень) Cu(CH3COO)2 X 3Cu (AsО2)2 используют как краситель и инсектицид; арсенат Mg3(AsО4)2 — в качестве люминофора при изготовлении люминесцентных ламп.

Аллотропия мышьяка

У мышьяка три аллотропических видоизменения : альфа — мышьяк ( металлический или серый ) , бета — мышьяк ( чёрный , аморфный ) и гамма мышьяк ( жёлтый ) . В обычных условиях наиболее устойчив альфа — мышьяк.

Это серое вещество с тусклым металлическим блеском , проводит электричество и тепло , имеет четырёхатомные молекулы As4 , при нагревании возгоняется , выделяя пары с чесночным запахом, в воде нерастворим .

Хотя он уже имеет металлические признаки , он всё — таки не может быть причислен к металлам , а остаётся элементом с преобладанием неметаллических свойств .

Соединение мышьяка с другими элементами

При обычных температурах сравнительно малоактивен , но при нагревании взаимодействует с водородом и кислородом , другими не металлами.

В атмосфере хлора мышьяк сгорает , образует трихлорид AsCl3 :

С некоторыми металлами он образует соединения — арсениды , например арсенид кальция Ca3As2 и меди Cu3As .

В соединении с кислородом мышьяк проявляет степень окисления +3 и +5 , а в водородных соединениях -3 .

Арсин

У него несколько водородных соединений , из которых важнее — арсин , или мышьяковистый водород AsH3 . Арсин получают при действии кислот ( серная кислота ) на арсениды :

Это бесцветный ядовитый газ с чесночным запахом образуется и при восстановлении мышьяковистых соединений атомарным водородом , суммарное уравнение реакции имеет следующий вид :

но арсин неустойчив и при нагревании разлагается :

Орсин AsH3 отличается от аммиака NH3 ещё больше , чем фосфин PH3 , так как он не взаимодействует с водой и кислотами и из трёх этих соединений арсин наименее прочен.

Соединения мышьяка с кислородом и водой

С кислородом мышьяк образует два оксида . Оксид мышьяка (III) As2O3 получают при горении его и имеет вид белого , малорастворимого в воде порошка ( белый мышьяк ) .

При взаимодействии с водой , он образует ортомышьяковистую кислоту H3AsO3 :

которая известна только в водных растворах и находится в равновесии с метамышьяковистой HAsO2 :

Соли этих кислот называются ортоарсенитами и метаарсенитами . У ортомышьяковистой кислоты имеются не только средние ортоарсениты Na3AsO3 , Ca( AsO3 )3, но также гидроарсениты Na2HAsO3 , CaHAsO3 и дигидроарсениты NaH2AsO3 , Ca( H2AsO3 )2 .

Хотя оксиду мышьяка ( III ) и соответствуют кислоты , он проявляет аморфные свойства , взаимодействует как с основаниями :

так и с кислотами :

Все соединения мышьяка со степенью окисления +3 проявляют восстановительные свойства .
Оксид мышьяка ( V ) As2O5 — белая кристаллическая масса , расплывающаяся на воздухе .

Этот оксид получают обезвоживанием ортомышьяковой кислоты H3AsO4 . При растворении As2O5 в воде получается ортомышьяковая кислота , однако чаще её получают окислением соединений мышьяка в степени окисления +3 концентрированной азотной кислотой :

Ортомышьяковая кислота — белое кристаллическое вещество , хорошо растворимо в воде , не уступает по степени диссоциации ортофосфорной кислоте .

Как трёх основная кислота она имеет три ряда солей : арсениты Na3AsO4 , Ca3( AsO4 )2 , гидроарсениты Na2HAsO4 , CaHAsO4 , дигидроарсенаты NaH2AsO4 , Ca( H2AsO4 )2 . В кислой среде ортомышьяковая кислота и арсенаты ведут себя как окислители .

Помимо H2AsO4 кислоты , существует метамышьяковая HAsO3 и двумышьяковая H4AsO7 а , также их соли. Свободный мышьяк является компонентом ряда сплавов ( ружейная дробь , некоторые сплавы меди )

Представляют интерес сульфиды мышьяка . При пропускании сероводорода через солянокислый раствор ортомышьяковистой кислоты выпадает жёлтый осадок сульфида мышьяка ( III ) As2S3 :

Из солянокислых растворов ортомышьяковой кислоты сероводород осаждает сульфид мышьяка ( V ) As2S5 :

Для сульфидов мышьяка ( как и сульфидов сурьмы ) характерно свойство образовывать с сульфидами щелочных металлов и аммония растворимые в воде соли тиомышьяковой ( H3AsS4 ) и тиомышьяковистой ( H3AsS3 ) кислот .

Эти кислоты рассматривают как производные ортомышьяковой и ортомышьяковистой кислот , в которых все атомы кислорода замещены атомами серы.

Соли этих кислот называют соответственно тиоарсенатами и тиоарсенитами .

Таким образом , при взаимодействии сульфида мышьяка ( V ) с сульфидом натрия получается тиоарсенат натрия Na3AsS4 :

а при взаимодействии сульфида мышьяка ( III ) с сульфидом натрия образуется тиоарсенит натрия Na3AsS3 :

Мышьяк в зубе

Когда болит зуб, следует обратиться к дантисту, а не заниматься самолечением. В запущенных случаях стоматология предлагает пациентам экстирпацию пульпы. Чтобы провести такое лечение, нужно умертвить нерв.

Мышьяк в зуб ставят именно для этой цели. Вещество это токсичное. Однако, при грамотном подходе к процедуре, а также при соблюдении длительности терапии, данное средство эффективно и безопасно. Его ложат в определенном количестве.

От этого нарушается дыхание клеток и денатурация белков, что приводит к остановке кровоснабжения пульпы. В таком состоянии передача импульсов блокируется, клетки погибают.

Удаление зуба в данном состоянии, то есть при отсутствии нервных окончаний, больные переносят легче. Выглядит мышьяк как вещество со стальным цветом, вкрапления имеют зеленоватый оттенок. Выраженного вкуса паста не имеет.

С мышьяком в зубе можно ходить один-двое суток иногда больше, но данную процедуру может назначать только доктор, любые действия с соединениями мышьяка ядовиты.

Лит.: Габриелова М. Г., Морозов а М. А. Производство неорганических ядохимикатов

Статья на тему мышьяк

Похожие страницы:

Понравилась статья поделись ей

Leave a Comment

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.


источники:

http://al-himik.ru/myshjak/

http://znaesh-kak.com/x/n/michiak