Уравнения реакций горения в кислороде мышьяка

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 R_nAsH_3-n, тетраорганодиарсины R₂As-AsR₂, циклические и линейные полиарганоарсины (RAs)_n, а также органоарсонистые и диарганоарсинистые кислоты и их производные R_nAsX_3-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

Школе NET

Register

Do you already have an account? Login

Login

Don’t you have an account yet? Register

Newsletter

Submit to our newsletter to receive exclusive stories delivered to you inbox!

• Главная 
• Вопросы & Ответы 
• Вопрос 3649867

Таня Масян

Составить уравнения реакций горения мышьяка (V), хрома (VI)