המספר האטומי של היסוד הכימי ארסן הוא 33 והסימן שלו הוא האות As. מינרלים רבים מכילים ארסן, אשר ניתן למצוא אותו גם כגבישים יסודיים טהורים. זה נראה לעתים קרובות עם גופרית ומתכות. מטאלואידים מכילים ארסן. יש לו כמה אלוטרופים, אבל הצורה האפורה עם מראה מתכתי היא הצורה היחידה החשובה לתעשייה.
ארסן משמש בעיקר במתכות עופרת. (למשל במצברים ותחמושת לרכב). תוסף טיפוסי מסוג n במכשירים חשמליים מוליכים למחצה הוא ארסן. זה גם חלק ממכלול המוליך למחצה III-V גליום ארסניד. חומרי הדברה, מוצרי עץ מהונדסים, קוטלי עשבים וקוטלי חרקים מיוצרים כולם עם ארסן ותוצרי הלוואי שלו, במיוחד טריאוקסיד.
השימושים הללו הולכים ופוחתים ככל שהרעילות של ארסן ותרכובותיו מובנת יותר ויותר.
לכמה מיני חיידקים יש את היכולת לנצל מטבוליטים נשימתיים של תרכובות ארסן. חולדות, אוגרים, עיזים, תרנגולות ואולי מינים אחרים דורשים כמויות עקבות של ארסן בתזונה שלהם. לא ידוע שזה חלק מחילוף החומרים של יונקים. עם זאת, חיים מורכבים יכולים להיות מורעלים על ידי ארסן אם הכמויות מוגזמות. מיליוני אנשים ברחבי העולם מושפעים מבעיית זיהום הארסן של מי התהום.
לפי הסוכנות להגנת הסביבה של ארצות הברית, ארסן על כל צורותיו מהווה איום משמעותי על בריאות האדם. ארסן דורג במקום הראשון ברשימת העדיפות של חומרים מסוכנים באתרי Superfund שפורסמה על ידי הסוכנות האמריקאית לרישום חומרים רעילים ומחלות ב-2001. אחד המסרטנים מקבוצה A הוא ארסן.
מאפיינים פיזיים של יסוד ארסן
אפור, זהב ושחור הם שלושת האלוטרופים הנפוצים ביותר של היסוד ארסן; אפור הוא ללא ספק הנפוץ ביותר. המבנה הדו-שכבתי של ארסן אפור (-As, קבוצת החלל R3m מס' 166) מורכב ממספר רב של טבעות שזורות זו בזו, מצומצמות, בנות שישה איברים. לארסן אפור יש קשיות Mohs נמוכה של 3,5 והוא שביר עקב חיבור לקוי בין שכבות.
שלושה אטומים באותה דו-שכבה קרובים מעט יותר זה לזה משלושת האטומים הבאים, ויוצרים קומפלקס אוקטהדרלי מעוות בין השכנים הקרובים לקרובים ביותר. 5,73 גרם/ס"מ עם ויסות כה הדוק3 הוא צפיפות גבוהה. ארסן אפור הוא מתכת למחצה שהופכת למוליך למחצה עם פער פס של 1.2-1.4 eV כשהיא אמורפית. כמו כן, ארסן אפור הוא הזן העמיד ביותר. ארסן צהוב הוא גמיש ושעוותי בדומה לטטראפוספור (P4).
כל אחד מארבעת האטומים שלו מחובר לכל אחד משלושת האטומים האחרים בקשר יחיד, ושניהם מסודרים במבנה טטרהדרלי. בשל אופיו המולקולרי, אלוטרופ לאבילי זה הוא הנדיף ביותר, הפחות עבה ורעיל.
אדי ארסן, As4, מתקררים במהירות ליצירת ארסן זהב מוצק. האור הופך אותו במהירות לארסן חסר צבע. הצפיפות של הזן הצהוב היא 1,97 גרם/ס"מ3'סוּג. זרחן שחור וארסן שחור חולקים קווי דמיון מבניים. ארסן אמורפי יכול להתגבש בנוכחות אדי כספית ולשקוע לטמפרטורה של כ-100 עד 220 מעלות צלזיוס כדי לייצר ארסן שחור. הוא שביר ושקוף. כמו כן, ארסן שחור הוא ספק חשמל גרוע. לארסן אין נקודת התכה בלחץ רגיל מכיוון שהנקודה המשולשת שלו היא 3,628 MPa (35,81 atm), במקום זה הופך ממוצק לאדים ב-887 K (615 מעלות צלזיוס).
איזוטופים של יסוד ארסן
ארסן הוא חומר מונואיזוטופי ויש רק איזוטופ יציב אחד בטבע: 75As. נכון לשנת 2003, נוצרו גם לפחות 60 רדיואיזוטופים בעלי מסה אטומית הנעה בין 92 ל-33. עם זמן מחצית חיים של 80,30 ימים, 73As הוא היציב ביותר מבין אלה. לא כולל 71As (t1/2=65.30 שעות), 72As (t1/2=26.0 שעות), 74As (t1/2=17.77 ימים), 76As (t1/2=1.0942 ימים) ו-77As (t1/2=38.83 שעות) , לכל שאר האטומים יש זמן מחצית חיים פחות מיום אחד. בדגימות מסוימות, איזוטופים קלים יותר מ-75A'ים יציבים נוטים להתפרק ב-+ דעיכה, בעוד איזוטופים כבדים יותר נוטים להתפרק בדעיכה.
לפחות 66 איזומרים גרעיניים עם מסה אטומית הנעה בין 84 ל-10 דווחו. זמן מחצית החיים הארוך ביותר של איזומר ארסן, 68mAs הוא גם הבטוח ביותר.
כימיה של היסוד ארסן
ארסן יוצר בקלות מולקולות קוולנטיות עם רוב הלא מתכות מכיוון שיש לו אלקטרושליליות ואנרגיות יינון דומות לזרחן הקל יותר. הארסן יציב באוויר יבש, אך כשהוא נחשף ללחות הוא גורם להכתמה זהוב-ברונזה שבסופו של דבר הופך לשכבת משטח שחורה. כאשר ארסן מחומם באוויר, הוא מתחמצן לארסן טריאוקסיד; האדים שנוצרו מריחים כמו שום. ניתן להבחין בריח זה כאשר מינרלים ארסניט כגון ארסנופיריט נפגעים בפטיש.
חולקים את אותו מבנה כמו תרכובות הזרחן המוכרות יותר, ארסן טריאוקסיד וארסן פנטאוקסיד מיוצרים בעת שריפה בחמצן. ארסן פנטפלואוריד נוצר כאשר הוא נשרף בפלואור. כאשר מחומם בלחץ אטמוספרי, הארסן (וחלק מהתרכובות שלו) מתנשא, ועובר ישירות ממצב נוזלי ב-887 K (614 מעלות צלזיוס) לגז. הנקודה המשולשת שלו היא 1.090 K (820 מעלות צלזיוס) ו-3,63 MPa. ארסן מגיב עם חומצה גופרתית מרוכזת, חומצה חנקתית מרוכזת וחומצה חנקתית חלשה לייצור חומצה ארסן, חומצה ארסן וארסן טריאוקסיד, אך אינו מגיב עם מים, אלקליות או חומצות לא מחמצנות.
ארסניטים נוצרים כאשר ארסן מגיב עם מתכות; עם זאת, אפילו ארסניטים מקבוצה 3 מציגים תכונות בין-מתכתיות, שכן היווצרות של אניון המכיל את יון As1 תהיה אנדותרמית ביותר. הארסן הרבה פחות יציב משכניו האנכיים זרחן ואנטימון במצב חמצון קבוצת +5, וכתוצאה מכך, ארסן פנטאוקסיד וחומצה ארסן הם מחמצנים חזקים. ארסן חולק את המאפיין הזה גם עם גרמניום, סלניום וברום, שעוקבים אחר סדרת המעבר התלת-ממדית.
מקור: ויקיפדיה
Günceleme: 03/04/2023 11:32