Graus de oxidação do arsênico: propriedades químicas do arsênico

Antes de considerar o estado de oxidaçãoarsênico, revelaremos sua posição na tabela periódica e nas características da estrutura. Além disso, vamos nomear as propriedades físicas e químicas básicas desse elemento químico.

Posição no PS

Os principais estados de oxidação do arsênio,propriedades, aplicação - tudo isso pode ser aprendido, observando a localização do elemento no sistema periódico de Mendeleev. O arsênico está localizado no quinto grupo, o principal subgrupo, é um membro da família do nitrogênio. Tem uma massa atômica relativa de 74,9216. Os principais graus de oxidação do arsênio estão relacionados precisamente ao grupo em que ele está localizado na SS. Este elemento tem 33 números de série. O número de níveis de energia corresponde ao número do período em que o elemento está localizado, é igual a quatro.

Considere o arranjo de elétrons em cadaconcha atômica. No primeiro nível de energia existem apenas dois elétrons acoplados, a segunda camada é ocupada por oito partículas: 2s e 6p. No terceiro nível, além deles, existem dez elétrons, isto é, apenas 18 partículas. O nível de energia externo é um elétron-2s, bem como três elétrons-p não-pareados. É o número de elétrons de valência que determina os possíveis graus de oxidação do arsênico.

Páginas da História

É arsênico atribuído aos cinco "alquimia"elementos conhecidos da Idade Média. Um ponto interessante é o fato de que quatro deles estão no quinto grupo PS. Naquela época, ninguém sabia como determinar o grau de oxidação do arsênico, mas seus compostos eram usados ​​com sucesso para produzir medicamentos, criar tintas.

Após a substituição da Idade da Pedra pela Idade do Bronze, as pessoasNós aprendemos a fazer a liga com características especiais. Acontece que consistia de até 7 por cento do arsênico e 3 por cento estanho. Os cientistas acreditam que quando a primeira fundição de bronze em vez de malaquita, ter cor verde, assume levou os sulfetos de cobre arsénio verdes.

O incrível desempenho da liga resultante tornou popular entre os antigos mestres. Eles procuraram especificamente em minerais da natureza contendo a substância.

Graus de oxidação de arsênico em compostos de taistipo positivo, corresponde à sua maior valência. Para identificar sulfetos contendo arsênico, o mineral é aquecido. A aparência de um cheiro específico de alho é uma confirmação da presença de arsênico no composto. Gradualmente da fundição de bronze de arsênico recusou. Entre as razões para o término da produção, os cientistas chamam o constante envenenamento de mestres durante o trabalho.

Minerais Naturais

Na forma de um mineral, a substância que estamos considerandoconhecido desde os tempos antigos. Por exemplo, o estado de oxidação de 3 arsênico aparece em um composto conhecido na China antiga como "poeira de mina". Aristóteles descreveu o mineral sandarak, que é um sulfeto de arsênico. Traduzido da língua latina, seu nome soa como "tinta dourada". Usado naqueles tempos distantes como um corante amarelo.

No século XI, alquimistasdiferentes tipos desta substância. Os graus de oxidação do arsênio nos compostos representados por essas espécies correspondem ao número do grupo. O arsênico branco o chamava de óxido hexavalente, o amarelo era chamado de sulfeto e o vermelho - As4S4 (tetrasulfeto tetrashyyyaka).

A variante branca foi obtida por sublimação de impurezas emo processo de queima de minérios de cobre, que incluía arsênico. Como condensação do estado gasoso, o óxido de arsênico precipita como um depósito branco. Ele tem sido usado desde a antiguidade como um meio de destruir pragas.

No século XIII, Alberto, o Grandeuma substância de metal é obtida. Ele aqueceu o arsênico amarelo com sabão. A substância obtida como resultado da interação não confirmou a "conexão mística" dos sete metais com os planetas. Talvez, precisamente por causa da contradição revelada pelos antigos alquimistas, o arsênico fosse considerado um elemento "ilegítimo". Foi naqueles tempos distantes que a sua capacidade de dar cobre de cor branca, devido a que ele foi chamado de um meio, "descorando Venus", foi revelado.

Como uma substância individual, estao elemento químico foi identificado apenas em meados do século XVII. O farmacêutico alemão Johann Schröder conseguiu isolá-lo realizando uma redução química dos óxidos de carvão. Depois de algum tempo, Nichola Lemery conseguiu extrair o metal aquecendo potassa, sabão, óxido de arsênico. No século XVIII, esse metal era conhecido como um "semimetal" incomum.

No final do século XVIII, o químico sueco K.V. Scheele obteve o ácido arsênico, no qual o mais alto grau de oxidação do arsênico aparece: +5. No século XIX, substâncias orgânicas que contêm arsênico foram identificadas.

Estar na natureza

O maior e menor grau de oxidação do arsênicomanifestam-se em seus compostos naturais. Na crosta terrestre, a concentração percentual deste elemento não excede 5 gramas por tonelada. Em muitos minerais, ele é contido simultaneamente com níquel, cobalto, cobre e ferro.

Atualmente conhecido por cerca de duzentosvários minerais naturais, que incluem o elemento químico em questão. Dado que eles mostram o maior e menor grau de oxidação do arsênico, eles têm diferentes aplicações. Por exemplo, em combinação com antimônio, o arsênico exibe um estado de oxidação negativo. Dado o fato de que este metal tem baixa eletronegatividade, o menor grau de oxidação de arsênico é -3. Este indicador é típico para arsenetos, bem como para o mineral Alelemontite.

A maioria dos compostos com metais de arsénico, tendo em conta a especificidade da composição, são compostos intermetálicos que diferem na composição variável deste elemento químico.

Característica dos arsenetos

Para arsenetos, o conteúdo de váriosmetais com uma estrutura semelhante de redes cristalinas. Estes minerais são caracterizados por brilho metálico, são opacos, têm uma ligeira dureza.

Como exemplos de arsenetos naturais, os seguintes compostos podem ser considerados:

• lellingite, semelhante a pirita;
• nickeline, chamadas pirites de níquel vermelho;
• langisite;
• Oregonite;
• sperrylite.

Isso, claro, não é uma lista completa.minerais semelhantes - no momento existem cerca de vinte e cinco desses compostos. Entre os mais comuns na natureza pode-se mencionar a arsenopirita, chamada pirita de arsênico. É um produto obtido pela substituição de átomos de enxofre em pirita por arsênico. Compostos desse tipo, nos quais o mais alto grau de oxidação do arsênio não se manifesta, são chamados de sulfosaltos.

Suas contrapartes são cobalto,Gersdorfit, enargit, e também pristit. Este último é um importante minério de prata, localizado na camada superior de veias preciosas. A composição de sulfosaltos pode incluir metais nobres do grupo da platina. Destes, o interesse é o Irarsite, assim como o Orsit. Em sua composição, existem metais raros usados ​​como excelentes catalisadores em sínteses orgânicas e inorgânicas.

O grau máximo de oxidação do arsênicomanifestada em seus sulfetos naturais. Por exemplo, em dimorfito amarelo-alaranjado, que é o sulfeto de arsênico (5). Nos anos 30 do século passado, depósitos naturais de terra, incluindo sulfeto de arsênico trivalente, foram descobertos no sul da cordilheira Verkhoyansk. O tamanho dos cristais detectados atingiu 60 centímetros de comprimento e o peso foi estimado em 30 quilos.

Característica dos arsenatos

Possíveis graus de oxidação do arsênico podem serconsidere o exemplo de sais. Assim, compostos de ácido arsênico, referidos como arsenatos, demonstram a taxa máxima para este metal: +5. Como exemplo de tais compostos, administramos eritrina, com uma cor rosa brilhante. Este sal é chamado cor de cobalto, tem a fórmula Co3 (AsO4) 2 * 8H₂O. Também é possível notar o gasparite de uma tonalidade vermelho acastanhado na forma de (Ce, La, Nd) ArO₄.

Langbanovskys descoberto no centro da Suéciapoços de ferro-manganês, onde cerca de cinquenta diferentes arsenatos foram encontrados e caracterizados. Estes compostos foram formados pela interação do ácido arsenoso com o hidróxido de manganês (2) a baixas temperaturas.

Quais são os estados de oxidação nos arsenatos?arsênico? A característica destes sais confirma a presença de enxofre neles. Apesar da falta de aplicação industrial, sua aparência estética permite que eles sejam usados ​​para criar coleções mineralógicas.

Uma história interessante é Kupfernickel, quecorresponde à níquel mineral. Os mineiros alemães medievais chamavam Nickel de espírito maligno da montanha, e o "falso cobre" era chamado de "cupfernickel". Os mestres revelaram a semelhança externa dos cristais de cobre-vermelho desse mineral com minérios de cobre. Usou-os na fabricação de vidro para dar ao produto resultante uma tonalidade verde. Somente em meados do século XVIII, o mineralogista Axel Kronstedt conseguiu extrair níquel desse mineral.

Características da colocação na natureza

O arsênico é caracterizado por alta inérciaportanto, pode ser encontrado em seu estado nativo. Um metal similar na composição tem de dois a dezesseis por cento de impurezas, principalmente elas serão prata, ferro, cobalto, níquel. Em nosso país, os geólogos descobriram o arsênico nativo na região de Amur, Transbaikalia.

Pode ser encontrado nas rochas, nos minerais e nas plantas, por isso é frequentemente chamado de elemento onipresente de direito.

Qual é o grau máximo e mínimooxidação de arsênico? O valor mais alto corresponde ao número do grupo no qual o elemento está localizado e é +5. Isso é típico de compostos nos quais exibe propriedades redutoras. Mais detalhadamente consideraremos conexões deste metal único um pouco depois.

O arsênico é distribuído de forma extremamente desigual em todo o mundo. O motivo é a formação da litosfera, bem como nos processos de dessorção e sorção que ocorrem em rochas sedimentares e solos.

Devido à excelente solubilidade deste metal na água, migra facilmente. Por exemplo, em um clima úmido, é lavado para fora do solo, seguido por movimento junto com as águas subterrâneas e rios.

Ação fisiológica

Em quantidades substanciais, o arsênico está contidoáguas minerais. Existem certos padrões para o conteúdo deste metal. Se os valores permitidos forem excedidos, há uma séria ameaça de dano ao corpo humano. Durante a pesquisa química, verificou-se que o arsênico pode ser contido em várias formas na água natural. Qual deve ser o grau de oxidação do arsênico? As propriedades dos compostos encontrados na água confirmam a presença de um metal na forma de uma solução de ácido arsenoso.

Arsênico em uma forma viva contém cerca de 6 mg por 1quilograma. Uma parte das algas marinhas pode acumular em si mesma a referida substância a tal ponto que pode ser perigosa para o corpo humano. Algumas de suas espécies encontradas em países asiáticos são capazes de se multiplicar em uma solução de ácido puro. Eles são usados ​​como um meio de lidar com ratos. No tecido cerebral de uma pessoa, assim como em seus músculos, há uma quantidade suficiente desse metal. Além disso, está presente nas placas ungueais, acumula-se no cabelo.

Características físicas

Embora o arsênico se pareçametal, tem sinais não metálicos. Por exemplo, não é capaz de formar sais com ácido sulfúrico, atuando como um elemento formador de ácido. O arsênico pode existir em várias modificações alotrópicas, lembrando fósforo. O mais estável é o arsênico cinza, que quando aquecido, sublima de forma semelhante ao iodo.

Para condutividade elétrica, esta modificaçãoinferior ao cobre, mas excede o mercúrio. Ao resfriar o vapor de arsênico, você pode obter uma substância transparente e macia de um tom amarelo, semelhante ao fósforo amarelo. No processo de aquecimento, transforma-se em outra modificação alotrópica do elemento químico.

Ao precipitar vapores de arsênico no vidro, pode-se observar a aparência de um filme espelhado.

Compostos de arsênico

O grau de oxidação do arsênio no óxido superioré +5, isto é, corresponde à sua maior valência. Mas durante a sublimação dos vapores deste metal no ar úmido, forma-se uma película preta de seu anidrido arsênico As2O.₃. É nessa forma que basicamente existe o óxido desse elemento. Este óxido exibe propriedades químicas anfotéricas.

No processo de oxidação, ele se transforma em um óxido maior, onde o arsênico demonstra o valor do estado de oxidação +5.

O metal puro é oxidado com ácido nítrico diluído em ácido cianídrico H₃Aso₃em que tem uma valência de 3. De acordo com suas capacidades químicas, é considerado um ácido de força moderada, semelhante ao ácido bórico. Os sais são arsenito, exibindo brilhantes propriedades redutoras.

Em cloreto, o metal tem um estado de oxidação de +3,atuando como um elemento metálico típico. Arsenetos salinos, que são formados pela interação com metais ativos, sofrem hidrólise aquosa. Por exemplo, arsine (AsH₃) é um gás venenoso, incolor e inodoro.

Compostos organometálicos

O arsênico é capaz de formar váriosCOMPONENTES ORGANOMETÁLICOS. Por exemplo, no final do século 18, quando destilando com óxido de arsênio (3) acetato de potássio, um líquido fumegante com um odor desagradável foi obtido. O produto resultante foi denominado alarsina. Em estudos posteriores, constatou-se que o arsênico está presente em sua composição.

No final do século XIX foram sintetizadosarsinas aromáticas. A reação foi realizada com exposição a uma mistura de tricloreto de arsênio e haleto de arila com sódio metálico. Alguns desses produtos mostraram propriedades antimicrobianas. Hoje, dezenas de milhares de compostos organo-arsênicos estão sendo sintetizados.

Uso de arsênico

Mais da metade de todo metal extraídousado na forma de vários compostos. Em sua forma pura, praticamente não é usado. Em uma pequena quantidade é introduzida nas ligas de rolamento. Tais aditivos têm um efeito positivo na dureza do produto acabado, portanto, eles são procurados na fabricação de cabos elétricos e baterias.

Doses mínimas de aumento de arsênicoresistência à corrosão, melhorar o desempenho térmico de latão e cobre. Se este elemento não contém impurezas adicionais, neste caso é exigido na fabricação de dispositivos semicondutores. Para criá-los, o arsênico é fundido com germânio ou silício.

Além disso, é uma excelente ligaaditivo ao criar aço. Como um bocal valioso, o arsênico também é necessário na metalurgia não-ferrosa. Mesmo com seu baixo teor na liga, é possível aumentar significativamente a resistência do produto manufaturado. O arsênio aumenta o fluxo de cobre durante a fundição, facilitando o processo de obtenção de arame.

Há um certo efeito negativo desse metal de transição na produção. Sua presença no minério transforma o processo em produção prejudicial.

Entre os diversos compostos de arsênico de interesserepresenta o seu óxido trivalente. Atualmente é usado no derretimento de vidro. Sais com um indicador de +5 são procurados como anti-sépticos. Esse elemento de transição é um dos mais populares na produção química moderna, pois exibe propriedades duais dependendo do ambiente do processo.