Arsen

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Arsen
  [Ar] 3d1 4s2 4p3
75 As
33
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
↓ Periodická tabulka ↓
Arsen 1a.jpg
Obecné
Název, značka, číslo Arsen, As, 33
Cizojazyčné názvy lat. Arsenicum
Skupina, perioda, blok 15. skupina, 5. perioda, blok p
Chemická skupina Polokovy
Koncentrace v zemské kůře 1,8 až 5,0 ppm
Koncentrace v mořské vodě 0,003 mg/l
Vzhled Šedý polokov
Identifikace
Registrační číslo CAS
Atomové vlastnosti
Relativní atomová hmotnost 74,92160
Atomový poloměr 119 pm
Kovalentní poloměr 119 pm
Van der Waalsův poloměr 185 pm
Iontový poloměr 58 pm
Elektronová konfigurace [Ar] 3d1 4s2 4p3
Oxidační čísla -III, III, 5
Elektronegativita (Paulingova stupnice) 2,18
Ionizační energie
První 947,0 KJ/mol
Druhá 1798 KJ/mol
Třetí 2735 KJ/mol
Látkové vlastnosti
Krystalografická soustava Trojklonná
Molární objem 12,95×10−6 m3/mol
Mechanické vlastnosti
Hustota 5,727 g/cm3
Skupenství Pevné
Tvrdost 3,5
Tlak syté páry 100 Pa při 646K
Termické vlastnosti
Tepelná vodivost 50,2 W⋅m−1⋅K−1
Termodynamické vlastnosti
Teplota tání 614 (887,15 K)
Teplota varu 817 (1090,15 K)
Skupenské teplo tání 24,44 KJ/mol
Skupenské teplo varu 34,76 KJ/mol
Měrná tepelná kapacita 330 Jkg-1K-1
Elektromagnetické vlastnosti
Elektrická vodivost 3,45 × 106 S/m
Měrný elektrický odpor 0,35 µΩ·m
Standardní elektrodový potenciál 0,247 V
Magnetické chování Diamagnetický
Bezpečnost
Toxický
Toxický (T)
Nebezpečný pro životní prostředí
Nebezpečný pro životní prostředí (N)
R-věty R23/25, R50/53
S-věty S1/2, S20/21, S28, S45, S60, S61
Izotopy
I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P
73As umělý 80,3 dne ε - 73Ge

γ 0,05 -
74As umělý 17,78 dne ε - 74Ge

β+ 0,941 74Ge
γ 0,596 , 0,634 -
β 1,35 , 0,717 74Se
75As 100% je stabilní s 42 neutrony
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky
SI a STP (25 °C, 100 kPa).
P
Germanium As Selen

Sb

Arsen, chemická značka As (lat. Arsenicum, arabsky al-zarnīkh – zlatavá barva) (někdy se používá též název Arzén) je toxický polokovový prvek, známý již od starověku. Jeho současné uplatnění se nachází v oblasti metalurgie jako součást speciálních slitin a v polovodičovém průmyslu.

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

Polokovový prvek, který se ve svých sloučeninách vyskytuje v mocenství: As-3, As+3 a As+5. Elementární arsen se vyskytuje ve čtyřech barevných allotropních modifikacích: žlutý, šedý, hnědý a černý arsen.

Toxické vlastnosti sloučenin arsenu byly známy již ve starověku. Za objevitele prvku je označován středověký učenec sv. Albert Veliký, který kolem roku 1250 poprvé izoloval elementární arsen.

Výskyt a výroba[editovat | editovat zdroj]

Přírodní arsen

Arsen je v zemské kůře značně vzácným prvkem. Průměrný obsah činí pouze 2 – 5 ppm (mg/kg).V mořské vodě je jeho koncentrace mimořádně nízká, pouze 0,003 mg As/l. Předpokládá se, že ve vesmíru připadá na jeden atom arsenu přibližně miliarda atomů vodíku.

Nejvýznamnější rudou arsenu je směsný sulfid železa a arsenu, arsenopyrit (FeAsS) a také löllingit (FeAs2). Mezi další sulfidy arsenu patří např. realgar, AsS a auripigment As2S3.

V horninách se vyskytuje jako příměs v rudách niklu, kobaltu, antimonu, stříbra, zlata a železa a bývá obsažen jako stopová příměs v mnoha ložiscích uhlí.

Výroba elementárního arsenu z arsenopyritu spočívá v jejich oxidačním pražení a následném zachycování těkavého oxidu arsenitého. Za surovinu pro výrobu arsenu může sloužit i popel uhlí s vysokým výskytem tohoto prvku.

Vysoce čistý arsen pro polovodičové použití se připravuje především metodou zonálního tavení (viz křemík).

Využití, sloučeniny[editovat | editovat zdroj]

Maximum současného zájmu o průmyslové využití arsenu se soustřeďuje do oblasti elektroniky. Např. arsenid gallia, GaAs, vykazuje vynikající polovodičové vlastnosti a přes svoji poměrně vysokou výrobní cenu se užívá v řadě speciálních elektrotechnických aplikací, např. pro případy, kdy je vyžadována mimořádně nízká úroveň šumu vyráběných součástek. Dotování krystalů superčistého křemíku přesným množstvím atomů arsenu vytváří polovodič typu N, jednu ze základních součástí všech tranzistorů a tak i všech současných počítačových procesorů.

Ve slitinách se používá pouze okrajově, patrně nejvýznamnější je slitina s olovem s obsahem arsenu kolem 0,5%, sloužící jako surovina pro výrobu broků a střeliva.

Ze sloučenin je bezesporu nejznámější oxid arsenitý As2O3, známý jako arsenik, silně toxická sloučenina, dobře rozpustná ve vodě. Už odpradávna byl používán jako jed při přípravě nástrah na hlodavce nebo lovu kožešinové zvěře v arktických oblastech. Byl však také častým nástrojem travičů. Je možné, že Napoleon Bonaparte byl ve vyhnanství na Svaté Heleně postupně tráven právě tímto jedem. Na arsenik je však možné získat poměrně rychle toleranci (byl používán jako hemopoetický prostředek). V současné době se za příčinu Napoleonovy otravy považuje spíš antimon.

  • Protože oxid arsenitý lze připravit velmi čistý, slouží v analytické chemii jako primární standard pro oxidimetrické titrace. Běžně se užívá pro stanovení titru oxidačních činidel jako manganistan draselný nebo jod.

Sulfid arsenitý As2S3 je mimořádně dobře kryjící barevný pigment, známý jako královská žluť.

Zdravotní rizika[editovat | editovat zdroj]

Přestože je arsen znám jako jedovatý prvek, kovový arsen je netoxický. V organismu je však metabolizován na toxické látky, nejčastěji na oxid arsenitý. Akutní otravy se projevují zvracením, průjmy, svalovými křečemi, ochrnutím a zástavou srdce. As2O3, AsCl3, AsF3, jsou mnohem toxičtější než sloučeniny pětivazného arsenu, řadí se mezi významné látky mutagenní, teratogenní a karcinogenní. As2S3, As2S2, jsou prakticky netoxické, avšak rozpouštějí se v žaludku. V běžném okolním životním prostředí se všichni setkáváme s jistou nízkou hladinou expozice arsenem, která ale organizmus nijak nepoškozuje a existují naopak studie, které tvrdí, že velmi nízké dávky arsenu v přijímané potravě jsou důležité a prospěšné. Bezesporu je však prokázáno, že trvalé vystavení organizmu zvýšeným dávkám sloučenin arsenu vede k poškození zdraví. Projevy trvalé nadměrné expozice arsenem na zdraví jsou různorodé:

  • dermatologické poškození – změny na pokožce, vznik různých ekzémů a alergické dermatitidy[zdroj?]
  • zvýšený výskyt kardiovaskulárních chorob[zdroj?]
  • zvýšený výskyt potratů u žen trvale vystavených vysokým dávkám arsenu[zdroj?]

Existuje několik různých způsobů dlouhodobé expozice arsenem.

  • Zejména v okolí metalurgických závodů na zpracování a výrobu barevných kovů bývá zaznamenána zvýšená koncentrace arsenu ve vzduchu. K tomuto jevu dochází i při masivním spalování uhlí s vysokým obsahem arsenu např. v tepelných elektrárnách nebo výtopnách. Vdechování mikroskopických částeček (aerosolů) s vysokým obsahem arsenu vede ke zvýšenému riziku vzniku plicní rakoviny ale existují studie, které dávají do souvislosti zvýšené množství potratů u žen, které žijí v blízkém okolí hutí.
  • Vysoký obsah arsenu v pitné vodě vede nejčastěji k dermatologickým problémům. Patrně nejznámější je v tomto ohledu Bangladéš, kde jsou desítky milionů lidí nuceny pít vodu ze studní se zvýšeným obsahem tohoto prvku. Existují ale minerální vody, které rozpouštějí sloučeniny arsenu z geologického podloží a obsah arsenu v nich dosahuje až stovek miligramů v litru.
  • Zdrojem zvýšeného příjmu arsenu z potravy jsou obvykle mořské ryby z lokalit, kdy dochází ke zvýšené koncentraci tohoto prvku ve vodě. Příčinou bývá obvykle lidská aktivita (vypouštění závadných odpadních vod do moře), ale může to být i podmořská vulkanická činnost.

Protilátka: dimerkaprol

Průmyslové otravy[editovat | editovat zdroj]

Čína 2008[editovat | editovat zdroj]

Asi 450 vesničanů v jihozápadní Číně se arzenem přiotrávilo poté, co látka unikla koncem září 2008 do řeky z úložiště odpadu státní továrny společnosti Liuzhou China Tin Group Co., která je třetím největším producentem cínu v Číně. Dle vyšetřování byl příčinou neštěstí silný dešť, po kterém přetekl obsah špatně zabezpečeného úložiště do místní řeky. Obyvatelé onemocněli poté, co pili vodu kontaminovanou arzenem. Většina postižených byla po krátké hospitalizaci propuštěna do domácí péče, ale několik desítek dětí a starších lidí bylo hospitalizováno déle.[1]

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  1. Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
  2. Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
  3. Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
  4. N. N. Greenwood – A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. Stovky Číňanů se přiotrávily arzenem

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]