Мышьяк как химический элемент таблицы Менделеева

М Мышьяк является химическим элементом таблицы Менделеева с атомным номером 33 и условным обозначением As. Мышьяк представляет собой серебристо-белый полуметалл, так как он проявляет и металлические и неметаллические свойства.

Как был открыт Мышьяк

Такой химический элемент как мышьяк был известен людям с древнейших времен. Еще в третьем тысячелетии до Нашей Эры люди сталкивались с этим элементом когда добывали медь, где он является побочным продуктом. Позднее его начали использовать в качестве примеси в сплаве, который по своим свойствам напоминает бронзу. Сегодня предполагается, что первым человеком который выделил мышьяк, является немецкий католик Альберт Великий. Это событие предположительно произошло в 1250 году. Он восстанавливал этот элемент углем. Так же в 1649 году Иоганн Шредер опубликовал 2 разных способа получения чистого мышьяка. В дальнейшем, его изучение учеными позволило узнать многие его свойства. Он был достаточно популярен и находил применение во многих областях. К таким направлениям относятся медицина(косметика и лекарство), военное дело(химическое оружие) и литейное производство.

Где и как добывают Мышьяк

Мировое производство мышьяка ежегодно составляет порядка 40 000 тонн. Лидерами по производству этого элемента являются Китай, Морокко и Россия. Ежегодно Китай производит порядка 25 000 тонн. Марокко, в свою очередь, добывает порядка 9 000 тонн и на долю РФ приходится около 3000 тонн. Странами которые так же производят мышьяк являются Бельгия, Боливия, США и Канада. Их ежегодное производство составляет меньше 1 000 тонн. Этот химический элемент производится как побочный продукт при добыче свинца, меди, кобальта и золота.

Его технология производства выглядит следующим образом. Изначально оксид мышьяка получают методом обжига арсенопирита(FeAsS) в воздушном пространстве. Затем оксид мышьяка нагревают при температуре около 600°C и методом сублимации осаждают очищенный мышьяк в глиняных трубках. Для применения в полупроводниковых технологиях чистота мышьяка должна превышать отметку в 99,999%. Такой чистоты добиваются путем многократного восстановления дисцилированного хлорида мышьяка водородом. Операция проводится до того момента пока не будет достигнута определенная чистота.

Распространенность Мышьяка

Мышьяк является довольно распространенным элементом на Земле, но он содержится в малых концентрациях. По некоторым оценкам мышьяк занимает 53 позицию по распространенности в земной коре. Его процентная составляющая в земной коре составляет 10 частей на миллион. Он является таким же распространенным элементом как уран и германий. Мышьяк может содержатся как в свободном виде так и в составе минералов. Этот элемент в свободном виде так же причислен Международной Минералогической Ассоциацией к отдельному минералу.

На сегодняшний день известно более 550 минералов содершащих части мышьяка. Самыми коммерчески важными из них являются дуранусит, скуттерудит и арсенолит. Эти минералы являются достаточно редкими, но процентное содержание мышьяка в них составляет для дуранусита 96% и по 76% для скуттерудита и арсенолита. Есть более распространенные минералы, но они содержат значительно меньшие концентрации мышьяка. К таким минералам относятся арсенопирит, реальгар, аурипигмент и др. Содержание мышьяка в этих минералах варьируется в пределах 35% — 45%.

Так же мышьяк содержится в воздухе в виде частиц оксида мышьяка(III). Это объясняется тем, что извержения вулканов выбрасывают в атмосферу вулканическую пыль и некоторые бактерии производят их как продукт жизнедеятельности. Ежегодно в атмосферу поступает около 3000 тонн частиц мышьяка из-за извержений вулканов и 20 000 тонн производимых бактериями. Концентрация мышьяка в атмосферном воздухе составляет от 0,5 до 15 нанограмм на кубический метр в зависимости от места измерения.

Что же касается водной среды, то мышьяк является плохо растворимым в воде элементом. Поэтому его содержание в мировом океане оценивается чрезвычайно малым. По оценкам ученых содержание мышьяка в воде составляет 1.6 миллиардных частей массовой доли на кубический метр.

Применение Мышьяка

Применение мышьяка является не очень широким но достаточно распространенным. Основные направления в которых применяется мышьяк является медицина, литейная промышленность и производство электроники. В других направлениях этот элемент так же находит применение, но его участие является незначительным.

Применение мышьяка в медицине было известно еще в древние времена. Гиппократ и Плиний использовали этот элемент как жаропонижающее и тонизирующее средство. Так же мышьяк использовался для лечения мигрени, ревматизма, малярии, туберкулеза и диабета. В XVIII веке раствор Фаулера, который является смесью арсенита калия и лавандовой воды, применялся для снижения жара и лечения псориаза, а так же в качестве афродизиаков. В Германии арсенит калия использовался для лечения псориаза вплоть до 1960-х годов. Так же мышьяк и его соединения широко применяются в стоматологии и по сей день. Хотя из-за его токсичности и канцерогенного воздействия многие развитые страны стараются отказаться от мышьяка. Полностью отказаться от него пока не представляется возможным, так как соединения этого элемента являются единственным средством влияния на раковые заболевания. В пример можно поставить острый промиелоцитарный лейкоз, который с 2002 года лечится мышьяксодержащим продуктом под названием Trisenox.

Еще одной значимой областью применения мышьяка является литейная промышленность. В качестве примеси он используется для изготовления сплавов на основе свинца, которые увеличивают его прочность. В пример можно поставить пластины для автомобильных аккумуляторов, которые не смогли бы быть применены без примеси мышьяка. Так же эта примесь используется в металлургии при обработке меди. Его применение значительно облегчает его обработку.

Что же касается электроники, то тут основное применение мышьяка заключается в качестве полупроводника. В пример можно привести интегральные схемы, светодиоды и лазерные диоды. Особенностью является то, что в этой области применения чистота мышьяка должна составлять 99,999%.

 

Интересные факты

Интересных фактов связанных с мышьяком достаточно много. Стоит начать с того, что мышьяк является токсичным веществом и представляет серьезную опасность для здоровья человека. В истории его часто использовали для отравления высокопоставленных и влиятельных фигур того времени. Из-за того, что отравление мышьяком не удавалось распознать до 1836 года(открытие пробы Марша).  В пример можно привести такую фигуру как Наполеон. Эксперты некоторое время предполагали, что военноначальник был отравлен именно мышьяком из-за высокой концентрации его в волосах.

Другой значимой фигурой является Григорий Распутин. Его пытались отравить мышьяком, но попытка оказалась провальной. Распутин знал о том, что его собираются отравить и начал принимать этот элемент в малых дозах и добился таким образом невоспреимчивости к этому яду. Из-за этого события Григорий Распутин заслужил себе славу ведьмака и оккультиста. Из-за огромного количества отравлений в высокопоставленных кругах, мвшьяк прозвали «ядом королей» или «королевским ядом».

Еще одним интересным моментом является то, что в 1858 году в английском городе Брэдфорд произошло массовое отравление мышьяком. Отравляющий элемент был добавлен в сладости, которые продавались в обычной уличной лавке. В результате такого отравления погиб 21 человек, а отравившихся было более 200.