Мышьяк

Общие

Май 02, 2022

8 мин. на чтение

Содержание:

Мышьяк — минерал класса самородных элементов, полуметалл, химическая формула А. Обычные примеси — Sb, S, Fe, Ag, Ni; реже Bi и V. Содержание As в самородном мышьяке достигает 98%. Химический элемент 15 группы (по устаревшей классификации главная подгруппа пятой группы) четвертого периода периодической системы; он имеет атомный номер 33. Мышьяк (сырой мышьяк) представляет собой твердое вещество, извлеченное из природного арсенопирита. Он существует в двух основных формах: обычный, так называемый «металлический» мышьяк в виде блестящих, ломких кристаллов стального цвета, нерастворимых в воде, и довольно неустойчивый, кристаллический, желтый мышьяк. Мышьяк используется в производстве дисульфида мышьяка, крупной дроби, твердой бронзы и различных других сплавов (олово, медь и др.)

СТРУКТУРА

Кристаллическая структура мышьяка имеет дитригонально-скаленоэдрическую симметрию. Тригональная сингония, ц с. L633L23PC. Кристаллы крайне редки, имеют ромбоэдрическую или псевдокубическую форму.

Установлено несколько аллотропных модификаций мышьяка. В нормальных условиях металлический или серый мышьяк (альфа-мышьяк) стабилен. Серая кристаллическая решетка мышьяка ромбоэдрическая, слоистая, с периодом а = 4,123 А, углом а = 54° 10'. Плотность (при 20°С) 5,72 г/см3; температурный коэффициент линейного расширения 3,36 • 10 градусов; удельное электрическое сопротивление (температура 0°С) 35 х 10-6 Ом х см; НВ = w 147; коэффициент сжимаемости (при 30°С) 4,5 х 10-6см2/кг. Температура плавления альфа-мышьяка составляет 816 °С при давлении 36 атмосфер.

При атмосферном давлении мышьяк возгоняется при температуре 615 °С, не плавясь. Теплота возгонки 102 кал/г. Пары мышьяка бесцветны, до температуры 800°С состоят из молекул As4, от 800 до 1700°C - из смеси As4 и As2, выше температуры 1700°C - только из As2. При быстрой конденсации паров мышьяка на поверхности, охлаждаемой жидким воздухом, образуется мышьяк желтого цвета, прозрачные мягкие кристаллы кубической системы с плотностью 1,97 г/см3. Известны и другие метастабильные модификации мышьяка: бета-мышьяк - стекловидно-аморфный, гамма-мышьяк - желтовато-коричневый и дельта-мышьяк - коричневый аморфный с плотностью 4,73 соответственно; 4,97 и 5,10 г/см3. Выше 270°С эти модификации превращаются в мышьяк серого цвета.

СВОЙСТВА

Цвет в свежем изломе цинково-белый, оловянно-белый до светло-серого, быстро бледнеющий за счет образования темно-серого оттенка; черный на размытой поверхности. Твердость по Моосу 3 - 3,5. Плотность 5,63 - 5,8 г/см3. Хрупкий. Его диагностируют по характерному запаху чеснока при ударе. Совершенная спайность на {0001} и менее совершенная на {0112}. Излом зернистый. Вес уда 5,63-5,78. Доска серая, оловянно-белая. Сильный металлический блеск (на недавнем изломе), быстро тускнеющий и становящийся матовым на окисленной и почерневшей со временем поверхности, является диамагнетиком.

МОРФОЛОГИЯ

Мышьяк обычно виден в виде корок с спекшейся почковидной поверхностью, сталактитов, ракушечных образований, обнаруживающих в изломе кристаллически-зернистую структуру. Самородный мышьяк легко распознается по форме экссудата, почерневшей поверхности, значительному удельному весу, сильному металлическому блеску в свежем изломе и совершенной спайности. Под духовкой он испаряется, не плавясь (при температуре около 360°), выделяя характерный чесночный запах и образуя на угле белый слой As2O3. Он переходит в жидкое состояние только при высоком внешнем давлении. В закрытой трубке образует мышьяковое зеркало. При сильном ударе молотком издает запах чеснока.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Мышьяк встречается в гидротермальных месторождениях в виде метаколлоидных образований в пустотах, образовавшихся, по-видимому, в последние моменты гидротермальной деятельности. В ассоциации с ним могут встречаться соединения мышьяка, сурьмы, реже серы, никеля, кобальта, серебра, свинца и др., а также неметаллические минералы различного состава.

В литературе имеются указания на вторичное происхождение мышьяка в зонах выветривания месторождений мышьяковых руд, что, в общем-то, маловероятно, учитывая, что в этих условиях он весьма неустойчив и при быстром окислении полностью разлагается. Черные корки состоят из тонкодисперсной смеси мышьяка и арсенолита (As2O3). В конечном итоге образуется чистый арсенолит.

В земной коре концентрация мышьяка невелика и составляет 1,5 промилле. Он встречается в почве и минералах и может попадать в воздух, воду и почву в результате ветровой и водной эрозии. Также элемент попадает в атмосферу из других источников. В результате извержений вулканов в воздух выбрасывается около 3 тысяч тонн мышьяка в год, микроорганизмы образуют 20 тысяч тонн летучего метиларсина в год, а в результате сжигания ископаемого топлива выделяется 80 тысяч тонн в год. Тот же период.

На территории СССР самородный мышьяк обнаружен в различных месторождениях. Из них выделим Садонское гидротермальное свинцово-цинковое месторождение, где оно неоднократно наблюдалось в виде почковидных масс на кристаллическом кальците с галенитом и сфалеритом. На левом берегу реки обнаружены крупные почковидные скопления самородного мышьяка с концентрически-слоистым строением. Чикоя (Забайкалье). В парагенезисе с ним наблюдался только кальцит в виде кайм на стенках тонких жил, пересекающих древние кристаллические сланцы. В виде осколков (рис. 76) мышьяк обнаружен также в районе ст. Джалинда, Амурская ж/д и др и др.

В ряде месторождений Саксонии (Фрайберг, Шнеберг, Аннаберг и др.) самородный мышьяк отмечен в ассоциации с мышьяковистыми соединениями кобальта, никеля, серебра, самородного висмута и др. все эти и другие находки этого минерала не имеют практического значения.

ПРИМЕНЕНИЕ

Мышьяк применяют для легирования свинцовых сплавов, применяемых для изготовления дроби, так как при выстреле башенным способом капли мышьяково-свинцового сплава приобретают строго сферическую форму и, кроме того, прочность и твердость свинец значительно увеличиваются. Мышьяк высокой чистоты (99,9999%) используется для синтеза нескольких полезных и важных полупроводниковых материалов: арсенидов (например, арсенида галлия) и других полупроводниковых материалов с кристаллической решеткой цинковой обманки.

Соединения сульфидов мышьяка (аурипигмент и реалгар) применяют в живописи в качестве красок и в кожевенной промышленности как средство для удаления волос с кожи. В пиротехнике реальгар используется для получения «греческого» или «индийского» огня, который возникает при сжигании смеси реальгара с серой и селитрой (при горении образует яркое белое пламя).
Некоторые элементоорганические соединения мышьяка являются боевыми отравляющими веществами, например люизит.

В начале 20 века некоторые производные какодила, такие как сальварсан, использовались для лечения сифилиса, со временем эти препараты были вытеснены из медицинского применения для лечения сифилиса другими, менее токсичными и более эффективными, без препаратов мышьяка.

Многие из соединений мышьяка в очень малых дозах применяют в качестве лекарственных средств для борьбы с анемией и другими тяжелыми заболеваниями, так как оказывают клинически заметное стимулирующее действие на ряд специфических функций организма, в частности на кроветворение. Из неорганических соединений мышьяка мышьяковый ангидрид может применяться в медицине для приготовления таблеток и в стоматологической практике в виде пасты как некротизирующее средство. Этот препарат назывался в просторечии и на жаргоне «мышьяком» и применялся в стоматологии при локальном некрозе зубного нерва. В настоящее время препараты мышьяка редко применяются в стоматологической практике из-за их токсичности. В настоящее время разработаны и применяются другие методы безболезненного некроза зубного нерва под местной анестезией.

Мышьяк - как

КЛАССИФИКАЦИЯ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА