آرسنیک

آرسنیک یک عنصر شیمیایی ( شبه فلز ) با نماد As و عدد اتمی 33 است. این عنصر در گروه به اصطلاح گروه نیتروژن جدول تناوبی ، بین فسفر و آنتیموان قرار دارد. اعضای گروه از جمله نیتروژن ، همراه با آرسنیک ، فسفر ، آنتیموان و بیسموت به ویژه در ترکیبات پایدار هستند زیرا تمایل دارند پیوندهای کووالانسی دو یا سه گانه تشکیل دهند. این خاصیت همچنین منجر به سمیت به ویژه در فسفر ، آنتیموان و مشهورترین چیز در As می شود. از آرسنیک به عنوان مرگ موش نیز یاد می شود .وقتی آنها با برخی مواد شیمیایی در بدن واکنش نشان می دهند ، رادیکال های آزاد قوی ایجاد می کنند که به راحتی توسط کبد در مکانی که قرار دارند انباشته می شوند .

این عنصر نام خود را از یک کلمه فارسی برای رنگدانه زرد گرفته است که اکنون به عنوان orpiment شناخته می شود. برای لغت نامه شناسان مشتاق ظاهراً کلمه فارسی مورد بحث Zarnikh متعاقباً توسط یونانیان به خاطر کلمه arsenikon خود به معنی مردانه یا قوی Orpiment یا trisulphide آرسنیک زرد یک رنگدانه تاریخی است که در آثار مصر باستان شناسایی شده است.

این عنصر به اصطلاح به شکل زرد زیاد شبیه فلز نیست ، اما همچنین دارای فرم خاکستری است که به طور واضح به عنوان آرسنیک فلزی شناخته می شود. آرسنیک زرد دارای وزن مخصوص97/1 در حالی است که آرسنیک خاکستری دارای وزن مخصوص73/5 است. آرسنیک خاکستری شکل ثابت با دمای ذوب 817 درجه سانتیگراد است. این یک رنگ کاملاً شکننده و نیمه شکننده و نیمه خاکستری است و به رنگ خاکستری استیل است که به راحتی در هوا لکه دار می شود. به سرعت به اکسید آرسنوس اکسید می شود که اگر به خودتان جرات داده و قدری آن را بوکنید ، متوجه می شوید که بوی سیر می دهد .

خوردن 1 تا 3 حبه سیر در روز می تواند انسان را از مسمومیت آرسنیک ناشی ازآب آشامیدنی آلوده محافظت کند.

آرسنیک در بسیاری از مواد معدنی ، معمولاً در ترکیب با گوگرد و فلزات ، بلکه به عنوان یک کریستال بنیادی خالص نیز وجود دارد. آرسنیک یک شبه فلز است. و آلوتروپ های مختلفی دارد ، اما فقط فرم خاکستری آن ، که ظاهری فلزی دارد ، برای صنعت مهم است.

یکی از موارد استفاده از آرسنیک در تهیه آلیاژهای سرب است (به عنوان مثال ، در باتری ماشین و مهمات). آرسنیک یک دوپانت معمول نوع n در دستگاه های الکترونیکی نیمه هادی است. این ماده همچنین بخشی از ترکیب نیمه هادی گالیم آرسنید III-V است. آرسنیک و ترکیبات آن ، به ویژه تری اکسید ، در تولید سموم دفع آفات ، محصولات چوبی تصفیه شده ، علف کش ها و حشره کش ها استفاده می شود. این کاربردها با شناخت بیشتر سمیت آرسنیک و ترکیبات آن رو به کاهش است.

آرسنیک یک سم شناخته شده است. از ترکیبات آرسنیک بعنوان سموم موش و حشره کش استفاده می شود اما استفاده از آنها به شدت کنترل می شود. با کمال تعجب ، آرسنیک می تواند کاربردهای دارویی نیز داشته باشد. در زمان ویکتوریا ، دکتر Fowler’s Solution (آرسنات پتاسیم محلول در آب) یک داروی مقوی محبوب برای همه بود که حتی توسط چارلز دیکنز نیز استفاده می شد. امروزه ترکیبات ارگانارسنیک برای جلوگیری از بیماری و بهبود افزایش وزن به خوراک طیور اضافه می شود.

آرسنیک به عنوان عامل دوپینگ در نیمه رساناها (گالیم آرسنید) برای دستگاه های حالت جامد استفاده می شود. این ماده همچنین در برنز ، مواد شیمیایی و برای سخت شدن شات استفاده می شود.

از ترکیبات آرسنیک می توان در ساخت شیشه های مخصوص و حفظ چوب استفاده کرد.

میگوها دارای مقادیر بسیار بالایی از آرسنیک ، به شکل ارگانارسنیک هستند که برای سلامتی مضر نیستند.

برخی از دانشمندان فکر می کنند که آرسنیک ممکن است در دوزهای بسیار بسیار کم عنصر اساسی در رژیم غذایی ما باشد. در دوزهای کم آن سمی و مشکوک به سرطان است. وقتی داخل بدن قرار گرفت به اتم های مو پیوند می خورد ، بنابراین تجزیه و تحلیل نمونه های مو می تواند نشان دهد که آیا کسی در معرض آرسنیک قرار گرفته است یا خیر.

مقدار کمی آرسنیک در حالت بومی آن یافت می شود. این ماده عمدتا در مواد معدنی یافت می شود. متداول ترین ماده معدنی آرسنیک ، آرسنوپیریت است. سایر موارد شامل realgar ، orpiment و enargite است. بیشتر آرسنیک به عنوان محصول جانبی تصفیه مس و سرب تولید می شود. می توان آن را از طریق آرسنوپیریت با گرم شدن بدست آورد ، باعث می شود آرسنیک آزاد شود و آهن (II) سولفید از خود به جای بگذارد.

آرسنیک در مصر باستان شناخته شده بود ، و در یک پاپیروس به عنوان روش های طلاکاری فلزات ذکر شده است. فیلسوف یونانی تئوفراستوس از دو ماده معدنی آرسنیک سولفید آگاهی داشت،   ( orpiment ) و  ( Realgar )  چینی ها همچنین از آرسنیک به عنوان نوشته های Pen Ts’ao Kan-Mu آگاهی داشتند. وی کارهای بزرگ خود را در مورد جهان طبیعی در سالهای 1500 ، در زمان سلسله مینگ ، گردآوری کرد. وی به سمیت مرتبط با ترکیبات آرسنیک اشاره کرد و از کاربرد آنها به عنوان سموم دفع آفات در مزارع برنج یاد کرد.

شکل خطرناک تری از این ماده ، به نام آرسنیک سفید ، نیز مدتهاست شناخته شده است. این تری اکسید  بود و محصول جانبی تصفیه مس است . وقتی این ماده با روغن زیتون مخلوط شده و گرم شد ، فلز As تولید می شود . کشف عنصر As در دهه 1200 به آلبرتوس مگنوس نسبت داده می شود.

هرگاه از آرسنیک حتی پیش یک شیمیدان نام ببرید  ، اولین کلمه ای که احتمالاً به ذهن آن خطور می کند سم است ، البته یک سم کشنده است ، اما ترکیبات آن نیز در حشره کش ها ، مواد رنگ آور ، مواد نگهدارنده چوب ، در غذای حیوانات یافت شده است. ، به عنوان درمانی برای سیفلیس ، و درمان های سرطان ، به عنوان درمانی برای پسوریازیس ، در آتش بازی و به عنوان نیمه هادیمی بینیم که می تواند به عنوان دارو نیز مورد استفده قرار گیرد .

سه آلوتروپ شایع آرسنیک آرسنیک خاکستری ، زرد و سیاه است که بیشترین رنگ خاکستری است. آرسنیک خاکستری یک ساختار دو لایه را تشکیل می دهد که متشکل از حلقه های شش عضوی بهم پیوسته ، مچاله شده است. به دلیل اتصال ضعیف بین لایه ها ، آرسنیک خاکستری شکننده است و دارای سختی نسبتاً کم Mohs 5/3 است. چگالی نسبتا زیادی داشته در 73/5 گرم در سانتی متر مکعب است. آرسنیک خاکستری یک نیمه فلزی است ، اما در صورت آمورفیزاسیون به یک نیمه رسانا تبدیل می شود آرسنیک خاکستری نیز پایدارترین شکل است. آرسنیک زرد نرم و مومی شکل و تا حدودی شبیه فسفرسفید است به طوری که هر دو دارای چهار اتم هستند که در یک ساختار چهار ضلعی مرتب شده اند که در آن هر اتم توسط یک پیوند به هر سه اتم دیگر متصل می شود. این آلوتروپ ناپایدار ، مولکولی ، ناپایدارترین ، کم چگال ترین و سمی ترین است. آرسنیک زرد جامد با خنک سازی سریع بخار آرسنیک ، As تولید می شود .

این عنصر حداقل دارای 10 رادیوایزوتوپ است که جرم اتمی 66 تا 84 دارند. که پایدارترین آن نیم عمری در حدود 111 ثانیه دارد .

As دارای انرژی الکترونگاتیویته و یونیزاسیون مشابه فسفر همرنگ سبک خود است و بر این اساس به راحتی مولکول های کووالانسی را با بیشتر غیر فلزات تشکیل می دهد. گرچه در هوای خشک پایدار است ، اما این ماده در اثر قرار گرفتن در معرض رطوبت ، یک لکه برنز طلایی ایجاد می کند که در نهایت به یک لایه سطحی سیاه تبدیل می شود. هنگامی که در هوا گرم می شود ، اکسید می شود و به تری اکسید آن تبدیل می شود. بخارات حاصل از این واکنش بویی شبیه سیر دارند. این بو را می توان در اثر برخورد مواد معدنی آرسنید مانند آرسنوپیریت با چکش تشخیص داد.در اکسیژن می سوزد و تری اکسید و پنتاکسید آن را تشکیل می دهد ، ساختارهایی که با ساختارهای شناخته شده فسفر شناخته شده ترند و در فلوئور ،  پنتافلوراید می دهد. آرسنیک (و برخی از ترکیبات آن ) با گرم شدن در فشار اتمسفر ، مستقیماً به حالت گازی تبدیل می شوند

، در واکنش این عنصر گروه پانزده با نیتریک اسید غلیظ ، آرسنو اسید از واکنش این عنصر با نیتریک اسید رقیق و تری اکسید As از واکنش As با سولفوریک اسید غلیظ حاصل می شود .

این عنصر گروه پانزدهمی ، با آب ، مواد قلیایی یا اسیدهای غیر اکسید کننده واکنش نمی دهد.  As با فلزات واکنش داده و آرسنیدها را تشکیل می دهد ، اگرچه اینها ترکیبات یونی حاوی یون آرسنیک 3 نیستند زیرا تشکیل چنین آنیونی بسیار گرماده خواهد بود و حتی آرسنیدهای گروه 1 نیز دارای خواص ترکیبات بین فلزی هستند. آرسنیک در حالت اکسایش 5+ نسبت به  فسفر و آنتیموان پایدارتر است و از این رو آرسنیک پنتا اکسید و آرسنیک اسید اکسنده های قوی هستند.

در طول سده های 18 ، 19 و 20 ، تعدادی از ترکیبات As به عنوان دارو استفاده شد ، از جمله آرسپنامین (توسط پل ارلیچ) و تری اکسید As (توسط توماس فاولر). آرسفنامین و همچنین نئوسالوارسان برای سفلیس نشان داده شده است ، اما با آنتی بیوتیک های مدرن جایگزین شده است.

سمیت As برای حشرات ، باکتری ها و قارچ ها منجر به استفاده از آن به عنوان نگهدارنده چوب شد.

همچنین از این ماده در حشره کش ها و سموم مختلف کشاورزی استفاده می شد. به عنوان مثال ، آرسنات هیدروژن سرب یک حشره کش رایج در درختان میوه بود ، اما تماس با این ترکیب باعث آسیب مغزی در میان کارگران سمپاش می شد. در نیمه دوم قرن 20 ، مونو سدیم متیل آرسنات (MSMA) و دی سدیم متیل آرسنات (DSMA) – اشکال آلی کمتر سمی As – جایگزین آرسنات سرب در کشاورزی شد .

آرسنیک به عمد به خوراک مرغ هایی که برای مصرف انسان پرورش داده می شوند اضافه می شود. ترکیبات آلی As نسبت به As خالص سمیت کمتری دارند و باعث رشد مرغ می شوند. تحت برخی شرایط ، As موجود در خوراک مرغ به شکل غیر آلی سمی تبدیل می شود.

یک مطالعه در سال 2006 در مورد بقایای اسب مسابقه استرالیا ، Phar Lap ، مشخص کرد که مرگ قهرمان مشهور در سال 1932 به دلیل مصرف بیش از حد Asبود. پرسی سایکس ، دامپزشک سیدنی اظهار داشت ، “در آن روزها ، این ماده یک ماده مقوی کاملاً رایج بود ، که معمولاً به صورت محلول (محلول فاولر) داده می شد … آنقدر رایج بود که فکر می کردم 90 درصد اسبها آرسنیک داشته باشند.