Arsen

Arsen
Atomové číslo	33
Relativní atomová hmotnost	74,92160 amu
Elektronová konfigurace	[Ar] 3d10 4s2 4p3
Skupenství	Pevné
Teplota tání	817 °C (1 090 K)
Teplota varu	614 °C (887 K) (sublimace)
Elektronegativita (Pauling)	2,18
Hustota	5,27 g/cm3
Tvrdost	3,5 (Mohsova stupnice tvrdosti)

Arsen, chemická značka As (lat. Arsenicum) (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.

[editovat] Základní fyzikálně - chemické vlastnosti

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 alchymista Albertus Magnus, který kolem roku 1250 poprvé izoloval elementární arsen.

[editovat] Výskyt a výroba

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 sirník železa a arsenu, arsenopyrit (FeAsS) a také löllingit (FeAs₂). Mezi další sirníky arsenu patří např. realgar, AsS a auripigment As₂S₃.

V horninách se vyskytuje jako příměs v rudách niklu, kobaltu, antimonu a stříbra 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).

[editovat] Využití, sloučeniny

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 p, 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 a je pokládáno za prokázané, že Napoleon Bonaparte byl ve vyhnanství na ostrově Svaté Heleny postupně otravován právě tímto jedem.

• 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.

[editovat] Zdravotní rizika

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 dokazují, 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

• zvýšený výskyt kardiovaskulárních chorob

• zvýšený výskyt potratů u žen trvale vystavených vysokým dávkám arsenu

• karcinogenita – zvýšený výskyt případů rakoviny plic a pokožky

• mutagenita – zvýšený výskyt novorozenců s vrozenými vadami

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.

[editovat] Literatura a webové stránky

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
5. Periodická soustava a tabulka vlastností prvků [1]
6. Chemický vzdělávací portál [2]
7. WebElements (anglicky) [3]
8. Periodická tabulka prvků [4]

Wikimedia Commons nabízí obrázky, zvuky či videa k tématu

Arsen

Wikislovník obsahuje slovníkovou definici slova arsen.