Arsen – Web o chemii, elektronice a programování

Arsen, As, je toxický polokovový prvek. Zastoupení v zemské kůře je poměrně nízké, 2 až 5 ppm.

Atomové číslo	33	Počet stabilních izotopů	1
Atomová hmotnost	74,92160	Elektronová konfigurace	[Ar] 3d¹⁰ 4S² 4p³
Elektronegativita	2,0	Teplota tání	817 °C (28 MPa)
Teplota sublimace	613 °C	Hustota	5,778 g.cm^-3

Vlastnosti arsenu

Obsah

Izotopy

Přírodní arsen je monoizotopický, jediným stabilním izotopem je ⁷⁵As. Charakterizováno bylo 33 radioizotopů a minimálně 10 jaderných izomerů.

⁷⁴As

Tento izotop lze připravit ostřelováním germania protony:

$$^{74}_{32}\textrm{Ge}\ +\ ^{1}_{1}\textrm{p}\ \rightarrow\ ^{74}_{33}\textrm{As}\ +\ ^{1}_{0}\textrm{n} \\
^{76}_{32}\textrm{Ge}\ +\ ^{1}_{1}\textrm{p}\ \rightarrow\ ^{74}_{33}\textrm{As}\ +\ 3\ ^{1}_{0}\textrm{n}$$

Využívá se ke studiu toxicity arsenu, organismu je podána dávka značených sloučenin a je sledováno vylučování z organizmu.

Chemické vlastnosti

Je to toxický polokov, objeven byl již ve starověku. Prvek tvoří čtyři alotropní modifikace – žlutý, šedý, černý a hnědý arsen. Nejběžnější modifikací je šedý arsen, vytváří vrstevnatou strukturu tvořenou šestičlennými cykly As₆. Ve sloučeninách se vyskytuje v mocenství -3, +3 a +5.

Vrstva šedého arsenu. Zdroj: Klodaya/Commons

Kovový arsen se využívá hlavně ve slitinách s olovem a mědí. Malá množství arsenu zvyšují pevnost olověných součástí autobaterií. V polovodičovém průmyslu jsou důležitá intermetalika GaAs a InAs, která se využívají v LED a laserových diodách, integrovaných obvodech a dalších součástkách. Sloučeniny se využívají v zemědělství jako herbicidy. Dříve se využíval v lékařství, ale v dnešní době už se s ním prakticky nesetkáme, důvodem je toxicita sloučenin.

Arsen je také součástí supravodivých materiálů, velice zajímavou skupinou jsou supravodiče o sumárním vzorci LaO_1-xF_xFeAs.[4]

Arsen je i součástí několika pigmentů, asi nejběžnější jsou svinibrodská zeleň a auripigment. Svinibrodská zeleň je podvojná sůl – octan-arsenitan měďnatý Cu(CH₃COO)₂∙3Cu(AsO₂)₂. Připravuje se buď reakcí octanu měďnatého a arsenitanu sodného nebo sulfátovým procesem, kde vycházíme z modré skalice, arsenitanu sodného, kyseliny octové a sody. Má poměrně dobrou krycí schopnost a světelnou stálost. Je nestabilní v bazickém prostředí, kde se rozkládá na modrý hydroxid měďnatý. Rozkládá organické laky, proto se s nimi nesmí mísit. Auripigment je znám už od antiky, jde o žlutý pigment, chemicky sulfid arsenitý – As₂S₃. Získává se buď mletím minerálu nebo uměle. Syntetický se vyrábí suchou cestou, tj. sublimací síry s oxidem arseničným. Lze jej připravit i srážením, ale takto připravený se nepoužívá jako pigment. Má zlatožlutý odstín, vysokou kryvost a světelnou stálost. Rozkládá se působením koncentrovaných kyselin a černá při styku se sloučeninami mědi a olova. Oba pigmenty jsou, stejně jako jiné sloučeniny arsenu, silně toxické.

NMR

Arsen poskytuje široké NMR signály a má velké rozpětí chemických posunů. Velké, nesymetrické molekuly jsou velmi obtížně měřitelné.

	⁷⁵As
Spin	3/2
Zastoupení v přírodě [%]	100
Citlivost vzhledem k ¹H	0,0254
Citlivost vzhledem k ¹³C	149
Rezonanční frekvence v poli 1 T	7,3150
Rozsah chemických posunů	-290 až 360 ppm

⁷⁵As chemické posuny

⁷⁵As je jediným NMR aktivním izotopem arsenu, má střední citlivost a kvůli svému spinu 3/2 (kvadrupolární jádro) poskytuje široké signály.

Sloučenina	Posun [ppm]	Sloučenina	Posun [ppm]
AsO₄^3-	375	AsR₄⁺	270-210
AsF₆^–	0	AsH₄⁺	-290

Interakční konstanta ¹J_AsF = 930 Hz v AsF₆^–.

Odkazy

Navigace

One Reply to “Arsen”