آرسنیک

آرسِنیک یا ارسنیک (به انگلیسی: Arsenic) که در فارسی به اکسید آن مرگ موش و سولفید آن زرنیخ گفته می‌شود، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با علامت As مشخص است و دارای عدد اتمی ۳۳ است. آرسنیک شبه فلز سمی معروفی است که به سه شکل زرد، سیاه و خاکستری یافت می‌شود.[11] آرسنیک و ترکیبات آن به‌عنوان آفت کش بکار می‌روند: علف‌کش، حشره‌کش و آلیاژهای مختلف.

آرسنیک، ₃₃As

آرسنیک
تلفظ	‎/ˈɑːrsnɪk/‎ (ARS-nik) as an adjective: ‎/ɑːrˈsɛnɪk/‎ (ar-SEN-ik)
ظاهر	metallic grey
جرم اتمی استاندارد (Ar، استاندارد)	۷۴٫۹۲۱۵۹۵(۶)[1]
آرسنیک در جدول تناوبی
P ↑ As ↓ Sb ژرمانیم ← آرسنیک → سلنیم
عدد اتمی (Z)	33
گروه	گروه ۱۵ (گروه نیتروژن)
دوره	دوره 4
بلوک	بلوک-p
دسته	Metalloid
آرایش الکترونی	[Ar] 3d^10 4s^2 4p^3
لایه الکترونی	2, 8, 18, 5
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STP	جامد
چگالی (near r.t.)	5.727 g/cm^3
در حالت مایع (at m.p.)	5.22 g/cm^3
نقطه سه‌گانه	1090 K, ​3628 [2] kPa
نقطه بحرانی	1673 K, ? MPa
حرارت همجوشی	(grey) 24.44 kJ/mol
آنتالپی تبخیر	? 34.76 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی	24.64 J/(mol·K)
فشار بخار فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K در دمای (K) 553 596 646 706 781 874
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش	−3, −2, −1, 0,[3] +1,[4] +2, +3, +4, +5 (یک اکسید اسیدی ملایم)
الکترونگاتیوی	مقیاس پائولینگ: 2.18
انرژی یونش	1st: 947.0 kJ/mol 2nd: 1798 kJ/mol 3rd: 2735 kJ/mol (بیشتر)
شعاع اتمی	empirical: 119 pm
شعاع کووالانسی	pm 119±4
شعاع واندروالسی	185 pm
Color lines in a spectral range خط طیف نوری آرسنیک
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوری	​trigonal[5] [[File:trigonal[6]|frameless|alt=Trigonal[7] crystal structure for آرسنیک|upright=0.23|Trigonal[8] crystal structure for آرسنیک]]
رسانندگی گرمایی	50.2 W/(m·K)
رسانش الکتریکی	333 n Ω·m (at 20 °C)
رسانش مغناطیسی	دیامغناطیس[9]
مدول یانگ	8 GPa
مدول حجمی	22 GPa
سختی موس	3.5
سختی برینل	1440 MPa
شماره ثبت سی‌ای‌اس	7440-38-2
ایزوتوپ‌های آرسنیک
ایزوتوپ فراوانی نیمه‌عمر (t۱/۲) حالت فروپاشی محصول ^73As syn 80.3 d ε - ^73Ge γ 0.05D, 0.01D, e - ^74As syn 17.78 d ε - ^74Ge β^+ 0.941 ^74Ge γ 0.595, 0.634 - β^− 1.35, 0.717 ^74Se ^75As 100% ^75As ایزوتوپ پایدار است که 42 نوترون دارد

سنگی حاوی مقدار زیادی آرسنیک

مهمترین کشورهای تولیدکننده آرسنیک در سال ۲۰۰۶[10]

تاریخچه

آرسنیک (واژه یونانی arsenikon به معنی اریپمنت زرد) در دوران بسیار کهن شناخته شده‌است. از این عنصر به کرات برای قتل استفاده شدهِ علائم مسمومیت با این عنصر تا قبل از آزمایش مارش تا حدی نا مشخص بود. آلبرتوس مگنوس را اولین کسی می‌دانند که در سال ۱۲۵۰ این عنصر را جدا کرد. جوان شرودر در سال ۱۶۴۹ دو روش برای تهیه آرسنیک منتشر کرد.

همچنین از زرنیخ برای ساخت مواد بهداشتی همچون داروی نظافت بدن (موبر)(واجبی) استفاده می‌شود واجبی از آهک و زرنیخ تشکیل یافته‌است. گفتنی است که پایه اصلی کرم‌ها و اسپری‌های موبر از همین دو ماده می‌باشد.

ویژگی‌ها

آرسنیک از نظر شیمیایی شبیه فسفر است تا حدی که در واکنش‌های بیو شیمیایی می‌تواند جایگزین آن شود از اینرو سمی است. وقتی به آن حرارت داده شود به صورت اکسید آرسنیک در می‌آید (اکسیده می‌شود) اکسید آرسنیک به رنگ سفید و بسیار چگال است؛ و فوق‌العاده سمّی است. از AsO3 به خاطر مهلک بودن به کرّات برای جنایت و قتل استفاده شده‌است و قبلاً از آن در سموم جونده کش‌ها (مرگ موش) استفاده می‌شد ولی به خاطر سمّیت بالای آن برای انسان‌ها و دیگر پستانداران و خطرات زیست‌محیطی استفاده آن کاملاً ممنوع شده‌است. بوی اکسید آرسنیک مانند سیر است. آرسنیک و ترکیبات آن همچنین می‌توانند بر اثر حرارت به گاز تبدیل شوند. این عنصر به دو صورت جامد وجود دارد: زرد و خاکستری فلز مانند با جاذبه‌هایی به ترتیب ۹۷/۱ و ۷۳/۵.

تولید

این عنصر از حرارت دادن کانی‌های حاوی آرسنیک و تبلور مجدد بخارات حاصل از تصعید آن به صورت خالص تولید می‌شود. همچنین این عنصر معمولاً به صورت صنعتی به عنوان فراورده جانبی واحدهای تولید فلزات به دست می‌آید.[12]

کاربرد

سم و آفت‌کش

در سده بیستم آرسنِت سرب به‌عنوان آفت کش برای درختان میوه به خوبی مورد استفاده قرار گرفت (استفاده از آن در افرادی که به این کار اشتغال داشتند ایجاد آسیب‌های عصب‌شناسی کرد) و آرسنیت مس در سده نوزدهم به‌عنوان عامل رنگ‌کننده در شیرینی‌ها بکار رفت.

الکترونیک

آرسنید گالیم یک‌نیمه رسانای مهمی است که در ICها بکار می‌رود. مدارها یی که از این ترکیب ساخته شده‌اند نسبت به نوع سیلیکونی بسیار سریعتر هستند (البته گرانتر هم هستند) آرسنید گالیم بر خلاف سیلیکون آن band gap مستقیم است پس می‌تواند در دیودهای لیزری وLEDها برای تبدیل مستقیم الکتریسیته به نور بکار رود.

پزشکی

علی‌رغم سمی بودن و عوارض جانبی این ماده برای بدن انسان، از مقدار اندک آن و ترکیبات آن در درمان بیماری‌ها استفاده می‌شود. تری‌اکسید آرسنیک در خون‌شناسی برای درمان بیماران سرطان خون حاد که در برابر ATRA درمانی مقاومت نشان می‌دهند بکار می‌رود. همچنین بیماری آمیزشی سیفلیس نخستین بار با استفاده از این عنصر درمان شد.[12]

دیگر موارد

همچنین در برنز پوش کردن و ساخت مواد آتش بازی و ترقه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پیدایش

آرسوپیزیت (سنگ آرسنیک) میس پیکل Mispickel هم نامیده می‌شود. (سولفور) که بر اثر حرارتِ بیشترین مقدار آرسنیک از سولفید آهن آن جدا می‌شود. مهم‌ترین ترکیبات آرسنیک عبارت است از: آرسنیک سفید، سولفید آنِ گرد حشره کشِ آرسنیت کلسیم و آرسنیت سرب. آرسنیت سرب به‌عنوان سموم و حشره‌کش‌ها در کشاورزی استفاده می‌شود. این عنصر گهگاه به صورت خالص یافت می‌شود ولی معمولاً به صورت ترکیب با نقره، کبالت، نیکل، آهن - آنتیموان یا سولفور وجود دارد.

هشدارها

آرسنیک و تمامی ترکیبات آن بسیار سمّی هستند. سمّی‌ترین ترکیب آرسنیک گاز آرسین (AsH3)است که ترکیب آرسنیک با گاز هیدروژن می‌باشد. تنفس این گاز به میزان 0/01ppm در مدّت کمتر از ۵ثانیه انسان را می‌کشد این گاز به میزان ۱۰۰٫۰۰۰مرتبه از گاز سیانید هیدروژن (سیانور) سمی تر و مهلک تر است. دلیل اصلی سمی بودن زیاد آرسنیک شباهت شیمیایی آن به فسفر است پس میل دارد در ملکول‌های زیستی نظیر ATP(آدنوزین تری فسفات) یا غشای فسفولیپیدی سلول‌ها و اجزای داخلی سلول و همچنین بیشتر آنزیم‌های حیاتی جانشین فسفر شود و پیوندهای کوالانس قوی تر از فسفر برقرار کند به همین دلیل آرسنیک سه ظرفیتی بسیار سمی تر از پنج ظرفیتی است آرسنیک با مختل کردن وسیع سیستم گوارشی و ایجاد شوک منجر به مرگ می‌شود وسایر عوارض بلند مدت این سم سرطان پوست و صدمات جدی به روده و کبد می‌باشد. متأسفانه برخی شهرها به دلیل مجاورت با مراکز صنعتی آلاینده ،مسمومیت بالای به آرسنیک دارند؛ مثلاً شهر رفسنجان به دلیل مجاورت به مجتمع مس سرچشمه، یکی از آلوده‌ترین آب‌ها را از نظر سطح آرسنیک دار است. (ده برابر میزان مجاز) استفاده از دستگاه تصفیه آب به مقدار قابل قبول آرسنیک را تصفیه می‌نماید و در صورت اجبار به مصرف آب آلوده، مصرف شیر و سیر و اسفناج و پرتقال و کلم بروکلی برای سم زدایی توصیه شده‌است.

جستارهای وابسته

• رده:ترکیب‌های آرسنیک
• آرسنیک تری‌اکسید
• محلول فاولر
• جی‌اف‌ای‌جی-۱
• آرسنیک تری‌اکسید

منابع

در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ آرسنیک موجود است.

• دانشنامه رشد.

1. Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". شیمی محض و کاربردی(نشریه). 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
2. Gokcen, N. A (1989). "The As (arsenic) system". Bull. Alloy Phase Diagrams. 10: 11–22. doi:10.1007/BF02882166.
3. Abraham, Mariham Y.; Wang, Yuzhong; Xie, Yaoming; Wei, Pingrong; Shaefer III, Henry F.; Schleyer, P. von R.; Robinson, Gregory H. (2010). "Carbene Stabilization of Diarsenic: From Hypervalency to Allotropy". Chemistry: a European Journal. 16 (2): 432–5. doi:10.1002/chem.200902840.
4. Ellis, Bobby D.; MacDonald, Charles L. B. (2004). "Stabilized Arsenic(I) Iodide: A Ready Source of Arsenic Iodide Fragments and a Useful Reagent for the Generation of Clusters". Inorganic Chemistry. 43 (19): 5981–6. doi:10.1021/ic049281s. PMID 15360247.
5. Arsenic, mindat.org
6. Arsenic, mindat.org
7. Arsenic, mindat.org
8. Arsenic, mindat.org
9. editor-in-chief, David R. Lide. (2000). "Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds". Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (81 ed.). CRC press. ISBN 0849304814.
10. Brooks, William E. "Mineral Commodity Summaries 2007: Arsenic" (PDF). United States Geological Survey. Archived (PDF) from the original on 17 December 2008. Retrieved 2008-11-25.
11. «مفاهیم: آرسنیک چیست؟».
12. چشر، جرارد (۱۳۹۱). جدول تناوبی عناصر (مندلیف). انتشارات شباهنگ. شابک ۹۷۸-۹۶۴-۶۱۲۷-۸۲-۱.