ARSENIK: SEJARAH, STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN - KIMIA - 2026

The arsenik ialah semimetal atau semimetal yang dipunyai oleh kumpulan 15 atau VA dalam jadual berkala. Ia diwakili oleh simbol kimia As, dan nombor atomnya adalah 33. Ia boleh didapati dalam tiga bentuk alotropik: kuning, hitam dan kelabu; yang terakhir adalah satu-satunya yang mempunyai kepentingan industri.

Arsenik kelabu adalah pepejal yang rapuh dan kelihatan logam dengan warna kristal yang stabil (gambar bawah). Ia hilang bersinar ketika terkena udara, membentuk oksida arsenous (As ₂ O ₃ ), yang apabila dipanaskan memancarkan bau bawang putih. Sebaliknya, alotrop kuning dan hitamnya masing-masing molekul dan amorf.

Arsenik logam. Sumber: Imej Hi-Res Elemen Kimia

Arsenik terdapat di kerak bumi yang berkaitan dengan banyak mineral. Hanya sebilangan kecil yang terdapat di negara asal, namun berkaitan dengan antimoni dan perak.

Antara mineral yang paling biasa dijumpai arsenik adalah berikut: realgar (As ₄ S ₄ ), orpiment (As ₂ S ₃ ), loellingite (FeAs ₂ ) dan enargite (Cu ₃ AsS ₄ ). Arsenik juga diperoleh sebagai produk sampingan logam peleburan seperti timbal, tembaga, kobalt, dan emas.

Sebatian Arsenik beracun, terutama arsine (AsH ₃ ). Walau bagaimanapun, arsenik mempunyai banyak aplikasi industri, termasuk paduan dengan plumbum, yang digunakan dalam pembuatan bateri automotif, dan paduan dengan gallium dengan pelbagai kegunaan dalam elektronik.

Sejarah penemuannya

Nama 'arsenic' berasal dari arsenik Latin dan arsenikon Yunani, merujuk pada orpiment kuning, yang merupakan bentuk utama penggunaan arsenik oleh alkemis.

Arsenik, jauh sebelum dikenali sebagai unsur kimia, dikenali dan digunakan dalam bentuk sebatiannya. Sebagai contoh, Aristoteles pada abad ke-4 SM menulis tentang sandarache, bahan yang sekarang dianggap sulfida arsenik.

Pliny the Elder dan Pedanius Discórides, pada abad ke-1 Masihi, menggambarkan orpiment, mineral yang terdiri daripada As ₂ S ₃ . Pada abad ke-11, tiga spesies arsenik dikenali: putih (As ₄ O ₄ ), kuning (As ₂ S ₃ ) dan merah (As ₄ S ₄ ).

Arsenik sebagai unsur murni pertama kali diperhatikan oleh Albertus Magnus (1250). Magnus memanaskan arsenik sulfida dengan sabun, mencatat penampilan zat dengan ciri yang serupa dengan allotrope kelabu pada gambar. Walau bagaimanapun, laporan pengasingan pertama yang sahih diterbitkan pada tahun 1649 oleh Johann Schroeder, seorang ahli farmasi Jerman.

Schroeder menyediakan arsenik dengan memanaskan oksida dengan arang. Kemudian, Nicolas Lémery berjaya menghasilkannya dengan memanaskan campuran arsenik oksida, sabun dan potash. Pada abad ke-18, elemen ini akhirnya dikenali sebagai logam separa.

Struktur arsenik

Arsenik adalah isomorfik kepada antimoni; iaitu, strukturnya serupa, hanya berbeza dengan ukuran atomnya. Setiap atom arsenik membentuk tiga ikatan kovalen As-As, sedemikian rupa sehingga ia berasal dari unit heksagon " _{6 yang} berkerut atau curam", kerana hibridisasi atom As adalah sp ³ .

Kemudian unit As ₆ menghubungkan menimbulkan lapisan arsenik curam, yang saling berinteraksi lemah antara satu sama lain. Hasil daripada daya antarmolekul mereka, yang bergantung pada massa atomnya, kristal arsenik kelabu rhombohedral memberikan tekstur rapuh dan rapuh pada pepejal itu.

Mungkin disebabkan oleh tolakan pasangan elektron bebas dari arsenik, unit As _{6 yang} terbentuk di antara lapisan selari tidak menentukan oktahedron yang sempurna tetapi terdistorsi:

Struktur kristal arsenik kelabu. Sumber: Gabriel Bolívar.

Perhatikan bahawa sfera hitam menarik satah yang terdistorsi di ruang antara dua lapisan curam. Begitu juga, pada lapisan di bawah ini terdapat sfera kebiruan yang, bersama-sama dengan bola hitam, membentuk unit As _{6 yang} disebutkan pada awal bahagian.

Strukturnya kelihatan teratur, barisan naik dan turun, dan oleh itu ia adalah kristal. Walau bagaimanapun, ia boleh menjadi amorf, dengan sfera yang diperah dengan cara yang berbeza. Apabila arsenik kelabu menjadi amorf, ia menjadi semikonduktor.

Arsenik kuning

Arsenik kuning, allotrope paling toksik unsur ini, adalah pepejal molekul semata-mata. Ini terdiri daripada molekul As ₄ unit kerana daya penyebaran yang lemah, yang tidak menghalangnya daripada meruap.

Arsenik hitam

Arsenik hitam adalah amorf; tetapi bukan bagaimana allotrope kelabu. Strukturnya sedikit serupa dengan yang baru saja dijelaskan, dengan perbezaan bahawa pesawat unit As ₆ mempunyai kawasan yang lebih besar dan corak gangguan yang berbeza.

Konfigurasi elektronik

3d ¹⁰ 4s ² 4p ³

Ia mempunyai semua orbital tahap 3 yang dipenuhi. Ia membentuk ikatan menggunakan orbital 4s dan 4p (dan juga 4d) melalui hibridisasi kimia yang berbeza.

Hartanah

Berat molekul

74.922 g / mol

Penerangan fizikal

Arsenik kelabu adalah pepejal kelabu dengan penampilan logam dan konsistensi rapuh.

Warna

Tiga bentuk alotropik, kuning (alpha), hitam (beta), dan kelabu (gamma).

Bau

Tandas

Rasa

Tanpa rasa

Takat lebur

1,090 K pada 35,8 atm (titik tiga arsenik).

Pada tekanan normal, ia tidak mempunyai titik lebur, kerana ia menyala menjadi 887 K.

Ketumpatan

Arsenik -Gray: 5.73 g / cm ³ .

-Arsenik kuning: 1,97 g / cm ³ .

Keterlarutan air

Tidak larut

Radio atom

139 malam

Isipadu atom

13.1 cm ³ / mol

Jejari kovalen

120 petang

Haba tentu

0.328 J / gmol pada 20 ° C

Haba penyejatan

32.4 kJ / mol

Elektronegativiti

2.18 pada skala Pauling

Tenaga pengionan

Tenaga pengionan pertama 946.2 kJ / mol

Keadaan pengoksidaan

-3, +3, +5

Kestabilan

Elemen arsenik stabil di udara kering, tetapi apabila terkena udara lembap, ia akan dilapisi dengan lapisan kuning gangsa yang boleh menjadi lapisan hitam arsenik oksida (Seperti ₂ O ₃ ).

Penguraian

Apabila arsenik dipanaskan hingga terurai, ia mengeluarkan asap putih As ₂ O ₃ . Prosedurnya berbahaya kerana arsine, gas yang sangat beracun, juga dapat dilepaskan.

Pencucuhan automatik

180 ºC

Kekerasan

3.5 pada skala kekerasan Mohs.

Kereaktifan

Ia tidak diserang oleh asid sulfurik sejuk atau asid hidroklorik pekat. Bertindak balas dengan asid nitrik panas atau asid sulfurik, membentuk asid arsenik dan asid arsenik.

Apabila arsenik kelabu diuap dengan pemanasan, dan wapnya cepat disejukkan, arsenik kuning terbentuk. Ini kembali ke bentuk kelabu, apabila dikenakan cahaya ultraviolet.

Permohonan

Aloi

Sebilangan kecil arsenik yang ditambahkan ke plumbum, mengeras aloi-nya cukup untuk menggunakannya dalam lapisan kabel, dan dalam pembuatan bateri kereta.

Penambahan arsenik ke tembaga, aloi tembaga dan zink, meningkatkan daya tahannya terhadap kakisan. Sebaliknya, ia membetulkan atau mengurangkan kehilangan zink dalam tembaga, yang menyebabkan peningkatan dalam jangka hayatnya.

elektronik

Arsenik yang disucikan digunakan dalam teknologi semikonduktor di mana ia digunakan bersamaan dengan gallium dan germanium, serta dalam bentuk gallium arsenide (GaAs) yang merupakan semikonduktor kedua yang paling banyak digunakan.

GaAs mempunyai jurang jalur langsung, yang dapat digunakan dalam pembuatan diod, laser dan LED. Selain gallium arsenide, ada arsenida lain, seperti indium arsenide dan aluminium arsenide, yang juga merupakan III-V semikonduktor.

Sementara itu, kadmium arsenide adalah semikonduktor jenis II-IV. Arsine telah digunakan dalam doping semikonduktor.

Pertanian dan pemuliharaan kayu

Sebilangan besar aplikasi telah dibatalkan kerana ketoksikannya yang tinggi dan sebatiannya. Sebagai ₂ O ₃ telah digunakan sebagai racun perosak, sementara As ₂ O ₅ adalah bahan dalam racun herba dan racun serangga.

Asid Arsenik (H ₃ AsO ₄ ) dan garam seperti kalsium arsenat dan arsenat plumbum telah digunakan untuk mensterilkan tanah dan mengawal perosak. Ini menimbulkan risiko pencemaran alam sekitar dengan arsenik.

Arsenat plumbum digunakan sebagai racun serangga pada pokok buah hingga separuh pertama abad ke-20. Tetapi kerana ketoksikannya, ia digantikan oleh sodium methylarsenate, yang berhenti digunakan dengan alasan yang sama sejak 2013.

Ubat

Sehingga abad ke-20, beberapa sebatiannya digunakan sebagai ubat. Arsphenamine dan neolsalvarsan, misalnya, telah digunakan dalam rawatan sifilis dan trypanosomiasis.

Pada tahun 2000, penggunaan As ₂ O ₃ , sebatian yang sangat toksik , telah disetujui dalam rawatan leukemia promyelocytic akut yang tahan terhadap asid retinoik all-trans. Baru-baru ini, isotop radioaktif ⁷⁴ Seperti yang digunakan untuk penyetempatan tumor.

Isotop menghasilkan gambar yang baik, lebih jelas daripada yang diperoleh dengan ¹²⁴ I, kerana yodium dibawa ke tiroid dan mengeluarkan bunyi dalam isyarat.

Kegunaan lain

Arsenik digunakan pada masa lalu sebagai bahan tambahan makanan dalam pengeluaran ayam dan babi.

Ia digunakan sebagai pemangkin dalam pembuatan etilena oksida. Ia juga digunakan dalam bunga api dan penyamakan. Arsenous oksida digunakan sebagai penyahwarna dalam pembuatan kaca.

Di manakah ia berada?

Arsenik boleh didapati dalam jumlah kecil dalam keadaan unsur, dengan tahap kesucian yang tinggi. Ia terdapat dalam sebilangan besar sebatian, seperti: sulfida, arsenida dan sulfoarseniides.

Ia juga terdapat dalam beberapa mineral, termasuk: arsenopyrite (FeSAs), loellingite (FeAs ₂ ), enargite (Cu ₃ AsS ₄ ), orpiment (As ₂ S ₃ ) dan realgar (As ₄ S ₄ ).

Bagaimana ia diperoleh?

Arsenopyrite dipanaskan hingga 650-700ºC, sekiranya tiada udara. Arsenik menguap, meninggalkan besi sulfida (FeS) sebagai residu. Semasa proses ini, arsenik mengikat oksigen untuk membentuk As ₄ O ₆ , yang dikenali sebagai "arsenik putih."

Sebagai ₄ O ₆ diubah menjadi As ₂ O ₃ , wap-wapnya dikumpulkan dan dikondensasikan dalam satu set ruang bata, membersihkan arsenik dengan sublimasi.

Sebilangan besar arsenik dihasilkan oleh pengurangan karbon debu terbentuk As ₂ O ₃ .

Rujukan

1. Stephen R. Marsden. (23 April 2019). Kimia arsenik. LibreTexts Kimia. Dipulihkan dari: chem.libretexts.org
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (03 Disember 2018). Fakta Menarik Tentang Arsenik. Dipulihkan dari: thinkco.com
3. Wikipedia. (2019). Arsenik. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
4. Dough Stewart Dr. (2019). Fakta unsur Arsenik. Chemicool. Dipulihkan dari: chemicool.com
5. Persatuan Kimia Diraja. (2019). Arsenik. Dipulihkan dari: rsc.or
6. Pengarang Ensiklopedia Britannica. (03 Mei 2019) Arsenik. Encyclopædia Britannica. Dipulihkan dari: britannica.com