Положення ПС
Основні ступені окиснення миш'яку, хімічні властивості, застосування – усе це можна дізнатися, подивившись на розташування елемента в періодичній системі Менделєєва. Миш'як розташований у п'ятій групі, головній підгрупі, є представником сімейства азоту. Він має відносну атомну масу 749216. Основні ступені окиснення миш'яку пов'язані саме з групою, в якій він знаходиться в ПС. Цей елемент має 33 порядковий номер. Кількість енергетичних рівнів відповідає номеру періоду, в якому розташовується елемент, воно дорівнює чотирьом.Розглянемо розташування електронів на кожній атомній оболонці. На першому енергетичному рівні знаходиться всього два спарених електрона, другу оболонку займають вісім частинок: 2s і 6p. На третьому рівні, крім них, розташовується десять d-електронів, тобто всього 18 частинок. Зовнішній енергетичний рівень являє собою 2s-електрона, а також три неспарених p-електрона. Саме кількість валентних електронів визначає можливі ступені окиснення миш'яку.
Сторінки історії
Саме миш'як відносять до п'яти «алхімічним» елементів, відомим з Середніх століть. Цікавим моментом є той факт, що чотири з них знаходяться в п'ятій групі ПС. У ті далекі часи ніхто не вмів визначати ступені окиснення миш'яку, але його сполуки успішно застосовували для виготовлення лікарських засобів, створення фарб.Після зміни кам'яного століття бронзовою епохою люди навчилися виготовляти даний сплав зі спеціальними характеристиками. Виявляється, в її складі було до 7 відсотків миш'яку і лише 3 відсотки олова. Вчені вважають, що при перших виплавках бронзи замість малахіту, має зелений колір, помилково брали зелені сульфіди мідно-мишьякових мінералів. Дивовижні експлуатаційні якості одержуваного сплаву зробили його популярним серед давніх майстрів. Вони спеціально шукали в природі мінерали, що містять зазначене речовина. Ступені окислення миш'яку в сполуках такого типу позитивні, відповідають його вищої валентності. Для ідентифікації сульфідів, що містять миш'як, мінерал нагрівають. Поява специфічного часникового запаху є підтвердженням наявності у з'єднанні миш'яку. Поступово від виплавки миш'яковистої бронзи відмовилися. Серед причин припинення провадження вчені називають постійні отруєння майстрів під час роботи.
Природні мінерали
У вигляді мінералу розглянуте нами речовина відомо з давніх часів. Наприклад, ступінь окислювання 3 миш'як виявляє в з'єднанні, відомому в Стародавньому Китаї «рудникової пилу». Аристотель описував мінерал сандарак, що представляє собою сульфід миш'яку. У перекладі з латинської мови його назва звучить як «золота фарба». Застосовували його в ті далекі часи в якості жовтого барвника.В одинадцятому столітті алхіміками виділялося три різних види даної речовини. Ступені окислення миш'яку в з'єднаннях, представлених цими різновидами, відповідають номеру групи. Білим миш'яком називали його шестивалентний оксид, жовтим іменували сульфід, а червоним - As4S4 (тетрасульфид тетрамишьяка). Білий варіант отримували шляхом сублімації домішок в процесі випалу мідних руд, до складу яких входив миш'як. По мірі конденсації з газоподібного стану відбувається осідання оксиду миш'яку в якості білого нальоту. Він з давніх часів застосовувався в якості засобу для знищення шкідників. У тринадцятому столітті Альбертом Великим було отримано металлообразное речовина. Він нагрівав з милом жовтий миш'як. Речовина, що отримується в результаті взаємодії, не підтверджувало «містичної зв'язку» семи металів з планетами. Можливо, саме з-за виявленого протиріччя стародавніми алхіміками миш'як вважався «незаконнонародженим» елементом. Саме в ті далекі часи була виявлена його здатність надавати міді білий колір, завдяки чому його стали називати засобом, «відбілюючим Венеру». У якості індивідуального речовини даний хімічний елемент був ідентифікований лише в середині сімнадцятого століття. Німецькому аптекарю Йогану Шрьодеру вдалося виділити його, провівши хімічне відновлення оксидів вугілля. Через деякий час Николі Лемері вдалося виділити метал, нагріваючи поташ, мило, оксид миш'яку. У 18 столітті це метал був відомий в якості незвичайного «полуметалла». В кінці 18 століття шведським хіміком К. В. Шеєле була отримана миш'якова кислота, в якій проявляється найвища ступінь окислення миш'яку: +5. В дев'ятнадцятому столітті були визначені органічні речовини, які містять миш'як.
Знаходження в природі
Вища і нижча ступінь окислення миш'яку проявляються в його природних сполуках. У земній корі процентна концентрація цього елемента не перевищує 5 грамів на тонну. У багатьох мінералах він міститься одночасно з нікелем, кобальтом, міддю, залізом.В даний час відомо близько двохсот різних природних мінералів, до складу яких входить розглянутий нами хімічний елемент. Враховуючи, що у них проявляється вища і нижча ступінь окислення миш'яку, вони мають різне застосування. Наприклад, у з'єднанні з сурмою миш'як проявляє негативну ступінь окислення. Враховуючи той факт, що у цього металу невисока електроотрицательность, нижча ступінь окислення миш'яку складає -3. Цей показник характерний для арсенидів, а також для мінералу аллемонтита. Велика частина з'єднань з металами миш'яку, враховуючи специфіку складу, являє собою интерметаллические з'єднання, що відрізняються змінним складом цього хімічного елемента.
Характеристика арсенидів
Для арсенидів характерно зміст декількох металів, що мають подібну будову кристалічних решіток. Дані мінерали характеризуються металевим блиском, вони непрозорі, мають незначну твердість. В якості прикладів природних арсенидів можна розглянути наступні сполуки:
Характеристика арсенатов
Можливі ступені окиснення миш'яку можна розглянути на прикладі солей. Так, з'єднання миш'яковистої кислоти, іменовані арсенатами, демонструють максимальний показник для цього металу: +5. В якості прикладу таких сполук наведемо еритрин, що має яскравий рожевий колір. Цю сіль називають кобальтовим кольором, вона має формулу Co3(AsO4)2*8H 2 O. Також можна відзначити і гаспарит буро-червоного відтінку у вигляді (Ce, La, Nd)ArO 4 . У центрі Швеції виявлені лангбановские залізо-марганцеві кар'єри, де було знайдено та охарактеризовано близько п'ятдесяти різних арсенатов. Ці сполуки утворились при взаємодії миш'яковистої кислоти з гідроксидом марганцю (2) при невисоких значеннях температури. Які в арсенатах проявляються ступеня окислення миш'яку? Характеристика цих солей підтверджує наявність у них сірки. Незважаючи на відсутність промислового застосування, їх естетичний зовнішній вигляд дозволяє використовувати їх для створення мінералогічних колекцій. Цікаву історію має купферникель, який відповідає мінералу никелину. Середньовічні німецькі гірники Нікелем іменували гірничого злого духа, а «фальшиву мідь» називали «купферникелем». Майстрами було виявлено зовнішню схожість мідно-червоних кристалів даного мінералу з мідними рудами. Застосовували їх у скловарінні для додання одержуваного продукту зеленого відтінку. Лише в середині вісімнадцятого століття минералогу Акселю Кронштедту вдалося виділити з цього мінералу нікель.Особливості розміщення в природі
Миш'як характеризується високою інертністю, тому його можна зустріти і в самородному стані. Подібний метал у складі від двох до шістнадцяти відсотків домішок, в основному ними будуть срібло, залізо, кобальт, нікель. У нашій країні геологами був виявлений самородний миш'як в Амурській області, Забайкаллі. Його можна зустріти і в гірських породах і мінералах, і в рослинах, тому його по праву часто називають всюдисущим елементом. Яка максимальна і мінімальна ступінь окислення миш'яку? Найбільше значення відповідає номеру групи, в якій розташований елемент, і становить +5. Це характерно для з'єднань, в яких він проявляє відновні властивості. Детальніше з'єднання даного унікального металу розглянемо трохи пізніше. По земній кулі миш'як поширений вкрай нерівномірно. Причина полягає у сформованості літосфери, а також у десорбционних і сорбційних процесах, що відбуваються в осадових породах і грунтах. Завдяки відмінній розчинності даного металу у воді він легко мігрує. Наприклад, при вологому кліматі відбувається його вимивання з ґрунту з подальшим рухом разом із ґрунтовими водами, ріками.
Фізіологічна дія
В істотних кількостях миш'як утримується в мінеральних водах. Існують певні нормативи за змістом даного металу. При перевищенні допустимих показників виникає серйозна загроза шкоди для людського організму. В ході хімічних досліджень було виявлено, що в природній воді миш'як може міститися в різних формах. Які повинні бути ступеня окислення миш'яку? Властивості сполук, виявлених у воді, підтверджують присутність металу у вигляді розчину миш'яковистої кислоти. Миш'яку у живому вигляді міститься близько 6 мг на 1 кілограм. Частина морських водоростей може накопичувати в собі згадане речовина в такій мірі, що це може бути небезпечним для організму людини. Деякі їх види, що знаходяться в азіатських країнах, здатні розмножуватися в чистому розчині кислоти. Вони застосовуються в якості засобу боротьби з щурами. У мозкової тканини людини, а також у його м'язах знаходиться достатня кількість цього металу. Крім того, він присутній в нігтьових пластинах, накопичується у волоссі.Фізичні характеристики
Незважаючи на те що миш'як зовні нагадує метал, у нього є і неметалеві ознаки. Наприклад, він не здатний утворювати солей з сірчаною кислотою, виступаючи кислотоутворюючих елементом. Миш'як здатний існувати в різних аллотропних модифікаціях, нагадуючи фосфор. Найбільш стійким є сірий миш'як, який при нагріванні переганяється аналогічно йоду. По електричній провідності ця модифікація поступається міді, але перевищує ртуть. При охолодженні парів миш'яку можна отримати м'яке прозоре речовина жовтого відтінку, схоже з жовтим фосфором. В процесі нагрівання він перетворюється в іншу алотропні модифікації даного хімічного елемента. При осадженні пари миш'яку на склі можна спостерігати появу дзеркальної плівки.