ヒ素とその塩による中毒 - 人間の致死量、症状、治療法。ヒ素とは何ですか? 特徴・性質・用途ヒ素が使用されている

ヒ素は、化学元素周期表の原子番号 33 の化学元素です。メンデレーエフは、記号 As で指定されます。脆い鋼色の半金属です。

名前の由来

ロシア語でのヒ素の名前は、ネズミやネズミを駆除するためのその化合物の使用に関連付けられています。ギリシャ語の名前 ἀρσενικόν は、ペルシア語の زرنيخ (zarnik) - 「黄色いオーピメント」に由来します。民間の語源は古代ギリシャにまで遡ります。 ἀρσενικός - 男性。
1789年、A.L.ラボアジエは三酸化ヒ素（「白色ヒ素」）から金属ヒ素を単離し、それが独立した単体物質であることを証明し、この元素に「ヒ素」という名前を割り当てました。

レシート

金属ヒ素 (灰色ヒ素) の製造方法の発見は、13 世紀に生きた中世の錬金術師アルベルトゥスマグナスによるものと考えられています。しかし、はるか以前に、ギリシャとアラブの錬金術師は、「白色ヒ素」（三酸化ヒ素）をさまざまな有機物質とともに加熱することによって、遊離の形でヒ素を得ることができました。
ヒ素を入手するには、天然ヒ素の昇華、黄鉄鉱ヒ素の熱分解、無水ヒ素の還元など、多くの方法があります。
現在、金属ヒ素を得るために、黄鉄鉱は空気に触れずにマッフル炉で加熱されることが最も多い。同時にヒ素が放出され、その蒸気は炉から出てくる鉄管や特殊なセラミック製の受け器の中で凝縮して固体のヒ素に変わります。次に、炉内の残留物を空気に触れさせながら加熱すると、ヒ素が As 2 O 3 に変わります。金属ヒ素はかなり少量で得られ、ヒ素を含む鉱石の主要部分は白色ヒ素、つまり三酸化ヒ素-無水ヒ素As 2 O 3 に加工されます。

応用

砒素は、ショットを準備するために使用される鉛合金の合金に使用されます。これは、タワー法を使用してショットを鋳造すると、ヒ素と鉛の合金の滴が厳密な球形になり、さらに鉛の強度と硬度が増加するためです。
特別な純度 (99.9999%) のヒ素は、ヒ化物や複雑なダイヤモンド状半導体など、多くの貴重で重要な半導体材料の合成に使用されます。
硫化ヒ素化合物であるオーピメントとリアルガーは、塗料として絵画に使用され、皮革産業では皮膚から毛を除去する手段として使用されます。
花火では、リアルガーは「ギリシャ」または「インディアン」火を生成するために使用されます。リアルガーと硫黄および硝石の混合物が燃焼すると発生します（明るい白い炎）。
非常に少量のヒ素化合物の多くは、多くの体の機能、特に造血に臨床的に重要な刺激効果があるため、貧血や多くの重篤な病気と戦うための薬として使用されています。無機ヒ素化合物の中で、無水ヒ素は、丸薬の調製のための医療や、壊死剤としてペーストの形で歯科診療で使用できます。この薬剤は「ヒ素」と呼ばれ、歯科で神経を除去するために使用されていました。現在、ヒ素製剤は毒性のため歯科診療ではほとんど使用されていません。局所麻酔下で無痛の歯の神経除去を行う他の方法も開発され、使用されています。

物理的特性
ヒ素の原子番号は 33、原子質量は 74.91 です。ヒ素は次の 3 つの変化で存在します。
1) 金属 - 銀灰色から黒色への結晶質の変化。このヒ素の変形は、菱面体晶の形で結晶化し、非常に高温に過熱されたガス混合物からのヒ素蒸気を冷却することによって形成されます。
2) アモルファス - 黒褐色または灰色。非常に高温に過熱されたヒ素蒸気が、ヒ素の蒸発温度に加熱されたプレート上に堆積 (冷却) されると形成されます。
3) 黄色ヒ素、立方晶系で結晶化し、水素中で昇華中に堆積します。黄色ヒ素は最も不安定な修飾です。 270～280℃または常温で光の影響で加熱すると、非晶質の黒色ヒ素に変化します。
ヒ素の 3 つの修飾はすべて、物理的特性が異なります。金属ヒ素の密度は 5.73 です。アモルファスブラウン 4.7; 黄色の結晶 2.0 g/cm3。金属ヒ素はもろく、衝撃を受けると砕けます（壊れます）。この変性のヒ素の鉱物学的スケールでの硬度は 3 ～ 4 です。非常に脆いため、加圧処理は不可能です。
ヒ素の融点は817～868℃の範囲にあります。大気圧でのヒ素の顕著な蒸発は554℃で始まりますが、常温ではヒ素蒸気の顕著な弾性が観察されます。したがって、ヒ素は通常、密封されたアンプルに保管されます。
真空中では、ヒ素の昇華は 90℃ ですでに始まります。
ヒ素の蒸気圧の温度依存性は次の図で表されます。

電気的特性
0℃におけるヒ素の金属修飾体の電気抵抗率は 35*10-ohm*cm です。金属ヒ素は電気をよく伝導しますが、他の 2 種類は高い電気抵抗率を特徴としています。したがって、黒色 (灰色) アモルファスヒ素の常温での電気抵抗率は 10v11 ～ 10v12 ohm*cm であり、以下のデータからわかるように、高温では電気抵抗率は低下します。

250℃を超えると、非晶質黒色ヒ素の抵抗は過熱温度への曝露に応じて大幅に変化します。したがって、たとえば、ヒ素を260℃に加熱し、この温度で20分間保持すると、抵抗は3400オーム*cmとなり、70分間保持すると1000オーム*cmになります。 2500 ohm*cm で 90 分間保持し、11 ohm*cm で 170 分間保持しました。
ヒ素およびその化合物の化学的性質
ヒ素の化学活性は比較的低いです。常温の空気中では非常にゆっくりと酸化しますが、粉砕された状態であり、また、圧縮状態で加熱すると空気雰囲気中で急速に燃焼し、AS2O3 を生成します。
ヒ素は水に溶けません。硝酸と王水で酸化するとヒ酸になります。塩酸は空気の存在下でのみヒ素に非常にゆっくりと作用します。
ヒ素と酸素。ヒ素には、三酸化物 As2O3 と五酸化物 As2O5 の 2 つの酸素化合物があります。 As2O3 の 300℃での蒸気圧は 89 mmHg です。美術。
水素と炭素は、以下の反応により三酸化ヒ素を比較的容易に還元します。

As2O3 + 3H2 → 2As + 3H2O;
As2O3+ 3С → 2As + 3CO。

三酸化ヒ素が加熱されたときに金属と相互作用すると、ヒ素は還元され、金属は酸化されます。亜鉛、カリウム、ナトリウム、アルミニウムの場合、大量の熱と光が放出されます。
五酸化ヒ素 (As2O5) は、さまざまな還元剤 (リン、ヒ素自体、炭素、アンチモン、ビスマス、ナトリウム、カリウム、ケイ素、亜鉛、鉄、銅、錫、鉛、マンガン、コバルトなど) で加熱すると As2O3 に還元されます。。）。したがって、ヒ素の製造プロセスでは、五酸化物は形成されるとすぐに三酸化物に変化するため、非常に重要な役割を果たしません。
ヒ素と水素。ヒ素と水素は、次のような多くの化合物を形成します。 As4H2; AsH3。真空中で加熱すると、As2H2 化合物はヒ素と水素に分解します。この化合物は空気中では常温では安定ですが、加熱すると激しく酸化します。
加熱すると、As4H2 化合物はヒ素、水素、AsH3 に分解します。化合物 AsH3 (アルシン) は無色の気体で、非常に有毒で、水にわずかに溶けます。
この化合物は、通常の条件下でヒ素と水素を直接反応させても得られません。その形成には高圧と高温が必要です。ヒ素水素は通常、ヒ素と水蒸気を反応させることによって生成されます。

4As + 3H2O → As2O3 + 2AsH3。

アルシンの融点は-113.5℃です。0℃での蒸気圧は約9気圧、15℃では約13気圧です。
AsH3 が加熱された金属上を通過すると、アルシンが分解して水素を放出し、対応する金属のヒ化物 (例えば、ヒ化カリウム、ヒ化ナトリウムなど) が形成されます。
ヒ素とリン。ヒ素とリンを一緒に加熱すると (赤熱するまで)、化合物 As2P が形成されます。この化合物は不安定で、光や水中でも分解して酸化します。

ヒ素は炭素と相互作用しません。
ヒ素ハロゲン化物。ヒ素は常温でハロゲンと反応します。ハロゲン化ヒ素のいくつかの特性を表に示します。 61.
ヒ素とその化合物は非常に有毒であるため、それらを扱う場合は特別な安全対策を講じる必要があります。

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砒素

砒素-A; メートル。

1. 化学元素 (As) は、多くの鉱物の一部である光沢のある灰色の固体の有毒物質です。 酸化ヒ素。 ヒ素の入手。

2. 本物質又はその化合物を含有する医薬品（一般の強壮剤、抗菌剤等として用いられる）。 ヒ素による治療。 神経終末に対するヒ素の影響。

◁ ヒ素、ああ、ああ。 M接続。 M酸。 M.ドラッグ。 数ヶ月の中毒。ヒ素、ああ、ああ。 時代遅れヒ素、ああ、ああ。 ● この要素のロシア語名は「マウス」という言葉に由来しています。ヒ素はラットやマウスを殺すために広く使用されていました。

砒素

(緯度Arsenicum)、周期系V族の化学元素。ロシア語の名前は「マウス」に由来します（マウスとラットを駆除するためにヒ素製剤が使用されました）。いくつかの修正を加えます。通常のヒ素 (いわゆる金属、または灰色) は、銀色の光沢のある壊れやすい結晶です。密度 5.74 g/cm 3、615℃で昇華。空気中では酸化して退色します。硫化鉱石（鉱物：亜砒鉄鉱、鉱石、リアルガー）から抽出されます。銅、鉛、錫などとの合金や半導体材料の成分。ヒ素化合物は生理活性があり、有毒です。最初の殺虫剤の 1 つとして機能しました (たとえば、金属ヒ酸塩を参照)。無機ヒ素化合物は一般的な強壮剤や強壮剤として医療に使用され、有機化合物は抗菌剤や抗原虫化合物（梅毒、アメーバ症などの治療）として使用されます。

砒素

ARSENIC (ラテン語 Arsenicum、ギリシャ語の arsen に由来 - 強い)、As (「ヒ素」と読む)、原子番号 33、原子質量 74.9216 の化学元素。安定同位体の 75 As は自然界に存在します。元素周期表の第 4 周期の VA 族に位置します。外層4の電子配置 s 2 p 3 。酸化状態 +3、+5、-3 (価数 III、V)。
原子半径0.148nm。 As 3- イオンの半径は 0.191 nm、As 3+ イオンは 0.072 nm (配位数 4)、As 5+ イオンは 0.047 nm (6) です。連続的なイオン化エネルギーは 9.82、18.62、28.35、50.1、および 62.6 eV です。ポーリング電気陰性度 (cm。ポーリング・ライナス) 2.1. 非金属。
歴史的参照
ヒ素は、鉱石鉱物が染料として使用されていた古代から人類に知られていました。 (cm。オーリピグメント) 2 S 3 とリアルガーとして (cm。リアルガー) As 4 S 4 (それらについての言及はアリストテレスにあります) (cm。アリストテレス).
錬金術師たちは、硫化ヒ素を空気中で焼成すると、いわゆる白色酸化物 As 2 O 3 が形成されることに注目しました。
2As 2 S 3 +9O 2 =2As2O 3 +6SO 2
この酸化物は強力な毒であり、水やワインに溶けます。
13 世紀にドイツの錬金術師 A. フォンボルドストントによって、酸化ヒ素を石炭と加熱することによってフリーの形で最初に得られたものと同様です。
As 2 O 3 +3С=2As+3СО
ヒ素を描写するために、彼らは口を開けてのたうち回る蛇の記号を使用しました。
自然の中にいること
ヒ素は微量元素です。地殻中の含有量は1.7・10〜4質量％です。ヒ素を含む鉱物は 160 種類知られています。自生地ではほとんど見られません。産業上重要な鉱物 - 亜砒鉄鉱 (cm。砒鉄鉱) FeAsS。鉛、銅、銀の鉱石によく見られるものです。
レシート
濃縮された鉱石は酸化焙焼され、揮発性の As 2 O 3 が昇華されます。この酸化物は炭素で還元されます。 As を精製するには、真空中で蒸留し、揮発性塩化物 AsCl 3 に変換し、水素で還元します。 (cm。水素）。得られたヒ素には、10 -5 ～10 -6 重量％の不純物が含まれています。
物理的及び化学的性質
ヒ素は、菱面体晶の結晶格子を持つ金属光沢のある灰色の脆い物質（a-ヒ素）です。ある= 0.4135 nm、a = 54.13°。密度 5.74 kg/dm3。
600℃に加熱するとAsが昇華します。蒸気が冷却されると、新しい変化、黄色のヒ素が現れます。 270℃を超えると、あらゆる形態の As が黒色ヒ素に変化します。
圧力下で密封されたアンプル内でのみ溶解できるため。融点は飽和蒸気圧3.6MPaで817℃です。
灰色ヒ素の構造は灰色アンチモンの構造に似ており、黒リンと構造が似ています。
ヒ素は化学的に活性です。空気中で保管すると、粉末状の As が発火して酸性酸化物 As 2 O 3 を形成します。この酸化物は蒸気中に As 4 O 6 二量体の形で存在します。
ヒ酸 H 3 AsO 4 を注意深く脱水すると、最も酸性の高い酸化ヒ素 As 2 O 5 が得られます。これは加熱すると容易に酸素を放出します。 (cm。酸素）、As 2 O 3 に変わります。
酸化物 As 2 O 3 は、溶液中にのみ存在するオルトヒ素酸 H 3 AsO 3 およびメタヒ素弱酸 HAsO 2 に対応します。それらの塩はヒ酸塩です。
希硝酸 (cm。硝酸） As を H 3 AsO 3 に酸化し、濃硝酸を H 3 AsO 4 に酸化します。アルカリと反応せず、水に溶けます。
AsとH 2 を加熱するとアルシンガスが生成される (cm。水素化ヒ素) AsH3。フッ素入り (cm。フッ素）と塩素 (cm。塩素）自動点火と相互作用します。 As が硫黄と相互作用する場合 (cm。硫黄）、セレン (cm。セレン）とテルル (cm。テルル）カルコゲニドが形成されます。 (cm。カルコゲニド) As 2 S 5、As 2 S 3、As 4 S 4、As 2 Se 3、As 2 Te 3 はガラス状で存在します。それらは半導体です。
多くの金属では、As はヒ化物を形成します (cm。ヒ化物)。ガリウムヒ素 GaAs およびインジウム InAs - 半導体 (cm。半導体）.
化学結合 As - C: 有機アルシン R が存在する多数の有機ヒ素化合物が知られています。 n灰 3-n (n= 1.3)、テトラオルガノジアルシン R 2 As - AsR 2 など。
応用
高純度のものは半導体材料の合成に使用されます。 As は合金添加剤として鋼に添加されることがあります。
1909 年、ドイツの微生物学者 P. エールリッヒ (cm。エールリッヒ・ポール）マラリア、梅毒、回帰熱の効果的な治療法である「ドラッグ606」を受け取りました。
生理作用
ヒ素とその化合物はすべて有毒です。急性ヒ素中毒では、嘔吐、腹痛、下痢、中枢神経系の抑制が観察されます。ヒ素中毒の助けと解毒剤：Na 2 S 2 O 3 水溶液の摂取。胃洗浄、牛乳とカッテージチーズの摂取。特定の解毒剤はユニチオールです。空気中のヒ素の最大許容濃度は 0.5 mg/m 3 です。ヒ素を扱う作業は、密閉された箱の中で防護服を着用して行ってください。ヒ素化合物はその毒性の高さから、第一次世界大戦でドイツによって毒物として使用されました。
土壌や水中にヒ素が過剰に存在する地域では、ヒ素が人の甲状腺に蓄積し、風土性の甲状腺腫を引き起こします。

百科事典. 2009 .

同義語:

他の辞書で「ヒ素」が何であるかを見てください。

砒素- (Arsenum、Arsenium、Arsenicum)、固体半金属、シンボル。として; で。 V. 74.96。元素の周期表では、V 族の 5 行目の 33 番目の位置を占めています。 M. と硫黄の天然化合物 (リアルガーとオーピメント) は昔から知られていました。偉大な医学百科事典

砒素- ARSENIC (As) を参照。ヒ素とその化合物は国民経済で広く使用されているため、冶金、化学薬品、繊維、ガラス、皮革、化学など、さまざまな産業の廃水中に含まれています。魚の病気: ガイド

砒素- (粗ヒ素) は、天然の亜砒鉄鉱から抽出された固体です。それは 2 つの主な形態で存在します: a) 普通の、いわゆる金属ヒ素。光沢のある鋼色の結晶の形をしており、壊れやすく、そうではありません... 公式用語

- (記号 As)、周期表の第 5 族の有毒な半金属元素。ヒ素を含む化合物は、齧歯動物や昆虫の毒として、また除草剤として使用されています。それらも使用されています... 科学技術事典

- (ヒ素)、As、周期系 V 族の化学元素、原子番号 33、原子質量 74.9216。非金属灰色、黄色または黒色、融点 817°C、615°C で昇華。ヒ素は半導体の製造に使用されますが…… 現代の百科事典

砒素- (ヒ素)、As、周期系 V 族の化学元素、原子番号 33、原子質量 74.9216。非金属灰色、黄色または黒色、融点 817 °C、615 °C で昇華。ヒ素は半導体の製造に使用されますが…… 図解百科事典

砒素- 化学。要素、記号 As (緯度 Arsenicum)、at。 n. 33、で。 m.74.92; 非金属、いくつかの同素体変形が存在し、密度は 5720 kg/m3。通常の条件下では、最も化学的耐性があるのは、いわゆる金属、または灰色のヒ素です。ポリテクニック大百科事典

ヒ素は窒素族 (周期表の第 15 族) の化学元素です。金属光沢のある灰色（α-ヒ素）の脆い物質で、菱面体晶の結晶格子を持っています。 600℃に加熱するとAsが昇華します。蒸気が冷却されると、新しい変化、黄色のヒ素が現れます。 270℃を超えると、あらゆる形態の As が黒色ヒ素に変化します。

発見の歴史

ヒ素が何であるかは、それが化学元素として認識されるずっと前から知られていました。 4世紀。紀元前 e. アリストテレスはサンダラックと呼ばれる物質について言及しましたが、現在ではこれはリアルガー、または硫化ヒ素であったと考えられています。そして西暦1世紀。 e. 作家の大プリニウスとペダニウス・ディオスコリデスは、オーピメント、つまり染料である As 2 S 3 について説明しました。 11世紀には n. e. 「ヒ素」には、白 (As 4 O 6)、黄色 (As 2 S 3)、赤 (As 4 S 4) の 3 種類がありました。この元素自体は、おそらく 13 世紀にアルベルトゥスマグナスによって初めて分離されました。彼は、ヒ素 (As 2 S 3 の別名) を石鹸で加熱すると金属のような物質が現れることに注目しました。しかし、この自然科学者が純粋なヒ素を入手したという確信はありません。純粋な隔離を示す最初の本格的な証拠は 1649 年に遡ります。ドイツの薬剤師ヨハン・シュレーダーは、石炭の存在下でその酸化物を加熱することによってヒ素を調製した。その後、フランスの医師であり化学者であるニコラ・ルメリは、酸化物、石鹸、カリの混合物を加熱することによってこの化学元素が形成されることを観察しました。 18 世紀初頭までに、ヒ素はすでにユニークな半金属として知られていました。

有病率

地殻中のヒ素の濃度は低く、その量は 1.5 ppm です。それは土壌や鉱物中に含まれており、風や水の浸食によって空気、水、土壌中に放出される可能性があります。さらに、この元素は他の発生源から大気中に侵入します。火山噴火の結果、年間約 3,000 トンのヒ素が大気中に放出され、微生物は年間 20,000 トンの揮発性メチルアルシンを生成し、化石燃料の燃焼の結果、80,000 トンが年間で放出されます。同じ時期。

As は猛毒であるという事実にもかかわらず、必要な用量は 0.01 mg/日を超えませんが、一部の動物、そして場合によっては人間の食事の重要な成分です。

ヒ素は、水溶性または揮発性の状態に変換することが非常に困難です。それが非常に移動しやすいという事実は、その物質が高濃度で一箇所に現れることができないことを意味します。これは良いことである一方で、ヒ素汚染がより大きな問題となっている理由は、その広がりの容易さです。主に採掘や製錬などの人間の活動により、通常は移動しない化学元素が移動し、自然濃度以外の場所でも見つかるようになりました。

地殻中のヒ素の量は1トンあたり約5gです。宇宙では、その濃度はシリコン原子 100 万個あたり 4 個の原子であると推定されています。この要素は広く普及しています。天然の状態では少量が存在します。一般に、純度90〜98％のヒ素地層は、アンチモンや銀などの金属と一緒に見つかります。しかし、そのほとんどは、硫化物、ヒ化物、硫化ヒ素、亜ヒ酸など、150 以上の異なる鉱物に含まれています。硫黄鉄鉱 FeAsS は、最も一般的な As 含有鉱物の 1 つです。他の一般的なヒ素化合物は、鉱物のリアルガー As 4 S 4、オーピメント As 2 S 3、レリンガイト FeAs 2 およびエナルジャイト Cu 3 AsS 4 です。酸化ヒ素も一般的です。この物質の大部分は、銅、鉛、コバルト、金鉱石の製錬の副産物です。

自然界には、ヒ素の安定同位体は 75 As だけです。人工放射性同位体の中では、半減期 26.4 時間の 76 As が目立っており、ヒ素-72、-74、-76 は医療診断に使用されています。

工業生産と応用

金属ヒ素は、空気に触れずに亜砒鉄鉱を 650 ～ 700 °C に加熱することによって得られます。黄鉄鉱やその他の金属鉱石を酸素とともに加熱すると、As が容易に酸素と結合し、「白色ヒ素」としても知られる昇華しやすい As 4 O 6 が形成されます。酸化物蒸気は収集されて凝縮され、その後昇華を繰り返すことで精製されます。ほとんどの As は、このようにして得られた白色ヒ素から炭素による還元によって生成されます。

ヒ素金属の世界的な消費量は比較的少なく、年間わずか数百トンです。消費されるもののほとんどはスウェーデン産です。半金属の特性により冶金学で使用されます。鉛ショットの製造には、溶融液滴の真円度を向上させるため、約 1% のヒ素が使用されます。鉛ベースの軸受合金の特性は、約 3% のヒ素を含むと熱的にも機械的にも向上します。鉛合金中にこの化学元素が少量存在すると、電池やケーブル外装に使用できるように合金が硬化されます。少量のヒ素不純物は、銅や真鍮の耐食性と熱特性を高めます。化学元素 As は、純粋な形で青銅のコーティングや火工品に使用されます。高純度のヒ素は半導体技術に応用されており、シリコンやゲルマニウムとともに使用されたり、ダイオード、レーザー、トランジスタのガリウムヒ素 (GaAs) の形で使用されます。

つながりとして

ヒ素の価数は 3 と 5 であり、酸化状態の範囲は -3 から +5 まであるため、この元素はさまざまな種類の化合物を形成できます。商業的に最も重要な形態は、As 4 O 6 と As 2 O 5 です。一般に白ヒ素として知られる酸化ヒ素は、銅、鉛、その他一部の金属の鉱石、黄砒鉄鉱や硫化鉱石を焙焼する際の副産物です。これは、他のほとんどの化合物の出発物質です。また、殺虫剤、ガラス製造時の脱色剤、皮革の防腐剤としても使用されます。五酸化ヒ素は、白色ヒ素が酸化剤 (硝酸など) にさらされると生成されます。殺虫剤、除草剤、金属接着剤の主成分です。

アルシン (AsH 3) は、ヒ素と水素から構成される無色の有毒ガスであり、別の既知の物質です。この物質はヒ素水素とも呼ばれ、金属ヒ化物の加水分解と、酸性溶液中でのヒ素化合物からの金属の還元によって得られます。半導体のドーパントや化学兵器としての用途が発見されています。農業では、土壌殺菌や害虫駆除に使用されるヒ酸 (H 3 AsO 4)、ヒ酸鉛 (PbHAsO 4) およびヒ酸カルシウム [Ca 3 (AsO 4) 2] が非常に重要です。

ヒ素は、多くの有機化合物を形成する化学元素です。たとえば、カコダイン (CH 3) 2 As-As(CH 3) 2 は、広く使用されている乾燥剤 (乾燥剤) カコジル酸の調製に使用されます。この元素の複雑な有機化合物は、微生物によって引き起こされるアメーバ赤ゼン症など、特定の病気の治療に使用されます。

物理的特性

ヒ素の物理的性質は何ですか? 最も安定した状態では、熱伝導率と電気伝導率が低く、脆い鋼灰色の固体です。 As の一部の形態は金属に似ていますが、As を非金属として分類することは、ヒ素のより正確な特徴付けになります。ヒ素には他の形態もありますが、特に白リン P 4 のような As 4 分子からなる黄色の準安定形態はあまり研究されていません。ヒ素は 613 °C の温度で昇華し、蒸気の形では As 4 分子として存在し、約 800 °C の温度まで解離しません。 As 2 分子への完全な解離は 1700 °C で発生します。

原子の構造と結合形成能力

ヒ素の電子式 - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 - は、外殻に 5 つの電子があるという点で窒素とリンに似ていますが、最後から 2 番目に 18 個の電子があるという点でそれらとは異なります。 2 つまたは 8 つの代わりにシェルを使用します。 5 つの 3d 軌道を満たす際に原子核に 10 個の正電荷を追加すると、多くの場合、電子雲全体が減少し、元素の電気陰性度が増加します。周期表のヒ素を他のグループと比較すると、このパターンが明確に示されます。たとえば、亜鉛はマグネシウムよりも、ガリウムはアルミニウムよりも電気陰性度が高いことが一般に認められています。しかし、その後のグループでは、この差は減少し、多くの化学的証拠にもかかわらず、ゲルマニウムがシリコンよりも電気陰性度が高いということに同意しません。同様に、リンからヒ素への 8 元素殻から 18 元素殻への遷移により電気陰性度が増加する可能性がありますが、これについては依然として議論の余地があります。

As と P の外殻の類似性は、追加の非結合電子対の存在下でそれらが原子あたり 3 つを形成できることを示唆しています。したがって、酸化状態は相対的な相互電気陰性度に応じて +3 または -3 でなければなりません。ヒ素の構造は、外側の d 軌道を使用してオクテットを拡張する可能性も示唆しており、これにより元素が 5 つの結合を形成できるようになります。フッ素と反応させた場合にのみ実現します。 As 原子には、(電子供与による) 複雑な化合物を形成するための自由電子対の存在は、リンや窒素に比べてはるかに顕著ではありません。

ヒ素は乾燥した空気中では安定ですが、湿った空気中では黒色酸化物に変化します。その蒸気は容易に燃焼し、As 2 O 3 を形成します。遊離ヒ素とは何ですか? 水、アルカリ、非酸化性の酸にはほとんど影響を受けませんが、硝酸によって+5の状態に酸化されます。ハロゲンと硫黄はヒ素と反応し、多くの金属はヒ化物を形成します。

分析化学

ヒ素という物質は、25% 塩酸溶液の影響で沈殿する黄色の沈殿物の形で定性的に検出できます。通常、微量の As はアルシンに変換することによって決定され、マーシュテストを使用して検出できます。アルシンは熱分解して、細い管の中にヒ素の黒い鏡を形成します。 Gutzeit 法によれば、アルシンを含浸させたサンプルは水銀の放出により暗色になります。

ヒ素の毒性学的特徴

この元素とその誘導体の毒性は、非常に有毒なアルシンとその有機誘導体から、比較的不活性な単純な As まで多岐にわたります。ヒ素が何であるかは、その有機化合物が化学戦争剤 (ルイサイト)、発疹剤、枯葉剤 (5% のカコジル酸と 26% のナトリウム塩の水性混合物をベースにしたエージェントブルー) として使用されていることから証明されています。

一般に、この化学元素の誘導体は皮膚を刺激し、皮膚炎を引き起こします。ヒ素を含む粉塵の吸入を防ぐことも推奨されますが、ほとんどの中毒は経口摂取によって起こります。 1 日 8 時間の労働時間における粉塵中の As の最大許容濃度は 0.5 mg/m 3 です。アルシンの場合、線量は 0.05 ppm に減少します。この化学元素の化合物を除草剤や殺虫剤として使用することに加えて、薬理学におけるヒ素の使用により、梅毒に対して最初に成功した薬であるサルバルサンを入手することが可能になりました。

健康への影響

ヒ素は最も有毒な元素の 1 つです。この化学物質の無機化合物は天然に少量存在します。人々は食物、水、空気を通じてヒ素にさらされる可能性があります。汚染された土壌や水との皮膚接触によっても暴露が起こる可能性があります。

農薬を使用して仕事をする人、農薬で処理された木材で建てられた家に住む人、過去に殺虫剤が使用された農地に住んでいる人も、暴露されやすいです。

無機ヒ素は、胃や腸の炎症、赤血球や白血球の産生の減少、皮膚の変化、肺の炎症など、人間にさまざまな健康影響を引き起こす可能性があります。この物質を大量に摂取すると、がん、特に皮膚、肺、肝臓、リンパ系のがんを発症する可能性が高まる可能性があると考えられています。

非常に高濃度の無機ヒ素は、女性の不妊症や流産、皮膚炎、感染症に対する体の抵抗力の低下、心臓の問題、脳損傷を引き起こします。さらに、この化学元素は DNA に損傷を与える可能性があります。

白ヒ素の致死量は100mgです。

この元素の有機化合物は癌を引き起こしたり、遺伝暗号に損傷を与えたりすることはありませんが、高用量では神経障害や腹痛を引き起こすなど、人間の健康に害を及ぼす可能性があります。

プロパティとして

ヒ素の主な化学的および物理的特性は次のとおりです。

原子番号は33です。
原子量 - 74.9216。
灰色の形状の融点は、36 気圧で 814 °C です。
灰色の形状の密度は、14 °C で 5.73 g/cm 3 です。
黄色の形態の密度は、18 °C で 2.03 g/cm 3 です。
ヒ素の電子式は、1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 です。
酸化状態 - -3、+3、+5。
ヒ素の価数は3.5です。

ヒ素は、周期表の第 4 周期の第 5 族の原子番号 33 の化学元素です。緑色がかった鋼色の脆い半金属です。今日はヒ素とは何かを詳しく見て、この元素の基本的な特性について知りましょう。

一般的な特性

ヒ素の特異性は、岩石、水、鉱物、土壌、動植物など、文字通りどこにでも存在するという事実にあります。したがって、それは遍在要素と呼ばれることがよくあります。ヒ素は地球上のあらゆる地理的領域に妨げられることなく分布しています。その理由は、その化合物の揮発性と溶解性です。

この元素の名前は、げっ歯類の駆除に使用されることに関連付けられています。ラテン語のArsenicum（周期表のヒ素の式はAs）は、「強い」または「強力な」を意味するギリシャ語のArsenに由来します。

平均的な成人の体内には、この元素が約 15 mg 含まれています。主に小腸、肝臓、肺、上皮に集中しています。物質の吸収は胃と腸によって行われます。ヒ素の拮抗物質は、硫黄、リン、セレン、一部のアミノ酸、ビタミン E および C です。ヒ素自体は、亜鉛、セレン、ビタミン A、C、B9、E の吸収を阻害します。

他の多くの物質と同様、ヒ素は毒にも薬にもなり得ますが、それはすべて用量によって異なります。

ヒ素などの元素の有用な機能には次のようなものがあります。

窒素とリンの吸収を促進します。
造血の改善。
システイン、タンパク質、リポ酸との相互作用。
酸化プロセスの弱体化。

成人の1日のヒ素必要量は30～100μgです。

歴史的参照

人類の発達段階の 1 つは「ブロンズ」と呼ばれます。これは、この期間に人々が石の武器を青銅の武器に置き換えたためです。この金属は錫と銅の合金です。かつて、青銅を精錬する際、職人が誤って銅鉱石の代わりに硫化銅ヒ素鉱物の風化生成物を使用してしまいました。得られた合金は鋳造が容易で、鍛造性に優れていました。当時、ヒ素が何であるかはまだ誰も知りませんでしたが、高品質の青銅を生産するためにその鉱物の鉱床が意図的に探されました。時間が経つにつれて、この技術は明らかに使用時に中毒が頻繁に発生したという事実のために放棄されました。

古代中国では、リアルガー (As 4 S 4) と呼ばれる硬い鉱物が使用されていました。石の彫刻に使われていました。温度と光の影響でリアルガーは 2 S 3 として別の物質に変化したため、これもすぐに放棄されました。

紀元前 1 世紀、ローマの科学者大プリニウスは植物学者で医師のディオスコリデスとともに、オーピメントと呼ばれるヒ素鉱物について記述しました。その名前はラテン語から「黄金の絵の具」と訳されています。この物質は黄色の染料として使用されました。

中世、錬金術師は元素の 3 つの形態、すなわち黄色 (As 2 S 3 硫化物)、赤色 (As 4 S 4 硫化物)、および白色 (As 2 O 3 酸化物) に分類しました。 13 世紀、錬金術師は黄色のヒ素を石鹸で加熱することにより、金属のような物質を得ました。おそらく、これは人工的に得られた純粋な元素の最初の例でした。

ヒ素が純粋な形でどのようなものかは、17 世紀初頭に発見されました。これは、ヨハン・シュレーダーが木炭で酸化物を還元し、この元素を分離したときに起こりました。数年後、フランスの化学者ニコラ・レメリは、石鹸とカリと混合した酸化物を加熱することで、この物質を入手することに成功した。次の世紀には、ヒ素は半金属であることがすでによく知られていました。

化学的特性

メンデレーエフの周期表では、ヒ素という化学元素は第 5 族に位置し、窒素族に属します。自然条件下では、それが唯一の安定核種です。物質の 10 個以上の放射性同位体が人工的に生成されます。半減期の範囲は非常に広く、2 ～ 3 分から数か月までです。

ヒ素は金属と呼ばれることもありますが、非金属である可能性が高くなります。酸と結合すると塩は形成されませんが、それ自体が酸生成物質です。これが、この元素が半金属として識別される理由です。

ヒ素は、リンと同様に、さまざまな同素体配置で存在します。そのうちの 1 つである灰色ヒ素は、壊れると金属の光沢を持つ脆い物質です。この半金属の電気伝導率は銅の 17 倍低いですが、水銀の 3.6 倍です。温度が上昇すると温度は低下しますが、これは一般的な金属では一般的です。

ヒ素蒸気を液体窒素の温度（-196℃）まで急速に冷却すると、黄リンに似た柔らかい黄色がかった物質が得られます。加熱して紫外線にさらすと、黄色のヒ素は即座に灰色に変わります。反応には熱の放出が伴います。不活性雰囲気中で蒸気が凝縮すると、別の形態の物質、つまりアモルファスが形成されます。ヒ素蒸気が析出するとガラスに鏡面膜が現れます。

この物質の外側の電子殻はリンや窒素と同じ構造をしています。リンと同様に、ヒ素は 3 つの共有結合を形成します。乾燥した空気中では安定した形状を保ちますが、湿度が上昇すると鈍くなり、黒い酸化膜で覆われます。蒸気に点火すると、物質は青い炎をあげて燃えます。

ヒ素は不活性であるため、酸化特性を持たない水、アルカリ、酸の影響を受けません。物質が希硝酸と接触するとオルトヒ酸が生成され、濃酸と接触するとオルトヒ酸が生成されます。ヒ素は硫黄とも反応して、さまざまな組成の硫化物を形成します。

自然の中にいること

自然条件下では、ヒ素などの化学元素は、銅、ニッケル、コバルト、鉄との化合物として多くの場合見つかります。

物質が形成する鉱物の組成は、その半金属特性によるものです。現在までに、この元素を含む鉱物が 200 種類以上知られています。ヒ素は負の酸化状態と正の酸化状態で存在できるため、他の多くの物質と容易に相互作用します。ヒ素の正の酸化では金属（硫化物）として機能し、負の酸化では非金属（ヒ化物）として機能します。この元素を含む鉱物はかなり複雑な組成を持っています。結晶格子内では、半金属が硫黄、アンチモン、金属の原子を置き換えることができます。

組成の観点から見ると、ヒ素を含む多くの金属化合物はヒ化物ではなく金属間化合物に属する可能性が高くなります。それらの一部は、メイン要素の可変内容によって区別されます。ヒ化物には複数の金属が同時に含まれることがあり、その原子は近いイオン半径で互いに置換される可能性があります。ヒ化物として分類されるすべての鉱物は金属光沢を持ち、不透明で重く耐久性があります。天然ヒ化物 (合計約 25 種類) の中には、スクッテルダイト、ランメルスブレジャイト、ニッケル、レリングライト、クリノサフロライトなどの鉱物が挙げられます。

化学的な観点から興味深いのは、ヒ素が硫黄と同時に存在し、金属の役割を果たしている鉱物です。それらは非常に複雑な構造を持っています。

ヒ酸の天然塩（ヒ酸塩）はさまざまな色を持つことがあります。エリスリトール - コバルト。シンプサイト、アナバージャイト、スコライドは緑色、ルーズベルトタイト、ケティジャイト、ガーネサイトは無色です。

化学的性質の観点から見ると、ヒ素は非常に不活性であるため、ネイティブの状態では、融合した立方体や針の形で見つかります。ナゲット中の不純物の含有量は 15% を超えません。

土壌中のヒ素含有量は 0.1 ～ 40 mg/kg の範囲です。火山地域やヒ素鉱石が産出する場所では、この数値は最大 8 g/kg に達することがあります。そのような場所では植物は枯れ、動物は病気になります。同様の問題は、元素が土壌から洗い流されない草原や砂漠でもよく見られます。粘土岩には通常の岩石の 4 倍のヒ素物質が含まれているため、濃縮されていると考えられます。

純粋な物質がバイオメチル化のプロセスを通じて揮発性化合物に変換されると、水だけでなく風によっても土壌から運び出される可能性があります。通常の地域では、空気中のヒ素濃度は平均 0.01 μg/m 3 です。工場や発電所が稼働する工業地域では、この数値は 1 μg/m3 に達する可能性があります。

ミネラルウォーターには、適量のヒ素物質が含まれる場合があります。薬用ミネラルウォーターでは、一般に受け入れられている基準によれば、ヒ素の濃度は 70 μg/l を超えてはなりません。ここで、たとえ高い割合であっても、そのような水を定期的に摂取した場合にのみ中毒が発生する可能性があることは注目に値します。

天然水中では、この元素はさまざまな形や化合物で存在します。たとえば、3価のヒ素は5価のヒ素よりもはるかに有毒です。

ヒ素の入手

この元素は、金の採掘中だけでなく、鉛、亜鉛、銅、コバルト鉱石の処理の副産物としても得られます。一部の多金属鉱石では、ヒ素含有量が最大 12% に達する場合があります。 700 °C に加熱すると、昇華が発生します。これは、物質が液体状態を迂回して、固体から気体状態に変化することです。このプロセスが起こるための重要な条件は、空気が存在しないことです。ヒ素鉱石を空気中で加熱すると、「白色ヒ素」と呼ばれる揮発性酸化物が形成されます。これを石炭と凝縮させると純粋なヒ素が回収されます。

要素を取得する式は次のとおりです。

２Ａｓ２Ｓ３＋９Ｏ２＝６ＳＯ２＋２Ａｓ２Ｏ３；
As 2 O 3 +3C=2As+3CO。

ヒ素採掘は危険な産業です。逆説的ですが、この元素による環境の最大の汚染は、それを生産する企業の近くではなく、発電所や非鉄冶金工場の近くで発生しているという事実です。

もう一つの矛盾は、金属ヒ素の生産量が必要量を超えていることです。これは金属鉱山業界では非常にまれな出来事です。過剰なヒ素は、古い鉱山に金属容器を埋めて処分する必要があります。

ヒ素鉱石の最大の鉱床は以下の国に集中しています。

銅ヒ素 - 米国、ジョージア、日本、スウェーデン、ノルウェー、中央アジアの州。
金ヒ素 - フランスと米国。
ヒ素コバルト - カナダとニュージーランド。
ヒ素スズ - イングランドとボリビア。

意味

実験室でのヒ素の定量は、塩酸溶液から黄色の硫化物を沈殿させることによって行われます。元素の痕跡は、Gutzeit 法または Marsh 反応を使用して測定されます。過去半世紀にわたって、この物質を微量でも検出できるあらゆる種類の高感度分析技術が開発されてきました。

一部のヒ素化合物は、選択的ハイブリッド法を使用して分析されます。これには、試験物質を揮発性元素のアルシンに還元し、液体窒素で冷却した容器内で凍結させることが含まれます。その後、容器の内容物がゆっくりと加熱されると、さまざまなアルシンが互いに別々に蒸発し始めます。

産業用

採掘されたヒ素のほぼ 98% は、純粋な形では使用されていません。その化合物はさまざまな産業で広く使用されています。年間数百トンのヒ素が採掘され、処理されます。品質を向上させるために軸受合金に添加され、ケーブルや鉛バッテリーの硬度を高めるために使用され、ゲルマニウムやシリコンとともに半導体デバイスの製造にも使用されます。これらはまさに最も野心的な分野です。

ヒ素はドーパントとして、一部の「古典的な」半導体に導電性を与えます。鉛に添加すると、金属の強度が大幅に向上し、銅の流動性、硬度、耐食性が大幅に向上します。ヒ素は、一部のグレードの青銅、真鍮、バビット、およびタイプ合金に添加されることもあります。しかし、冶金学者は、健康にとって安全ではないため、この物質の使用を避けようとすることがよくあります。一部の金属では、大量のヒ素も元の材料の特性を劣化させるため有害です。

酸化ヒ素は、ガラス光沢剤としてガラス製造に使用されています。古代のガラス吹き職人はこの方向に使用していました。ヒ素化合物は強力な防腐剤であるため、毛皮、動物のぬいぐるみ、皮膚の保存に使用されるほか、水の輸送や木材の含浸のための防汚塗料の作成にも使用されます。

一部のヒ素誘導体の生物活性により、この物質は植物の成長刺激剤や家畜の駆虫薬などの医薬品の製造に使用されます。この元素を含む製品は、雑草、げっ歯類、昆虫の防除に使用されます。以前、人々がヒ素が食料生産に使用できるかどうかについて考えていなかったとき、この元素は農業でより広範囲に使用されていました。しかし、その毒性特性が発見された後、代替品を見つける必要がありました。

この要素の重要な応用分野は、超小型回路、光ファイバー、半導体、フィルムエレクトロニクスの製造、およびレーザー用の微結晶の成長です。これらの目的には、ガス状のアルシンが使用されます。そして、レーザー、ダイオード、トランジスタの製造は、ガリウムヒ素とインジウムヒ素なしでは完了しません。

薬

人間の組織や器官では、この元素は主にタンパク質画分に存在し、酸可溶性画分にはそれほど含まれていません。発酵、解糖、酸化還元反応に関与しており、複雑な炭水化物の分解も確実に行います。生化学では、この物質の化合物は、代謝反応の研究に必要な特定の酵素阻害剤として使用されます。ヒ素は微量元素として人体に必要です。

医療におけるこの元素の使用は、生産ほど広範囲ではありません。その微視的な線量は、歯科疾患の治療だけでなく、あらゆる種類の病気や病状の診断にも使用されます。

歯科では、歯髄を除去するためにヒ素が使用されます。亜ヒ酸を含むペーストを少量塗ると、文字通り一日以内に歯が死んでしまいます。その作用のおかげで、歯髄の除去は痛みも妨げもなく行われます。

ヒ素は、軽度の白血病の治療にも広く使用されています。これにより、白血球の病理学的形成を減少または抑制することができ、さらに赤血球の造血と赤血球の放出を刺激することができます。

ヒ素は毒のようなもの

この元素のすべての化合物は有毒です。急性ヒ素中毒は、腹痛、下痢、吐き気、中枢神経系の低下を引き起こします。この物質による中毒の症状はコレラの症状に似ています。したがって、意図的なヒ素中毒の初期の事件は司法実務で頻繁に遭遇しました。犯罪目的では、この元素は三酸化物の形で使用されることが最も多かった。

酩酊の症状

ヒ素中毒は、最初は口の中の金属の味、嘔吐、腹痛として現れます。対策を講じないと、けいれんや麻痺が起こる可能性があります。最悪の場合、中毒を起こして死亡する可能性があります。

中毒の原因としては次のことが考えられます。

ヒ素化合物を含む粉塵の吸入。原則として、労働安全規則が遵守されていないヒ素生産工場で発生します。
毒のある食べ物や水を摂取する。
特定の薬剤の使用。

応急処置

ヒ素中毒に対する最も広く入手可能でよく知られている解毒剤は牛乳です。含まれるカゼインタンパク質は、血液に吸収されない有毒物質と不溶性化合物を形成します。

急性中毒の場合、被害者を迅速に助けるために、胃洗浄を受ける必要があります。病院では、腎臓を浄化することを目的とした血液透析も行われます。薬の中では、普遍的な解毒剤であるユニチオールが使用されます。さらに、セレン、亜鉛、硫黄、リンなどの拮抗物質を使用することもできます。将来的には、患者はアミノ酸とビタミンの複合体を処方される必要があります。

ヒ素欠乏症

「ヒ素とは何ですか?」という質問に答えると、人体には少量のヒ素が必要であることは注目に値します。この元素は免疫毒性があり、条件付きで必須であると考えられています。それは人体の最も重要な生化学的プロセスのほぼすべてに関与しています。この物質の欠乏は、血液中のトリグリセリド濃度の低下、体の発育と成長の悪化などの兆候によって示される場合があります。

原則として、深刻な健康上の問題がない限り、ヒ素は植物や動物由来のほぼすべての製品に含まれているため、食事中のヒ素の不足を心配する必要はありません。この物質は、魚介類、シリアル、ブドウ酒、ジュース、飲料水に特に豊富に含まれています。 24 時間以内に、消費されたヒ素の 34% が体から除去されます。

貧血の場合は食欲を増進するために摂取され、セレン中毒の場合は効果的な解毒剤として機能します。

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