დარიშხანი არის აზოტის ჯგუფის ქიმიური ელემენტი (პერიოდული ცხრილის მე-15 ჯგუფი). ეს არის მყიფე ნივთიერება (α-დარიშხანი) ნაცრისფერი მეტალის ბზინვარებით რომბოედრული ბროლის გისოსებით. 600°C-მდე გაცხელებისას სუბლიმაცია ხდება. როდესაც ორთქლი გაცივდება, ჩნდება ახალი მოდიფიკაცია - ყვითელი დარიშხანი. 270°C-ზე ზემოთ, ყველა ფორმა იქცევა შავ დარიშხანად.
აღმოჩენის ისტორია
დარიშხანი ცნობილი იყო ქიმიურ ელემენტად აღიარებამდე დიდი ხნით ადრე. IV საუკუნეში. ძვ.წ ე. არისტოტელემ ახსენა ნივთიერება, სახელად სანდარაკი, რომელიც ამჟამად ითვლება რეალგარად, ანუ დარიშხანის სულფიდად. ხოლო I საუკუნეში ახ. ე. მწერლებმა პლინიუს უფროსმა და პედანიუს დიოსკორიდესმა აღწერეს ორპიმენტი - საღებავი როგორც2S3. XI საუკუნეში. ნ. ე. გამოირჩეოდა "დარიშხანის" სამი სახეობა: თეთრი (როგორც4O6), ყვითელი (როგორც2 S 3) და წითელი (როგორც4S4). თავად ელემენტი, ალბათ, პირველად მე-13 საუკუნეში გამოავლინა ალბერტ დიდმა, რომელმაც აღნიშნა ლითონის მსგავსი ნივთიერების გამოჩენა დარიშხანის დროს, სხვა სახელი როგორც2S3. , თბებოდა საპნით. მაგრამ არ არის დარწმუნებული, რომ ამ ბუნებისმეტყველმა მიიღო სუფთა დარიშხანი. სუფთა ქიმიური ელემენტის იზოლაციის პირველი ავთენტური მტკიცებულებადათარიღებული 1649 წ. გერმანელმა ფარმაცევტმა იოჰან შრედერმა მოამზადა დარიშხანი მისი ოქსიდის გაცხელებით ნახშირის თანდასწრებით. მოგვიანებით, ნიკოლა ლემერი, ფრანგი ექიმი და ქიმიკოსი, დააკვირდა ამ ქიმიური ელემენტის წარმოქმნას მისი ოქსიდის, საპნის და კალიუმის ნარევის გაცხელებით. მე-18 საუკუნის დასაწყისისთვის დარიშხანი უკვე ცნობილი იყო, როგორც უნიკალური ნახევრადმეტალი.
პრევალენტობა
დედამიწის ქერქში დარიშხანის კონცენტრაცია დაბალია და შეადგენს 1,5 ppm. ის გვხვდება ნიადაგსა და მინერალებში და შეიძლება გათავისუფლდეს ჰაერში, წყალში და ნიადაგში ქარისა და წყლის ეროზიის გამო. გარდა ამისა, ელემენტი ატმოსფეროში შედის სხვა წყაროებიდან. ვულკანური ამოფრქვევის შედეგად წელიწადში დაახლოებით 3 ათასი ტონა დარიშხანი გამოიყოფა ჰაერში, მიკროორგანიზმები ქმნიან 20 ათასი ტონა აქროლად მეთილარსინს, ხოლო წიაღისეული საწვავის წვის შედეგად, იმავე პერიოდში გამოიყოფა 80 ათასი ტონა..
მიუხედავად იმისა, რომ როგორც მომაკვდინებელი შხამია, ის ზოგიერთი ცხოველის და შესაძლოა ადამიანის დიეტის მნიშვნელოვანი ნაწილია, თუმცა საჭირო დოზა არ აღემატება 0,01 მგ/დღეში.
დარიშხანი უკიდურესად ძნელად გარდაიქმნება წყალში ხსნად ან აქროლად მდგომარეობაში. ის ფაქტი, რომ ის საკმაოდ მობილურია, ნიშნავს, რომ ნივთიერების დიდი კონცენტრაცია ნებისმიერ ადგილას ვერ გამოჩნდება. ერთის მხრივ, ეს კარგია, მაგრამ მეორეს მხრივ, მისი გავრცელების სიმარტივე არის მიზეზი იმისა, რომ დარიშხანით დაბინძურება მზარდ პრობლემად იქცევა. ადამიანის საქმიანობის გამო, ძირითადად, სამთო და დნობის გზით, ჩვეულებრივ უძრავი ქიმიური ელემენტი მიგრირებს და ახლა მისი პოვნა შესაძლებელია არა მხოლოდ ადგილებზე.მისი ბუნებრივი კონცენტრაცია.
დედამიწის ქერქში დარიშხანის რაოდენობა შეადგენს დაახლოებით 5 გ ტონაზე. კოსმოსში მისი კონცენტრაცია შეფასებულია 4 ატომად მილიონ სილიციუმის ატომზე. ეს ელემენტი ფართოდ არის გავრცელებული. მცირე რაოდენობით იმყოფება მშობლიურ სახელმწიფოში. როგორც წესი, დარიშხანის წარმონაქმნები 90–98% სისუფთავით გვხვდება ლითონებთან ერთად, როგორიცაა ანტიმონი და ვერცხლი. თუმცა, მისი უმეტესი ნაწილი შედის 150-ზე მეტი სხვადასხვა მინერალის შემადგენლობაში - სულფიდები, არსენიდები, სულფოარსენიდები და არსენიტები. არსენოპირიტი FeAsS არის ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული As-მატარებელი მინერალი. სხვა გავრცელებული დარიშხანის ნაერთებია რეალგარის მინერალები როგორც4S4, ორპიმენტი როგორც2S 3, ლელინიტი FeAs2 და ენარგიტი Cu3AsS4. ასევე გავრცელებულია დარიშხანის ოქსიდი. ამ ნივთიერების უმეტესი ნაწილი სპილენძის, ტყვიის, კობალტის და ოქროს მადნების დნობის ქვეპროდუქტია.
ბუნებაში არსებობს დარიშხანის მხოლოდ ერთი სტაბილური იზოტოპი - 75As. ხელოვნურ რადიოაქტიურ იზოტოპებს შორის გამოირჩევა 76როგორც ნახევარგამოყოფის პერიოდით 26,4 საათი. დარიშხანი-72, -74 და -76 გამოიყენება სამედიცინო დიაგნოსტიკაში.
სამრეწველო წარმოება და გამოყენება
მეტალის დარიშხანი მიიღება არსენოპირიტის 650-700 °C-მდე ჰაერის გარეშე გაცხელებით. თუ არსენოპირიტი და სხვა მეტალის მადნები თბება ჟანგბადით, მაშინ As ადვილად შედის მასთან კომბინაციაში და წარმოიქმნება ადვილად სუბლიმირებული As4O6, ასევე ცნობილი. როგორც "თეთრიდარიშხანი". ოქსიდის ორთქლი გროვდება და კონდენსირებულია, შემდეგ კი იწმინდება ხელახალი რეზუბლიმაციის გზით. ყველაზე მეტი As წარმოიქმნება ამგვარად მიღებული თეთრი დარიშხანისგან ნახშირბადის შემცირებით.
მეტალის დარიშხანის მსოფლიო მოხმარება შედარებით მცირეა - მხოლოდ რამდენიმე ასეული ტონა წელიწადში. მოხმარებული უმეტესი ნაწილი შვედეთიდან მოდის. იგი გამოიყენება მეტალურგიაში მისი მეტალოიდური თვისებების გამო. ტყვიის გასროლის წარმოებაში გამოიყენება დაახლოებით 1% დარიშხანი, რადგან ის აუმჯობესებს გამდნარი წვეთების სიმრგვალეს. ტყვიის შემცველი შენადნობების თვისებები უმჯობესდება როგორც თერმულად, ასევე მექანიკურად, როდესაც ისინი შეიცავს დაახლოებით 3% დარიშხანს. ამ ქიმიური ელემენტის მცირე რაოდენობით არსებობა ტყვიის შენადნობებში აძლიერებს მათ ბატარეებსა და საკაბელო ჯავშანტექნიკაში გამოსაყენებლად. დარიშხანის მცირე მინარევები ზრდის სპილენძისა და სპილენძის კოროზიის წინააღმდეგობას და თერმულ თვისებებს. მისი სუფთა სახით, ქიმიური ელემენტარული As გამოიყენება ბრინჯაოს მოოქროვებისთვის და პიროტექნიკაში. მაღალგანწმენდილი დარიშხანი გამოიყენება ნახევარგამტარულ ტექნოლოგიაში, სადაც გამოიყენება სილიციუმთან და გერმანიუმთან ერთად და გალიუმის არსენიდის (GaAs) სახით დიოდებში, ლაზერებსა და ტრანზისტორებში.
კავშირები როგორც
რადგან დარიშხანის ვალენტობაა 3 და 5, და მას აქვს ჟანგვის რიგი მდგომარეობები -3-დან +5-მდე, ელემენტს შეუძლია შექმნას სხვადასხვა სახის ნაერთები. კომერციულად ყველაზე მნიშვნელოვანია მისი ოქსიდები, რომელთა ძირითადი ფორმებია As4O6 დაროგორც 2O5. დარიშხანის ოქსიდი, საყოველთაოდ ცნობილი როგორც თეთრი დარიშხანი, არის სპილენძის, ტყვიის და ზოგიერთი სხვა ლითონის, ასევე არსენოპირიტის და სულფიდური მადნების გამოწვის გვერდითი პროდუქტი. ეს არის საწყისი მასალა სხვა ნაერთების უმეტესობისთვის. გარდა ამისა, იგი გამოიყენება პესტიციდებში, როგორც მათეთრებელი საშუალება მინის წარმოებაში და როგორც კონსერვანტი ტყავისთვის. დარიშხანის პენტოქსიდი წარმოიქმნება ჟანგვის აგენტის (მაგ., აზოტის მჟავას) მოქმედებით თეთრ დარიშხანზე. ეს არის ინსექტიციდების, ჰერბიციდების და ლითონის ადჰეზივების მთავარი ინგრედიენტი.
არსინი (AsH3), უფერო შხამიანი აირი, რომელიც შედგება დარიშხანისა და წყალბადისგან, არის კიდევ ერთი ცნობილი ნივთიერება. ნივთიერება, რომელსაც ასევე უწოდებენ დარიშხანის წყალბადს, მიიღება ლითონის დარიშხანის ჰიდროლიზით და დარიშხანის ნაერთებიდან ლითონების შემცირებით მჟავა ხსნარებში. იგი გამოიყენებოდა როგორც დოპანტი ნახევარგამტარებში და როგორც სამხედრო მომწამვლელი აირი. სოფლის მეურნეობაში, დარიშხანის მჟავა (H3AsO4), ტყვიის არსენატი (PbHAsO44 4 ) და კალციუმის არსენატი [Ca3(AsO4)2
], რომლებიც გამოიყენება ნიადაგის სტერილიზაციისთვის და მავნებლების კონტროლისთვის.
დარიშხანი არის ქიმიური ელემენტი, რომელიც ქმნის მრავალ ორგანულ ნაერთს. HowOne (CH3)2As−As(CH3)2 მაგალითად, გამოიყენება ფართოდ გამოყენებული გამშრობის (გამშრალის) - კაკოდილის მჟავის მომზადებაში. ელემენტის რთული ორგანული ნაერთები გამოიყენება გარკვეული დაავადებების სამკურნალოდ, მაგალითად, ამებური დიზენტერია,გამოწვეული მიკროორგანიზმებით.
ფიზიკური თვისებები
რა არის დარიშხანი მისი ფიზიკური თვისებების მიხედვით? ყველაზე სტაბილურ მდგომარეობაში, ეს არის მყიფე, ფოლადის ნაცრისფერი მყარი, დაბალი თერმული და ელექტრული გამტარობით. მიუხედავად იმისა, რომ As-ის ზოგიერთი ფორმა ლითონის მსგავსია, მისი კლასიფიკაცია არალითონად არის დარიშხანის უფრო ზუსტი დახასიათება. არსებობს დარიშხანის სხვა ტიპები, მაგრამ ისინი კარგად არ არის შესწავლილი, განსაკუთრებით ყვითელი მეტასტაბილური ფორმა, რომელიც შედგება As4 მოლეკულებისგან, თეთრი ფოსფორის მსგავსი P4.. დარიშხანი სუბლიმირებულია 613 °C-ზე და არსებობს ორთქლის სახით როგორც 4 მოლეკულები, რომლებიც არ იშლება დაახლოებით 800 °C-მდე. სრული დისოციაცია As2 მოლეკულებად ხდება 1700 °C-ზე.
ატომის სტრუქტურა და ბმის შექმნის უნარი
დარიშხანის ელექტრონული ფორმულა არის 1s22s22p63s23p63დ104s24p 3 - წააგავს აზოტს და ფოსფორს იმით, რომ მას აქვს ხუთი ელექტრონი გარე გარსში, მაგრამ ის განსხვავდება მათგან იმით, რომ აქვს 18 ელექტრონი წინაბოლო გარსში ორი ან რვის ნაცვლად. ბირთვში 10 დადებითი მუხტის დამატება ხუთი 3D ორბიტალის შევსებისას ხშირად იწვევს ელექტრონული ღრუბლის საერთო შემცირებას და ელემენტების ელექტრონეგატიურობის ზრდას. პერიოდულ სისტემაში დარიშხანი შეიძლება შევადაროთ სხვა ჯგუფებს, რომლებიც ნათლად აჩვენებენ ამ ნიმუშს. მაგალითად, ზოგადად მიღებულია, რომ თუთია არისუფრო ელექტროუარყოფითი ვიდრე მაგნიუმი და გალიუმი ვიდრე ალუმინი. თუმცა, მომდევნო ჯგუფებში ეს განსხვავება მცირდება და ბევრი არ ეთანხმება იმას, რომ გერმანიუმი უფრო ელექტროუარყოფითია ვიდრე სილიციუმი, მიუხედავად ქიმიური მტკიცებულებების სიმრავლისა. მსგავსმა გადასვლამ 8-დან 18-ელემენტიან გარსიდან ფოსფორიდან დარიშხანზე შეიძლება გაზარდოს ელექტრონეგატიურობა, მაგრამ ეს რჩება საკამათო.
ას და P-ის გარე გარსის მსგავსება ვარაუდობს, რომ მათ შეუძლიათ შექმნან 3 კოვალენტური ბმა ატომზე დამატებითი შეუკავშირებელი ელექტრონული წყვილის თანდასწრებით. ამიტომ ჟანგვის მდგომარეობა უნდა იყოს +3 ან -3, რაც დამოკიდებულია ურთიერთდამოკიდებულ ელექტრონეგატიურობაზე. დარიშხანის სტრუქტურა ასევე საუბრობს გარეთა d-ორბიტალის გამოყენების შესაძლებლობაზე ოქტეტის გასაფართოებლად, რაც ელემენტს საშუალებას აძლევს შექმნას 5 ბმა. იგი რეალიზდება მხოლოდ ფტორთან რეაქციით. თავისუფალი ელექტრონული წყვილის არსებობა რთული ნაერთების ფორმირებისთვის (ელექტრონული დონაციის გზით) As ატომში გაცილებით ნაკლებად გამოხატულია, ვიდრე ფოსფორსა და აზოტში.
დარიშხანი მდგრადია მშრალ ჰაერში, მაგრამ სველ ჰაერში იფარება შავი ოქსიდით. მისი ორთქლი ადვილად იწვის და წარმოიქმნება როგორც2O3. რა არის თავისუფალი დარიშხანი? მასზე პრაქტიკულად არ მოქმედებს წყალი, ტუტე და არაჟანგვის მჟავები, მაგრამ იჟანგება აზოტის მჟავით +5-მდე. ჰალოგენები, გოგირდი რეაგირებს დარიშხანთან და მრავალი ლითონი ქმნის არსენიდებს.
ანალიზური ქიმია
ნივთიერება დარიშხანი ხარისხობრივად შეიძლება გამოვლინდეს, როგორც ყვითელი ორპიმენტი, რომელიც ნალექს 25%-ის გავლენის ქვეშ.მარილმჟავას ხსნარი. როგორც წესი, As-ის კვალი განისაზღვრება არსინად გარდაქმნით, რაც შეიძლება გამოვლინდეს მარშის ტესტის გამოყენებით. არსინი თერმულად იშლება და შავ დარიშხანის სარკეს ქმნის ვიწრო მილის შიგნით. Gutzeit მეთოდის მიხედვით, ვერცხლისწყლის ქლორიდით გაჟღენთილი ზონდი, არსინის გავლენით, ბნელდება ვერცხლისწყლის გამოყოფის გამო.
დარიშხანის ტოქსიკოლოგიური მახასიათებლები
ელემენტისა და მისი წარმოებულების ტოქსიკურობა ფართოდ განსხვავდება ფართო დიაპაზონში, უკიდურესად შხამიანი არსინიდან და მისი ორგანული წარმოებულებიდან უბრალოდ As-მდე, რომელიც შედარებით ინერტულია. მისი ორგანული ნაერთების გამოყენება ქიმიურ საომარ აგენტებად (ლევიზიტი), ვეზიკანტად და დეფოლიანტად (Agent Blue, რომელიც დაფუძნებულია 5% კაკოდილის მჟავას და 26% ნატრიუმის მარილის წყალხსნარზე) გვეუბნება, რა არის დარიშხანი.
ზოგადად, ამ ქიმიური ელემენტის წარმოებულები აღიზიანებს კანს და იწვევს დერმატიტს. ასევე რეკომენდირებულია ინჰალაციის დაცვა დარიშხანის შემცველი მტვრისგან, მაგრამ ყველაზე მეტად მოწამვლა ხდება მისი მიღებისას. As-ის მაქსიმალური დასაშვები კონცენტრაცია მტვერში რვა საათიანი სამუშაო დღისთვის არის 0.5 მგ/მ3. არსინისთვის დოზა მცირდება 0,05 ppm-მდე. ამ ქიმიური ელემენტის ნაერთების ჰერბიციდებად და პესტიციდებად გამოყენების გარდა, ფარმაკოლოგიაში დარიშხანის გამოყენებამ შესაძლებელი გახადა სალვარსანის, სიფილისის საწინააღმდეგო პირველი წარმატებული წამლის მოპოვება.
ჯანმრთელობის ეფექტი
დარიშხანი ერთ-ერთი ყველაზე ტოქსიკური ელემენტია. მოცემული ქიმიური ნივთიერების არაორგანული ნაერთებინივთიერებები ბუნებრივად გვხვდება მცირე რაოდენობით. ადამიანი შეიძლება ექვემდებარებოდეს დარიშხანს საკვების, წყლისა და ჰაერის მეშვეობით. ექსპოზიცია ასევე შეიძლება მოხდეს კანის კონტაქტით დაბინძურებულ ნიადაგთან ან წყალთან.
დარიშხანის შემცველობა საკვებში საკმაოდ დაბალია. თუმცა, თევზისა და ზღვის პროდუქტების დონე შეიძლება იყოს ძალიან მაღალი, რადგან ისინი შთანთქავენ ქიმიურ ნივთიერებას წყლისგან, რომელშიც ცხოვრობენ. თევზის არაორგანული დარიშხანის მნიშვნელოვანი რაოდენობამ შეიძლება საფრთხე შეუქმნას ადამიანის ჯანმრთელობას.
ადამიანები, რომლებიც მუშაობენ ამ ნივთიერებაზე, ცხოვრობენ სახლებში, რომლებიც აშენებულნი არიან მისი დამუშავებული ხისგან და სასოფლო-სამეურნეო მიწებზე, სადაც წარსულში გამოიყენებოდა პესტიციდები, ასევე ექვემდებარებიან ამ ნივთიერებას.
არაორგანულმა დარიშხანმა შეიძლება გამოიწვიოს ადამიანებში ჯანმრთელობის სხვადასხვა ზემოქმედება, როგორიცაა კუჭისა და ნაწლავების გაღიზიანება, სისხლის წითელი და თეთრი უჯრედების წარმოების შემცირება, კანის ცვლილებები და ფილტვების გაღიზიანება. ითვლება, რომ ამ ნივთიერების მნიშვნელოვანი რაოდენობით მიღებამ შეიძლება გაზარდოს კიბოს, განსაკუთრებით კანის, ფილტვის, ღვიძლისა და ლიმფური სისტემის კიბოს განვითარების შანსები.
არაორგანული დარიშხანის ძალიან მაღალი კონცენტრაცია იწვევს ქალებში უნაყოფობას და სპონტანურ აბორტს, დერმატიტს, ინფექციებისადმი წინააღმდეგობის დაქვეითებას, გულის პრობლემებს და ტვინის დაზიანებას. გარდა ამისა, ამ ქიმიურ ელემენტს შეუძლია დააზიანოს დნმ.
თეთრი დარიშხანის ლეტალური დოზაა 100 მგ.
ელემენტის ორგანული ნაერთები არ იწვევს კიბოს ან ზიანს აყენებს გენეტიკური კოდის, მაგრამ მაღალი დოზებით შეიძლებაზიანი მიაყენოს ადამიანის ჯანმრთელობას, როგორიცაა ნერვული აშლილობის ან მუცლის ტკივილის გამოწვევა.
თვისებები როგორც
დარიშხანის ძირითადი ქიმიური და ფიზიკური თვისებები შემდეგია:
- ატომური რიცხვი - 33.
- ატომური წონა არის 74,9216.
- ნაცრისფერი ფორმის დნობის წერტილი არის 814 °C 36 ატმოსფერო წნევის დროს.
- ნაცრისფერი სიმკვრივე 5.73გრ/სმ3 14°C-ზე.
- ყვითელი ობის სიმკვრივე 2.03 გ/სმ3 18°C-ზე.
- დარიშხანის ელექტრონული ფორმულა არის 1s22s22p63s23p63დ104s24p 3 .
- ჟანგვის მდგომარეობა – -3, +3, +5.
- დარიშხანის ვალენტობაა 3, 5.
