आर्सेनिक क्या है? अभिलक्षण, गुण और अनुप्रयोग

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 05:27

आर्सेनिक नाइट्रोजन समूह (आवर्त सारणी के समूह 15) का एक रासायनिक तत्व है। यह एक भंगुर पदार्थ (α-arsenic) धूसर होता है जिसमें धातु की चमक होती है जिसमें एक रंबोहेड्रल क्रिस्टल जाली होती है। जब 600 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, तो उर्ध्वपातन होता है। जब वाष्प को ठंडा किया जाता है, तो एक नया संशोधन दिखाई देता है - पीला आर्सेनिक। 270°C से ऊपर, सभी रूप काले आर्सेनिक में बदल जाते हैं।

खोज इतिहास

आर्सेनिक को रासायनिक तत्व के रूप में पहचाने जाने से बहुत पहले से जाना जाता था। चतुर्थ शताब्दी में। ईसा पूर्व इ। अरस्तू ने संदारक नामक एक पदार्थ का उल्लेख किया, जिसे अब वास्तविक, या आर्सेनिक सल्फाइड माना जाता है। और पहली शताब्दी ई. इ। लेखक प्लिनी द एल्डर और पेडैनियस डायोस्कोराइड्स ने ऑर्पिमेंट का वर्णन किया - डाई अस₂S₃। XI सदी में। एन। इ। "आर्सेनिक" की तीन किस्मों को प्रतिष्ठित किया गया: सफेद (जैसा₄O₆), पीला (As₂ S ₃) और लाल (जैसा₄S₄)। तत्व को शायद पहली बार 13 वीं शताब्दी में अल्बर्ट द ग्रेट द्वारा अलग किया गया था, जिन्होंने आर्सेनिकम में धातु जैसे पदार्थ की उपस्थिति का उल्लेख किया था, दूसरा नाम As₂S₃ , साबुन से गरम किया गया। लेकिन इस बात की कोई निश्चितता नहीं है कि इस प्राकृतिक वैज्ञानिक को शुद्ध आर्सेनिक मिला है। एक शुद्ध रासायनिक तत्व के अलगाव का पहला प्रामाणिक प्रमाणदिनांक 1649. जर्मन फार्मासिस्ट जोहान श्रोएडर ने कोयले की उपस्थिति में इसके ऑक्साइड को गर्म करके आर्सेनिक तैयार किया। बाद में, एक फ्रांसीसी चिकित्सक और रसायनज्ञ निकोलस लेमरी ने इस रासायनिक तत्व के निर्माण को इसके ऑक्साइड, साबुन और पोटाश के मिश्रण को गर्म करके देखा। 18वीं शताब्दी की शुरुआत तक, आर्सेनिक को पहले से ही एक अद्वितीय अर्धधातु के रूप में जाना जाता था।

प्रसार

पृथ्वी की पपड़ी में आर्सेनिक की मात्रा कम है और 1.5 पीपीएम है। यह मिट्टी और खनिजों में होता है और हवा और पानी के कटाव के माध्यम से हवा, पानी और मिट्टी में छोड़ा जा सकता है। इसके अलावा, तत्व अन्य स्रोतों से वातावरण में प्रवेश करता है। ज्वालामुखी विस्फोटों के परिणामस्वरूप, प्रति वर्ष लगभग 3 हजार टन आर्सेनिक हवा में छोड़ा जाता है, सूक्ष्मजीव प्रति वर्ष 20 हजार टन वाष्पशील मिथाइलर्सिन बनाते हैं, और जीवाश्म ईंधन के जलने के परिणामस्वरूप, इसी अवधि में 80 हजार टन जारी किया जाता है।.

इस तथ्य के बावजूद कि एक घातक जहर है, यह कुछ जानवरों और संभवतः मनुष्यों के आहार का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, हालांकि आवश्यक खुराक 0.01 मिलीग्राम / दिन से अधिक नहीं है।

आर्सेनिक को पानी में घुलनशील या वाष्पशील अवस्था में बदलना बेहद मुश्किल है। तथ्य यह है कि यह काफी मोबाइल है इसका मतलब है कि किसी एक स्थान पर पदार्थ की बड़ी सांद्रता प्रकट नहीं हो सकती है। एक तरफ तो यह अच्छा है, लेकिन दूसरी तरफ यह जिस आसानी से फैलता है यही वजह है कि आर्सेनिक प्रदूषण एक बढ़ती हुई समस्या बनता जा रहा है। मानव गतिविधियों के कारण, मुख्य रूप से खनन और गलाने के माध्यम से, एक सामान्य रूप से गतिहीन रासायनिक तत्व पलायन करता है, और अब यह न केवल स्थानों में पाया जा सकता हैइसकी प्राकृतिक एकाग्रता।

पृथ्वी की पपड़ी में आर्सेनिक की मात्रा लगभग 5 ग्राम प्रति टन है। अंतरिक्ष में, इसकी सांद्रता प्रति मिलियन सिलिकॉन परमाणुओं में 4 परमाणुओं का अनुमान है। यह तत्व व्यापक है। मूल राज्य में एक छोटी राशि मौजूद है। एक नियम के रूप में, 90-98% की शुद्धता के साथ आर्सेनिक के निर्माण धातुओं जैसे सुरमा और चांदी के साथ मिलकर पाए जाते हैं। हालाँकि, इसका अधिकांश भाग 150 से अधिक विभिन्न खनिजों - सल्फाइड, आर्सेनाइड्स, सल्फ़ोअर्सेनाइड्स और आर्सेनाइट्स की संरचना में शामिल है। आर्सेनोपाइराइट FeAsS सबसे आम अस-असर खनिजों में से एक है। अन्य आम आर्सेनिक यौगिक हैं असली खनिज जैसे₄S_4, orpiment As₂S _3, Lellingite FeAs₂ और Enargite Cu₃AsS₄। आर्सेनिक ऑक्साइड भी आम है। इस पदार्थ का अधिकांश भाग तांबा, सीसा, कोबाल्ट और सोने के अयस्कों को गलाने का उपोत्पाद है।

प्रकृति में आर्सेनिक का केवल एक स्थिर समस्थानिक होता है - ⁷⁵As. कृत्रिम रेडियोधर्मी समस्थानिकों में, ⁷⁶ 26.4 घंटे के आधे जीवन के साथ बाहर खड़ा है। आर्सेनिक -72, -74 और -76 का उपयोग चिकित्सा निदान में किया जाता है।

औद्योगिक उत्पादन और अनुप्रयोग

बिना हवा के आर्सेनोपाइराइट को 650-700 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने से धातु आर्सेनिक प्राप्त होता है। यदि आर्सेनोपाइराइट और अन्य धात्विक अयस्कों को ऑक्सीजन के साथ गर्म किया जाता है, तो जैसे ही आसानी से इसके साथ संयोजन में प्रवेश करता है, आसानी से उच्च बनाने की क्रिया के रूप में ₄O₆, के रूप में भी जाना जाता है जैसे "सफेद"आर्सेनिक"। ऑक्साइड वाष्प को एकत्र और संघनित किया जाता है, और बाद में पुनर्जीवन द्वारा शुद्ध किया जाता है। अधिकांश As इस प्रकार प्राप्त सफेद आर्सेनिक से कार्बन की कमी से उत्पन्न होता है।

धातु आर्सेनिक की विश्व खपत अपेक्षाकृत कम है - प्रति वर्ष केवल कुछ सौ टन। उपभोग की जाने वाली अधिकांश चीजें स्वीडन से आती हैं। धातु के गुणों के कारण इसका उपयोग धातु विज्ञान में किया जाता है। लेड शॉट के उत्पादन में लगभग 1% आर्सेनिक का उपयोग किया जाता है, क्योंकि यह पिघली हुई बूंद की गोलाई में सुधार करता है। लेड-आधारित असर मिश्र धातुओं के गुणों में थर्मल और यांत्रिक रूप से सुधार होता है, जब उनमें लगभग 3% आर्सेनिक होता है। सीसा मिश्र धातुओं में इस रासायनिक तत्व की थोड़ी मात्रा की उपस्थिति उन्हें बैटरी और केबल कवच में उपयोग के लिए सख्त कर देती है। आर्सेनिक की छोटी अशुद्धियाँ तांबे और पीतल के संक्षारण प्रतिरोध और तापीय गुणों को बढ़ाती हैं। अपने शुद्ध रूप में, रासायनिक तत्व के रूप में कांस्य चढ़ाना और आतिशबाज़ी बनाने की विद्या में प्रयोग किया जाता है। अत्यधिक शुद्ध आर्सेनिक का उपयोग सेमीकंडक्टर तकनीक में होता है, जहां इसका उपयोग सिलिकॉन और जर्मेनियम के साथ किया जाता है, और डायोड, लेजर और ट्रांजिस्टर में गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) के रूप में किया जाता है।

कनेक्शन के रूप में

चूंकि आर्सेनिक की संयोजकता 3 और 5 है, और इसमें -3 से +5 तक कई ऑक्सीकरण अवस्थाएं हैं, इसलिए तत्व विभिन्न प्रकार के यौगिक बना सकता है। व्यावसायिक रूप से सबसे महत्वपूर्ण इसके ऑक्साइड हैं, जिनमें से मुख्य रूप हैं जैसे₄O₆ औरजैसे₂ओ₅। आर्सेनिक ऑक्साइड, जिसे आमतौर पर सफेद आर्सेनिक के रूप में जाना जाता है, तांबे, सीसा और कुछ अन्य धातुओं के साथ-साथ आर्सेनोपाइराइट और सल्फाइड अयस्कों के भुनने वाले अयस्कों का उप-उत्पाद है। यह अधिकांश अन्य यौगिकों के लिए प्रारंभिक सामग्री है। इसके अलावा, इसका उपयोग कीटनाशकों में, कांच के उत्पादन में विरंजन एजेंट के रूप में, और चमड़े के लिए एक संरक्षक के रूप में किया जाता है। सफेद आर्सेनिक पर एक ऑक्सीकरण एजेंट (जैसे, नाइट्रिक एसिड) की क्रिया से आर्सेनिक पेंटोक्साइड बनता है। यह कीटनाशकों, शाकनाशियों और धातु चिपकने में मुख्य घटक है।

आर्सिन (AsH₃), आर्सेनिक और हाइड्रोजन से बनी एक रंगहीन जहरीली गैस एक अन्य ज्ञात पदार्थ है। पदार्थ, जिसे आर्सेनिक हाइड्रोजन भी कहा जाता है, धातु आर्सेनाइड्स के हाइड्रोलिसिस और एसिड समाधान में आर्सेनिक यौगिकों से धातुओं की कमी से प्राप्त होता है। यह अर्धचालकों में एक डोपेंट के रूप में और एक सैन्य जहर गैस के रूप में उपयोग पाया गया है। कृषि में, आर्सेनिक एसिड (H₃AsO₄), लेड आर्सेनेट (PbHAsO₄4 4 _{) और कैल्शियम आर्सेनेट [Ca}3_(AsO4₎2

], जिनका उपयोग मिट्टी और कीट नियंत्रण को कीटाणुरहित करने के लिए किया जाता है।

आर्सेनिक एक रासायनिक तत्व है जो कई कार्बनिक यौगिक बनाता है। HowOne (CH₃)₂As−As(CH₃)_{2, उदाहरण के लिए, व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले desiccant (desiccant) - cacodylic acid की तैयारी में उपयोग किया जाता है। तत्व के जटिल कार्बनिक यौगिकों का उपयोग कुछ रोगों के उपचार में किया जाता है, उदाहरण के लिए, अमीबिक पेचिश,सूक्ष्मजीवों के कारण।}

भौतिक गुण

भौतिक गुणों की दृष्टि से आर्सेनिक क्या है? अपनी सबसे स्थिर अवस्था में, यह कम तापीय और विद्युत चालकता के साथ एक भंगुर, फौलादी ग्रे ठोस है। हालांकि अस के कुछ रूप धातु जैसे होते हैं, लेकिन इसे अधातु के रूप में वर्गीकृत करना आर्सेनिक का अधिक सटीक लक्षण वर्णन है। अन्य प्रकार के आर्सेनिक हैं, लेकिन उनका अच्छी तरह से अध्ययन नहीं किया गया है, विशेष रूप से पीले मेटास्टेबल रूप, जिसमें सफेद फास्फोरस के समान ₄ अणु होते हैं, P_{4. आर्सेनिक 613 डिग्री सेल्सियस पर उच्चीकृत होता है और वाष्प के रूप में} 4 _{अणुओं के रूप में मौजूद होता है जो लगभग 800 डिग्री सेल्सियस तक अलग नहीं होते हैं। अस}2 _{अणुओं में पूर्ण पृथक्करण 1700 °C पर होता है।}

परमाणु की संरचना और बंधन बनाने की क्षमता

आर्सेनिक का इलेक्ट्रॉनिक सूत्र है 1s²2s²2p⁶3s2^3पी6^3डी10^4एस2^4पी 3 - ^{नाइट्रोजन और फॉस्फोरस से मिलता-जुलता है कि इसके बाहरी कोश में पांच इलेक्ट्रॉन होते हैं, लेकिन यह दो या आठ के बजाय अंतिम कोश में 18 इलेक्ट्रॉनों के होने से उनसे भिन्न होता है। पांच 3d कक्षकों को भरते समय नाभिक में 10 धनात्मक आवेशों के जुड़ने से अक्सर इलेक्ट्रॉन बादल में समग्र कमी और तत्वों की विद्युत ऋणात्मकता में वृद्धि होती है। आवर्त सारणी में आर्सेनिक की तुलना अन्य समूहों के साथ की जा सकती है जो स्पष्ट रूप से इस पैटर्न को प्रदर्शित करते हैं। उदाहरण के लिए, आमतौर पर यह स्वीकार किया जाता है कि जस्ता हैमैग्नीशियम की तुलना में अधिक विद्युतीय और एल्यूमीनियम की तुलना में गैलियम। हालांकि, बाद के समूहों में, यह अंतर कम हो जाता है, और कई इस बात से असहमत हैं कि रासायनिक साक्ष्य की प्रचुरता के बावजूद, जर्मेनियम सिलिकॉन की तुलना में अधिक विद्युतीय है। फॉस्फोरस से आर्सेनिक में 8- से 18-तत्व खोल में एक समान संक्रमण इलेक्ट्रोनगेटिविटी बढ़ा सकता है, लेकिन यह विवादास्पद बना हुआ है।}

As और P के बाहरी कोश की समानता से पता चलता है कि वे एक अतिरिक्त अबंधित इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति में प्रति परमाणु 3 सहसंयोजक बंध बना सकते हैं। इसलिए ऑक्सीकरण अवस्था +3 या -3 होनी चाहिए, जो आपेक्षिक पारस्परिक वैद्युतीयऋणात्मकता पर निर्भर करती है। आर्सेनिक की संरचना ऑक्टेट का विस्तार करने के लिए बाहरी डी-ऑर्बिटल का उपयोग करने की संभावना को भी बोलती है, जो तत्व को 5 बांड बनाने की अनुमति देता है। यह केवल फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करके महसूस किया जाता है। अस परमाणु में जटिल यौगिकों (इलेक्ट्रॉन दान के माध्यम से) के निर्माण के लिए एक मुक्त इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति फास्फोरस और नाइट्रोजन की तुलना में बहुत कम स्पष्ट होती है।

आर्सेनिक शुष्क हवा में स्थिर होता है, लेकिन गीली हवा में यह ब्लैक ऑक्साइड से ढक जाता है। इसकी भाप आसानी से जलकर ₂O₃ बन जाती है। मुक्त आर्सेनिक क्या है? यह पानी, क्षार और गैर-ऑक्सीकरण एसिड से व्यावहारिक रूप से अप्रभावित है, लेकिन नाइट्रिक एसिड द्वारा +5 की स्थिति में ऑक्सीकरण किया जाता है। हलोजन, सल्फर आर्सेनिक के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, और कई धातुएं आर्सेनाइड बनाती हैं।

विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान

पदार्थ आर्सेनिक को पीले रंग के ऑर्पिमेंट के रूप में गुणात्मक रूप से पहचाना जा सकता है जो 25% के प्रभाव में अवक्षेपित होता हैहाइड्रोक्लोरिक एसिड समाधान। अस के निशान आमतौर पर इसे आर्सिन में परिवर्तित करके निर्धारित किए जाते हैं, जिसे मार्श परीक्षण का उपयोग करके पता लगाया जा सकता है। एक संकीर्ण ट्यूब के अंदर एक काले आर्सेनिक दर्पण का निर्माण करते हुए, आर्सिन थर्मल रूप से विघटित हो जाता है। गुटज़ीट विधि के अनुसार, पारा क्लोराइड के साथ संसेचित जांच, आर्सिन के प्रभाव में, पारे के निकलने के कारण काला हो जाता है।

आर्सेनिक की विषैली विशेषताएं

तत्व और उसके डेरिवेटिव की विषाक्तता अत्यंत जहरीले आर्सिन और इसके कार्बनिक डेरिवेटिव से लेकर अस, जो अपेक्षाकृत निष्क्रिय है, एक विस्तृत श्रृंखला में व्यापक रूप से भिन्न होती है। रासायनिक युद्ध एजेंटों (लेविसाइट), वेसिकेंट और डिफोलिएंट के रूप में इसके कार्बनिक यौगिकों का उपयोग (एजेंट ब्लू 5% कैकोडायलिक एसिड और इसके 26% सोडियम नमक के जलीय मिश्रण पर आधारित) हमें बताता है कि आर्सेनिक क्या है।

सामान्य तौर पर, इस रासायनिक तत्व के डेरिवेटिव त्वचा में जलन पैदा करते हैं और डर्मेटाइटिस का कारण बनते हैं। आर्सेनिक युक्त धूल के खिलाफ इनहेलेशन सुरक्षा की भी सिफारिश की जाती है, लेकिन अधिकांश विषाक्तता तब होती है जब इसे निगला जाता है। आठ घंटे के कार्य दिवस के लिए धूल में अस की अधिकतम अनुमेय सांद्रता 0.5 mg/m³ है। आर्सिन के लिए, खुराक को घटाकर 0.05 पीपीएम कर दिया गया है। जड़ी-बूटियों और कीटनाशकों के रूप में इस रासायनिक तत्व के यौगिकों के उपयोग के अलावा, फार्माकोलॉजी में आर्सेनिक के उपयोग ने सिफलिस के खिलाफ पहली सफल दवा सालवार्सन प्राप्त करना संभव बना दिया।

स्वास्थ्य प्रभाव

आर्सेनिक सबसे जहरीले तत्वों में से एक है। किसी दिए गए रसायन के अकार्बनिक यौगिकपदार्थ स्वाभाविक रूप से कम मात्रा में होते हैं। मनुष्य भोजन, पानी और हवा के माध्यम से आर्सेनिक के संपर्क में आ सकता है। दूषित मिट्टी या पानी से त्वचा के संपर्क से भी एक्सपोजर हो सकता है।

भोजन में आर्सेनिक की मात्रा काफी कम होती है। हालांकि, मछली और समुद्री भोजन का स्तर बहुत अधिक हो सकता है क्योंकि वे उस पानी से रसायन को अवशोषित करते हैं जिसमें वे रहते हैं। मछली में अकार्बनिक आर्सेनिक की महत्वपूर्ण मात्रा मानव स्वास्थ्य के लिए खतरा पैदा कर सकती है।

जो लोग पदार्थ के साथ काम करते हैं, वे लकड़ी से उपचारित घरों में रहते हैं, और कृषि भूमि पर जहां अतीत में कीटनाशकों का उपयोग किया गया है, वे भी पदार्थ के संपर्क में आते हैं।

अकार्बनिक आर्सेनिक मनुष्यों में विभिन्न स्वास्थ्य प्रभाव पैदा कर सकता है, जैसे पेट और आंतों में जलन, लाल और सफेद रक्त कोशिकाओं का उत्पादन कम होना, त्वचा में बदलाव और फेफड़ों में जलन। ऐसा माना जाता है कि इस पदार्थ के महत्वपूर्ण मात्रा में सेवन से कैंसर, विशेष रूप से त्वचा, फेफड़े, यकृत और लसीका प्रणाली के कैंसर के विकास की संभावना बढ़ सकती है।

अकार्बनिक आर्सेनिक की बहुत अधिक मात्रा महिलाओं में बांझपन और गर्भपात का कारण बनती है, जिल्द की सूजन, संक्रमण के प्रतिरोध में कमी, हृदय की समस्याएं और मस्तिष्क क्षति। साथ ही यह रासायनिक तत्व डीएनए को नुकसान पहुंचा सकता है।

सफेद आर्सेनिक की घातक खुराक 100 मिलीग्राम है।

तत्व के कार्बनिक यौगिक कैंसर या आनुवंशिक कोड को नुकसान नहीं पहुंचाते हैं, लेकिन उच्च खुराक कर सकते हैंमानव स्वास्थ्य को नुकसान पहुंचाता है, जैसे तंत्रिका संबंधी विकार या पेट दर्द।