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砷的基本知识

 


arsenic
  元素符号As,又名砒,灰色半金属。在元素周期表中属ⅤA族,原子序数33,原子量74.9216。砷有多种同素异形体,室温下最稳定的形态是灰砷,属体心立方晶体。常见化合价为+3、+5和-3。
  公元前四世纪希腊人亚里士多德 (Aristotle)的著作中已提到可能是雄黄的物质,称之为arsenikon,希腊文arsen为强烈的意思,说明当时的希腊人已知砷化物的强烈毒性。拉丁文arsenium和 arsenic正是由这一词演变而来。中国古代文献中称剧毒的三氧化二砷为砒石,砒字来源于“貔”,是古书上说的一种凶猛的野兽。1250年,欧洲的马格努斯(A.Magnus)用硫化砷与肥皂一起加热,首次制得元素砷。
  砷在自然界的分布很广,大多以硫化物形式夹杂在铜、铅、锡、镍、钴、锌、金等矿中。常见的含砷矿物有斜方砷铁矿(FeAs2),雌黄(As2S3),辉钴矿(CoAsS),雄黄(AsS),砷黄铁矿(又称毒砂FeAsS),辉砷镍矿(NiAsS),硫砷铜矿(Cu3AsS4)等。砷的主要来源是冶炼金属硫化物矿时的副产品。中国湖南、广西、云南等省区均有三氧化二砷的生产。
  性质和用途 砷在空气中加热至200℃时,出现明显的磷光,温度更高(400℃)时燃烧,呈蓝色火焰,形成三氧化二砷(As2O3)烟雾,并放出持久的大蒜味。砷在613℃时升华。金属砷不溶于水,但溶于硝酸和热硫酸中。
  金属砷主要用作合金添加剂,例如用于生产印刷用合金、黄铜(冷凝器和蒸发器)、蓄电池栅板(硬化剂)、耐磨合金、高强度结构钢以及耐海水腐蚀用钢等。高纯砷主要用于生产化合物半导体如砷化镓、砷化铟、镓砷磷、镓铝砷等以及用作半导体掺杂剂。这些材料广泛用于制作二极管、发光二极管、隧道二极管、红外线发射管、激光器以及太阳能电池等。砷的化合物用于制造农药、防腐剂、染料、医药等。
Image:shen01.jpg


  近年来砷及其化合物的世界年产量 (以As2O3计)约5万吨,其中金属砷约千吨。美国砷产量最大,其次是墨西哥、法国、瑞典、秘鲁、苏联、菲律宾等国。1980年美国市场砷的价格(As99%)为300美分/磅,三氧化二砷(95%)33.25美分/磅。
  砷的制取 氧化砷的制取 通常是将含砷高(As0.3%以上) 的硫化物精矿在回转窑、多膛炉或流态化炉内于600~700℃焙烧,砷以As2O3挥发,挥发率可达90~95%。含砷烟气应在进入收尘器以前,迅速通过175~250℃温度区,以免冷凝成玻璃砷而粘结堵塞管道。收集到的烟尘一般含As2O31~30%,把它和煤、黄铁矿或方铅矿混合,在反射炉中于500~700℃焙烧,得到含As2O390%的粗白砷。粗白砷在反射炉内再升华一次,得到 As2O3含量为99%的精白砷。它是砷产品中用量最大的。中国炼锡厂是将冶炼收集的砷尘,放在电热回转窑内,间接加热至800℃,使As2O3挥发,在收尘器内回收。
  金属砷的制取 一般采用As2O3碳还原法。将白砷与焦炭混合,放入钢罐内,用电炉或其他工业炉,加热至700~800℃,使砷蒸发,冷凝回收,可得纯度超过99%的金属砷。
  制取氧化砷和金属砷的流程见图。
Image:shen02.jpg


  高纯砷的制备 半导体材料(如硅)所需的掺杂剂用砷,为99.999%的高纯砷,而化合物半导体(如砷化镓)则要求砷的纯度达到 99.9999~99.99999%。中国制备高纯砷的工艺流程为:粗砷─→氯化─→精馏─→三氯化砷氢还原。主要提纯过程是精馏。特别是采用砷填料精馏塔,可有效地除去硫和硒等难除的杂质。
  三氯化砷可在850~900℃,以氢气还原成为金属砷,其反应如下:
Image:554-01.jpg


上式在不同温度下的平衡常数为34(750℃),120(900℃),252(1000℃),431(1100℃),因此反应可进行得很完全。产出的砷蒸气在冷凝器内冷凝,控制适当的冷凝温度和氢气流量,可以制备具有金属光泽的高纯砷(99.9999~99.99999%)。
  砷毒 所有可溶砷化物都有毒。砷和硫化砷是不溶物质,毒性小,但刺激皮肤。无机砷比有机砷毒性更大,三价砷比五价砷毒性大20倍。砷毒和铅毒有相辅作用,一般这两种金属共存于同一生物中时,其毒性都会有所增加。生产中严禁用喷水来冷却含砷的热渣和把含砷废渣露天堆放。要有严格的劳动保护措施。车间内空气中的含砷量,一般规定为0.004毫克/米3。砷化氢是剧毒的气体,在制备化合物半导体如镓砷磷时,要防止砷化氢中毒。砷化氢在空气中的最大容许浓度为0.05ppm。


声母:s

字头:砷

四笔号码:1667

注音:shēn

摘要:shen

笔画:10画

部首画:05

部首:石部

释义:非金属元素,符号As。砷和砷的可溶性化合物有毒,可用以制合金、杀虫剂等。旧称砒(pī)。

部首查询:05石部


arsenic

  一种化学元素 。 化学符号 As ,原子序数 33 , 原子量74.92159,属周期系ⅤA族 。古代罗马人和希腊人都把雄黄(As2S2)称为砷 , 中国的炼丹 家则把雄黄和雌黄视为炼丹的必备药剂 。1250 年德意志 A.马格努斯用雄黄和肥皂共热,制得砷 。砷在地壳中的含量为 5×10-4%, 在自然界分布很广,大多以硫化物的形式夹杂在铜 、铅 、锡 、镍 、钴、锌、金矿中,主要砷矿有斜方砷铁矿(FeAs2)、雌黄(As2S3)、辉钴矿(CoAsS)、雄黄(As2S2)、砷黄铁矿( FeAsS )、辉砷镍矿(NiAsS)、硫砷铜矿(Cu3AsS4)等。

  砷有3种同素异形体:①灰砷 。在常温下稳定 ,是脆的晶体,有金属性,能传热和导电,密度5.727克/厘米3,在空气中不易被氧化。②黄砷。淡黄色晶体,由灰砷的蒸气迅速冷却后形成,密度2.026克/厘米3,在室温下暴露在空气中即被氧化为As4O6,比灰砷不稳定 。 ③黑砷 。将砷化氢加热而得,密度4.7克/厘米3,灰砷蒸气缓慢冷却也可得黑砷,它是无定形物质。砷的熔点817℃(2.8×106帕 ),613℃升华,在干燥的空气中稳定,在潮湿的空气中能生成黑色的氧化物薄膜,砷与水、非氧化性酸和碱不起作用,但能溶于硝酸和浓硫酸中。砷的氧化态为-3、+3 、+5 。砷的重要化合物有:①砷化氢(AsH3)是无色、有大蒜味的剧毒气体 。②砷的氧化物有As4O6和As4O10。③砷的含氧酸有亚砷酸(HAsO2)和砷酸(H3AsO4)。砷及其化合物都有剧毒 ,从古至今,砒霜(氧化砷)一直被认为是能致人死命的毒药。砷的制法为先将砷的硫化物矿氧化为氧化砷,然后再用碳还原,即可得到单质砷。高纯度的砷是半导体材料硅的掺杂剂,提纯方法是先将粗砷转变为氯化砷,再通过精馏提纯,最后用氢气将三氯化砷还原为高纯砷。砷主要用作合金添加剂,用于生产印刷用合金、黄铜、耐磨合金、耐海水腐蚀钢。高纯砷用于制造半导体硅和砷化镓。三氧化二砷和砷酸盐用作杀虫剂和木材防腐剂。也用于玻璃和媒染剂生产。


是一种化学元素,它的化学符号是As,它的原子序数是33,是一种类金属。

发现

公元317年,中国古代的炼丹家葛洪用雄黄、松脂、硝石三种物质制得到。

性状

分布

大部分海产品都含有毒性很低的五价砷;砷可以从砷黄铁矿中提炼出来。

制备

同素异形体

砷有三种同素异形体,颜色分别为黄色、黑色及灰色。

同位素

已发现的砷的同位素共有20种,包括砷68至砷87,其中只有砷75是稳定的,其他同位素都带有放射性。

用途

砷化镓是重要的半导体原料。

三氧化二砷,俗称砒霜,又称为“白砷”,是白色含有剧毒的化学物。三硫化二砷俗称雌磺,硫化亚砷俗称雄磺

外部连接


参见

  • 元素周期表
  • 同位素列表
  • 类金属
  • 氮族元素


don't speak japanese

补充

元素名称:砷

元素原子量:74.92

元素类型:非金属

发现人:马格努斯 发现年代:1250年

发现过程:

1250年,罗马的马格努斯在由雄黄与肥皂共热时得到砷。

元素描述:

有黄、灰、黑褐三种同素异形体。其中灰色晶体具有金属性,脆而硬。密度5.727克/厘米3。熔点817℃(28大气压),在613℃升华。化合价3和5。第一电离能9.81电子伏特。游离的砷是相当活泼的。在空气中加热至约200℃时,有萤光出现,于400℃时,会有一种带蓝色的火焰燃烧,并形成白色的氧化砷烟。游离元素易与氟和氮化合,在加热情况亦与大多数金属和非金属发生反应。不溶于水,溶于硝酸和王水,也能溶解于强碱,生成砷酸盐。

元素来源:

主要以硫化物矿形式存在,有雄黄(As4S4)、雌黄(As2S3)、砷黄铁矿(FeAsS)等。由三氧化二砷用碳还原而制得。

元素用途:

用于制造硬质合金;黄铜中含有微量砷时可以防止脱锌;砷的化合物可用于杀虫及医疗。砷和它的可溶性化合物都有毒。

元素辅助资料:

砷在地壳中含量并不大,但是它在自然界中到处都有。砷在地壳中有时以游离状态存在,不过主要是以硫化物矿的形式存在如雌黄(As2S3)、雄黄(As2S2)和砷黄铁矿(FeAsS)。无论何种金属硫化物矿石中都含有一定量砷的硫化物。因此人们很早就认识到砷和它的化合物。

经过分析,在我国商代时期的一些铜器中有砷,有的多达4%。铜砷合金中含砷约10%时呈现白色,有锡时含砷少一些,也可得银白色的铜。我国古代劳动人民创造了白铜。

砷的硫化物矿自古以来被用作颜料和沙虫剂、灭鼠药。硫化合物具有强烈毒性,今天砷的拉丁名称 arsenium和元素符号As正是由这一词演变而来。

1世纪希腊医生第奥斯科里底斯叙述烧砷的硫化物以制取三氧化二砷,用于医药中。三氧化二砷在我国古代文献中称为砒石或砒霜。小剂量砒霜作为药用在我国医药书籍中最早出现在公元973年宋朝人编辑的《开宝本草》中。

西方化学史学家们一致认为从砷化合物中分离出单质砷的是13世纪德国炼金家阿尔伯特·马格努斯,他是用肥皂与雌黄共同加热获得单质砷的。比中国的葛洪大概晚了900年。

到18世纪,瑞典化学家、矿物学家布兰特阐明砷和三氧化二砷以及其他砷化合物之间的关系。拉瓦锡证实了布兰特的研究成果,认为砷是一种化学元素。

砷的拉丁名称arsenicum和元素符号As来自希腊文arsenikos,原意是“强有力的”,“男子气概”,表示砷化合物在医药中的作用。

本文引用地址:http://www.worldmetal.cn/ys/show-118652-1.html

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