Készítette: Tóth Krisztián. Web: http://krissz.hu

Arzén

33
74.9216
±3, 5
As
4p3
Arzén
Alapadatok
Név, vegyjel, rendszám arzén, As, 33
Elemi sorozat félfémek
Csoport, periódus, mező 15, 4, p
Megjelenés fémes szürke
Atomtömeg 74,92160(2) g/mol
Elektronszerkezet [Ar] 3d10 4s2 4p3
Elektronok héjanként 2, 8, 18, 5
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) 5,727 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on 5,22 g/cm³
Olvadáspont 1090 K
(817 °C, 1503 °F)
Forráspont szubl. 887 K
(614 °C, 1137 °F)
Olvadáshő (gray) 24,44 kJ/mol
Párolgáshő  ? 34,76 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) 24,64 J/(mol·K)
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet romboéderes
Oxidációs állapotok ±3, 5
(enyhén savas oxid)
Elektronegativitás 2,18 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 947,0 kJ/mol
Atomsugár 115 pm
Atomsugár (számított) 114 pm
Kovalens sugár 119 pm
Van der Waals-sugár 185 pm
Egyéb jellemzők
Mágnesség nincs adat
Fajlagos ellenállás 1,68·10-8 Ω·m
Hővezetési tényező (300 K) 50,2 W/(m·K)
Young-modulus 8 GPa
Bulk modulusz 22 GPa
Mohs-keménység 3,5
Brinell-keménység 1440 HB
CAS-szám 7440-38-2

Az Arzén bővebb leírása

Arzén: (légykő; régi kohászati és gyógyszerészi neve cobaltum, nyelvújításkori magyar neve: mireny) kémiai elem, jele As, relatív atomtömege 74,9.

Tulajdonságai

Az elemi arzén szürke, fémfényű, törékeny elem, amely a hatszögű rendszerben kristályosodik. Fajlagos tömege 5,73 g/cm³, fajhője 0,083. Hevítve nem olvad meg, hanem gőzzé szublimál. Zárt edényben, nagy nyomású levegőben megolvasztható. Gőze citromsárga, jellemzően fokhagymaszagú. Gőzsűrűsége 10,2 (levegő = 1) vagy 147 (hidrogén = 1), tehát gáz halmazállapotú. Az elemi arzén négyatomos arzénmolekulák halmaza, és a nedves levegőn elég könnyen oxidálódik. Levegőben vagy oxigénben hevítve fakó kékes lánggal arzén-trioxiddá ég el. A klórral már szobahőmérsékleten is egyesül.

Felfedezése

Már a görögök is ismerték, az elemi arzént először Schröder állította elő 1694-ben oxidjából.

Előfordulása

A természetben elemi állapotában, illetve 3+ vagy 5- vegyértékű ionként fordul elő. Legfontosabb ásványai:

  • a termésarzén ásványtani neve arzénfény (Arsenglanz).
  • szulfidok:
    • realgár (As2S2),
    • auripigment (As2S3);
  • oxidok: (As2O3, As2O5).

Fémekkel és kénnel együtt számos ércben is előfordul, ezek közül gazdaságilag legjelentősebb érce az arzenopirit (FeAsS).

A földkéregben szokásos mennyisége 0,1–20 g/t; előszeretettel kötődik meg a vas ásványain (limonit, pirit).

Jogszabályban[1] előírt, „hivatalos” háttér értéke Magyarország talajaiban 10 g/t; szennyezettségi határértéke 15 g/t. Tényleges háttér értéktartományai Magyarország geokémiai nagytájain:

  • 1. nagytáj: < 2,5–19 g/t
  • 2. nagytáj: < 2,5–57 g/t
  • 3. nagytáj: 5,8–13 g/t
  • 4. nagytáj: 5,4–22 g/t

Egyes ásványvizekben (lippiki, cigelkai, roncegnoi, levicoi ásványvízben) is megtalálható mikroelemként.

A GFAJ-1 baktérium DNS-ében is található arzén.

Előállítása

Többnyire arzenopiritből állítják elő úgy, hogy azt a levegőtől elzárva erősen hevítik. Nagyon tiszta arzént az arzen-trioxid szenes redukciójával kaphatunk.

Élettani hatásai

Az arzén (As) egészen kis mennyiségekben esszenciális, de leginkább toxikus hatásai jelentősek. Az emberi szervezetnek naponta 0,012–0,025 mg arzénre van szüksége. A jóval ritkábban előforduló As(III) vegyületei sokkal mérgezőbbek, mint az As(V)-éi. Szerves vegyületei kevésbé toxikusak, mint a szervetlenek.

Főleg az emésztőrendszert, a csontvelőt és az idegrendszert károsítja (nagyobb dózisokban gyorsan ható méreg). Átlagos mennyisége az emberi szervezetben 0,05 mg/kg — a legtöbb arzént a dohányfüstből és a tengeri élőlények fogyasztásával vehetjük fel. Az ember napi átlagos arzénfogyasztását 0,01–0,3 mg közé teszik; 5–50 mg/nap fölött az arzénterhelés mérgezővé, a 100–300 mg/nap tartományban halálossá válik. Ez a mennyiség szoktatással növelhető: aki hozzászokott, napi 0,5 g arzént is elfogyaszthat anélkül, hogy egészsége akár a legcsekélyebben károsodna.

Az egyes élőlények rendkívül eltérően reagálnak az arzénterhelésre — a növények többnyire jóval érzékenyebben, mint (az édesvízi halak kivételével) az állatok. A biotranszformáció növelheti, de csökkentheti is hatását. Így például a Penicillum brevicaule egysejtű gombafaj az arzént nagyon mérgező trimetil-arzénné alakítja, viszont a meleg tengerek táplálékláncában az arzén a faunára veszélytelen arzén-betainné alakul át, és az további biotranszformáció nélkül kiürül a szervezetből. Éppen ezért a tengervízben élő halak, rákok és kagylók hihetetlenül sok — akár 10 mg/kg — arzént is képesek felhalmozni a legcsekélyebb károsodás nélkül.

Az arzénmérgezés

Az arzén a legmérgezőbb hatású félfém. Nemcsak az emberre, hanem minden magasabb rendű élőlényre nézve is mérgező. Az arzénnal kapcsolatba hozható mérgezési esetek bár megritkultak, ma is előfordulnak. A múltbeli mérgezéseket leginkább patkánymérgek, légypapíros, arzéntartalmú fukszin, de a schweinfurti vagy a Scheele-féle zölddel festett gyermekjátékok, tapéták, szövetek, sőt élelmiszerek is okozhatták. A szervezetbe jutó arzén az enzimekhez kapcsolódva befolyásolja a sejtfolyamatokat, gyomorpanaszokat, nyelőcsőfájdalmat, hányást és véres hasmenést okozva. A mérgezés megtörténte után a bőr hideg és nyirkos lesz, a vérnyomás lezuhan, ezt görcsök és kóma kialakulása követi. Az arzénmérgezés krónikus is lehet, ilyenkor hosszabb időn át fennállhat gyengeséget, fáradtságérzetet okozva. A fokozott festékanyag-képződés következtében a bőr száraz és erősen pigmentált lesz, a száj nyálkahártyája megduzzad, és végül károsodnak az idegek. Ennek következményeként szúró fájdalom, zsibbadás és átmeneti bénulások jöhetnek létre. A halált végül szívelégtelenség, a csontvelő helytelen működése vagy fertőzés okozhatja. Mérgezést egyetlen nagy dózis is okozhat a szervezetben (akut mérgezés), ilyenkor a halál egy napon belül (bizonyos esetekben néhány óra után) bekövetkezhet. Akut mérgezés esetén az arzén elsősorban a bél nyálkahártyájára hat, igen hamar tüneteket, fájdalmakat, hányingert, hányást, híg széklettel járó hasmenést, izzadást és a torokban kaparó-égő érzést okozva, melyet ájulás és halál követhet. Az arzén iránti egyéni érzékenység széles skálán változhat, egyes emberekben tolerancia alakulhat ki az arzén olyan dózisaival szemben is, mely másokat képes már megölni.

Ha a mérgezés nem volt halálos, a lábadozás akkor is igen lassú, a betegek hosszú ideig kimerültek, olykor reszketegség, szellemi gyöngeség marad vissza. Hevenyebb mérgezések során általános sorvadás következik be a szervezetben, és a mérgezést szenvedett személy hetek múlva hal meg. Jellemző, hogy az arzénmérgezésben elhunytak haláluk után összeaszódnak, kiszáradnak, mint a múmia. Ennek oka, hogy az arzén fertőtlenítő voltánál fogva a rohadást okozó lebontó baktériumokat elpusztítja. Arzénmérgezett testek boncolásakor a belekben vérhashoz hasonló erős gyulladás, valamint a szívben, a májban és a vesékben elzsírosodás észlelhető.

Mivel az arzén kémiai elem (azaz nem bomlik tovább egyszerűbb összetevőkre), a mérgezett hajában, körmében és vizeletében a vizelet analízise vagy a boncolás után az arzénnyomok kimutathatók. Akut mérgezés esetén a beteget haladéktalanul kórházba kell szállítani. Ilyenkor a gyomormosás és a folyadékpótlás életmentő lehet, azonnal Dicaptolt kell adni két vagy három napon keresztül, ezt követően pedig penicillamint mindaddig, amíg a vizelet arzénmentes nem lesz. A mérgezett személyt kezelni kell kiszáradás, sokk, tüdőödéma és májkárosodás ellen, továbbá a Dicaptol-kezelés befejezése után művesekezelés is szükséges lehet. A krónikus mérgezést szintén Dicaptollal kezelik.

Felhasználása

A gyakorlatban felhasznált arzénnek csak csekély része elemi arzén.

Gyógyászati alkalmazása

Az arzént gyógyszerként mint antidiszkratikát használják, például váltóláz, krónikus bőrbajok orvoslására. Erre a célra arzénes gyógyvizek (parádi, róncegnoi vagy levicoi vizek) is alkalmazhatók. Csontbetegségek (csontlágyulás, angolkór) és ideges görcsök (az úgynevezett vidtánc) vagy zsába ellen szintén sikerrel használják az arzént, rendesen az ún. Fowler-oldat (arzénessavas kálium-oldat) alakjában.