आर्सेनिक: इतिहास, संरचना, गुण, उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

आर्सेनिक एक semimetal या समूह में 15 या आवर्त सारणी की वीए से संबंधित semimetal है। यह रासायनिक प्रतीक के रूप में दर्शाया गया है, और इसकी परमाणु संख्या 33 है। यह तीन अलॉट्रोपिक रूपों में पाया जा सकता है: पीला, काला और ग्रे; उत्तरार्द्ध औद्योगिक महत्व वाला एकमात्र है।

ग्रे आर्सेनिक एक भंगुर, धातु-दिखने वाला ठोस है, जिसमें एक फौलादी, क्रिस्टलीय रंग (नीचे की छवि) है। यह हवा के संपर्क में आने पर अपनी चमक खो देता है, जिससे आर्सेन ऑक्साइड बनता है (जैसा कि ₂ ओ ₃), जो गर्म होने पर लहसुन की गंध का उत्सर्जन करता है। दूसरी ओर, इसके पीले और काले अलॉट्रोप क्रमशः आणविक और अनाकार हैं।

धात्विक आर्सेनिक। स्रोत: रासायनिक तत्वों की हाई-रेज छवियां

कई खनिजों से जुड़ी पृथ्वी की पपड़ी में आर्सेनिक पाया जाता है। केवल एक छोटा सा अनुपात देशी राज्य में पाया जाता है, हालांकि एंटीमनी और चांदी के साथ जुड़ा हुआ है।

सबसे आम खनिजों में, जिनमें आर्सेनिक पाया जाता है, निम्नलिखित हैं: रियलगर (₄ एस _{4 के} रूप में), ऑर्पीमेंट (₂ एस _{3 के रूप में}), लैलिंगाइट (FeAs ₂) और एनर्जाइट (Cu ₃ AsS ₄)। आर्सेनिक को लेड, कॉपर, कोबाल्ट और गोल्ड जैसी धातुओं को गलाने के उप-उत्पाद के रूप में भी प्राप्त किया जाता है।

आर्सेनिक यौगिक विषैले होते हैं, खासकर आर्सेन (AsH ₃)। हालांकि, आर्सेनिक में कई औद्योगिक अनुप्रयोग हैं, जिनमें लीड के साथ मिश्र धातु शामिल है, मोटर वाहन बैटरी के निर्माण में उपयोग किया जाता है, और इलेक्ट्रॉनिक्स में विभिन्न उपयोगों के साथ गैलियम के साथ मिश्र धातु।

इसकी खोज का इतिहास

'आर्सेनिक' नाम लैटिन आर्सेनिकम और ग्रीक आर्सेनिकॉन से आता है, जो पीले रंग के ऑर्पीमेंट का जिक्र करता है, जो कीमियागर द्वारा आर्सेनिक के उपयोग का मुख्य रूप था।

आर्सेनिक, एक रासायनिक तत्व के रूप में पहचाने जाने से बहुत पहले, अपने यौगिकों के रूप में जाना और इस्तेमाल किया जाता था। उदाहरण के लिए, ईसा पूर्व 4 वीं शताब्दी में अरस्तू ने चंदन के बारे में लिखा था, एक पदार्थ जो अब आर्सेनिक सल्फाइड माना जाता है।

प्लिनी द एल्डर और Pedanius Discórides, 1 शताब्दी में, वर्णित हरताल, के रूप में से मिलकर एक खनिज ₂ एस ₃ । 11 वीं शताब्दी में, आर्सेनिक की तीन प्रजातियों को मान्यता दी गई थी: सफेद (₄ ओ _{4 के रूप में}), पीली (₂ एस _{3 के रूप में}) और लाल (₄ एस _{4 के रूप में})।

एक शुद्ध तत्व के रूप में आर्सेनिक पहली बार अल्बर्टस मैग्नस (1250) द्वारा देखा गया था। मैग्नस ने आर्सेनिक सल्फाइड को साबुन से गर्म कर दिया, जिससे छवि में भूरे रंग के अलॉट्रोप के समान एक पदार्थ का आभास हुआ। हालांकि, उनके अलगाव की पहली प्रामाणिक रिपोर्ट 1649 में जोहान श्रोएडर, एक जर्मन फार्मासिस्ट द्वारा प्रकाशित की गई थी।

श्रोएडर ने अपने ऑक्साइड को लकड़ी का कोयला के साथ गर्म करके आर्सेनिक तैयार किया। इसके बाद, निकोलस लेमेरी ने आर्सेनिक ऑक्साइड, साबुन और पोटाश के मिश्रण को गर्म करके इसका उत्पादन किया। 18 वीं शताब्दी में, इस तत्व को अंततः अर्ध-धातु के रूप में मान्यता दी गई थी।

आर्सेनिक की संरचना

आर्सेनिक आइसोमॉर्फिक है एंटीमनी के लिए; यही है, वे संरचनात्मक रूप से समान हैं, केवल उनके परमाणुओं के आकार में भिन्न हैं। प्रत्येक आर्सेनिक परमाणु तीन अस-सहसंयोजक बंध बनाता है, इस तरह से वे ₆ इकाइयों के रूप में "झुर्रीदार या खड़ी" हेक्सागोनल को जन्म देते हैं, क्योंकि अस परमाणुओं का संकरण ^{3 है} ।

फिर जैसे ही ₆ इकाइयाँ आर्सेनिक की खड़ी परतों को जन्म देती हैं, जो एक दूसरे के साथ कमज़ोर होती हैं। उनके अंतर-आणविक बलों के परिणामस्वरूप, उनके परमाणु द्रव्यमानों के ऊपर निर्भर करते हुए, rhombohedral ग्रे आर्सेनिक क्रिस्टल ठोस को एक नाजुक और भंगुर बनावट देते हैं।

संभवतः आर्सेनिक की मुक्त जोड़ी इलेक्ट्रॉनों के प्रतिकर्षण के कारण, समानांतर परतों के बीच बनाई गई ₆ इकाइयाँ एक परिपूर्ण लेकिन विकृत ऑक्टाहेड्रोन को परिभाषित नहीं करती हैं:

ग्रे आर्सेनिक की क्रिस्टल संरचना। स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

ध्यान दें कि काले क्षेत्र दो खड़ी परतों के बीच अंतरिक्ष में विकृत विमान को खींचते हैं। इसी तरह, नीचे की परत में नीले रंग के गोले होते हैं, जो काले रंग के गोले के साथ मिलकर खंड की शुरुआत में बताई गई ₆ इकाई बनाते हैं ।

संरचना व्यवस्थित रूप से दिखती है, पंक्तियां ऊपर और नीचे जाती हैं, और इसलिए यह क्रिस्टलीय है। हालांकि, यह अलग-अलग तरीकों से निचोड़ा हुआ गोलाकार हो सकता है। जब भूरा आर्सेनिक अनाकार हो जाता है, तो यह अर्धचालक बन जाता है।

पीला आर्सेनिक

पीला आर्सेनिक, इस तत्व का सबसे जहरीला अलॉट्रोप, एक शुद्ध आणविक ठोस है। इसमें कमजोर फैलाव बलों के कारण As अणु ₄ इकाइयां शामिल हैं, जो उन्हें अस्थिर करने से नहीं रोकती हैं।

काली आर्सेनिक

काली आर्सेनिक अनाकार है; लेकिन यह नहीं है कि ग्रे एलॉट्रोप कैसे हो सकता है। इसकी संरचना केवल वर्णित एक के समान है, इस अंतर के साथ कि इसके ₆ यूनिट विमानों में बड़े क्षेत्र और विकार के विभिन्न पैटर्न हैं।

इलेक्ट्रोनिक विन्यास

3 डी ¹⁰ 4 जी ² 4 पी ³

इसमें स्तर 3 के सभी ऑर्बिटल्स भरे हुए हैं। यह विभिन्न रासायनिक संकरणों के माध्यम से 4S और 4p ऑर्बिटल्स (साथ ही 4d) का उपयोग करके बांड बनाता है।

गुण

आणविक वजन

74.922 ग्राम / मोल

भौतिक वर्णन

ग्रे आर्सेनिक एक धातुई उपस्थिति और भंगुर स्थिरता के साथ एक ठोस ठोस है।

रंग

तीन एलोट्रोपिक रूप, पीला (अल्फा), काला (बीटा), और ग्रे (गामा)।

गंध

शौचालय

स्वाद

को फीका

गलनांक

1,090 K 35.8 एटीएम (आर्सेनिक का ट्रिपल पॉइंट) पर।

सामान्य दबाव में इसका कोई गलनांक नहीं होता है, क्योंकि यह 887 के noएम no को दर्शाता है।

घनत्व

-ग्रे आर्सेनिक: 5.73 ग्राम / सेमी ³ ।

-एलो आर्सेनिक: 1.97 ग्राम / सेमी ³ ।

जल में घुलनशीलता

अघुलनशील

परमाणु रेडियो

139 बजे

परमाणु आयतन

13.1 सेमी ³ / मोल

सहसंयोजक त्रिज्या

दोपहर 120 बजे

विशिष्ट ताप

20 ° C पर 0.328 J / gmol

वाष्पीकरण ताप

32.4 kJ / मोल

वैद्युतीयऋणात्मकता

2.18 पॉलिंग पैमाने पर

आयनीकरण ऊर्जा

पहला आयनीकरण ऊर्जा 946.2 kJ / mol

ऑक्सीकरण की स्थिति

-3, +3, +5

स्थिरता

मौलिक आर्सेनिक शुष्क हवा में स्थिर है, लेकिन आर्द्र हवा के संपर्क में आने पर यह कांस्य-पीली परत के साथ लेपित हो जाता है जो आर्सेनिक ऑक्साइड की एक काली परत बन सकती है (जैसा कि ₂ ओ ₃)।

सड़न

जब आर्सेनिक को अपघटन के लिए गर्म किया जाता है, तो यह अस ₂ ओ _{3 के} एक सफेद धुएं का उत्सर्जन करता है । यह प्रक्रिया खतरनाक है क्योंकि एक बहुत ही जहरीली गैस arsine को भी छोड़ा जा सकता है।

ऑटो इग्निशन

180 ºC है

कठोरता

मोह कठोरता कठोरता पर 3.5।

जेट

यह ठंडा सल्फ्यूरिक एसिड या केंद्रित हाइड्रोक्लोरिक एसिड द्वारा हमला नहीं किया जाता है। आर्सेनिक एसिड और आर्सेनिक एसिड बनाने वाले गर्म नाइट्रिक एसिड या सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है।

जब ग्रे आर्सेनिक को गर्म करके गर्म किया जाता है, और वाष्प को तेजी से ठंडा किया जाता है, तो पीले आर्सेनिक का निर्माण होता है। यह ग्रेविश रूप में लौटता है, जब पराबैंगनी प्रकाश के अधीन होता है।

अनुप्रयोग

मिश्र

आर्सेनिक की एक छोटी मात्रा में सीसा मिलाया जाता है, इसके मिश्र धातुओं को केबल के लेप में, और कार की बैटरी के निर्माण में उपयोग करने के लिए पर्याप्त कठोर बनाता है।

पीतल, तांबे और जस्ता के मिश्र धातु के लिए आर्सेनिक के अलावा, जंग के प्रतिरोध को बढ़ाता है। दूसरी ओर, यह पीतल में जिंक की कमी को ठीक करता है या कम करता है, जिससे इसके उपयोगी जीवन में वृद्धि होती है।

इलेक्ट्रानिक्स

शुद्ध आर्सेनिक का उपयोग सेमीकंडक्टर तकनीक में किया जाता है जहां इसका उपयोग गैलियम और जर्मेनियम के साथ-साथ गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) के रूप में किया जाता है, जो कि सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला सेमीकंडक्टर दूसरा है।

GaAs का एक सीधा बैंड गैप है, जिसका उपयोग डायोड, लेजर और एलईडी विनिर्माण में किया जा सकता है। गैलियम आर्सेनाइड के अलावा अन्य आर्सेनाइड भी हैं, जैसे इंडियम आर्सेनाइड और एल्यूमीनियम आर्सेनाइड, जो III-V अर्धचालक भी हैं।

इस बीच, कैडमियम आर्सेनाइड एक प्रकार II-IV सेमीकंडक्टर है। अर्धचालक डोपिंग में अर्सिन का उपयोग किया गया है।

कृषि और लकड़ी संरक्षण

अधिकांश अनुप्रयोगों को उनकी उच्च विषाक्तता और उनके यौगिकों के कारण परिमार्जन किया गया है। चूंकि ₂ O ₃ का उपयोग कीटनाशक के रूप में किया गया है, जबकि As ₂ O ₅ हर्बीसाइड्स और कीटनाशकों में एक घटक है।

आर्सेनिक एसिड (H ₃ AsO ₄) और कैल्शियम आर्सेनेट और लेड आर्सेनेट जैसे लवणों का उपयोग मिट्टी और कीटों को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। यह आर्सेनिक के साथ पर्यावरणीय प्रदूषण का खतरा पैदा करता है।

20 वीं सदी की पहली छमाही तक फलों के पेड़ों पर कीटनाशक के रूप में लेड आर्सेनेट का इस्तेमाल किया गया था। लेकिन इसकी विषाक्तता के कारण, इसे सोडियम मेथिलरसेनेट द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था, जो 2013 के बाद से उसी कारण से इस्तेमाल किया जाना बंद हो गया।

औषधीय

20 वीं शताब्दी तक, इसके कई यौगिकों का उपयोग दवाओं के रूप में किया गया था। उदाहरण के लिए, Arsphenamine और neolsalvarsan का उपयोग सिफिलिस और ट्रिपैनोसोमियासिस के उपचार में किया गया है।

2000 में, एस ₂ ओ ₃, एक अत्यधिक विषैले यौगिक का उपयोग, सभी ट्रांस-रेटिनोइक एसिड के लिए तीव्र प्रोमायलोसाइटिक ल्यूकेमिया के उपचार में अनुमोदित किया गया था । हाल ही में, रेडियोधर्मी आइसोटोप ^{74 के} रूप में ट्यूमर स्थानीयकरण के लिए इस्तेमाल किया गया था।

आइसोटोप ¹²⁴ I के साथ प्राप्त लोगों की तुलना में अच्छी छवियों को स्पष्ट करता है, क्योंकि आयोडीन को थायरॉयड में ले जाया जाता है और संकेत में शोर पैदा करता है।

अन्य उपयोग

पोल्ट्री और सुअर के उत्पादन में फ़ीड योज्य के रूप में अतीत में आर्सेनिक का उपयोग किया जाता था।

एथिलीन ऑक्साइड के निर्माण में उत्प्रेरक के रूप में इसका उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग आतिशबाजी और कमाना में भी किया जाता है। आर्सेनस ऑक्साइड का उपयोग कांच के निर्माण में एक डिकॉइज़राइज़र के रूप में किया जाता है।

यह कहा स्थित है?

आर्सेनिक थोड़ी मात्रा में एक प्राथमिक अवस्था में पाया जा सकता है, जिसमें उच्च स्तर की शुद्धता होती है। यह कई यौगिकों में मौजूद है, जैसे: सल्फ़ाइड, आर्सेनसाइड और सल्फोअरेनेसाइड।

यह कई खनिजों में भी पाया जाता है, जिनमें शामिल हैं: आर्सेनोपाइराइट (FeSAs), लेलिंगाइट (FeAs ₂), enargite (Cu ₃ AsS ₄), ऑर्पेंट (As ₂ S ₃) और realgar (As ₄ S ₄)।

यह कैसे प्राप्त किया जाता है?

हवा की अनुपस्थिति में आर्सेनोपाइराइट को 650-700opC तक गर्म किया जाता है। आर्सेनिक वाष्पित हो जाता है, जिससे लोहे के सल्फाइड (FeS) एक अवशेष के रूप में निकल जाता है। इस प्रक्रिया के दौरान, आर्सेनिक ऑक्सीजन के रूप में बांधने के लिए बांधता है ओ _{4 6}, "सफेद आर्सेनिक" के रूप में जाना जाता है।

जैसा कि ₄ ओ _{6 के रूप} में संशोधित किया गया है ₂ ओ _{3 के रूप में}, जिनमें से वाष्प एकत्र किए जाते हैं और ईंट कक्षों के एक समूह में संघनित होते हैं, उच्च बनाने की क्रिया द्वारा आर्सेनिक को शुद्ध करते हैं।

अधिकांश आर्सेनिक का उत्पादन As ₂ O ₃ की गठित धूल की कार्बन कमी से होता है ।

संदर्भ

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