عنصر الزرنيخ

عنصر الزرنيخ
لمداواة الالتهابات. وقد اكتشف بطرس أوبونوس Petrus Opunus سُمية الزرنيخ. وكاد ملك فرنسا شارل الرابع أن يقتل عام 1384 بثلاثي أكسيد الزرنيخ As2O3. ولا تزال تتردد شائعة الموت البطيء لنابوليون بونابرت بالزرنيخ عام 1821.
وتبلغ نسبة الزرنيح نحو 6×10-4% في الطبيعة وهي غير اقتصادية لأنها متبعثرة في كل مكان. من خامات الزرنيخ المهمة: بيريت الزرنيخ FeAsS، بيريت زرنيخي FeAs2، كبريت الزرنيخ As2S3، رباعي كبريت الزرنيخ AsS، زرنيخ صاف.
استحصاله
يتم الحصول على الزرنيخ من النواتج الثانوية لعمليات تعدين خامات زرنيخية. وهذه النواتج الثانوية هي من النوع الكبريتي، تحتوي على أقل من 1% ولا تتجاوز 10% زرنيخ وفيها بيريت FeS2 بشكل رئيس.
تحتوي خامة معدن النحاس enargite 3Cu2S.As2S3على زرنيح مرتبط بمعظم النحاس. وفي الفيليبين توجد خامة معدنية تعرف بـ lepanto يعطي تعويمها منتجاً يحتوي على النسب التقريبية الآتية: S 32% ، Cu 28% ،As 9% .
وهناك خامات للمعادن الثمينة تحتوي على الذهب والفضة مع FeAsS ومع FeAs2. وفي هذه الحالة لا يرتبط العنصر الثمين كالذهب أو الفضة مباشرة مع الزرنيخ.
ويستحصل الزرنيخ تقنياً بتحميص (التسخين بمعزل عن الهواء) FeAsS أو FeAs2 إلى الدرجة 650ـ700 ْس في أنابيب فخارية فيتصاعد الزرنيخ ومن ثم يتكاثف في أوعية استقبال باردة تبعاً للمعادلتين الآتيتين:

ويمكن الحصول على الزرنيخ من As2O3 ومن As2S3 ومن عمليات استحصال الرصاص والنحاس من الخامات. ويعطي تسخين FeAsS مع الأكسجين As2O3 تبعاً للتفاعل الآتي:
ويرجع As2O3 بالكربون المنشَّط activated carbon في المجال 700ـ800 ْس تبعاً للتفاعل الآتي:
يحصل على زرنيخ نقاوته عالية جداً لاستخدامه في تكنولوجيا أنصاف النواقل من هدريد الزرنيخ تبعاً للتفاعل الآتي في الدرجة 600 ْس حيث يتفكك إلى هدروجين وزرنيخ نقي:

خواص الزرنيخ الفيزيائية
رمزه As والعدد الذري (رقم العنصر): 33 والكتلة الذرية: 74.9216 والترتيب الالكتروني للذرة: [Ar]3d10 4s24p3.
أنصاف أقطار: الذرة 1.2أنغستروم والشاردة 2.22(AS3-) أ والشاردة 0.69(AS3+)أ .
الكتلة الحجمية: 5.780غ/سم3، درجة الانصهار (الزرنيخ الرمادي): 718 ْ س (والضغط 27.5 بار)، درجة الغليان (تصعيد الزرنيخ الرمادي): 616 ْس، الكهرسلبية: 2.2 وفقاً لـ A.L.Allred وE.G.Rochow،

حيث: Ω-1==S. يرمز S إلى Siemens و Ω إلى Ohm.
للزرنيخ الأشكال المختلفة (modifications) الآتية:

الزرنيخ الرمادي أكثر أنواع الزرنيخ استقراراً و بلوراته رمادية فولاذية اللون لماعة، وناقليته للتيار الكهربائي أقل بنحو عشرين مرة من ناقلية النحاس، بلوراته هشة تسحق بسهولة.
ويعطي الشكل (2) بنية الزرنيخ الرمادي Asn.

أ ـ ترتيب ذرات الزرنيخ في طبقة من الشبكة البلوري ب ـ مقطع من طبقة الزرنيخ
خواص الزرنيخ الكيمياوية، أهم مركباته واستعمالاتها
يحترق الزرنيخ في الهواء برائحة الثوم مشكلاً الأكسيد As2O3، وبشكل مماثل يتفاعل مع العناصر الأخرى. يتفاعل مع الفلور والكلور من دون تسخين معطياً AsCl3 و AsF3 مع ظهور شرارة نار. ويعطي Asمع الأحماض المؤكسدة (حمض الآزوت المركز HNO3 والماء الملكي HNO3+3HCl) حمض الزرنيخ H3AsO4، ومع الأحماض الأقل أكسدة (حمض آزوت ممدد وحمض كبريت مركز) يعطي حمض الزرنيخي H3AsO3.
ويعطي As مع مصهور هدروكسيدات المعادن القلوية Me (عناصر الفصيلة الرئيسة الأولى) أملاح الزرنيخيت (arsenite) تبعاً للتفاعل:
إن حمض الزرنيخي غير معروف بمعزل عن الماء. وبتبخير المحلول المائي للأكسيد As2O3 لا ينفصل الأكسيد As2O3 بل يتبلور على شكل مكعب صيغته As4O6. لكن حمض الزرنيخ معروف بمعزل عن الماء وصيغته هي H3AsO4. 0.5H2O (درجة الانصهار: 36.14ْس). ويُحضَّر من تفاعل As2O3 وحمض الآزوت المركز:
ويحضر الأكسيد As2O5 من H3AsO4 بتسخينه لدرجة 300 ْس تبعاً للتفاعل
من مركبات الزرنيخ المهمة:
2ـ(chlorovinyldichloroarsine) ClCH=CHAsCl2 :lewisit مادة قتالية سائلة سامة ومهيجة.
(arsphenamine hydrochloride) salvarsan مادة اكتشفهـا (1908 ) Ehrlich ، اسـتخدمت فـي علاج مرض الزهـري (داء الأفـرنجي) syphillis، صيغتها As2(C6H3OHNH2)2.2HCl واسمها العلمي هو: 3 diamino-4-
dihydroxylarsenobenzene.ـ وقد تراجع استخدام هذه المادة أمام المضادات الحيوية antibiotics من مجموعة البينيسيلات penicillins.
ثلاثي كلوريد الزرنيخ AsCl3: سائل زيتي يستخدم في الصناعات الدوائية، وصناعة المواد القتالية وفي السيراميك.
هدريد الزرنيخ arsine AsH3 : غاز له رائحة الثوم ويستخدم مادة قتالية.
وتستخدم أملاح حمض الزرنيخيت H3AsO3 في المجالات الآتية: مكافحة الحشرات والأعشاب الضارة ومواد حافظة للفرو والجلد وجميع هذه الأملاح أشد سمية من الزرنيخات.
الزرنيخات أي أملاح حمض الزرنيخ H3AsO4 مواد تستخدم في الصناعات الدوائية وفي صناعة مواد مكافحة الحشرات وفي صناعة الجلود وألوان الطباعة.
ويضاف أكسيد الزرنيخ As2O3 إلى مصهور الزجاج لطرد فقاعات الأكسجين الناتجة من تفكك النترات، فهو يربط O2 في المجال 1025ـ1230 ْس ويفقده بالتسخين في تفاعل عكوس عند الدرجة 1230 ْس.
ويستخدم As2O3 أيضاً في مكافحة الحشرات، وتضاءل استخدامه بوصفه مادة تلوين كما هي الحال في أخضر شفاينفورت [Cu (CH3COO)2.3Cu (AsO2)2] Schweinfurt.
استعمالاته

يستخدم عنصر الزرنيخ بشكل رئيسي في أنصاف النواقل. فإذا طعّمت به شبكة الجرمانيوم يتكوّن نصف ناقل من نوع السالب (negative) n لأن الزرنيخ يقدم إلكترونات متحركة في شبكة الجرمانيوم كما في الشكل (2). فالجرمانيوم رباعي التكافؤ والزرنيخ خماسي التكافؤ لهذا يتحرر الإلكترون من الزرنيخ
سمية الزرنيخ ومركباته
الزرنيخ النقي غير سام ولكن سميته كعنصر تعود إلى شائبة As2O3. وإن As2O5 أقل سمية من As2O3 إلا أنه خطير نظراً لإمكانية احتوائه على As2O3. شاردة الزرنيخيت قادرة على تحريض تشكل الدم والقضاء على فقره.
إن الزرنيخ الثلاثي ( AS3+, AS3- ) أكثر سمية من الزرنيخ الخماسي (AS5+).
ويحدث التسمم الخطير بالزرنيخ عند تناول نحو 100مغ. وتظهر أعراضه بعد تناول وجبة طعام جيدة بنحو 12ساعة بسبب تأخر عملية تمثله لأن الكبد لم يعد قادراً على طرحه فيؤدي ذلك إلى الموت بعد نحو 36ـ96 ساعة. ويوجد في جسم إنسان وزنه 70كغ نحو 10مغ زرنيخ. و يطرح الكبد فائض الزرنيخ من المواد الغذائية (من الحيوانات المائية) على نحو مركب ثاني المثيل (CH3)2AsO2H مع البول. إن الغذاء الخالي من الزرنيخ يوقف نمو الجرابيع والدجاج.
تحيط الكواشف المخلبية بالشوارد المعدنية وتثبتها، وبالتالي تصبح الشوارد المعدنية غير قادرة على مهاجمة الجزيئات الحيوية في الجسم الحي، وإذا حدث ارتباط بين الشوارد المعدنية والجزيئات الحيوية تحرر الكواشفُ المخلبيةُ بعد إضافتها الجزيئات الحيوية لأن ارتباطها بالشوارد المعدنية هو الأقوى. ويلي ذلك طرح المعقدات المخلبية المتشكلـة بين الكواشف المخلبيـة والشوارد المعدنيـة السامة. وفي هذا المجال من المعالجات على أساس المعقدات المخلبية يُعرف المركب 2,3-dimercaptopropanol المعروف بـ British Anti Lewisit (BAL) والذي يستخدم ضد المادة القتالية المعروفة باسم (ClCH=CHAsCl2) Lewisit و يفضل اليوم استخدام (DMPS) 2,3-dimercaptopropanalsulfonic acid وهو ملح الصوديوم، الذي ينحل في الماء بصورة أفضل مما يسهل العمل الإنزيمي للحويصلة الصفراوية. ومن المواد (الأدوية) المستخدمة في المعالجة بالمعقدات المخلبية، يُذكر على سبيل المثال لا الحصر، (EDTA) ethylenediaminetertaacetic acid وpenicillamine (الشكل ـ3)
منير البيطار

» عنصر الزرنيخ
» الزرنيخ......arsen
» بحث عن عنصر الكربون
» : عنصر الصوديوم
» عنصر المغنيسيوم