زرنيخ

عنصر كيميائي

الزرنيخ هو عنصر كيميائي رمزه As وعدده الذري 33؛ ويقع ضمن عناصر الدورة الرابعة وفي المجموعة الخامسة عشر (المجموعة الخامسة وفق ترقيم المجموعات الرئيسية) في الجدول الدوري، حيث يقع في المرتبة الثالثة في مجموعة النتروجين، بالتالي فهو من النكتوجينات. يصنف الزرنيخ كيميائياً ضمن أشباه الفلزات؛ وتوجد منه متآصلات (أشكال) مختلفة في الطبيعة، ولكن الشكل الأكثر شيوعاً منها وأهمية بالنسبة للصناعة هو الشكل الرمادي، لكن على العموم يندر العثور على الزرنيخ على شكل عنصر طبيعي؛ ولكن بالمقابل يدخل في تركيب العديد من المعادن، وذلك غالباً مع الكبريت في معادن الكبريتيدات.

سيلينيومزرنيخجرمانيوم
P

As

Sb
Element 1: هيدروجين (H), لا فلز
Element 2: هيليوم (He), غاز نبيل
Element 3: ليثيوم (Li), فلز قلوي
Element 4: بيريليوم (Be), فلز قلوي ترابي
Element 5: بورون (B), شبه فلز
Element 6: كربون (C), لا فلز
Element 7: نيتروجين (N), لا فلز
Element 8: أكسجين (O), لا فلز
Element 9: فلور (F), هالوجين
Element 10: نيون (Ne), غاز نبيل
Element 11: صوديوم (Na), فلز قلوي
Element 12: مغنسيوم (Mg), فلز قلوي ترابي
Element 13: ألومنيوم (Al), فلز ضعيف
Element 14: سليكون (Si), شبه فلز
Element 15: فسفور (P), لا فلز
Element 16: كبريت (S), لا فلز
Element 17: كلور (Cl), هالوجين
Element 18: آرغون (Ar), غاز نبيل
Element 19: بوتاسيوم (K), فلز قلوي
Element 20: كالسيوم (Ca), فلز قلوي ترابي
Element 21: سكانديوم (Sc), فلز انتقالي
Element 22: تيتانيوم (Ti), فلز انتقالي
Element 23: فاناديوم (V), فلز انتقالي
Element 24: كروم (Cr), فلز انتقالي
Element 25: منغنيز (Mn), فلز انتقالي
Element 26: حديد (Fe), فلز انتقالي
Element 27: كوبالت (Co), فلز انتقالي
Element 28: نيكل (Ni), فلز انتقالي
Element 29: نحاس (Cu), فلز انتقالي
Element 30: زنك (Zn), فلز انتقالي
Element 31: غاليوم (Ga), فلز ضعيف
Element 32: جرمانيوم (Ge), شبه فلز
Element 33: زرنيخ (As), شبه فلز
Element 34: سيلينيوم (Se), لا فلز
Element 35: بروم (Br), هالوجين
Element 36: كريبتون (Kr), غاز نبيل
Element 37: روبيديوم (Rb), فلز قلوي
Element 38: سترونشيوم (Sr), فلز قلوي ترابي
Element 39: إتريوم (Y), فلز انتقالي
Element 40: زركونيوم (Zr), فلز انتقالي
Element 41: نيوبيوم (Nb), فلز انتقالي
Element 42: موليبدنوم (Mo), فلز انتقالي
Element 43: تكنيشيوم (Tc), فلز انتقالي
Element 44: روثينيوم (Ru), فلز انتقالي
Element 45: روديوم (Rh), فلز انتقالي
Element 46: بالاديوم (Pd), فلز انتقالي
Element 47: فضة (Ag), فلز انتقالي
Element 48: كادميوم (Cd), فلز انتقالي
Element 49: إنديوم (In), فلز ضعيف
Element 50: قصدير (Sn), فلز ضعيف
Element 51: إثمد (Sb), شبه فلز
Element 52: تيلوريوم (Te), شبه فلز
Element 53: يود (I), هالوجين
Element 54: زينون (Xe), غاز نبيل
Element 55: سيزيوم (Cs), فلز قلوي
Element 56: باريوم (Ba), فلز قلوي ترابي
Element 57: لانثانوم (La), لانثانيدات
Element 58: سيريوم (Ce), لانثانيدات
Element 59: براسيوديميوم (Pr), لانثانيدات
Element 60: نيوديميوم (Nd), لانثانيدات
Element 61: بروميثيوم (Pm), لانثانيدات
Element 62: ساماريوم (Sm), لانثانيدات
Element 63: يوروبيوم (Eu), لانثانيدات
Element 64: غادولينيوم (Gd), لانثانيدات
Element 65: تربيوم (Tb), لانثانيدات
Element 66: ديسبروسيوم (Dy), لانثانيدات
Element 67: هولميوم (Ho), لانثانيدات
Element 68: إربيوم (Er), لانثانيدات
Element 69: ثوليوم (Tm), لانثانيدات
Element 70: إتيربيوم (Yb), لانثانيدات
Element 71: لوتيشيوم (Lu), لانثانيدات
Element 72: هافنيوم (Hf), فلز انتقالي
Element 73: تانتالوم (Ta), فلز انتقالي
Element 74: تنجستن (W), فلز انتقالي
Element 75: رينيوم (Re), فلز انتقالي
Element 76: أوزميوم (Os), فلز انتقالي
Element 77: إريديوم (Ir), فلز انتقالي
Element 78: بلاتين (Pt), فلز انتقالي
Element 79: ذهب (Au), فلز انتقالي
Element 80: زئبق (Hg), فلز انتقالي
Element 81: ثاليوم (Tl), فلز ضعيف
Element 82: رصاص (Pb), فلز ضعيف
Element 83: بزموت (Bi), فلز ضعيف
Element 84: بولونيوم (Po), شبه فلز
Element 85: أستاتين (At), هالوجين
Element 86: رادون (Rn), غاز نبيل
Element 87: فرانسيوم (Fr), فلز قلوي
Element 88: راديوم (Ra), فلز قلوي ترابي
Element 89: أكتينيوم (Ac), أكتينيدات
Element 90: ثوريوم (Th), أكتينيدات
Element 91: بروتكتينيوم (Pa), أكتينيدات
Element 92: يورانيوم (U), أكتينيدات
Element 93: نبتونيوم (Np), أكتينيدات
Element 94: بلوتونيوم (Pu), أكتينيدات
Element 95: أمريسيوم (Am), أكتينيدات
Element 96: كوريوم (Cm), أكتينيدات
Element 97: بركيليوم (Bk), أكتينيدات
Element 98: كاليفورنيوم (Cf), أكتينيدات
Element 99: أينشتاينيوم (Es), أكتينيدات
Element 100: فرميوم (Fm), أكتينيدات
Element 101: مندليفيوم (Md), أكتينيدات
Element 102: نوبليوم (No), أكتينيدات
Element 103: لورنسيوم (Lr), أكتينيدات
Element 104: رذرفورديوم (Rf), فلز انتقالي
Element 105: دوبنيوم (Db), فلز انتقالي
Element 106: سيبورغيوم (Sg), فلز انتقالي
Element 107: بوريوم (Bh), فلز انتقالي
Element 108: هاسيوم (Hs), فلز انتقالي
Element 109: مايتنريوم (Mt), فلز انتقالي
Element 110: دارمشتاتيوم (Ds), فلز انتقالي
Element 111: رونتجينيوم (Rg), فلز انتقالي
Element 112: كوبرنيسيوم (Cn), فلز انتقالي
Element 113: نيهونيوم (Nh)
Element 114: فليروفيوم (Uuq)
Element 115: موسكوفيوم (Mc)
Element 116: ليفرموريوم (Lv)
Element 117: تينيسين (Ts)
Element 118: أوغانيسون (Og)
33As
المظهر
رمادي فلزي
الخواص العامة
الاسم، العدد، الرمز زرنيخ، 33، As
تصنيف العنصر شبه فلز
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي 15، 4، p
الكتلة الذرية 74.92160 غ·مول−1
توزيع إلكتروني Ar]; 4s2 3d10 4p3]
توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ 2, 8, 18, 5 (صورة)
الخواص الفيزيائية
الطور صلب
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة) 5.727 غ·سم−3
كثافة السائل عند نقطة الانصهار 5.22 غ·سم−3
نقطة التسامي 887 ك، 615 °س، 1137 °F
نقطة ثلاثية 1090 كلفن (817°س)، 
3628 [1] كيلوباسكال
النقطة الحرجة 1673 ك، ميغاباسكال
حرارة الانصهار (grey) 24.44 كيلوجول·مول−1
حرارة التبخر 34.76 كيلوجول·مول−1
السعة الحرارية (عند 25 °س) 24.64 جول·مول−1·كلفن−1
ضغط البخار
ض (باسكال) 1 10 100 1 كيلو 10 كيلو 100 كيلو
عند د.ح. (كلفن) 553 596 646 706 781 874
الخواص الذرية
أرقام الأكسدة 5, 3, 2, 1,[2] -3
(أكاسيده حمضية ضعيفة)
الكهرسلبية 2.18 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين الأول: 947.0 كيلوجول·مول−1
الثاني: 1798 كيلوجول·مول−1
الثالث: 2735 كيلوجول·مول−1
نصف قطر ذري 119 بيكومتر
نصف قطر تساهمي 4±119 بيكومتر
نصف قطر فان دير فالس 185 بيكومتر
خواص أخرى
البنية البلورية نظام بلوري ثلاثي[3]
المغناطيسية مغناطيسية معاكسة[4]
مقاومة كهربائية 333 نانوأوم·متر (20 °س)
الناقلية الحرارية 50.2 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
معامل يونغ 8 غيغاباسكال
معامل الحجم 22 غيغاباسكال
صلادة موس 3.5
صلادة برينل 1440 ميغاباسكال
رقم CAS 7440-38-2
النظائر الأكثر ثباتاً
المقالة الرئيسية: نظائر الزرنيخ
النظائر الوفرة الطبيعية عمر النصف نمط الاضمحلال طاقة الاضمحلال MeV ناتج الاضمحلال
73As مصطنع 80.3 يوم ε - 73Ge
γ 0.05, 0.01, ت.د -
74As مصطنع 17.78 يوم ε - 74Ge
β+ 0.941 74Ge
γ 0.595, 0.634 -
β 1.35, 0.717 74Se
75As 100% 75As هو نظير مستقر وله 42 نيوترون

عرف الزرنيخ ومركباته منذ التاريخ القديم، وانتشرت المعارف المتعلقة به في مختلف الحضارات. يعد الزرنيخ من العناصر السامة، ولا يعرف له دور حيوي بالنسبة للبشر؛[5][6][7] إذ يصيب التسمم بالزرنيخ على العموم أغلب الكائنات الحية متعددة الخلايا؛ حيث يقوم هذا العنصر بدور مكسر ومطفر للكروموسومات (الصبغيات) في الجسم.[8][9]

يشيع استخدام الزرنيخ في الصناعة، وخاصة في إشابة أشباه الموصلات في الصناعات الإلكترونية؛ بالإضافة إلى استخدامه في تحضير مركب زرنيخيد الغاليوم الواسع الانتشار في مجال الكهرضوئيات؛ كما يدخل الزرنيخ في تركيب السبائك مع الرصاص؛ وفي صناعة المبيدات وفي إنتاج مستحضرات حفظ الخشب؛ إلا أن التطبيقات الأخيرة في تناقص بسبب سمية الزرنيخ ومركباته؛[10] بالإضافة إلى خطر تلوث المياه الجوفية بالزرنيخ.

التاريخعدل

 
أجرى جابر بن حيان تجارب ناجحة في فصل الزرنيخ

عرفت كبريتيدات (سلفيدات) الزرنيخ (مثل الرهج الأصفر ورهج الغار) وأكاسيده منذ القدم وكانت لها تطبيقات مختلفة.[11] كان الزرنيخ يمزج أحياناً مع البرونز خلال العصر البرونزي، مما يجعل السبيكة أكثر صلابة (وهي تعرف حالياً باسم البرونز الزرنيخي).[12][13] وصف زوسيموس من بانوبوليس حوالي 300 سنة قبل الميلاد كيفية تحميص «sandarach» (رهج الغار) للحصول على «سحابة من الزرنيخ» (ثلاثي أكسيد الزرنيخ)، والتي استحصل منها على الزرنيخ الرمادي بتفاعل اختزال.[14] وصف جابر بن حيان كيفية فصل وعزل الزرنيخ بشكل مفصل،[ْ 1] وذلك قبل سنة 815 للميلاد؛[15] كما تمكن ألبرتوس ماغنوس لاحقاً من وصف عملية فصل عنصر الزرنيخ من مركب له سنة 1250، وذلك من تسخين ثلاثي كبريتيد الزرنيخ.[16] عرف الصينيون الآثار السامة للزرنيخ، حيث وصفت موسوعة بنتساو كانغمو في القرن السادس عشر استخدام مستحضرات الزرنيخ ضمن المبيدات في حقول الأرز. لم تكن في البداية أعراض التسمم بالزرنيخ موصوفة بالدقة الكافية، لذلك انتشرت في التاريخ حالات القتل المتعمد بالزرنيخ، إلى أن طورت اختبارات الكشف، وأشهرها وأكثرها حساسية هو اختبار مارش. نظراً لشيوع استخدام الزرنيخ في العائلات المالكة للتنازع على العرش، ونظراً لسميته الشديدة وسهولة إخفائه فقد أطلق على الزرنيخ اسم «سم الملوك» وكذلك «ملك السموم».[17]

 
رمز خيميائي للزرنيخ

كان يوهان شرودر من أوائل من نشر عن هذا العنصر في العصور الحديثة، حيث نشر سنة 1649 أسلوبين للحصول على الزرنيخ.[18] كثيراً ما يعتبر سائل كاديت المدخن أول مركب عضوي فلزي جرى تحضيره بشكل مصطنع، وذلك سنة 1760 من الكيميائي لويس كلود كاديت دي غاسيكو عند قيامه بمفاعلة أسيتات البوتاسيوم مع ثلاثي أكسيد الزرنيخ.[19] منح بيرسيليوس العتصر الرمز As سنة 1814. كان أبيض الزرنيخ (أكسيد الزرنيخ) في العصر الفيكتوري مستخدماً ضمن مستحضرات التجميل، حيث كان يظن أن دعكه على البشرة يؤدي إلى تحسينها؛ كما شاع استخدام أبيض الزرنيخ في تحضير الخضب، حيث كان يضاف من أجل زيادة النصوع.[20] من الخضب الزرنيخية التي شاع استخدامها في البداية منذ اكتشافها في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر كل من أخضر باريس وأخضر شيله؛[21] ولكن مع انتشار المعارف عن سمية الزرنيخ قل انتشار استخدامها لغرض الصباغة؛ ولكن بالمقابل بدأ منذ أوخر القرن التاسع عشر استخدام الزرنيخ ومركباته في تحضير المبيدات،[22] مثل مركب زرنيخات الكالسيوم (زرنيخ الجير) وزرنيخات الرصاص الهيدروجينية (زرنيخ الرصاص)، قبل أن تطور طرق تحضر المبيدات العضوية لاحقاً، مثل DDT سنة 1942.[23][24][25]


طالع أيضاًعدل

المراجععدل

باللغة العربيةعدل

  1. ^ د. علي عبد الله الدفاع. "الرائد الأول لعلم الكيمياء: جابر بن حيان أو أبو موسى الأزدي؛ مجلة الفيصل: العدد 108". مركز الملك فيصل للبحوث والدراسات الإسلامية, 1986. مؤرشف من الأصل في 11 يوليو 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)

بلغات أجنبيةعدل

  1. ^ Gokcen, N. A (1989). "The As (arsenic) system". Bull. Alloy Phase Diagrams. 10: 11–22. doi:10.1007/BF02882166. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  2. ^ Ellis, Bobby D. (2004). "Stabilized Arsenic(I) Iodide: A Ready Source of Arsenic Iodide Fragments and a Useful Reagent for the Generation of Clusters". Inorganic Chemistry. 43: 5981. doi:10.1021/ic049281s. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); الوسيط |firstlast2= يفتقد |lastlast2= في first2 (مساعدة)
  3. ^ Arsenic, mindat.org
  4. ^ editor-in-chief, David R. Lide. (2000). "Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds". Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (الطبعة 81). CRC press. ISBN 0849304814. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)صيانة CS1: نص إضافي: قائمة المؤلفون (link)
  5. ^ Anke M. Arsenic. In: Mertz W. ed., Trace elements in human and Animal Nutrition, 5th ed. Orlando, FL: Academic Press, 1986, 347–372
  6. ^ Uthus, Eric O. (1992). "Evidence for arsenic essentiality". Environmental Geochemistry and Health. 14 (2): 55–58. doi:10.1007/BF01783629. PMID 24197927. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  7. ^ Uthus E.O., Arsenic essentiality and factors affecting its importance. In: Chappell W.R, Abernathy C.O, Cothern C.R. eds., Arsenic Exposure and Health. Northwood, UK: Science and Technology Letters, 1994, 199–208.
  8. ^ Jorma Maeki-Paakkanen, Päivi Kurttio, Anna Paldy, Juha Pekkanen: Association between the clastogenic effect in peripheral lymphocytes and human exposure to arsenic through drinking water. (PDF) In: Environmental and Molecular Mutagenesis. 32, Nr. 4, 1998, S. 301–313. نسخة محفوظة 20 سبتمبر 2018 على موقع واي باك مشين.
  9. ^ Oyeronke A. Odunola, Aliyu Muhammad, Ahsana D. Farooq, Kourosh Dalvandi, Huma Rasheed, Muhammad I. Choudhary, Ochuko L. Erukainure: Comparative assessment of redox-sensitive biomarkers due to acacia honey and sodium arsenite administration in vivo. In: Mediterranean Journal of Nutrition and Metabolism. 6, Nr. 2, 2013, S. 119–126, doi:10.1007/s12349-013-0127-1.
  10. ^ Grund, Sabina C.; Hanusch, Kunibert; Wolf, Hans Uwe (2005), "Arsenic and Arsenic Compounds", موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية, فاينهايم: وايلي-في سي إتش, doi:10.1002/14356007.a03_113.pub2 الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); الوسيط |separator= تم تجاهله (مساعدة)CS1 maint: ref=harv (link)
  11. ^ Bentley, Ronald; Chasteen, Thomas G. (2002). "Arsenic Curiosa and Humanity". The Chemical Educator. 7 (2): 51–60. doi:10.1007/s00897020539a. مؤرشف من الأصل في 8 مايو 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  12. ^ Lechtman, H. (1996). "Arsenic Bronze: Dirty Copper or Chosen Alloy? A View from the Americas". Journal of Field Archaeology. 23 (4): 477–514. doi:10.2307/530550. JSTOR 530550. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  13. ^ Charles, J. A. (1967). "Early Arsenical Bronzes—A Metallurgical View". American Journal of Archaeology. 71 (1): 21–26. doi:10.2307/501586. JSTOR 501586. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  14. ^ Holmyard John Eric (2007). Makers of Chemistry. Read Books. ISBN 978-1-4067-3275-7. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  15. ^ George Sarton, Introduction to the History of Science (I. From Homer to Omar Khayyam) 1927.
  16. ^ Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford: Oxford University Press. صفحات 43, 513, 529. ISBN 978-0-19-850341-5. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  17. ^ Vahidnia, A.; Van Der Voet, G. B.; De Wolff, F. A. (2007). "Arsenic neurotoxicity – a review". Human & Experimental Toxicology. 26 (10): 823–32. doi:10.1177/0960327107084539. PMID 18025055. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  18. ^ (Comte), Antoine-François de Fourcroy (1804). A general system of chemical knowledge, and its application to the phenomena of nature and art. صفحات 84–. مؤرشف من الأصل في 11 يوليو 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  19. ^ Seyferth, Dietmar (2001). "Cadet's Fuming Arsenical Liquid and the Cacodyl Compounds of Bunsen". Organometallics. 20 (8): 1488–1498. doi:10.1021/om0101947. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  20. ^ Hawksley, Lucinda (2016). Bitten by Witch Fever: Wallpaper & Arsenic in the Victorian Home. New York: Thames & Hudson. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  21. ^ Lanman, Susan W. (2000). "Colour in the Garden: 'Malignant Magenta'". Garden History. 28 (2): 209–221. doi:10.2307/1587270. JSTOR 1587270. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  22. ^ Holton, E. C. (1926). "Insecticides and Fungicides". Industrial & Engineering Chemistry. 18 (9): 931–933. doi:10.1021/ie50201a018. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  23. ^ Murphy, E. A.; Aucott, M. (1998). "An assessment of the amounts of arsenical pesticides used historically in a geographical area". Science of the Total Environment. 218 (2–3): 89–101. Bibcode:1998ScTEn.218...89M. doi:10.1016/S0048-9697(98)00180-6. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  24. ^ Marlatt, C. L. (1897). Important Insecticides: Directions for Their Preparation and Use. U.S. Department of Agriculture. صفحة 5. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  25. ^ Kassinger, Ruth (20 April 2010). Paradise Under Glass: An Amateur Creates a Conservatory Garden. ISBN 978-0-06-199130-1. مؤرشف من الأصل في 13 مايو 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)