الزرنيخ

زرنيخ

Arsenic - Arsenic

الزرنيخ

الزرنيخ    arsenic  اكتشفه الكيميائي ألبيرتوس ماغنوس (1191ـ1280) Albertus Magnus، وكان أبقراط Hippocrates في القرن الرابع قبل الميلاد (460ـ377ق.م). يستخدم كبريت الزرنيخ realgar As₄S₄ 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(AS^3-) 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،

كمون التشرد الأول
الإلفة الالكترونية
الناقلية الكهربائية

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.

الشكل (2) 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

الشكل (2)

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⁺, AS^3- ) 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.

شاردة  ethylenediaminetetraacetate الشكل (3) بعض جزئيات المرتبطات ligand molecules المستخدمة في المعالجة بالمعقدات المخلبية Chelate complex therapy

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

ـ فيليب ماتيو، الكيمياء المتقدمة، ترجمة هيام بيرقدار (المنظمة العربية للتربية والثقافة والعلوم 2000م).

- Cotton & Wilkinson, Adranced Inorganigc Chemistry (Interscience Publishers 1962).

- Robert H.Drisbach, Handbook of Poisioning (Lange Medical Publications 1963).

التصنيف : الكيمياء و الفيزياء

النوع : علوم

المجلد: المجلد العاشر

رقم الصفحة ضمن المجلد : 350

آخر أخبار الهيئة :

معجم المصطلحات

الأطلس الجغرافي

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية