砷
arsenic
元素符號(hào)As，又名砒，灰色半金屬。在元素周期表中屬ⅤA族，原子序數(shù)33，原子量74.9216。砷有多種同素異形體，室溫下最穩(wěn)定的形態(tài)是灰砷，屬體心立方晶體。常見化合價(jià)為＋3、＋5和－3。
公元前四世紀(jì)希臘人亞里士多德 (Aristotle)的著作中已提到可能是雄黃的物質(zhì)，稱之為arsenikon,希臘文arsen為強(qiáng)烈的意思,說(shuō)明當(dāng)時(shí)的希臘人已知砷化物的強(qiáng)烈毒性。拉丁文arsenium和 arsenic正是由這一詞演變而來(lái)。中國(guó)古代文獻(xiàn)中稱劇毒的三氧化二砷為砒石,砒字來(lái)源于“貔”，是古書上說(shuō)的一種兇猛的野獸。1250年,歐洲的馬格努斯(A.Magnus)用硫化砷與肥皂一起加熱，首次制得元素砷。
砷在自然界的分布很廣，大多以硫化物形式夾雜在銅、鉛、錫、鎳、鈷、鋅、金等礦中。常見的含砷礦物有斜方砷鐵礦(FeAs2),雌黃(As2S3),輝鈷礦(CoAsS),雄黃(AsS)，砷黃鐵礦(又稱毒砂FeAsS),輝砷鎳礦(NiAsS)，硫砷銅礦(Cu3AsS4)等。砷的主要來(lái)源是冶煉金屬硫化物礦時(shí)的副產(chǎn)品。中國(guó)湖南、廣西、云南等省區(qū)均有三氧化二砷的生產(chǎn)。
性質(zhì)和用途 砷在空氣中加熱至200℃時(shí),出現(xiàn)明顯的磷光,溫度更高(400℃)時(shí)燃燒,呈藍(lán)色火焰,形成三氧化二砷(As2O3)煙霧，并放出持久的大蒜味。砷在613℃時(shí)升華。金屬砷不溶于水，但溶于硝酸和熱硫酸中。
金屬砷主要用作合金添加劑，例如用于生產(chǎn)印刷用合金、黃銅(冷凝器和蒸發(fā)器)、蓄電池柵板（硬化劑）、耐磨合金、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼以及耐海水腐蝕用鋼等。高純砷主要用于生產(chǎn)化合物半導(dǎo)體如砷化鎵、砷化銦、鎵砷磷、鎵鋁砷等以及用作半導(dǎo)體摻雜劑。這些材料廣泛用于制作二極管、發(fā)光二極管、隧道二極管、紅外線發(fā)射管、激光器以及太陽(yáng)能電池等。砷的化合物用于制造農(nóng)藥、防腐劑、染料、醫(yī)藥等。
近年來(lái)砷及其化合物的世界年產(chǎn)量 (以As2O3計(jì))約5萬(wàn)噸，其中金屬砷約千噸。美國(guó)砷產(chǎn)量最大,其次是墨西哥、法國(guó)、瑞典、秘魯、蘇聯(lián)、菲律賓等國(guó)。1980年美國(guó)市場(chǎng)砷的價(jià)格(As99％)為300美分/磅，三氧化二砷(95％)33.25美分/磅。
砷的制取 氧化砷的制取 通常是將含砷高(As0.3％以上) 的硫化物精礦在回轉(zhuǎn)窯、多膛爐或流態(tài)化爐內(nèi)于600～700℃焙燒，砷以As2O3揮發(fā),揮發(fā)率可達(dá)90～95％。含砷煙氣應(yīng)在進(jìn)入收塵器以前，迅速通過(guò)175～250℃溫度區(qū)，以免冷凝成玻璃砷而粘結(jié)堵塞管道。收集到的煙塵一般含As2O31～30％,把它和煤、黃鐵礦或方鉛礦混合，在反射爐中于500～700℃焙燒,得到含As2O390％的粗白砷。粗白砷在反射爐內(nèi)再升華一次，得到 As2O3含量為99％的精白砷。它是砷產(chǎn)品中用量最大的。中國(guó)煉錫廠是將冶煉收集的砷塵，放在電熱回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，間接加熱至800℃，使As2O3揮發(fā)，在收塵器內(nèi)回收。
金屬砷的制取 一般采用As2O3碳還原法。將白砷與焦炭混合，放入鋼罐內(nèi)，用電爐或其他工業(yè)爐，加熱至700～800℃，使砷蒸發(fā)，冷凝回收，可得純度超過(guò)99％的金屬砷。
制取氧化砷和金屬砷的流程見圖。
高純砷的制備 半導(dǎo)體材料（如硅）所需的摻雜劑用砷，為99.999％的高純砷，而化合物半導(dǎo)體（如砷化鎵）則要求砷的純度達(dá)到 99.9999～99.99999％。中國(guó)制備高純砷的工藝流程為：粗砷─→氯化─→精餾─→三氯化砷氫還原。主要提純過(guò)程是精餾。特別是采用砷填料精餾塔，可有效地除去硫和硒等難除的雜質(zhì)。
三氯化砷可在850～900℃，以氫氣還原成為金屬砷，其反應(yīng)如下：
上式在不同溫度下的平衡常數(shù)為34(750℃),120(900℃),252(1000℃)，431(1100℃)，因此反應(yīng)可進(jìn)行得很完全。產(chǎn)出的砷蒸氣在冷凝器內(nèi)冷凝，控制適當(dāng)?shù)睦淠郎囟群蜌錃饬髁浚梢灾苽渚哂薪饘俟鉂傻母呒兩?99.9999～99.99999％)。
砷毒 所有可溶砷化物都有毒。砷和硫化砷是不溶物質(zhì)，毒性小，但刺激皮膚。無(wú)機(jī)砷比有機(jī)砷毒性更大，三價(jià)砷比五價(jià)砷毒性大20倍。砷毒和鉛毒有相輔作用，一般這兩種金屬共存于同一生物中時(shí)，其毒性都會(huì)有所增加。生產(chǎn)中嚴(yán)禁用噴水來(lái)冷卻含砷的熱渣和把含砷廢渣露天堆放。要有嚴(yán)格的勞動(dòng)保護(hù)措施。車間內(nèi)空氣中的含砷量，一般規(guī)定為0.004毫克/米3。砷化氫是劇毒的氣體，在制備化合物半導(dǎo)體如鎵砷磷時(shí)，要防止砷化氫中毒。砷化氫在空氣中的最大容許濃度為0.05ppm。
砷
聲母:s
字頭:砷
四筆號(hào)碼:1667
注音:shēn
摘要:shen
筆畫:10畫
部首畫:05
部首:石部
釋義:非金屬元素，符號(hào)As。砷和砷的可溶性化合物有毒，可用以制合金、殺蟲劑等。舊稱砒（pī）。
部首查詢:05石部
砷
arsenic
一種化學(xué)元素 。 化學(xué)符號(hào) As ，原子序數(shù) 33 ， 原子量74.92159，屬周期系ⅤA族 。古代羅馬人和希臘人都把雄黃（As2S2）稱為砷 ， 中國(guó)的煉丹 家則把雄黃和雌黃視為煉丹的必備藥劑 。1250 年德意志 A.馬格努斯用雄黃和肥皂共熱，制得砷 。砷在地殼中的含量為 5×10-4％， 在自然界分布很廣，大多以硫化物的形式夾雜在銅 、鉛 、錫 、鎳 、鈷、鋅、金礦中，主要砷礦有斜方砷鐵礦（FeAs2）、雌黃（As2S3）、輝鈷礦（CoAsS）、雄黃（As2S2）、砷黃鐵礦( FeAsS )、輝砷鎳礦（NiAsS）、硫砷銅礦（Cu3AsS4）等。
砷有3種同素異形體：①灰砷 。在常溫下穩(wěn)定 ，是脆的晶體，有金屬性，能傳熱和導(dǎo)電，密度5.727克／厘米3，在空氣中不易被氧化。②黃砷。淡黃色晶體，由灰砷的蒸氣迅速冷卻后形成，密度2.026克／厘米3，在室溫下暴露在空氣中即被氧化為As4O6，比灰砷不穩(wěn)定 。 ③黑砷 。將砷化氫加熱而得，密度4.7克／厘米3，灰砷蒸氣緩慢冷卻也可得黑砷，它是無(wú)定形物質(zhì)。砷的熔點(diǎn)817℃（2.8×106帕 )，613℃升華，在干燥的空氣中穩(wěn)定，在潮濕的空氣中能生成黑色的氧化物薄膜，砷與水、非氧化性酸和堿不起作用，但能溶于硝酸和濃硫酸中。砷的氧化態(tài)為－3、＋3 、＋5 。砷的重要化合物有：①砷化氫（AsH3）是無(wú)色、有大蒜味的劇毒氣體 。②砷的氧化物有As4O6和As4O10。③砷的含氧酸有亞砷酸（HAsO2）和砷酸（H3AsO4）。砷及其化合物都有劇毒 ，從古至今，砒霜（氧化砷）一直被認(rèn)為是能致人死命的毒藥。砷的制法為先將砷的硫化物礦氧化為氧化砷，然后再用碳還原，即可得到單質(zhì)砷。高純度的砷是半導(dǎo)體材料硅的摻雜劑，提純方法是先將粗砷轉(zhuǎn)變?yōu)槁然�，再通過(guò)精餾提純，最后用氫氣將三氯化砷還原為高純砷。砷主要用作合金添加劑，用于生產(chǎn)印刷用合金、黃銅、耐磨合金、耐海水腐蝕鋼。高純砷用于制造半導(dǎo)體硅和砷化鎵。三氧化二砷和砷酸鹽用作殺蟲劑和木材防腐劑。也用于玻璃和媒染劑生產(chǎn)。
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] 下一頁(yè) |
