砷及其化合物
时间:2016-01-21 15:19 来源:未知 作者:宋洲 点击:次 所属专题: 砷
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提起砷,许多人便会想起这样一个故事:1814年拿破仑被俘流放,1821年死在圣赫勒拿岛。美国《百科全书》记载,他死于胃病。多年来,法国人却认为他是被英国人毒死的,但谁也拿不出可靠的证据。一百五十年后,科学家找到了拿破仑的一根头发,放入原子反应堆中接受中子反射,发现头发里含有比正常人多四十倍的砷元素。因此确认,叱咤风云的拿破仑,死于慢性砷中毒。尽管对拿破仑到底是死于人为的放毒,还是死于地方性砷中毒,尚无定论,但圣赫勒拿岛上的食物和生活用水都含有较高的砷,却是谁也不能否认的事实。
砷元素在地壳中的含量很少,约占百万分之五,但它在自然界中的存在却相当广泛,除极少量游离态的砷外,大多数砷通常与锑、银等金属矿伴生,其中以砷硫铁矿(FeAsS)为最高,人们也称之为毒砂。
将砷硫铁矿在空气中锻炼,然后用炭还原,即得单质砷。
纯净的砷是灰色晶体,硬而脆,易被捣成粉末,人称灰砷,属于非金属,但却具有金属的光泽,且能传热导电。砷加热到610℃时,可升华为蒸气,砷蒸气具有难闻的大蒜臭味。
砷有三种同素异形体。除灰砷外,还有黄砷和黑砷。黑砷加热到285℃时变为灰砷;黄砷在暗处能发光,受光照时也变为灰砷。灰砷比较稳定。
纯砷的实际应用还很有限,它可作为某些合金的成分,用以提高合金的特殊性能,如铅里面加入一定量的砷,除能提高硬度外,还能使铅易于成球,所以极适于用来制造铅弹。黄铜(铜、锌合金)中加入微量的砷,可防止脱锌。作为轴承材料的巴比特合金中加入砷,可提高高温强度。
砷的最重要化合物是三氧化二砷(As2O3),俗称砒霜。天然产出的含有杂质的三氧化二砷叫砒石,也叫信石,因产于我国江西的信州而得名。砒石经过升华精制就得砒霜。砒霜为白色晶体,性极毒,误食0.1g即可致人死亡。历史上所记载的毒杀人命的鸩酒,并不是用鸩鸟的血或羽毛配制的,实际上是在酒中加了砒霜。1956年,因死亡130多人,中毒1.2万人而轰动世界的日本“森永奶粉事件”,就是因为该公司在生产奶粉时,添加磷酸二氢钠作乳质稳定剂,而所加的磷酸二氢钠中含有三氧化二砷3~9%,据实测成品奶粉中含量为0.021~0.035mg/g克奶粉。
砷的另外两种重要化合物是雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3),它们都是砷的硫化物。我国早在四千多年以前便知道雄黄了,它盛产于我国云南、广西、四川一带,因为它的晶体为桔红色,也称“鸡冠石”。如暴露过久或粉碎后,则为橙黄色粉末。在古代,雄黄被我国的炼丹家用作冶炼“长生丹”的原料。当然,吃了这种长生丹,非但不能长寿,反倒会因为砷中毒而导致短命。
随着人类对自然界认识的深化,雄黄的药物价值逐渐被人们所认识。我国中医学很早以前便把它作为解毒、杀虫药。外用可医冶癣、疥、恶疮、蛇虫叮咬,内服微量可治惊痫、疮毒等。直到现在,我国许多地方民间还保留着一种习俗,每逢端午节,便配制雄黄酒,喷洒在墙根屋角用来消毒、杀菌、驱虫、驱蛇。
雌黄为橙黄色,用途不及雄黄广泛,可用作颜料、医药。它有一个特性,就是能使写在纸上的字迹褪色。我国古代抄书、校书时,常用雌黄涂改文字,因此,后人称乱改文字、乱发议论为“妄下雌黄”,称不顾事实,随口乱说为“信口雌黄”。
砷元素的金属化合物以砷化镓、砷化铟最为重要,它们是很好的半导体材料,用于通讯、医学、电脑、精加工、激光雷达等多方面。随着砷化镓制备技术的提高,相继制出了纯度更高的砷化镓半导体,这种材料不但能极大地提高电子运行速度,而且由于它抵抗外层空间辐射的能力比硅强,故更适用于在卫星等航空器上使用,进一步推动电子通讯技术的发展。
砷的另一类化合物就是砷酸、亚砷酸的盐类,都有毒性,常用来制作农药,来毒杀粘虫、蝗虫、棉铃虫、蝼蛄、地老虎等害虫,以保证农业丰收。
含砷化合物的毒性,决定了它在为人类服务的同时,也会给人类的健康、生存环境带来一定的威胁,甚至会产生很严重的后果。如:十多年前,珠江上游出现的土法炼砒霜厂,由于缺乏环保措施,致使砷尘飞扬,村民和炼厂工人大量中毒,死亡率达17%。前几年,贵州省西南部一些农村,由于使用含砷高的煤作燃料,因为含砷烟雾的污染,造成大量人畜中毒和死亡,而原来森林密布的山头,变成了荒山秃岭,水库中的生物绝迹。60年代在我国山西平陆县发生的抢救61个阶级弟兄的动人事件,也是由于这些民工误食含砷食物而中毒所致,所以对砷矿的开采,含砷化合物的生产和使用,必须采取得力的环境保护措施,对三废(废水、废气、废渣)妥善处理和进行综合加工利用,有效地制止对空气和水的污染。
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