Arsen

Arsen is en cheemsch Element ut de Serie vun de Halfmetallen, dat in’t Periodensystem in de Stickstoffgrupp to finnen is, mit dat Atomteken As afkött warrt un de Atomtall 33 hett. Je na Modifikatschoon kann Arsen metallsch oder nichmetallsch Egenschoppen opwiesen. Vörkommen deit dat tomeist as Sulfid, ganz roor blots gediegen.

Arsenverbinnen sünd al siet de Antike begäng. Se sünd hoochgiftig, warrt aver liekers as Bestanddelen vun eenige Heelmiddel. Arsen warrt ok to’n Doteeren vun Halfleiders un as Bestanddeel vun III-V-Halfleiders as Galliumarsenid bruukt.

Historie De Naam vun dat Element geiht direkt torüch op dat greeksche αρσενικόν (arsenikón), wat de Beteken weer för dat Arsenmineral Auripigment un sik al bi Dioskurides in’t 1. Johrhunnert findt. De greeksche Beteken schient ehr v Oorsprung in’t Middelpersische al-zarnik (goldklöört) to hebben. Volksetymologsch is de Naam verkehrterwies vun dat greeksche Woort arsenikós afleidt worrn, warrt stark oder Männlich bedüdt. De Beteken Arsen is eerst siet dat 19. Johrhunnert in Bruuk. Dat Atomteken weer 1814 vun Jöns Jakob Berzelius vörslahn.

De eerste nawiesbor Kontakt vun Minschen mit Arsen weer in’n 3. Johrdusend v. Chr. un keem togang in de Hoor vun de in’t Gletscheries in de Alpen funnen Mumie, de algemeen as „Ötzi“ begäng worrn is. In de Hoor leet sik Arsen in gröttere Mengden nawiesen, wat vun de Archäologen as Henwies sehn warrt, dat de Mann Kopper verarbeidt hett. Kopperierz is faken mit Arsen verunreinigt.

In de klass’schen Antike weer Arsen as de Arsensulfiden Auripigment (As2S3) un Realgar (As4S4) begäng, de t. B. vun den Greeken Theophrastos beschreven weern. Un ok de Philosoph Demokrit wüss in’t 2. Johrhunnert v. Chr. över Arsenverbinnen Bescheed. De Leidener Papyrus ut dat 3. Johrhunnert lett dorop sluten, dat se nütt weern, üm Sülver golden to farven un Kopper witt.

thumb|left|100px|Alchemistisch Teken för ArsenDe röömsch Kaiser Caligula schall in’t eerste Johrhunnert en Projekt to’n Herstellen vun Gold ut Auripigment in Opdrag geven hebben. De Alchemisten hebbt nawiesbor al Arsenverbinnen kennt, wiel de in dat antike Wark Physica et Mystica nöömt weer. Se vermoden en Verwandtschop mit de Elementen Swevel un Quecksülver. Arsen(III)-sulfid (Arsenik) weer as Malerfarv in Bruuk, as Middel üm Hoor wegtomaken nu ok as Heelmiddel vun Lungenkrankheiten to’n Behanneln vun buten un vun binnen.

In’t Middelöller weer Arsenik in’n Rook vun Hütten, also de Stoff in’t Afgas vun metallurgsch Avens, funnen worrn. Albertus Magnus hett üm 1250 to’n eersten mol de Herstellen vun Arsen dör Redukschoon vun Arsenik mit Kahl beschreven. He warrt dorüm as Opdecker vun dat Element ansehn, ok wenn’t Henwiesen gifft, dat metallsch Arsen ok fröher al herstellt worrn is. In’n 16. Johrhunnert hett Paracelsus dat in de Heelkunnen mit inföhrt. Ungefäähr to lieken Tiet sünd Arsenmiddel ok in dat chines’sch Nakieksel Pen-ts' ao Kan-mu vun den Aptheker Li Shi-zhen beschreven. De Schriever sülvst wiest sünners op den Bruuk as Pestizid op de Riesfelder hen.

Dat gele Auripigment weer in’n 17.Johrhunnert bi de nedderlännschen Malers as Königsgeel begäng un geern bruukt. För Restauraters is dat en Rutfordern, wiel sik dat Pigment över de Johren in Arsenik ümwannelt un vun de Lienwand afbröckelt.

Siet 1740 weern Arsenstoffen in Europa mit Spood in’n Plantenschuul insett. 1808 is dat aver wedder verboden worrn, vun wegen de hoge Giftigkeit. Nafolgend weer Arsen bi’t Bliegeten, sünenrs för Gewehrkugeln, bruukt. Liekers den slechten Roop vun’t Arsenik as Moordgift, weer Arsen in’n Anfang vun’n 19. Johrhunnert en vun de bedüdensten Middels gegen Asthma.

In de Tiet weer Arsen ok in Form vun Kopperarsenaten in Farven as dat Pariser Gröön insett, womit Tapeten druckt worrn sünd. Man bi hoge Luftfuchtigkeit hebbt sik disse Pigmenten dör Spaakbefall in flüchtige, giftige Verbinnen ümwannelt, de in eenige Fäll to chronisch Vergiften föhrt hebbt. So warrt ok de fröhe Dood vun Napoléon Bonaparte in’t Exil op St. Helena op en Arsenvergiften dör Tapetenfarv torüchföhrt.

Aver ok in’n Krieg is Arsen verwennt worrn. In’n Eersten Weltkrieg weer Arsen in cheemsch Kampstoffen as Blaukrüüz oder Lewisit insett. Bi de Oppers veroorsaken de över de Lungen un de Huut gresig Pien un sworsten Schaden an’n Lief.

Vörkamen thumb|left|200px|Gediegen Arsen ut’n Bargwark in’n Elsass. Arsen kummt meist överall in lütte Konzentratschonen vun bit to 10 ppm in’n Bodden vör. In de Eerdkrust is Arsen ungefäähr so faken as Beryllium un Germanium. Dor sünd vun 1 Million Massendele 1,5 den Arsen totoorden. Arsen is dormit dat 53. fakenste Element.

As gediegen Schörenkobalt is dat nich so faken to finnen. In massiv Form as elementar Mineral kummt dat t. B. in St. Andreasberg in’n Harz vör oder in de Ierzbargen vör, aver ok in Frankriek, Italien, de USA un in Russland. Fakener sünd metallsch Verbinnen mit Antimon (Allemontit) un Kopper (Whitneyit).

Tomeist findt man Arsen as Sulfiden, vermischt mit annere Sulfidierzen. An’n verbredsten dorvun sünd Realgar (As4S4), Auripigment (As2S3) un de Arsenkies (FeAsS), wat dat bedüdenste Arsenierz is. Wietere Arsenverbinnen sünd: Cobaltit ((Co,Fe)AsS), licht Rootgleihierz (Ag3AsS3), Gersdorffit, Arsenkopper (Cu3As), Löllingit, Enargit (Cu3AsS4), Rammelsbergit, Safflorit un Sperrylit. Arsenaten warrt faken in phosphorhollig Stenen funnen, wiel se en lieke Löslichkeit hebbt.

De Hööftvörkamen vun verweertbor Ierzen leegt hüüt in Russland, Sweden, Frankriek, Mexiko un Chile. Man in de Hööftsaak warrt Arsen bito wunnen bi’n Afbo vun annere Ierzen as vun Kopper, Blie oder Kobalt oder bi’n Phosphatafbo. 1986 sünd weltwiet üm un bi 48.000 Tünnen Arsen (As2O3) produzeert woorn, 1988 harr Sweden de gröttste Produktschoon mit 10.000 t. In düütschland weer dat in dat lieke Johr 360 t. De Reserven weltwiet warrt op över 10 Millionen Tünnen taxeert.

In’n Water un in de See kummt Arsen blots in lütte Sporen vör (ungefäähr 1,6 ppb), wiel Arsen blots swor in Water to lösen geiht. In de Luft is Arsen as Arsen(III)-oxid-Partikels to finnen. Vulkanutbröök sünd dorvör as natürlich Bornen utfunenn worrn, de tohopen üm un bi 3.000 t in de Atmosphäär püstern doot. Wietere 20.000 t warrt dör Bakterien in orgaansch Verbinnen as Trimethylarsin freesett. En groten Deel stammt ok ut dat Verbrennen vun fossile Brenstoffen as Kahl un Eerdööl. Dör den Stratenverkehr kommt noch mol 120 t dorto (Weert vun 1990). De Butenluftkonzentratschoon liggt twüschen 0,5 un 15 ng/m³.

Winnen un Dorstellen Arsen fallt in bruukbor Mengden as Biprodukt bi’t Winnen vun Kopper, Blie, Kobalt oder Gold an. Dar is de Hööftborn vör de kommerziell Nütten vun Arsen.

Dör thermisch Redukschoon vun Arsen(III)-oxid mit Koks oder Iesen un dör Hitt maken vun Arsenkies (FeAsS) oder Arsenikalkies (FeAs2) ünner Luftafsluten in liggende Toonrohren kann dat wunnen warrn. Dorbi sublimeert dat elementar Arsen, dat an kole Bavenflachen wedder fast warrt.

Arsenkies geiht uteneen in Iesensulfid un elementar Arsen.

Arsenikalkies geiht uteneen in Iesenarsenid un elementar’t Arsen.

För de Halfleidertechnik warrt Arsen bruukt, wat en Reinheit vun över 99,99999% opwiesen mutt. Dat warrt dör Redukschoon vun mehrmols destilleert Arsen(III)-chlorid in’n Waterstoffstroom herstellt:

Arsentrichlorid reageert mit Waterstoff to Chlorwaterstoff un elementar Arsen.

Fröher weer Arsen ok dör Aublimatschoon ut Lösen in fletig Blie tüügt. Dorbi warrt de Swevel in de Arsenierze dör dat Blie bunnen. De Reinheit weer aver för den Bruuk in de Halfleidertechnik nich hooch noog. En annere Möglichkeit is dat Utkristalliseeren bi hoge Temperaturen ut smölt Arsen oder de Ümwanneln in Monoarsan, en anslutend Reinigen un denn twei maken in Arsen un Waterstoff bi 600 °C.

Egenschoppen thumb|right|200px|Komplexverbinnen, R sünd de Liganden. Arsen höört tohopen mit Stickstoff, Phosphor, Antimon un Wismut to de 5. Hööftgrupp, de baven ok as Stickstoffgrupp betekend woorn is. Arsen hett en relativ Atommasse vun 74,92160 un en Atomradius vun 124,5 pm. In kovalente Binnen warrt de en beten lütter (121 pm). Bi’t Ioneseeren warrt de butensten Elektronen afgeven, wodör sik de Radius bannig verlüttert op 34 (58) pm bi As5+ (As3+). In Komplexverbinnen leegt üm dat As5+Kation veer Liganden, As3+ is vun söss ümgeven. Man Arsen gifft dat nich faken in eendüdig ionische Form.

De Elektronegativität is mit de vun’n Phosphor to verglieken. Ünner Normaldruck sublimeert Arsen bi en Temperatur vun 616 °C un geiht dormit direkt vun de faste Phaas in de Gasphaas över. Arsendamp is zitronengeel un is bit ungefäähr 800 °C ut As4-Molekülen tohopensett. Över 1700 °C leegt As2-Molekülen vör.

Arsen hett verscheeden Oxidatschoonsstopen twüschen -3 un +5 je na Verbinnen. Mit elektropositiv Elemeneten as Waterstoff oder Metallen entstaht Verbinnen, wo Arsen de Stoop -3 innimmt, t. B. in Monoarsan (AsH3) un Arsenkopper (Cu3As). Mit elektronegativ Elementen as Suerstoff, Swevel oder Chlor hett Arsen de Oxidatschoonstallen +3 oder +5.

thumb|left|130px|metallsch, grau Arsen. As de anneren Elementen ut de Stickstoffgrupp kummt ok Arsen in ünenrscheedliche Modifikatschonen vör. Anners as bi’n Stickstoff sünd hier aver de twee-atomigen Molekülen As2 nich vun Bestand. An Steed dorvun bildt Arsen kovalente Nettwarken ut.

Grau Arsen thumb|right|300px|Schichtstruktur vun’t graue Arsen. Dat graue oder metallsche Arsen is de bestännigste Form. Dat hett en Dicht vun 5720 kg/m³. De Kristallen sünd grau as Stahl, hebbt metallschen Gleem un leidt den elektrischen Stroom.

Vun de Struktur her is de graue Arsen ut Schichten vun bülgig Arsen-Sössringen opboot, de sik in de so nöömte Sesselkonformatschoon befindt. De Arsen-Atomen bildt en Dubbelschicht, wenn man sik de Struktur vun de Siet bekiekt. Disse Lagern is düchtig kompakt. Sünnerlich Atomen vun de nächste ünnere oder bövere Schicht sünd vun en Betogsatom meist liek wiet weg as de nächste ut de sülve Schicht. Disse Opbo föhrt dorto. dat de graue As-Modifikatschoon – jüst as bi Antimon un Wismut – teemlich sprööd is. Dorüm warrt disse dree Elementen faken ok as Spröödmetallen betekend.

Geel Arsen Wenn Arsendamp, dat normalerwies ut As4-Tetraeders besteiht, gau afköhlt warrt, denn bildt sik dat metabestännige gele Arsen mit en Dicht vun 1970 kg/m³. Disse Form is ok ut Tetraeders obboot un leidt as Nichmetall keen elektrischen Stroom. Dat kristalliseert ut Swevelkohlenstoff un bildt kuubsch, stark lichtbrekend Kristallen, de na Knuuvlook röökt. Bi Ruumtemperatur, un sünners gau ünner Inwarken vun Licht, wannelt sik dat gele Arsen in grauet Arsen üm.

Swatt Arsen Vun’t swatte Arsen gifft dat twee ünnerscheedlich Formen. De amorphe swatte Form entsteiht bi’t Afköhlen vun Arsendamp an Bavenflachen mit Temperaturen vun 100-200 °C. Dit amorphe Arsen liggt as een Oort Glas vör, so as ok de rode Phosphor. De Dicht liggt twüschen 4700 un 5100 kg/m³. Disse ;odifikatshoon wannelt sik baven vun 270 °C in de graue, metallsche Form üm. Warrt amorphet, swattet Arsen ünner Biwesen vun Quecksülver op 100 bit 175 °C ophitt’, kummt dorut dat metabestännige orthorhombische swatte Arsen tostannen, wat mit den swatten Phosphor to verglieken is.

Bruun Arsen As bin’n Phosphor entstaht bi de Redukschoon vun Arsenverbinnen in waterig Lösen Mischpolymerisaten. Dorbi warrt Hydroxyl-Gruppen vun en Deel vun de free’en Valenzen vun’t Arsen bunnen. Disse Oort warrt as bruun Arsen betekend.

Verwennen Arsen findt Verwennenas Tosatz bi Blielegeeren, wat de Fastigkeit verbetert. Dat Blie lett sik ok beter geten. Sünners de fien struktureerten Platten in Akkumulaters weern anners nich to geten.

thumb|right|170px|verscheden grote Wafer.