Что можно почувствовать, ударив молотком по минералу, что закипает быстрее, чем плавится, от какого полупроводника зависит связь 5G, что было допингом для лошадей и собак 200 лет назад, а также как решались политические и наследственные вопросы в средневековой Европе.
Поговорим о мышьяке: свойствах, использовании, производстве, запасах и ценах.
Свойства
Мышьяк (As) относится к металлоидам или полуметаллам (таким как, например, кремний или германий).
Существует в трёх аллотропных формах: серый, жёлтый и чёрный мышьяк. Самая стабильная форма – серая, которая и используется в промышленности, в то время как жёлтая является самой ядовитой.
Серый мышьяк очень похож на металл, лучше других форм проводит электричество, но хрупок. Вкуса и запаха не имеет. При нагревании источает запах чеснока. Того же эффекта можно добиться, ударив молотком по содержащему мышьяк минералу.
Интересно, что температура кипения (613°С) элемента ниже, чем температура плавления (817°С). При нормальном атмосферном давлении он при нагревании сразу переходит из твёрдого состояния в газообразное. Для перевода As в жидкость нужно увеличить давление в 28 раз.
Соединения мышьяка были известны людям с глубокой древности (применялись для придания дополнительной твёрдости бронзе).
Чистый мышьяк выделил один из самых ныне почитаемых католических деятелей - доминиканский монах и алхимик Альберт Великий в 1250 году.
Образует как неорганические (часто именуются арсениды и арсенаты), так и органические соединения. Последние в целом считаются более безопасными.
В английском языке мышьяк обозначается словом “Arsenic”, которое восходит к древнему персидскому слову «зарних» (жёлтый).
В русском языке основой наименования послужило словосочетание «мышиный яд».
Применение
Самыми распространёнными коммерческими формами As являются триоксид мышьяка, мышьяковая кислота и чистый «металлический» мышьяк.
Тремя ключевыми направлениями использования выступают: производство пестицидов (45% мирового потребления), изготовление средств для защиты древесины (29%) и электроника (8%).
Средства для обработки древесины в качестве основного компонента включают арсенат хромированной меди. Они призваны защитить от воздействия насекомых и грибков конструкционные пиломатериалы, предназначенные для наружных работ.
В последние годы идёт планомерное сокращение производства консервантов для дерева, содержащих мышьяк (не говоря уже об отказе от дерева в качестве строительного материала в пользу бетона и композитных составов). Особую тревогу эко-активистов вызывает утилизация данных пиломатериалов путём сжигания.
В электронике ни о каком сокращении не может быть и речи. Спрос на полупроводник арсенид галлия (GaAs) продолжает расти ударными темпами. Причём если в оборудовании 3G его ещё можно заменить более дешёвыми аналогами на основе кремния, то в устройствах 4G и 5G, а также в военных и космических технологиях замены GaAs зачастую попросту нет. В частности, в лазерных диодах и светодиодах, преобразующих электричество в свет.
Кроме того, разработаны перспективные материалы на основе соединений As с германием (оптические технологии), а также арсенида индия-галлия (коротковолновые инфракрасные технологии), арсенида алюминия, арсенида кадмия и других.
Помимо вышеперечисленного, мышьяк добавляют в свинец, предназначенный для изготовления аккумуляторов и боеприпасов.
Добавление As в латунь снижает потерю цинка, что продлевает срок её использования.
Микродозы мышьяка в виде кормовых добавок применяются в животноводстве (стимулируют рост и развитие птиц и свиней). Угрозы людям это не представляет.
Любителям фейерверков небезынтересно узнать о том, что ярко-синий цвет достигается добавлением As.
Наконец, изотопы мышьяк-72 и мышьяк-74 весьма перспективны в деле визуализации раковых опухолей.
Производство
Мышьяк занимает 53-е место среди всех элементов по содержанию в земной коре. Хотя и редко, но он всё же встречается в несвязанном виде.
Производится главным образом в качестве побочного продукта при добыче и переработке меди, золота и свинца.
Общее мировое производство триоксида мышьяка составляет 61 тыс. тонн. Подтверждённые запасы, по приблизительным оценкам, превосходят это число в 20 раз.
Российский технический мышьяк производится в Челябинской области.
США не работают в плане первичного выпуска As и его соединений с 1985 года, а потому критически зависят от поставок мышьяковой кислоты и чистого мышьяка из Китая и Марокко.
Вторичная переработка не осуществляется.
Природным концентратором органических (самых безопасных) соединений элемента выступают креветки.
Среди сельскохозяйственных культур интенсивнее других соединения As поглощает рис.
Цена
Средняя цена чистого «металлического» мышьяка с доставкой на склад США по итогам 2022 года составила немногим менее $4 за 1 кг. Это самая высокая цена за последние 5 лет. По сравнению с 2018 годом рост составил +85%.
Лошади и собаки
На протяжении всего XIX и начале XX веков в странах Запада был весьма распространён раствор Фаулера - сильное тонизирующее средство на основе арсената калия.
Давали его не только людям, но также лошадям и ездовым собакам. Губительное побочное действие в то время было неизвестно.
В частности, передозировка этого препарата стала причиной внезапной смерти скаковой лошади Фар Лап в 1932 году (одной из самых выдающихся в истории). Точные причины были установлены в 2006 году на основе анализа сохранённых останков (чучела и сердца) чемпиона.
Проблема питьевой воды
Повышенное содержание As в грунтовых водах является серьёзной угрозой для некоторых стран Юго-Восточной Азии, где традиционно получают питьевую воду из колодцев. Особенно остро проблема стоит в Бангладеш и соседних государствах. Даже в отдельных районах США и Канады есть колодцы с превышающим допустимую норму содержанием элемента.
Роль в мировой истории
Те, кто вырос на исторических романах Дюма, многократно встречали «яд королей» или «королевский яд» на страницах его лучших произведений.
As в течение многих столетий в античной и средневековой Европе служил действенным средством достижения политических целей.
Римский диктатор Луций Корнелий Сулла даже вынужден был ещё в 82 году до н. э. принять закон, запрещающий отравления.
В Средние века решение политических и наследственных вопросов с использованием ядов было далеко не редкостью. Известна история итальянки Теофании ди Адамо, которая продавала снадобье «Аква Тофана» жёнам богатых мужей и наследникам крупных состояний. До своей казни она успела прервать жизни 600 человек. Её дочь Джеронима Спера даже организовала обучение для женщин, желающих стать молодыми вдовами. Свою жизнь «преподавательница» также закончила на эшафорте.
В российской истории жертвами отравления, как считают многие учёные, стали жёны Ивана Грозного: Анастасия Захарьина и Марфа Собакина, а также претендент на московский великокняжеский престол Дмитрий Шемяка и выдающийся полководец Михаил Скопин-Шуйский.
Вопреки расхожей легенде, Наполеона мышьяком не травили. Бывшего императора погубил рак желудка.
США массово использовали гербицид «Агент Блю» (на основе производных мышьяковой кислоты) во время вьетнамской военной кампании. Таким образом уничтожался лиственный покров лесов и посевы риса Северного Вьетнама.
Подобные методы, как известно, американцам не помогли. Из Вьетнама им пришлось позорно ретироваться.
Возможно, вам также будет интересно:
Если узнали что-то новое, просьба оставить лайк. Если есть что добавить, пишите комментарий. Подпишитесь на канал, и мы обещаем ещё много интересного.
