ARSEN, ANTIMON, BISMUT
- patří mezi p3 prvky
- arsen a antimon jsou polokovy
- bismut je kov
- arsen - ox. čísla: -III, +III, +V
- antimon - ox. čísla: -III, +III, +IV, +V
- bismut - ox. čísla: +III, +V
ARSEN
- je toxický
- alotropické modifikace - žlutý, šedý, hnědý a černý arsen
- nejstabilnější je šedý - kovově šedá, ocelově lesklá, křehká krystalická látka s vrstevnatou strukturou
- použití arsenu: součást slitin (například slitina s olovem slouží jako surovina pro výrobu broků a střeliva) a v polovodičích
Výskyt: V zemské kůře poměrně vzácný. Nejvýznamnější ruda arsenu je arzenopyrit (FeAsS). Občas se vyskytuje jako příměs niklu, kobaltu, antimonu, stříbra, zlata a železa a bývá obsažen v ložiscích uhlí.
Výroba: Oxidační pražení arzenopyritu a zachycování oxidu arsenitého. Čistý arsen pro polovodiče se připravuje metodou zonálního tavení. Čištěný materiál se uspořádá do tvaru tyče, která se v pícce přetavuje tak, aby se tavená zóna posunovala od jednoho konce k druhému. Nečistoty z materiálu se koncentrují v tavené zóně a postupně se dostávají ke konci tyče, který se nakonec odstraní odříznutím. Několikanásobným opakováním tohoto postupu vznikne poměrně vysoce čistý materiál.
ANTIMON
- alotropické modifikace - modro-bílý kovový antimon a nestálé nekovové formy žlutého a černého antimonu
- použití antimonu: součást slitin, které v dnešní době nahrazují toxické olovo-pájky, v keramice nahrazují toxické olovo v glazurách
Výskyt: V zemské kůře poměrně vzácný prvek. Rudou antimonu je antimonit (Sb2S3).Taky se vyskytuje jako příměs v rudách stříbra, mědi a olova.
Výroba:
· Pražně - redukční pochod.
Sb2S3+ 5 O2 → Sb2O4+ 3 SO2
Sb2O4+ 4 C → 2 Sb + 4 CO
· Případně se používá elektrolýza.
BISMUT
- je křehký, bílý s lehkým nádechem do červena, strukturou se podobá šedému arsenu
- použití bismutu: součást slitin, které v dnešní době nahrazují toxické olovo-pájky, v keramice nahrazují toxické olovo v glazurách
- některé slitiny mají velmi nízký bod tání, čehož se využívá při konstrukci automatických hasicích systémů (sprinklerů), které jsou montovány do výškových budov a automaticky začnou rozprašovat vodu při náhlém nárůstu teploty v okolí
Výskyt: Také vzácný prvek. V přírodě se vyskytuje ryzí i ve sloučeninách - bismutin (Sulfid bismutitý Bi2S3,), bismit (oxid bismutitý) a zásaditý uhličitan bismutit (BiO)2CO3, také provází rudy stříbra, zlata, cínu, olova a mědi.
Výroba:
· Bismut se ze svých rud získává pražně - redukčním pochodem
2 Bi2S3 + 9 O2 → 2 Bi2O3 + 6 SO2
Bi2O3 + 3 C → 2 Bi + 3 CO
Bi2O3 + 3 C → 2 Bi + 3 CO
· Srážecím pochodem:
Bi2S3 + 3 Fe → 2 Bi + 3 FeS
· Elektrolýzu tavenin pro získání velmi čistého bismutu.
ARSEN, ANTIMON, BISMUT - SLOUČENINY
Sloučeniny s vodíkem:
- Arsan - AsH3
- připravuje se rozkladem arsenidů neušlechtilých kovů vodou nebo zředěnou kyselinou.
Na3As + 3H2O → AsH3 + 3NaOH
- není termicky stabilní, páchne po česneku
- při zahřívání se rozkládá na arsen a vodík. Této reakce se využívá při tzv. Marshově zkoušce, která slouží ke kvalitativnímu důkazu arsenu
- je silným redukčním činidlem - Stiban - SbH3
- Bismutan - BiH3
- oba dva mají podobné vlastnosti jako arsan
Sloučeniny s halogeny:
- As, Sb i Bi reagují s halogeny za vzniku halogenidů.
- Arsenité a antimonité halogenidy působením vody snadno hydrolyzují, bismutité halogenidy jsou vzhledem k vodě odolnější a lze je izolovat i z jejich vodných roztoků.
- V oxidačním stupni +V tvoří As, Sb, Bi halogenidy pouze s fluorem a chlorem
Sloučeniny s kyslíkem:
- oxid arseničný - As2O5
- reaguje s vodou za vzniku kyseliny trihydrogenarseničné (H3AsO5) - od této kyseliny lze odvodit tři řady solí - dihydrogenarseničnany, hydrogenarseničnany, arseničnany - oxid antimoničný - Sb2O5 - je ve vodě málo rozpustný
- oxid arsenitý (As4O6),oxid bismutitý (Bi2O3), oxid antimonitý (Sb4O6) - vznikají hořením prvku na vzduchu
Bi2S3 + 9 O2 → 2 Bi2O3 + 6 SO2
- pražení sulfidů - kyselina arsenitá - H3AsO3 - existuje pouze ve vodných roztocích. Je to slabá kyselina. Soli tvoří pouze s alkalickými kovy, které jsou rozpustné ve vodě
Marshova zkouška:
Vezmeme vzorek, ve kterém předpokládáme, že by mohl být arsen. Nejdříve je nutné vytvořit vodík (například reakcí zinku s kyselinou sírovou), ten se převede přes vzorek s arsenem a vytvoří se arsan, který se vysuší pomocí například chloridu vápenatého a následně zahřeje. Tím dojde k rozkladu arsanu na vodík a arsen, který se vyloučí ve formě šedočerného povlaku, tzv. arsenového zrcátka.