Мышьяк как химический элемент таблицы Менделеева
Как был открыт Мышьяк
Такой химический элемент как мышьяк был известен людям с древнейших времен. Еще в третьем тысячелетии до Нашей Эры люди сталкивались с этим элементом когда добывали медь, где он является побочным продуктом. Позднее его начали использовать в качестве примеси в сплаве, который по своим свойствам напоминает бронзу. Сегодня предполагается, что первым человеком который выделил мышьяк, является немецкий католик Альберт Великий. Это событие предположительно произошло в 1250 году. Он восстанавливал этот элемент углем. Так же в 1649 году Иоганн Шредер опубликовал 2 разных способа получения чистого мышьяка. В дальнейшем, его изучение учеными позволило узнать многие его свойства. Он был достаточно популярен и находил применение во многих областях. К таким направлениям относятся медицина(косметика и лекарство), военное дело(химическое оружие) и литейное производство.
Где и как добывают Мышьяк
Мировое производство мышьяка ежегодно составляет порядка 40 000 тонн. Лидерами по производству этого элемента являются Китай, Морокко и Россия. Ежегодно Китай производит порядка 25 000 тонн. Марокко, в свою очередь, добывает порядка 9 000 тонн и на долю РФ приходится около 3000 тонн. Странами которые так же производят мышьяк являются Бельгия, Боливия, США и Канада. Их ежегодное производство составляет меньше 1 000 тонн. Этот химический элемент производится как побочный продукт при добыче свинца, меди, кобальта и золота.
Его технология производства выглядит следующим образом. Изначально оксид мышьяка получают методом обжига арсенопирита(FeAsS) в воздушном пространстве. Затем оксид мышьяка нагревают при температуре около 600°C и методом сублимации осаждают очищенный мышьяк в глиняных трубках. Для применения в полупроводниковых технологиях чистота мышьяка должна превышать отметку в 99,999%. Такой чистоты добиваются путем многократного восстановления дисцилированного хлорида мышьяка водородом. Операция проводится до того момента пока не будет достигнута определенная чистота.
Распространенность Мышьяка
Мышьяк является довольно распространенным элементом на Земле, но он содержится в малых концентрациях. По некоторым оценкам мышьяк занимает 53 позицию по распространенности в земной коре. Его процентная составляющая в земной коре составляет 10 частей на миллион. Он является таким же распространенным элементом как уран и германий. Мышьяк может содержатся как в свободном виде так и в составе минералов. Этот элемент в свободном виде так же причислен Международной Минералогической Ассоциацией к отдельному минералу.
На сегодняшний день известно более 550 минералов содершащих части мышьяка. Самыми коммерчески важными из них являются дуранусит, скуттерудит и арсенолит. Эти минералы являются достаточно редкими, но процентное содержание мышьяка в них составляет для дуранусита 96% и по 76% для скуттерудита и арсенолита. Есть более распространенные минералы, но они содержат значительно меньшие концентрации мышьяка. К таким минералам относятся арсенопирит, реальгар, аурипигмент и др. Содержание мышьяка в этих минералах варьируется в пределах 35% — 45%.
Так же мышьяк содержится в воздухе в виде частиц оксида мышьяка(III). Это объясняется тем, что извержения вулканов выбрасывают в атмосферу вулканическую пыль и некоторые бактерии производят их как продукт жизнедеятельности. Ежегодно в атмосферу поступает около 3000 тонн частиц мышьяка из-за извержений вулканов и 20 000 тонн производимых бактериями. Концентрация мышьяка в атмосферном воздухе составляет от 0,5 до 15 нанограмм на кубический метр в зависимости от места измерения.
Что же касается водной среды, то мышьяк является плохо растворимым в воде элементом. Поэтому его содержание в мировом океане оценивается чрезвычайно малым. По оценкам ученых содержание мышьяка в воде составляет 1.6 миллиардных частей массовой доли на кубический метр.
Применение Мышьяка
Применение мышьяка является не очень широким но достаточно распространенным. Основные направления в которых применяется мышьяк является медицина, литейная промышленность и производство электроники. В других направлениях этот элемент так же находит применение, но его участие является незначительным.
Применение мышьяка в медицине было известно еще в древние времена. Гиппократ и Плиний использовали этот элемент как жаропонижающее и тонизирующее средство. Так же мышьяк использовался для лечения мигрени, ревматизма, малярии, туберкулеза и диабета. В XVIII веке раствор Фаулера, который является смесью арсенита калия и лавандовой воды, применялся для снижения жара и лечения псориаза, а так же в качестве афродизиаков. В Германии арсенит калия использовался для лечения псориаза вплоть до 1960-х годов. Так же мышьяк и его соединения широко применяются в стоматологии и по сей день. Хотя из-за его токсичности и канцерогенного воздействия многие развитые страны стараются отказаться от мышьяка. Полностью отказаться от него пока не представляется возможным, так как соединения этого элемента являются единственным средством влияния на раковые заболевания. В пример можно поставить острый промиелоцитарный лейкоз, который с 2002 года лечится мышьяксодержащим продуктом под названием Trisenox.
Еще одной значимой областью применения мышьяка является литейная промышленность. В качестве примеси он используется для изготовления сплавов на основе свинца, которые увеличивают его прочность. В пример можно поставить пластины для автомобильных аккумуляторов, которые не смогли бы быть применены без примеси мышьяка. Так же эта примесь используется в металлургии при обработке меди. Его применение значительно облегчает его обработку.
Что же касается электроники, то тут основное применение мышьяка заключается в качестве полупроводника. В пример можно привести интегральные схемы, светодиоды и лазерные диоды. Особенностью является то, что в этой области применения чистота мышьяка должна составлять 99,999%.
Интересные факты
Интересных фактов связанных с мышьяком достаточно много. Стоит начать с того, что мышьяк является токсичным веществом и представляет серьезную опасность для здоровья человека. В истории его часто использовали для отравления высокопоставленных и влиятельных фигур того времени. Из-за того, что отравление мышьяком не удавалось распознать до 1836 года(открытие пробы Марша). В пример можно привести такую фигуру как Наполеон. Эксперты некоторое время предполагали, что военноначальник был отравлен именно мышьяком из-за высокой концентрации его в волосах.
Еще одним интересным моментом является то, что в 1858 году в английском городе Брэдфорд произошло массовое отравление мышьяком. Отравляющий элемент был добавлен в сладости, которые продавались в обычной уличной лавке. В результате такого отравления погиб 21 человек, а отравившихся было более 200.
Мышьяк
Мышьяк / Arsenicum (As), 33
[Ar] 3d 10 4s 2 4p 3
2,18 [1] (шкала Полинга)
5,73 (серый мышьяк) г/см³
1090 К (817°C), 3700 кПа
Мышья́к — химический элемент 15-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы пятой группы) четвёртого периода периодической системы; имеет атомный номер 33, обозначается символом As. Простое вещество представляет собой хрупкий полуметалл стального цвета. CAS-номер: 7440-38-2.
Содержание
История
Происхождение названия
В 1789 году А. Л. Лавуазье выделил металлический мышьяк из триоксида мышьяка («белого мышьяка»), обосновал, что это самостоятельное простое вещество, и присвоил элементу название «арсеникум».
Нахождение в природе
Месторождения
Получение
Открытие способа получения металлического мышьяка (серого мышьяка) приписывают средневековому алхимику Альберту Великому, жившему в XIII в. Однако гораздо ранее греческие и арабские алхимики умели получать мышьяк в свободном виде, нагревая «белый мышьяк» (триоксид мышьяка) с различными органическими веществами.
Существует множество способов получения мышьяка: сублимацией природного мышьяка, способом термического разложения мышьякового колчедана, восстановлением мышьяковистого ангидрида и др.
В настоящее время для получения металлического мышьяка чаще всего нагревают арсенопирит в муфельных печах без доступа воздуха. При этом освобождается мышьяк, пары которого конденсируются и превращаются в твердый мышьяк в железных трубках, идущих от печей, и в особых керамических приёмниках. Остаток в печах потом нагревают при доступе воздуха, и тогда мышьяк превращается в As2O3. Металлический мышьяк получается в довольно незначительных количествах, и главная часть мышьякосодержащих руд перерабатывается в белый мышьяк, то есть в триоксид мышьяка — мышьяковистый ангидрид As2О3.
Применение
Мышьяк используется для легирования сплавов свинца, идущих на приготовление дроби, так как при отливке дроби башенным способом капли сплава мышьяка со свинцом приобретают строго сферическую форму, и кроме того, прочность и твёрдость свинца возрастают.
Мышьяк особой чистоты (99,9999 %) используется для синтеза ряда ценных и важных полупроводниковых материалов — арсенидов и сложных алмазоподобных полупроводников.
Сульфидные соединения мышьяка — аурипигмент и реальгар — используются в живописи в качестве красок и в кожевенной отрасли промышленности в качестве средств для удаления волос с кожи.
В пиротехнике реальгар употребляется для получения «греческого», или «индийского», огня, возникающего при горении смеси реальгара с серой и селитрой (ярко-белое пламя).
Многие из мышьяковых соединений в очень малых дозах применяются в качестве лекарств для борьбы с малокровием и рядом тяжелых заболеваний, так как оказывают клинически значимое стимулирующее влияние на ряд функций организма, в частности, на кроветворение. Из неорганических соединений мышьяка мышьяковистый ангидрид может применяться в медицине для приготовления пилюль и в зубоврачебной практике в виде пасты как некротизирующее лекарственное средство. Этот препарат называли «мышьяк» и применялся в стоматологии для девитализации пульпы зуба (см. пульпит). В настоящее время препараты мышьяка применяются в зубоврачебной практике редко из-за токсичности. Разработаны и применяются другие методы безболезненной денервации зуба под местной анестезией.
Биологическая роль и физиологическое действие
Мышьяк и все его соединения ядовиты. При остром отравлении мышьяком наблюдаются рвота, боли в животе, понос, угнетение центральной нервной системы. Сходство симптомов отравления мышьяком с симптомами холеры длительное время позволяло маскировать использование соединений мышьяка (чаще всего, триоксида мышьяка) в качестве смертельного яда. Во Франции порошок триоксида мышьяка за высокую «эффективность» получил обиходное название «наследственный порошок» (фр. poudre de succession ). Существует предположение, что соединениями мышьяка был отравлен Наполеон на острове Святой Елены. В 1832 году появилась надёжная качественная реакция на мышьяк — проба Марша, значительно повысившая эффективность диагностирования отравлений.
На территориях, где в почве и воде избыток мышьяка, он накапливается в щитовидной железе у людей и вызывает эндемический зоб.
Помощь и противоядия при отравлении мышьяком: приём водных растворов тиосульфата натрия Na2S2O3, промывание желудка, приём молока и творога; специфическое противоядие — унитиол. ПДК в воздухе для мышьяка 0,5мг/м³.
Работают с мышьяком в герметичных боксах, используя защитную спецодежду. Из-за высокой токсичности соединения мышьяка использовались как отравляющие вещества в Первую мировую войну.
Мышьяк в малых дозах канцерогенен, его использование в качестве лекарства, «улучшающего кровь» (так называемый «белый мышьяк», например «Таблетки Бло с мышьяком», и др.) продолжалось до середины 1950-х гг., и внесло свой весомый вклад в развитие онкологических заболеваний.
Недавно широкую огласку получила техногенная экологическая катастрофа на юге Индии — из-за чрезмерного отбора воды из водоносных горизонтов мышьяк стал поступать в питьевую воду. Это вызвало токсическое и онкологическое поражение у десятков тысяч людей.
Считалось также, что «При длительном потреблении небольших доз мышьяка у организма вырабатывается иммунитет: Этот факт установлен как для людей, так и для животных. Известны случаи, когда привычные потребители мышьяка принимали сразу дозы, в несколько раз превышающие смертельную, и оставались здоровыми. Опыты на животных показали своеобразие этой привычки. Оказалось, что животное, привыкшее к мышьяку при его употреблении, быстро погибает, если значительно меньшая доза вводится в кровь или под кожу.» Однако такое «привыкание» носит очень ограниченный характер, в отношении т. н. «острой токсичности», и не защищает от новообразований. Тем не менее, в настоящее время исследуется влияние микродоз мышьяксодержащих препаратов в качестве противоракового средства.
Загрязнения мышьяком
Мышьяк As
Мышьяк в таблице менделеева занимает 33 место, в 4 периоде.
| Символ | As |
| Номер | 33 |
| Атомный вес | 74.9215950 |
| Латинское название | Arsenicum |
| Русское название | Мышьяк |
Как самостоятельно построить электронную конфигурацию? Ответ здесь
Электронная схема мышьяка
As: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 3
Короткая запись:
As: [Ar]4s 2 3d 10 4p 3
Одинаковую электронную конфигурацию имеют атом мышьяка и Se +1
Порядок заполнения оболочек атома мышьяка (As) электронами: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p.
Мышьяк имеет 33 электрона, заполним электронные оболочки в описанном выше порядке:
2 электрона на 1s-подуровне
2 электрона на 2s-подуровне
6 электронов на 2p-подуровне
2 электрона на 3s-подуровне
6 электронов на 3p-подуровне
2 электрона на 4s-подуровне
10 электронов на 3d-подуровне
3 электрона на 4p-подуровне
Степень окисления мышьяка
Ионы мышьяка
Валентность As
Атомы мышьяка в соединениях проявляют валентность V, III, II.
Валентность мышьяка характеризует способность атома As к образованию хмических связей. Валентность следует из строения электронной оболочки атома, электроны, участвующие в образовании химических соединений называются валентными электронами. Более обширное определение валентности это:
Число химических связей, которыми данный атом соединён с другими атомами
Валентность не имеет знака.
Квантовые числа As
Квантовые числа определяются последним электроном в конфигурации, для атома As эти числа имеют значение N = 4, L = 1, Ml = 1, Ms = ½
Видео заполнения электронной конфигурации (gif):
Результат: 
Энергия ионизации
Перейти к другим элементам таблицы менделеева
МЫШЬЯК
Полезное
Смотреть что такое «МЫШЬЯК» в других словарях:
МЫШЬЯК — (Arsenum, Arsenium, Arseni cum), твердый металлоид, симв. As; ат. в. 74,96. В периодической системе элементов занимает по порядку 33 е место, в 5 м ряду V группы. Природные соединения М. с серой (реальгар и аурипигмент) были известны еще в… … Большая медицинская энциклопедия
МЫШЬЯК — см. МЫШЬЯК (As). Поскольку мышьяк и его соединения широко применяются в народном хозяйстве, он содержится в сточных водах различных отраслей промышленности металлургической, химико фармацевтической, текстильной, стекольной, кожевенной, химической … Болезни рыб: Справочник
Мышьяк — (неочищенный мышьяк) представляет собой твердое вещество, извлекаемое из природных арсенопиритов. Он существует в двух основных формах: а) обыкновенный, так называемый металлический мышьяк, в виде блестящих кристаллов стального цвета, хрупких, не … Официальная терминология
МЫШЬЯК — (символ As), ядовитый полуметаллический элемент пятой группы периодической таблицы; вероятно, был получен в 1250 г. Соединения, содержащие мышьяк, используют как отраву для грызунов, насекомых и как средство против сорняков. Они также применяются … Научно-технический энциклопедический словарь
МЫШЬЯК — (Arsenium), As, химический элемент V группы периодической системы, атомный номер 33, атомная масса 74,9216; неметалл серого, желтого или черного цвета, tпл 817 шC, возгоняется при 615 шC. Мышьяк используют для получения полупроводниковых… … Современная энциклопедия
Мышьяк — (Arsenium), As, химический элемент V группы периодической системы, атомный номер 33, атомная масса 74,9216; неметалл серого, желтого или черного цвета, tпл 817 °C, возгоняется при 615 °C. Мышьяк используют для получения полупроводниковых… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
МЫШЬЯК — хим. элемент, символ As (лат. Arsenicum), ат. н. 33, ат. м. 74,92; неметалл, существует в нескольких аллотропных модификациях, плотность 5720 кг/м3. При обычных условиях наиболее химически стоек так называемый металлический, или серый, мышьяк.… … Большая политехническая энциклопедия
МЫШЬЯК — (лат. Arsenicum) As, химический элемент V группы периодической системы, атомный номер 33, атомная масса 74,9216. Русское название от мышь (препараты мышьяка применялись для истребления мышей и крыс). Образует несколько модификаций. Обычный мышьяк … Большой Энциклопедический словарь
МЫШЬЯК — МЫШЬЯК, мышьяка, мн. нет, муж. 1. Химический элемент, твердое вещество, в больших дозах ядовитое, обычно входящее в состав разных минералов, употр. для химических, технических и медицинских целей. 2. Препарат этого вещества, прописываемый при… … Толковый словарь Ушакова
мышьяк — арсеник(ум) Словарь русских синонимов. мышьяк сущ., кол во синонимов: 12 • арсеник (2) • арсеникум … Словарь синонимов
Как пишется мышьяк в таблице менделеева
«Какой химический элемент состоит из двух животных?» – вам наверняка попадался на глаза такой шуточный вопрос, который любят задавать на химических викторинах и загадывать в кроссвордах. Хотя если учесть, что под последними двумя буквами может скрываться не только название величественного парнокопытного, но и семейство самолётов, разработанных в одном знаменитом конструкторском бюро, то химико-зоологическая шарада приобретёт ещё и немного авиационной романтики. Но говорить сейчас мы будем не о самолётах, тибетских быках и даже не о грызунах, хотя о них всё же замолвим пару слов, а о химическом элементе под красивым номером тридцать три – мышьяке.
Самородный мышьяк с включениями кварца и кальцита. Фото: Aram Dulyan/Wikimedia Commons/PD
Решение возникших проблем с помощью яда – обычная практика в Средние века. На фото: полотно «Отравление королевы Боны», Ян Матейко (1838–1893) / Wikimedia Commons / PD
Однако современные методы химического анализа дают удивительную возможность определить мышьяк в малых количествах и даже раскрыть преступления, совершённые столетия назад. Например, молодой князь Дмитрий Юрьевич Красный – внук великого князя Дмитрия Донского, скоропостижно скончался в сентябре 1441 года при весьма странных обстоятельствах. Симптомы его болезни вызвали удивление у летописца, о чём он красноречиво написал: «Быть же нечто дивное в болезни его». Жизнь его брата, Дмитрия Шемяки, носившего титул Великого князя Московского, тоже оборвало коварное зелье, о чём уже тогда прямо написали в летописях.
Аббатство Сен-Жермен-де-Пре в Париже, где покоятся останки Рене Декарта. Фото: kristobalite/Flickr.com CC BY-NC-ND 2.0
Любопытно, что в русском языке название мышьяка напрямую связано с его ядовитыми способностями, направленными против мышей. А вот в таблице Менделеева этот элемент имеет символ As, и его название звучит как «арсеникум», которое, в свою очередь, восходит к персидскому слову «жёлтый». Дело в том, что природные минералы, содержащие соединения мышьяка и серы: реальгар и аурипигмент, имеют цвета от жёлтого до красного и с давних времён применялись как красители. Их использовали не только в качестве красок для керамики и росписи, но и в косметических целях, лишний раз подтверждая расхожее выражение, что во все времена красота требовала жертв.
Красные кристаллы реальгара вместе с кальцитом, халькопиритом и галенитом. Фото: Géry Parent/Flickr.com CC BY-ND 2.0
Боеприпасы с отравляющими веществами, захороненные на дне моря, представляют большую угрозу для биосистемы Балтийского моря. Фото: Ivan Zanotti Photo/Flickr.com CC BY-NC-ND 2.0
Мышьяк в воде может появиться не только из-за безрассудной деятельности человека. В некоторых регионах нашей планеты естественное содержание мышьяка в грунтовых водах может заметно превышать безопасные нормы. Такая ситуация существует во многих районах Индии и Бангладеш, где длительное употребление водицы из местных колодцев может серьёзно сказаться на здоровье. Постоянное воздействие малых доз мышьяка на организм может привести не только к хроническому отравлению, но ещё и к другим неприятным последствиям. Например, понизить эффективность действия некоторых лекарств.
Ряд исследований показал, что действие препаратов на основе сурьмы против такого заболевания как лейшманиоз, снижается у пациентов, проживающих в регионах с высоким содержанием мышьяка в питьевой воде. Хотя кроме мышьяка борьбе с лейшманиозом ещё больше мешает бесконтрольное использование лекарств, впрочем, эта проблема касается множества других препаратов во всех странах мира. Кстати, исследователи из той же Индии обнаружили, что у крыс, которым давали экстракт чеснока, практически вдвое падало содержание мышьяка в крови и печени. Так что на любовь жителей Индии к разным специям можно взглянуть немножко под другим углом. Ещё одно растение, которое можно поднять на знамёна мышьякоборцев, это папоротник вида птерис ленточный – он может извлекать из воды почти весь растворённый в ней мышьяк. Такие растения, способные накапливать в себе металлы, называют сверхнакопителями или растениями-гипераккумуляторами.
Папоротник птерис ленточный (Pteris vittata) – природный гипераккумулятор соединений мышьяка. Фото: Bernard DUPONT/Flickr.com CC BY-SA 2.0
Но даже самые ядовитые колодцы в Бангладеш не смогут соперничать с одним калифорнийским водоёмом, где концентрация мышьяка в воде одна из самых высоких на Земле. С озером Моно связано множество удивительных историй, однако одно событие не на шутку взбудоражило весь научный мир, поставив под сомнения основы биохимии. В 2012 году в журнале Science выходит статья, в которой микробиолог из Астробиологического института НАСА Фелиса Вольф-Симон заявила, что в водах озера Моно обнаружена бактерия, способная замещать в своей ДНК атомы фосфора на мышьяк.
Поэтому заявление о том, что какая-то бактерия из озера, в котором не водятся даже рыбы, вдруг смогла пойти против законов жизни и встроить мышьяк в свою ДНК, стало мировой сенсацией. Впрочем, многие учёные весьма скептически восприняли эту новость и принялись рьяно проверять результаты исследования Фелисы. Спустя год кропотливых исследований выяснилось, что зашатавшиеся было законы биохимии устояли, и бактерия всё-таки не способна строить свою ДНК из мышьяка. Хотя бактерия всё равно по-своему уникальна – она может выживать при очень больших концентрациях мышьяка и даже без особого для себя вреда впускать его внутрь своей клетки. Видимо эти факты вместе с желанием прославиться первооткрывателем мышьяковой жизни толкнули Фелису выдать желаемое за действительное. Увы, не получилось.
Озеро Моно в Калифорнии Фото: tom_stromer/Flickr.com CC BY-NC 2.0
Бледная трепонема плохо переносит высокую температуру, вызванную малярийным плазмодием. И хотя шансы умереть при лечении сифилиса малярией совсем не нулевые, долгое время, такой метод, за неимением лучшего, имел широкое распространение. Фото: Andy Langager/Flickr.com CC BY-NC 2.0
Но пора уже перейти от ядов и лекарств к чему-нибудь другому, например, к драгоценным украшениям. С мышьяком связана одна история, благодаря которой в конце XVIII века прославился парижский ювелир Марк Этьен Жанетти. В то время существовала проблема с плавкой чистой платины, которую удалось решить химику Гитону де Морво. Он разработал мышьяковый способ получения платины, суть которого заключалась в получении сначала сплава платины и мышьяка, а затем его последующим медленным отжигом. В результате мышьяк вместе с примесями улетучивался из сплава, оставляя чистую и ковкую платину, из которой уже можно было изготавливать ювелирные украшения. Однако имя Гитона как изобретателя метода было надолго забыто, поскольку Жанетти выкупил все права на изобретение и с успехом ими торговал, а сам мышьяковый метод получил название «метод Жанетти». Хотя можно представить, насколько ядовитая атмосфера была в лабораториях, где отжигали мышьяк.
Австралийская коллекционная монета с изображением утконоса, выполненная из 99.95% платины. Фото: CoinInvest GmbH/Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0
Мышьяк издавна применяли в качестве добавки к металлам. Одни из первых известных человечеству бронз – сплавов меди с другими металлами, были именно мышьяковые бронзы. Даже у Этци или ледяного человека, жившего пять тысяч лет назад, мумию которого нашли в 1991 году в Альпах, в волосах обнаружили повышенное содержание мышьяка. А значит, весьма вероятно, что он жил в местах, где добывали медь или уже обрабатывали мышьяковую бронзу. В более позднее время мышьяк добавляли в сплавы не только для того, чтобы получить прочные бронзы, но и с целью изготовить фальшивое золото, потому что добавка мышьяка придаёт некоторым металлам заветный золотистый блеск.
Хотя небольшое количество мышьяка практически всегда присутствует в медных рудах, мышьяковой бронзой называют сплав, полученный целенаправленным добавлением мышьяка к меди. На фото – бронзовый топор из коллекции Музея Лувра, изготовленный приблизительно 4000 лет назад. Фото: Rama/Wikimedia Commons CC BY-SA 3.0
Если говорить о научном применении мышьяковых бронз, то стоит рассказать о знаменитом 40-футовом телескопе Уильяма Гершеля, который он начал строить в 1785-м и закончил в 1789-м году. Труба телескопа имела длину 12 метров и почти полтора метра в диаметре. Главным элементом телескопа было металлическое зеркало весом около тонны, изготовленное из сплава меди, олова и мышьяка. Чтобы изготовить и отполировать поверхность зеркала потребовался почти целый год. С помощью своего 40-футового телескопа Гершель открыл два спутника Сатурна: Мимас и Энцелад. Кстати последний из них сейчас рассматривают как потенциальный кандидат на наличие жизни в подповерхностном океане.
Кроме постройки самого большого телескопа, Уильям Гершель прославился открытием инфракрасного излучения – невидимой человеческому глазу части спектра. Исследователь захотел измерить энергию, которую несут солнечные лучи разной длины волны или разного цвета. Для этого он разложил луч солнечного света с помощью стеклянной призмы на компоненты и под лучик каждого цвета положил по термометру. Идея была проста – чем больше энергии несут лучи отдельного цвета, тем больше они будут нагревать термометр. Каково же было удивление Гершеля, когда лежавший рядом контрольный термометр, на который не падал ни один лучик света, вдруг показал самую высокую температуру! Исходя из этого экспериментатор сделал заключение о существовании невидимой части спектра.
Сохранившаяся часть трубы 40-футового телескопа Уильяма Гершеля, установленная на территории Гринвичской королевской обсерватории в Лондоне. Фото: Elliott Brown/Flickr.com CC BY 2.0
И напоследок расскажем, пожалуй, о самом важном на сегодня применении мышьяка, о котором мы вскользь упомянули в начале, – в полупроводниковых устройствах. Соединение мышьяка с галлием, которое называется арсенид галлия, это уникальный полупроводник, который по ряду параметров превосходит кремний. На основе арсенида галлия производят транзисторы и микросхемы, работающие на сверхвысоких частотах, светодиоды и лазеры. Например, солнечные батареи космического зонда Венера-Экспресс, запущенного в 2005 году и проработавшего на орбите Венеры почти десять лет, были изготовлены из арсенида галлия. В сравнении с кремниевыми, солнечные элементы на арсениде галлия получились меньше по размерам и более устойчивыми к космическому излучению. Нельзя не сказать, что за развитие полупроводниковых гетероструктур для высокоскоростной оптоэлектроники, в частности на основе арсенида галлия, выдающийся российский физик Жорес Иванович Алфёров совместно с Гербертом Крёмером и Джеком Килби был удостоен Нобелевской премии по физике в 2000-м году.
Так что от медных и бронзовых топоров, переступив через тёмное время ядов и отравляющих веществ, мышьяк занял важное место на самом переднем фронте науки и технологий.
Солнечные панели зонда «Рассвет», запущенного в 2007 году для исследования астероида Веста и карликовой планеты Церера, изготовлены из арсенида галлия. Фото: NASA/George Shelton PD