Arsen 07:38 min
Transkript Arsen
Guten Tag und herzlich willkommen. Dieses Video heißt Arsen. Der Film gehört zur Reihe Elemente. Als Vorkenntnisse solltet ihr das Wissen des 8. Schuljahres mitbringen. Mein Ziel ist es, dir in diesem Video einen Überblick über die Eigenschaften und die Verwendung des Arsens zu bieten. Das Video besteht aus 7 Abschnitten. 1. Ein widersprüchliches Element, 2. Arsen im Periodensystem der Elemente, 3. Eigenschaften, 4. Arsen als Gift, 5. Arsen in der Medizin, 6. Arsen als Kampfstoff und 7. Arsen in der Technik. 1. Ein widersprüchliches Element. Wenn man das chemische Element Arsen charakterisieren möchte, so kann man durchaus den Klassiker zitieren: "Zwei Seelen wohnen, ach! in meiner Brust." So lässt Goethe seinen Faust sprechen und eben dieses Zitat trifft genau auf das Arsen zu. Arsen ist gleichsam Gift wie Heilmittel. Arsen wird häufig als Schadstoff gehandelt. Auf der anderen Seite finden wir es aber als nützliches Element in der Leber. 2. Arsen im Periodensystem der Elemente. Im Periodensystem der Elemente befindet sich Arsen ungefähr an dieser Stelle. Es ist ein Element der 5. Hauptgruppe des Periodensystems. Arsen hat das chemische Symbol As. Arsen ist ein Halbmetall. Und für die höheren Klassen nenne ich auch die wichtigsten Oxidationszahlen: +5, +3 und -3. 3. Eigenschaften. Die Herstellung reinen Arsens gelang nach der Überlieferung bereits im alten Griechenland vor 2000 Jahren und auch der Grieche Geber konnte Arsen herstellen. Im Europa des Mittelalters wurde durch Albertus Magnus um etwa 1250 das Arsen wiederentdeckt. Arsen ist ein Halbmetall und kommt in verschiedenen Modifikationen vor. Es gibt metallgraues Arsen, braunes Arsen, gelbes Arsen und schwarzes Arsen. Die Dichten der Modifikationen sind verschieden. Metallgraues Arsen hat eine Dichte von 5,72 g/cm³, Gelbes ist viel leichter mit 1,97 g/cm³. Bei schwarzem Arsen schwankt die Dichte um etwa 5 g/cm³. Bei Normaldruck schmilzt Arsen nicht, sondern sublimiert bei 613 °C. Eine der wichtigsten Arsenverbindungen ist Arsenik, das ist Arsentrioxid. Es ist giftig und umweltschädlich. Arsenik ist ein weißes Pulver. Es ist amphoter, d.h. es reagiert sowohl mit Säuren als auch mit Laugen. Für die höheren Schuljahre möchte ich noch einige wichtige Minerale anführen: Arsenkies, Auripigment und Realgar. 4. Arsen als Gift. Streng genommen ist Arsen wenig giftig, allerdings seine löslichen Verbindungen. An erster Stelle steht As2O3 (Arsenik), das wir bereits genannt haben. Dabei ist Arsenik völlig geschmacklos. Heute gilt gerichtsmedizinisch gesichert, dass Napoleon Bonaparte mit Arsenik vergiftet wurde. 5. Arsen in der Medizin. In der Zahnmedizin wird Arsen bei einem kranken Zahn zum Abtöten des Zahnnervs verwendet. In der Medizin gelang dem Arzt Paul Ehrlich zu Beginn des 20. Jahrhunderts eine spektakuläre Entdeckung. Ihm gelang die Herstellung eines ersten Wirkstoffs gegen die gefürchtete Krankheit Syphilis. Es war eine arsenorganische Verbindung. Später folgten effektivere Präparate, die auch Arsen enthielten. Arsenik kann in geringen Mengen auch zur Intensivierung der Blutbildung verwendet werden. 6. Arsen als Kampfstoff. Ein sehr giftiger Kampfstoff ist Arsin; AsH3. Dieser Kampfstoff durchschlägt normale Maskenfilter. Und nun, für die Älteren von euch: Kampfreizstoffe sind z.B.: Diphenylchlorarsin oder Diphenylcyanarsin. Zu den Hautgiften zählt Lewisit. 7. Arsen in der Technik. Wenn man zu metallischem Blei Arsen gibt, so wird dem Blei eine höhere Festigkeit verliehen. Galliumarsenid ist auf anderem Gebiet eine wichtige chemische Verbindung. Mit sehr hoher Reinheit wird es in der Elektronik verwendet. Arsen finden wir in LEDs, in Computern und in DVD-Playern. Weiterhin werden im Weinbau Arsenverbindungen für die Schädlingsbekämpfung eingesetzt. In der Holzindustrie wirken Arsenverbindungen als Holzschutz. Auch in der Glasindustrie findet gebundenes Arsen Verwendung: Es dient der Läuterung, d.h. der Aufhellung des Glases. Und schließlich sind Arsenverbindungen in Rattengift enthalten. Ich denke, wir haben nun verstanden, dass Arsen nicht giftig und schädlich ist. Richtig und in richtigen Mengen eingesetzt, ist das chemische Element Arsen ein nützlicher und unentbehrlicher Bestandteil der modernen Lebenskultur. Mit dieser Erkenntnis möchte ich mich von euch verabschieden. Ich wünsche euch alles Gute, auf Wiedersehen.
Videobeschreibung
In diesem Video geht es um das chemische Element Arsen, welches hier mit all seinen positiven als auch negativen Facetten betrachtet werden soll. Arsen ist sowohl Gift als auch Heilmittel. Seit seiner Entdeckung in der Antike bis zur heutigen Zeit hat das Element viele Anwendungen gefunden. Im Video werden dir die chemischen Eigenschaften der verschiedenen Arsenmodifikationen, seine Stellung in Periodensystem der Element sowie seine bekannten mineralischen Verbindungen präsentiert. Des Weiteren wird dir hochgiftige Arsenverbindungen beschrieben sowie heilende Medikament, die als Komponente Arsen enthalten. Wenn du mehr dazu verfahren willst, schau dir das Video an.
Der Tutor:
Dr. rer. nat.
Arsen
Arsen Übung
Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Arsen kannst du es wiederholen und üben.
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Beschreibe den Steckbrief des Arsens.
Tipps
Anhand der Masse und des Volumen lässt sich herausfinden, um welche Art des Arsens es sich handelt.
Lösung
Wie viele andere Halbmetalle ist auch Arsen spröde und zeigt nur in der grauen Modifikation metallischen Glanz. Als Halbmetall hat es Halbleiter-Eigenschaften und leitet daher den elektrischen Strom. Da die Herstellung von Arsen einfach ist und Arsen gelegentlich auch in reiner Form in der Natur vorkommt, ist es bereits seit der Antike bekannt. In vielen Mineralien liegt Arsen in der Oxidationsstufe +3 vor. In den unterschiedlichen Modifikationen des Arsens liegen die Arsen-Atome unterschiedlich angeordnet vor. Je nach Verknüpfung der Arsen-Atome unterscheiden sich die physikalischen Eigenschaften wie Farbe, Dichte oder elektrische Leitfähigkeit.
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Nenne die Verwendungen folgender Arsenverbindungen.
Tipps
Paul Ehrlich war organischer Chemiker, der viele Arzneimittel entwickelt hat.
Napoleon wurde mit Arsenik vergiftet.
Lösung
Alle löslichen Verbindungen des Arsens in der Oxidationsstufe +3 sind sehr giftig für die meisten Lebewesen. Bei einigen Verbindungen lässt sich dies medizinisch einsetzen. So lassen sich mit Arsenik $( As_2O_3)$ in geringer Konzentration gezielt bestimmte Zellen abtöten. Dies wird sich zunutze gemacht, um zum Beispiel entzündete Zahnnerven abzutöten. Andere Verbindungen sind vor allem für bestimmte Mikroorganismen giftig, so zum Beispiel die früher zur Bekämpfung der Syphilis eingesetzten arsenorganischen Verbindungen. Reines Arsen $ (As^0) $ ist dagegen wenig giftig.
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Benenne die folgenden Arsenverbindungen.
Tipps
In systematischen Namen werden die Oxidationsstufen des Arsens mit angegeben.
Lösung
Systematische Namen geben die Struktur einer Verbindung an. Die Oxidationsstufe des Atoms wird hinter das Arsen geschrieben und gibt dir an, wie die die stöchiometrische Formel dazu aussehen muss. Verbindungen mit Sauerstoff heißen Oxide, Verbindungen mit Schwefel Sulfide. Daraus ergeben sich die systematischen Namen der Verbindungen. Die Trivialnamen sind geschichtlich bedingt und werden häufig vergeben, bevor die Struktur einer Verbindung bekannt ist. So leitet sich zum Beispiel der Trivialname „Auripigment“ vom goldenen Schimmer des Minerals ab.
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Bestimme das Reaktionsprodukt in folgendem Experiment.
Tipps
Auf beiden Seiten des Reaktionspfeils müssen die Atome jedes Elements gleich häufig vorkommen.
Lösung
Die Formel von Arsenik ist $ As_2O_3 $. Auf der rechten Seite des Reaktionspfeils stehen also zwei Arsen-Atome sowie 2 + 3 = 5 Sauerstoff-Atome. Bei der Ausgangsverbindung auf der linken Seite des Reaktionspfeils handelt es sich daher um $ As_2O_5 $, das Arsen(V)-oxid.
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Bestimme, in welchen Gegenständen Arsen enthalten ist.
Tipps
Druckletter werden häufig aus Bleilegierungen hergestellt.
Jeder moderne Computerbildschirm enthält rote Leuchtdioden.
Lösung
Da es viele giftige, aber geschmacks- und geruchsneutrale Arsenverbindungen gibt, werden diese häufig in Rattengiften verwendet. Dadurch können die sehr intelligenten Ratten nicht feststellen, dass die Köder vergiftet sind. Druckletter bestehen meist aus Bleilegierungen, da reines Blei sehr weich ist und die Druckletter daher schnell abnutzen. Legierungen aus Blei und Arsen sind viel härter und damit haltbarer. Moderne LED-Bildschirme enthalten viele kleine Leuchtdioden (LED) in mehreren Farben, die zusammen das Bild ergeben. Sehr häufig wird die Verbindung Galliumarsenid ($ GaAs $) in roten oder gelben Leuchtdioden verwendet.
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Erläutere die Herstellung von reinem Arsen.
Tipps
Wie nennt man den Übergang von fest zu gasförmig?
Eisensulfid hat einen sehr hohen Schmelzpunkt.
Lösung
Bei der Herstellung von reinem Arsen macht man sich zunutze, dass das Arsen bei 613°C sublimiert. Das heißt, dass das Arsen gasförmig wird, ohne vorher flüssig geworden zu sein. Da die meisten anderen Stoffe erst bei deutlich höheren Temperaturen gasförmig werden, lässt sich durch Sublimation das Arsen von anderen Stoffen trennen. Beim Erhitzen von Arsenkies $ FeAsS $ zersetzt sich dieses und es entsteht neben Arsen als Nebenprodukt Eisensulfid $ FeS $. Da die Reaktion bei einer Temperatur von mehr als 613°C durchgeführt wird, ist das entstehende Arsen gasförmig, während das Eisensulfid und das Edukt, $ FeAsS $, fest sind. Wird das gasförmige Arsen an einer kalten Oberfläche abgekühlt, resublimiert es und man erhält reines, festes Arsen.
