《化學選修課砷銻》課件

化學選修課-砷銻本課程將深入探討砷和銻這兩種元素的性質(zhì)、反應以及在化學中的應用。我們將從它們的原子結(jié)構(gòu)和電子構(gòu)型開始，逐步深入到它們在不同領(lǐng)域中的應用，例如醫(yī)藥、材料科學和環(huán)境科學。課程目標了解砷和銻的性質(zhì)掌握砷和銻的基本性質(zhì)，包括物理性質(zhì)、化學性質(zhì)、毒性等。學習砷和銻的應用了解砷和銻在醫(yī)藥、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應用，以及相關(guān)安全問題。認識砷和銻的環(huán)境影響學習砷和銻對環(huán)境的影響，以及環(huán)境污染防治措施。砷元素砷是一種非金屬元素，化學符號為As，原子序數(shù)為33。砷存在于自然界中，主要以硫化物的形式存在，如雄黃（As4S4）和雌黃（As2S3）。砷在地殼中的含量約為1.8ppm，在空氣和水中也存在少量砷。砷的化合物具有多種用途，例如用作農(nóng)藥、除草劑和殺蟲劑，以及生產(chǎn)玻璃、陶瓷和半導體材料。砷的性質(zhì)灰白色固體砷在常溫常壓下是灰黑色的固體，具有金屬光澤，易碎?；瘜W性質(zhì)活躍砷在空氣中會緩慢氧化，形成三氧化二砷，即俗稱的砒霜。半導體性質(zhì)砷具有半導體性質(zhì)，在電子工業(yè)中具有重要的應用。劇毒砷及其化合物對人體有劇毒，攝入后會造成中毒，甚至死亡。砷的礦產(chǎn)來源砷通常以礦物的形式存在于自然界中。常見的砷礦物包括雄黃、雌黃、砷黃鐵礦和砷黝銅礦。這些礦物通常與其他金屬礦物共生，例如銅礦、鉛礦和銀礦。礦物化學式顏色雄黃As4S4橙紅色雌黃As2S3黃色砷黃鐵礦FeAsS銀白色砷黝銅礦Cu3AsS3黑色砷的生產(chǎn)砷的生產(chǎn)主要通過冶煉砷礦石獲得。常用的方法是將砷礦石與焦炭混合，在高溫下進行焙燒，使三氧化二砷升華。1砷礦石2焙燒3升華三氧化二砷4提純獲得金屬砷砷化合物砷的氧化物砷的氧化物主要有兩種，三氧化二砷（As2O3）和五氧化二砷（As2O5）。三氧化二砷是無色透明的固體，易溶于水，具有劇毒，俗稱“砒霜”。五氧化二砷是一種白色粉末，不溶于水，毒性比三氧化二砷小。砷的氫化物砷的氫化物主要有砷化氫（AsH3），是一種無色、有毒氣體，易燃，有蒜臭味。砷化氫是一種劇毒物質(zhì)，長期接觸會導致慢性中毒，甚至危及生命。砷化合物的應用11.農(nóng)業(yè)砷酸鹽和亞砷酸鹽用作殺蟲劑、除草劑和殺菌劑，控制害蟲和雜草。22.醫(yī)藥一些砷化合物在治療某些疾病，例如白血病和梅毒方面具有重要的作用。33.工業(yè)砷化合物用作玻璃、陶瓷和半導體的添加劑，改善材料性能。44.其他砷化合物還用于木材防腐劑、顏料和染料等方面。砷中毒急性中毒砷中毒可導致惡心、嘔吐、腹瀉、腹痛，嚴重者可出現(xiàn)昏迷、休克甚至死亡。慢性中毒長期接觸低劑量砷可引起皮膚病、神經(jīng)系統(tǒng)損傷、心血管疾病等。預防避免接觸含砷物質(zhì)，使用砷制品時注意防護，食用砷含量較高的食物時注意控制量。治療及時就醫(yī)，服用解毒劑，進行對癥治療。砷的環(huán)境影響水體污染砷污染會污染地下水和地表水，影響飲用水安全。土壤污染砷污染會污染土壤，影響植物生長，影響生態(tài)系統(tǒng)。大氣污染砷污染會進入大氣，影響空氣質(zhì)量，危害人體健康。生物積累砷會通過食物鏈積累，最終危害人類健康。砷的檢測與去除1砷的檢測方法砷的檢測方法多種多樣，包括原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、氣相色譜法、高效液相色譜法等。2砷的去除方法去除砷的方法包括化學沉淀法、吸附法、膜分離法、生物法等。3砷的污染控制砷的污染控制需要綜合考慮各種因素，如污染源的識別、污染物的遷移轉(zhuǎn)化、環(huán)境修復技術(shù)等。銻元素銻是一種金屬，化學符號為Sb，原子序數(shù)為51。銻在地殼中含量較低，主要以硫化物礦物形式存在。銻主要用于生產(chǎn)合金，如鉛銻合金，提高鉛的硬度和強度。銻也有少量用于制造橡膠、顏料、火柴、電池等。銻的性質(zhì)物理性質(zhì)銻是一種銀白色、硬而脆的金屬。銻的熔點為630.5℃，沸點為1635℃，密度為6.697克/立方厘米?；瘜W性質(zhì)銻在常溫下比較穩(wěn)定，但在高溫下可以與氧氣、鹵素、硫等非金屬反應。銻不溶于水，但能溶于硝酸和王水。銻的礦產(chǎn)來源銻是一種重要的金屬，廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)。銻的礦產(chǎn)資源主要集中在以下國家和地區(qū):60%中國全球最大的銻生產(chǎn)國，擁有豐富的銻礦資源。15%玻利維亞世界第二大銻生產(chǎn)國，擁有豐富的銻礦資源。10%南非世界第三大銻生產(chǎn)國，擁有豐富的銻礦資源。5%其他包括俄羅斯、塔吉克斯坦、加拿大等國家。銻的生產(chǎn)礦石開采從地下開采含銻礦石，如輝銻礦（Sb2S3）和銻華（Sb2O3）。礦石處理通過浮選、重選等方法富集礦石中的銻。冶煉將富集的礦石在熔爐中加熱，還原成金屬銻。精煉去除金屬銻中的雜質(zhì)，得到純度較高的金屬銻。銻化合物1氧化銻氧化銻是一種白色粉末，具有多種用途，例如在橡膠制造中用作阻燃劑。2硫化銻硫化銻是一種黑色固體，主要用于制造橡膠和塑料的添加劑。3鹵化銻鹵化銻是一類化合物，例如三氯化銻，常用于半導體行業(yè)。4銻酸鹽銻酸鹽是一類化合物，例如銻酸鈉，在陶瓷和玻璃制造中有所應用。銻化合物的應用阻燃劑三氧化二銻是重要的阻燃劑，廣泛應用于塑料、橡膠、紡織品等材料中。合金材料銻與鉛合金可制作鉛蓄電池的極板，提升電池性能。半導體材料銻化銦等化合物是重要的半導體材料，應用于紅外探測器、太陽能電池等領(lǐng)域。銻中毒癥狀銻中毒會導致多種癥狀，包括惡心、嘔吐、腹瀉、頭痛、疲倦、肝腎損傷等。預防避免接觸含銻產(chǎn)品，注意安全生產(chǎn)，做好防護措施。治療銻中毒需要及時就醫(yī)，進行解毒治療。銻的環(huán)境影響礦山開采污染銻礦的開采會造成土壤和水體污染，影響生態(tài)環(huán)境。冶煉排放污染銻冶煉過程中會產(chǎn)生大量有害氣體和廢水，造成大氣和水體污染。水體污染銻化合物溶于水，會對水生生物造成毒害，影響水質(zhì)安全。土壤污染銻化合物會在土壤中積累，影響農(nóng)作物生長，危害人體健康。銻的檢測與去除1樣品前處理樣品預處理，例如消化或提取。2原子吸收光譜法利用銻原子對特定波長光的吸收進行定量分析。3電感耦合等離子體發(fā)射光譜法激發(fā)銻原子使其發(fā)射特定波長的光，進行定量分析。4去除方法吸附、沉淀、膜分離等方法去除。銻檢測方法需根據(jù)樣品類型和銻含量選擇。去除方法應根據(jù)具體情況選擇，并考慮環(huán)境因素和成本。砷與銻的比較砷砷是一種類金屬，在自然界中以各種形式存在。它是半導體材料，應用于電子設備。砷的毒性較高，可導致中毒和疾病。銻銻是一種金屬，在地殼中含量較低。銻的應用范圍廣泛，包括電池、阻燃劑和合金。銻的毒性較低，但仍會造成健康問題。砷與銻在生活中的作用生活用品砷化物用于生產(chǎn)玻璃、陶瓷和涂料等產(chǎn)品。銻化合物用于生產(chǎn)防火材料和橡膠。醫(yī)藥領(lǐng)域砷化合物曾用作抗寄生蟲藥物，銻化合物用于治療寄生蟲感染。但現(xiàn)在由于毒性問題，使用已經(jīng)減少。農(nóng)業(yè)應用砷化合物過去曾用作殺蟲劑，但由于其環(huán)境危害，已逐漸被更安全的替代品取代。電子行業(yè)銻用于生產(chǎn)半導體和合金，在電子器件中發(fā)揮重要作用。砷與銻的歷史地位古代煉金術(shù)砷和銻在古代就被人們發(fā)現(xiàn)和使用，煉金術(shù)士曾嘗試將它們轉(zhuǎn)化為貴金屬。古代醫(yī)藥砷和銻的化合物在古代被用作藥物，但由于毒性，使用受到限制。工業(yè)革命砷和銻在工業(yè)革命時期得到廣泛應用，例如生產(chǎn)染料、顏料、玻璃等。砷與銻在工業(yè)中的應用11.冶金工業(yè)砷和銻合金廣泛用于制造鉛蓄電池，增強其耐腐蝕性。銻還用作脫氧劑和硬化劑。22.電子工業(yè)砷化鎵、銻化銦等化合物半導體材料在電子元器件、光電器件中發(fā)揮著重要作用。銻還用于制造半導體器件的金屬觸點和合金。33.制藥工業(yè)砷化合物在醫(yī)藥領(lǐng)域有特殊應用。例如，砷化合物曾用于治療梅毒等疾病。銻化合物則用于治療血吸蟲病。44.其他工業(yè)砷和銻還用于生產(chǎn)玻璃、陶瓷、顏料、橡膠等，具有廣泛的工業(yè)應用價值。砷與銻的未來發(fā)展趨勢環(huán)保材料砷和銻的環(huán)保利用將會更加受到重視，例如開發(fā)新型環(huán)保材料，減少污染排放。新能源砷和銻在新能源領(lǐng)域的應用會更加廣泛，例如開發(fā)高性能電池，提高能源利用效率。醫(yī)藥領(lǐng)域砷和銻在醫(yī)藥領(lǐng)域的應用會更加精準，例如開發(fā)新型抗癌藥物，提高治療效果。納米材料砷和銻納米材料的應用會更加廣泛，例如開發(fā)高性能催化劑，提高化學反應效率。砷與銻在新能源中的應用太陽能電池砷銻化合物可作為高效太陽能電池的材料，提高能量轉(zhuǎn)換效率。鋰電池砷銻化合物用于提高鋰離子電池的能量密度和循環(huán)壽命。氫能燃料電池砷銻化合物可作為催化劑，提高氫能燃料電池的反應效率和穩(wěn)定性。砷與銻在環(huán)保中的應用水處理砷和銻可以用于制造水處理劑，例如吸附劑和催化劑，有效去除水中的重金屬和有害物質(zhì)。土壤修復砷和銻可以用于土壤修復，例如通過化學氧化還原反應去除土壤中的污染物，改善土壤環(huán)境?？諝鈨艋楹弯R可以用于制造空氣凈化材料，例如吸附劑和催化劑，去除空氣中的有害氣體和顆粒物。砷與銻在醫(yī)藥中的應用1砷化合物砷化合物用于治療某些癌癥，如白血病和淋巴瘤。例如，三氧化二砷（As2O3）用于治療急性早幼粒細胞白血病。2銻化合物銻化合物如酒石酸銻鉀（銻劑）可以治療利什曼病、黑熱病等寄生蟲感染。3安全使用由于砷和銻具有毒性，因此在醫(yī)藥中使用時必須嚴格控制劑量，避免副作用的發(fā)生。實驗演示課堂上可以進行一些簡單的實驗，例如砷與硝酸反應生成砷酸，銻與王水反應生成銻鹽等。演示過程中，需要注意安全操作，并對實驗現(xiàn)象進行講解，幫助學生更好地理解砷與銻的化學性質(zhì)。小結(jié)與思考知識回顧本節(jié)課我們學習了砷和銻兩種元素的性質(zhì)、用途以及環(huán)境影響。同學們要牢記砷和銻的化學性質(zhì)，并了解它們在日