摘要：砷（Arsenic）俗称砒，是一种类金属元素，元素符号为As，原子序数为33，相对原子质量为74.92。它位于元素周期表第4周期、第VA族，有灰砷（金属砷）、黄砷和黑砷三种同素异形体。常温下，灰砷最为稳定，是一种银灰色发亮的块状固体，质硬而脆，具有金属性。...
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奇妙的化学元素 | “毒王”--砷
砷（Arsenic）俗称砒，是一种类金属元素，元素符号为As，原子序数为33，相对原子质量为74.92。它位于元素周期表第4周期、第VA族，有灰砷（金属砷）、黄砷和黑砷三种同素异形体。
常温下，灰砷最为稳定，是一种银灰色发亮的块状固体，质硬而脆，具有金属性。它不溶于水、碱液和多数有机溶剂，密度为5.73g/cm³，熔点为814℃，沸点为615℃，并可升华。
砷在干燥的空气中是稳定的，但在潮湿的空气中，其表面会被慢慢氧化，先变成古铜色，最终变为黑色。在空气中加热砷，会生成三氧化二砷（六氧化四砷）烟雾。加热至200℃时，砷会有荧光出现；加热至400℃时，砷会燃烧并呈蓝色火焰，条件适宜时还会发出磷光。在加热的氧气中点燃砷，会反应生成五氧化二砷（十氧化四砷）。
砷与氟气（F₂）反应，可以生成气态的五氟化物氟化砷。在可控条件下，砷还能与氟气（F₂）、氯气（Cl₂）、溴单质（Br₂）、碘单质（I₂）分别反应生成三卤化物氟化砷（Ⅲ）（AsF₃）、氯化砷（Ⅲ）（AsCl₃）、溴化砷（Ⅲ）（AsBr₃）和碘化砷（Ⅲ）（AsI₃）。
非氧化性酸不与砷反应，但稀硝酸和浓硝酸能分别将砷氧化成亚砷酸H₃AsO₃和砷酸H₃AsO₄。热的浓硫酸能将砷氧化成As₄O₆。溶碱能将砷氧化成亚砷酸盐，并析出氢气，但碱的水溶液不与砷反应。
砷以三价和五价状态广泛存在于自然界中。其氧化物主要为三氧化二砷（As₂O₃）和五氧化二砷（As₂O₅）。As₂O₃俗称砒霜，为白色粉末，微溶于水，剧毒。As₂O₅又称砷酐，为白色无定形固体，高毒，易溶于水，在空气中易潮解，315℃时分解为As₂O₃和O₂。
砷的硫化物主要为三硫化二砷（As₂S₃）和五硫化二砷（As₂S₅）。As₂S₃为黄色或红色单斜晶体，微溶于水，溶于乙醇。As₂S₅为黄色或橘黄色粉末，不溶于水，溶于碱可生成砷酸盐及硫代硫酸盐。
砷在地壳中的平均丰度约为1.5mg/kg。自然界中，砷极少以单质状态存在，多以砷化物形式存在于岩石、煤炭、空气、土壤、地面和地下水中。在岩石和煤炭中，砷主要以砷黄铁矿（即毒砂，FeAsS）、雄黄（As₄S₄）和雌黄（As₂S₃）等硫化物形态存在；空气、土壤、沉积物、水及陆生植物中，砷主要以亚砷酸盐、砷酸盐等形态存在；在海产品中，砷则以砷甜菜碱、砷胆碱、砷糖和砷酯等形态存在。
毒砂（FeAsS）是最常见的砷矿，分布在法国、德国、意大利、罗马尼亚、俄罗斯西伯利亚和北美洲。智利、美国、加拿大、墨西哥、菲律宾五国的砷资源储量约占世界砷资源储量的一半。其他砷资源较丰富的国家包括法国、瑞典、纳米比亚、秘鲁等。中国的砷资源相对集中，主要分布在中南及西部地区，广西、云南、湖南三省的保有储量占全国总保有储量的58%。
冶金工业：砷由于同时具有金属性和非金属性，可以与金属形成合金，提高合金的强度、硬度和耐腐蚀性能。如，砷可以与铜合金化，制成耐磨、耐腐蚀的黄铜；与铁合金化，可制成高强度、耐磨损的铁磁性合金等。砷还可用作铅冶炼的助熔剂，在冶炼过程中提高熔点降低电阻，促进金属的还原。
化工工业：砷化合物在化工工业中有着广泛的应用。有机和无机砷农药用于杀虫、杀菌、除草和灭螺等；三氧化二砷被用作玻璃脱色剂、杀虫剂、杀菌剂和防腐剂；砷酸盐是一种优良的防腐剂，可用于木材、纸张、皮革、织物等防腐处理。三氧化二砷还可用于制备玻璃和陶瓷，赋予产品良好的光学性能和耐火性能；雄黄用于制造鞭炮、焰火及油漆和颜料。
医药工业：砷类药物可用于治疗白血病、淋巴瘤、溃疡性黑色素瘤、带状疱疹、淋巴结炎等多种疾病。砷化合物可通过诱导细胞凋亡、抑制肿瘤血管生长等机制，起到抗肿瘤的作用。临床证明氧化砷对抗癌有较好的效果。
农业领域：砷化合物可用作杀虫剂、杀菌剂和除草剂，用于防治农业病虫害和杂草。但需要注意的是，过量的砷对环境和人类健康都有着严重的危害，因此在使用砷化合物作为农药时应严格控制使用量和排放量。
环境保护：砷可用于处理废水和废气，减少有害物质的排放；还可用于制备新型吸附材料，去除水中的重金属及有机砷污染。此外，砷还可用于制备太阳能电池，以替代传统的硅基光伏材料，减少能源消耗和环境污染。
电子工业：砷用于固态电子元件的掺杂半导体，有砷化镓（GaAs）、砷化铟（InAs）等。GaAs作为第二代半导体的代表，广泛应用于二极管、显像管、微波炉和太阳能电池等。
玻璃工业：砷可用于生产某些特殊的玻璃，如高硼硅酸盐玻璃和光学玻璃。
砷是一种人体非必需元素，有毒性，但少量的砷对身体是有益的。然而，单质砷暴露在空气中，其表面极易被氧化成剧毒的三氧化二砷，即砒霜。砒霜被称为“毒药之王”，在历史上有很多与它相关的奇闻逸事。
砷的毒性危害主要表现在急性中毒和慢性中毒上。急性中毒最初会引起咽喉、食道下咽困难，随后引起胃的痉挛疼痛、呕吐、严重的腹泻等消化道症状，并可能导致蛋白尿、血尿以及尿量减少的肾功能衰竭而死亡。慢性中毒则表现为毛发脱落、皮肤黏膜损害、消化不良等。
为了防治砷的危害，可以采取以下措施：使用螯合剂二巯丙磺钠与砷离子结合，帮助人体将砷自然排出体外；改饮低砷水是预防饮水型砷中毒最有效的措施；对含砷毒物要严加保管，避免与食品混淆或误食；接触过砷制剂的器具要仔细刷洗，并不得再盛装任何食物。
总之，砷作为一种具有独特性质的化学元素，在多个领域都有着广泛的应用。然而，由于其毒性较大，必须严格控制其使用量和排放量，以保障环境和人类健康。
奇妙的化学元素 | 最活跃的金属元素-铯
铯，符号Cs，原子序数55，原子量132.90543。其金属特性为软、轻、熔点低，呈金黄色，熔点28.4℃，沸点669.3℃，莫氏硬度仅0.2，为最软金属。具有质软、易延展、优良光电特性、化学活泼性等特性。
铯颇为传奇，熔点低至28.4℃，易熔化，硬度低，可像切豆腐般切开。与氧气剧烈反应，生成多种氧化物，遇潮湿空气氧化、熔化并燃烧，遇水爆炸，与-116℃冰反应生成碱性氢氧化铯并放出氢气。因此，存放在特制安瓿瓶，并加入惰性气体，或保存在煤油中。金属铯价格昂贵，仅一小管价格可达数万元。
铯在1860年被德国化学家本生和基尔霍夫教授发现，通过分析矿泉水样品发现了一道明亮蓝色光谱，分离出7克氯化铯，命名为“caesius”，意为“天蓝色”。但未能制得纯净金属铯，直到使用电解法，波恩大学教授赛特伯格从熔融氰化铯中电解出金属铯。
铯在自然界中含量很少，分布分散，主要以盐形式存在，少量分布于陆地、海洋中，全球保有矿石量稀少。伟晶岩型铯矿是唯一可经济开发利用的铯矿资源。铯主要通过铯榴石提取，品位在5%～32%。根据美国地质调查局数据显示，2020年全球伟晶岩型铯矿产资源储量为21.71万吨。全球每年铯矿石开采量仅5-10吨！可规模化开采的铯榴石资源主要集中的三大矿区为加拿大Tanco矿区、津巴布韦Bikita矿区和澳大利亚Sinclair矿区。我国铯矿资源虽然远景储量较大，但基础储量较少，矿石品质较差，开发成本较高，依赖进口。
铯广泛应用于多种领域，包括原子钟、离子火箭、光电管、催化剂、医疗、检测红酒年代等。在工农业、宇宙飞船、太空导弹等各种高科技行业中，铯有着广泛应用。
铯具有轻微毒性，但对人体危害性较大。多铯-137被释放到环境中，导致了严重的放射事故。如1986年切尔诺贝利事故中，释放了约10^17 Bq的铯，1987年巴西戈亚尼亚市的放射性污染事件，以及2021年日本捕捞的黑鲉鱼体内发现的放射性铯，这些都对人类健康和环境造成了严重威胁。
铯美丽但危险，热烈但稳重，事物常常兼具两面性。只要谨慎利用，铯在满足需求、助力发展中发挥重要作用，同时也要充分认识到其潜在危害，采取有效措施保护人类健康与环境安全。
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