物理 [元素周期表] 砷
砷 (Arsenic)
基本信息
元素符号: As
原子序数: 33
原子量: 74.922
位置: 位于元素周期表第四周期，第15族（VA族），位于磷和锑之间，属于类金属（半金属）。
电子构型: [Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p³
物理性质与同素异形体
多种形态: 主要有灰砷（具有金属光泽，能导电）、黄砷（分子晶体，非金属性）和黑砷（层状结构）。
外观: 最常见的灰砷为银灰色晶体，质脆。
密度: 5.727 g/cm³（灰砷）
升华特性: 在常压下加热，砷不经过液态直接升华（变为气体），升华点约615°C。
化学性质
类金属特性: 化学性质介于金属和非金属之间。
常见的化学反应:
与氧反应: 加热时燃烧生成三氧化二砷（As₂O₃）。
与卤素反应: 能与大多数卤素在加热条件下反应。
与酸反应: 不溶于稀酸，可与浓硝酸、王水发生反应。
与碱熔融: 与氢氧化钠等共熔可生成亚砷酸盐。
存在与制备
地壳中存在: 地壳中含量约1.8 ppm，广泛分布于多种矿物中。
主要来源:
雄黄（As₄S₄）和雌黄（As₂S₃）: 中国古代就已认识的矿物，常用于颜料或药用（需经严格炮制）。
毒砂（FeAsS）: 最常见的含砷矿物，是工业上提取砷及其化合物的主要原料。
伴生矿: 铜、铅、锌等有色金属的硫化矿中常伴生有砷。
制备方法: 工业上通过将毒砂等含砷矿石在无氧条件下加热，使砷升华后冷凝收集，再经进一步提纯得到高纯砷。
主要用途
半导体工业（现代核心应用）:
砷化镓（GaAs）: 作为第二代半导体材料，广泛应用于制造高频射频芯片、发光二极管（LED）、激光器和高效率太阳能电池（如航天器用）。
高纯砷: 用作硅和锗的掺杂剂，精确控制半导体的导电性能。
合金与材料:
合金添加剂: 少量加入铅或铜基合金中，可提高材料的硬度和耐腐蚀性，用于制造特种蓄电池极板或弹药。
玻璃澄清剂: 三氧化二砷在玻璃制造中用作澄清剂，帮助消除气泡，生产高透明度玻璃。
历史与林业用途:
木材防腐: 曾广泛使用铬砷酸铜（CCA）处理户外木材（如电线杆、枕木），以抵抗真菌和虫害（现因环保要求已被限制，逐步由其他防腐剂替代）。
传统医药: 雄黄等含砷矿物在传统医学中有应用历史，现代医学中也研究其对某些疾病的治疗价值。
环境与安全须知
化合物毒性: 砷的化合物，特别是三价无机砷，对人体和生态系统具有显著毒性。因此，所有含砷的工业活动都受到严格的环保和安全法规监管。
价态决定风险: 通常，三价砷化合物的生物毒性高于五价砷；无机砷的毒性大于海产品中常见的有机砷（如砷甜菜碱，后者在体内代谢快，基本不产生毒害）。
水质安全: 自然地质条件下可能导致地下水砷含量升高，因此饮用水砷含量是全球饮用水标准中的关键监测指标。
处理规范: 在涉及砷的科研和工业生产中，必须遵循严格的防护和废弃物处理规范，防止对环境造成污染。
