砷

砷尽管以毒药而臭名昭著，但在得到适当处理和控制的情况下，仍有多种重要的工业和技术用途。半导体行业使用超纯砷生产砷化镓（GaAs）半导体，这些半导体对于高频电子设备、LED照明、激光二极管和太阳能电池都不可或缺。与硅相比，这些含砷半导体在需要高速度或高功率效率的应用中具有更优越的性能。电子行业依靠砷化合物制造集成电路，尤其是在微波设备和光电元件等专业应用中。木材防腐曾是砷化合物的一项主要用途，尤其是铬酸铜砷（CCA），但由于健康和环境问题，这种用途在许多国家已基本停止。玻璃行业使用三氧化二砷作为澄清剂，以去除气泡并提高光学透明度，尤其用于生产高质量光学玻璃和电视屏幕。砷化合物在半导体制造过程中充当掺杂剂，通过引入精确的用量来改变硅和其他半导体材料的电学性质。医学领域也发现了砷化合物的专门用途，尤其是使用三氧化二砷治疗某些类型的白血病；尽管具有毒性，但它已显示出显著疗效。农业用途包括某些杀虫剂和除草剂，但由于环境和健康问题，这些用途受到严格监管并正在减少。人们仍在研究砷在先进技术中的潜在应用，包括量子计算和用于航空航天的特种合金。冶金行业将砷用作铅基材料中的合金化元素，以提高硬度和耐腐蚀性。

砷最重要的现代用途是在半导体制造中形成砷化镓化合物，这些化合物被用于几乎所有智能手机、LED灯和无线通信设备。太阳能电池板，尤其是为太空应用设计的太阳能电池板，依靠含砷的砷化镓电池，以实现将阳光转化为电能时的最高效率。高速互联网基础设施依赖于光纤通信系统中使用的含砷激光二极管和光电探测器。汽车LED前灯和尾灯采用基于砷的半导体，以获得更高的亮度和能源效率。军事和航空航天应用在雷达系统、卫星通信和电子战设备中使用砷化合物。玻璃行业仍在特种玻璃生产中使用少量三氧化二砷，包括光学镜片和高端电视屏幕。医学肿瘤科使用三氧化二砷作为化疗药物，用于治疗特定类型的血癌，并且已证实其疗效很高。世界各地的研究实验室使用超纯砷开展实验性半导体器件和量子研究。一些特种金属合金仍会加入少量砷，以改善特定工业应用所需的材料性质。环境监测设备使用基于砷的传感器和探测器来测量空气和水质。甚至电脑处理器和显卡等消费电子产品，其半导体元件中也含有微量砷。可再生能源行业在先进光伏系统中使用砷化合物，以实现最大的发电效率。

砷广泛分布于地壳中，平均浓度约为1.8ppm，因此它比许多其他微量元素更丰富，但很少以高浓度矿床的形式存在。这种元素天然存在于200多种矿物中，但只有少数在开采方面具有经济意义。毒砂（FeAsS）是最常见的含砷矿物，也是商业砷生产的主要来源。这种矿物常与金、银和铜矿共生，因此砷的回收是贵金属采矿作业的副产品。雄黄（As4S4）和雌黄（As2S3）是具有显著橙色和黄色的硫化砷矿物，历史上曾是重要来源，但如今的商业意义已降低。砷通常作为微量元素存在于铜、铅、锌、银和金的硫化矿中，并常常使这些金属的加工变得复杂。煤矿床中经常含有浓度为1至100ppm的砷，一些高砷煤中的含量还要高得多；燃烧这些煤炭时会引发环境问题。某些地质构造中的地下水由于含砷岩石和矿物的风化，天然含有较高浓度的砷，从而给受影响地区带来重大的公共健康挑战。火山活动可以通过地热过程将砷释放到环境中，导致一些温泉和地热区的砷浓度自然升高。海洋沉积物中通常含有经过生物和化学过程富集的砷，尤其是在有机质含量较高的地区。一些植物能够从受污染的土壤中积累砷，导致受影响地区种植的某些农产品中砷浓度升高。砷的地理分布与特定地质构造密切相关，在过去发生过火山活动的地区和某些沉积盆地中尤为集中。