Il arsenico È un semimetallo o metalloide che appartiene al gruppo 15 o VA della tavola periodica. È rappresentato dal simbolo chimico As, e il suo numero atomico è 33. Può essere trovato in tre forme allotropiche: giallo, nero e grigio; quest'ultimo è l'unico con importanza industriale.
L'arsenico grigio è un solido fragile dall'aspetto metallico con un colore d'acciaio e cristallino (immagine sotto). Perde la sua lucentezza se esposto all'aria, formando ossido osseo (AsDueO3), che quando riscaldato emette un odore di aglio. D'altra parte, i suoi allotropi gialli e neri sono rispettivamente molecolari e amorfi..
L'arsenico si trova nella crosta terrestre associata a numerosi minerali. Solo una piccola percentuale si trova nello stato nativo, tuttavia associata all'antimonio e all'argento.
Tra i minerali più comuni in cui si trova l'arsenico sono i seguenti: realgar (As4S4), l'orpimento (AsDueS3), loellingite (FeAsDue) e enargite (Cu3Culo4). L'arsenico si ottiene anche come sottoprodotto della fusione di metalli come piombo, rame, cobalto e oro..
I composti dell'arsenico sono tossici, in particolare l'arsina (AsH3). Tuttavia, l'arsenico ha numerose applicazioni industriali, compresa la lega con il piombo, utilizzata nella produzione di batterie per auto, e la lega con il gallio con vari usi nell'elettronica..
Indice articolo
Il nome "arsenico" deriva dal latino arsenicum e dal greco arsenikon, riferito all'orpimento giallo, che era la principale forma di utilizzo dell'arsenico da parte degli alchimisti.
L'arsenico, molto prima di essere riconosciuto come elemento chimico, era conosciuto e utilizzato sotto forma di suoi composti. Ad esempio, Aristotele nel IV secolo a.C. scrisse di sandarache, una sostanza che ora si pensa fosse solfuro di arsenico.
Plinio il Vecchio e Pedanius Discórides, nel I secolo d.C., descrissero orpimento, un minerale composto da AsDueS3. Nell'XI secolo furono riconosciute tre specie di arsenico: bianco (As4O4), il giallo (AsDueS3) e rosso (As4S4).
L'arsenico come elemento puro fu osservato per la prima volta da Alberto Magno (1250). Magnus ha riscaldato il solfuro di arsenico con il sapone, notando l'aspetto di una sostanza con una caratteristica simile all'allotropo grigiastro nell'immagine. Tuttavia, il primo rapporto autentico del suo isolamento fu pubblicato nel 1649 da Johann Schroeder, un farmacista tedesco..
Schroeder ha preparato l'arsenico riscaldando il suo ossido con carbone di legna. Successivamente, Nicolas Lémery è riuscito a produrlo riscaldando una miscela di ossido di arsenico, sapone e potassio. Nel XVIII secolo questo elemento fu finalmente riconosciuto come semimetallo.
L'arsenico è isomorfo all'antimonio; cioè sono strutturalmente identici, differiscono solo per la dimensione dei loro atomi. Ogni atomo di arsenico forma tre legami covalenti As-As, in modo tale che originino unità esagonali As6 "Rugosa o ripida", poiché l'ibridazione degli atomi di As è sp3.
Quindi le unità As6 si connettono dando origine a strati di arsenico, che interagiscono debolmente tra loro. I cristalli di arsenico grigio romboedrico per le loro forze intermolecolari, dipendenti soprattutto dalle loro masse atomiche, conferiscono al solido una consistenza fragile e friabile..
Forse a causa delle repulsioni della coppia di elettroni liberi dell'arsenico, l'As6 formati tra strati paralleli non definiscono un ottaedro perfetto ma distorto:
Notare che le sfere nere disegnano il piano distorto nello spazio tra due strati ripidi. Allo stesso modo, nello strato sottostante sono presenti sfere bluastre che, insieme alla sfera nera, compongono l'unità As6 menzionato all'inizio della sezione.
La struttura appare ordinata, le file salgono e scendono, quindi è cristallina. Tuttavia, può diventare amorfo, con sfere schiacciate in modi diversi. Quando l'arsenico grigiastro diventa amorfo, si trasforma in un semiconduttore.
L'arsenico giallo, l'allotropo più tossico di questo elemento, è un solido puramente molecolare. È costituito da molecole di As4 unità da deboli forze di dispersione, che non ne impediscono la volatilizzazione.
L'arsenico nero è amorfo; ma non come può essere l'allotropo grigiastro. La sua struttura è leggermente simile a quella appena descritta, con la differenza che i suoi piani di unità As6 hanno aree più ampie e diversi modelli di disordine.
[Ar] 3d104sDue4p3
Ha tutti gli orbitali di livello 3 riempiti. Forma legami utilizzando gli orbitali 4s e 4p (proprio come il 4d) attraverso diverse ibridazioni chimiche.
74,922 g / mol
L'arsenico grigio è un solido grigiastro con un aspetto metallico e una consistenza fragile..
Tre forme allotropiche, giallo (alfa), nero (beta) e grigio (gamma).
Gabinetto
Insapore
1.090 K a 35,8 atm (punto triplo di arsenico).
A pressione normale non ha punto di fusione, poiché sublima a 887 K..
-Arsenico grigio: 5,73 g / cm3.
-Arsenico giallo: 1,97 g / cm3.
Insolubile
139 pm
13,1 cm3/ mol
120 pm
0,328 J / gmol a 20 ° C
32,4 kJ / mol
2.18 della scala Pauling
Prima energia di ionizzazione 946,2 kJ / mol
-3, +3, +5
L'arsenico elementare è stabile all'aria secca, ma quando esposto all'aria umida si ricopre di uno strato giallo bronzo che può diventare uno strato nero di ossido di arsenico (AsDueO3).
Quando l'arsenico viene riscaldato fino alla decomposizione, emette fumo bianco di AsDueO3. La procedura è pericolosa perché può essere rilasciata anche l'arsina, un gas molto velenoso.
180 ºC
3.5 sulla scala di durezza Mohs.
Non viene attaccato da acido solforico freddo o acido cloridrico concentrato. Reagisce con acido nitrico caldo o acido solforico, formando acido arsenico e acido arsenico.
Quando l'arsenico grigio viene volatilizzato mediante riscaldamento ei vapori vengono raffreddati rapidamente, si forma un arsenico giallo. Questo ritorna alla forma grigiastra, se sottoposto a luce ultravioletta.
Una piccola quantità di arsenico aggiunto al piombo, indurisce le sue leghe abbastanza da usarle nel rivestimento dei cavi e nella produzione di batterie per auto..
L'aggiunta di arsenico all'ottone, una lega di rame e zinco, ne aumenta la resistenza alla corrosione. D'altra parte, corregge o riduce la perdita di zinco nell'ottone, che provoca un aumento della sua vita utile..
L'arsenico purificato viene utilizzato nella tecnologia dei semiconduttori dove viene utilizzato in combinazione con gallio e germanio, nonché sotto forma di arseniuro di gallio (GaAs) che è il secondo semiconduttore più utilizzato.
I GaA hanno un intervallo di banda diretto, che può essere utilizzato nella produzione di diodi, laser e LED. Oltre all'arseniuro di gallio, ci sono altri arseniuri, come l'arseniuro di indio e l'arseniuro di alluminio, che sono anche semiconduttori III-V..
Nel frattempo, l'arseniuro di cadmio è un semiconduttore di tipo II-IV. L'arsina è stata utilizzata nel drogaggio dei semiconduttori.
La maggior parte delle applicazioni sono state scartate a causa della loro elevata tossicità e di quella dei loro composti. L'assoDueO3 è stato utilizzato come pesticida, mentre AsDueO5 è un ingrediente di erbicidi e insetticidi.
Acido arsenico (H.3AsO4) e sali come arseniato di calcio e arseniato di piombo sono stati utilizzati per sterilizzare il suolo e controllare i parassiti. Ciò crea un rischio di contaminazione ambientale con l'arsenico..
L'arseniato di piombo è stato utilizzato come insetticida sugli alberi da frutto fino alla prima metà del XX secolo. Ma a causa della sua tossicità, è stato sostituito dal metilarsenato di sodio, che ha smesso di essere utilizzato per lo stesso motivo dal 2013.
Fino al 20 ° secolo, molti dei suoi composti erano usati come medicinali. Arsphenamine e neolsalvarsan, ad esempio, sono stati utilizzati nel trattamento della sifilide e della tripanosomiasi.
Nel 2000, l'utilizzo di AsDueO3, Composto molto tossico, nel trattamento della leucemia promielocitica acuta resistente all'acido all-trans retinoico. Recentemente è stato utilizzato l'isotopo radioattivo 74Asso per la localizzazione del tumore.
L'isotopo produce buone immagini, più nitide di quelle ottenute con il 124I, perché lo iodio viene trasportato alla tiroide e produce rumore nel segnale.
L'arsenico è stato utilizzato in passato come additivo per mangimi nella produzione di pollame e suini.
È usato come catalizzatore nella produzione di ossido di etilene. Viene anche utilizzato nei fuochi d'artificio e nell'abbronzatura. L'ossido arsenico è utilizzato come decolorante nella fabbricazione del vetro.
L'arsenico può essere trovato in piccole quantità allo stato elementare, con un alto grado di purezza. È presente in numerosi composti, quali: solfuri, arseniuri e sulfoarseniidi.
Si trova anche in diversi minerali, tra cui: arsenopirite (FeSAs), loellingite (FeAsDue), enargite (Cu3Culo4), l'orpimento (AsDueS3) e realgar (As4S4).
L'arsenopirite viene riscaldata a 650-700 ° C, in assenza di aria. L'arsenico evapora, lasciando come residuo il solfuro di ferro (FeS). Durante questo processo, l'arsenico si unisce all'ossigeno per formare As4O6, noto come "arsenico bianco".
L'asso4O6 viene modificato per formare l'AsDueO3, i cui vapori vengono raccolti e condensati in una serie di camere di mattoni, l'arsenico viene purificato per sublimazione.
La maggior parte dell'arsenico è prodotto dalla riduzione per carbonio della polvere formata da AsDueO3.
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