Arsen

Arsenul este un element chimic semi-metalic, care are simbolul As și numărul atomic 33. El se află în grupa a V-A principala(15) și perioada a 4-a.

Arsen
Germaniu ← Arsen → Seleniu P       33 As                                                                                                                                                                                                                                           As Sb Tabelul complet • Tabelul extins
Informații generale
Nume, Simbol, Număr	Arsen, As, 33
Serie chimică	metaloizi
Grupă, Perioadă, Bloc	15, 4, p
Densitate	5727 kg/m³
Culoare	cenușiu spre negru și galben
Număr CAS	7440-38-2
Număr EINECS
Proprietăți atomice
Masă atomică	74,92 u
Rază atomică	115 pm
Rază de covalență	119 pm
Rază van der Waals	185 pm
Configurație electronică	[Ar] 3d10 4s2 4p3
Electroni pe nivelul de energie	2, 8, 18, 5
Număr de oxidare	5, 4, 3, 2, 1, −1, −2, −3
Oxid
Structură cristalină	Cristal trigonal sau ortorombic
Proprietăți fizice
Fază ordinară	solidă (nemagnetică)
Punct de topire	817° C, 171,6 K
Punct de fierbere	616 °C, 889 K
Energie de fuziune	34,76 kJ/mol
Energie de evaporare	34,76 kJ/mol
Temperatură critică	K
Presiune critică	Pa
Volum molar	m³/kmol
Presiune de vapori	1,3 · 10−9
Viteza sunetului	Nu există rezultate m/s la 20 °C
Forță magnetică
Informații diverse
Electronegativitate (Pauling)	2,18
Capacitate termică masică	J/(kg·K)
Conductivitate electrică	S/m
Conductivitate termică	50 W/(m·K)
Prima energie de ionizare	947 kJ/mol
A 2-a energie de ionizare	1798 kJ/mol
A 3-a energie de ionizare	2735 kJ/mol
A 4-a energie de ionizare	4837 kJ/mol
A 5-a energie de ionizare	6043 kJ/mol
A 6-a energie de ionizare	{{{potențial_de_ionizare_6}}} kJ/mol
A 7-a energie de ionizare	{{{potențial_de_ionizare_7}}} kJ/mol
A 8-a energie de ionizare	{{{potențial_de_ionizare_8}}} kJ/mol
A 9-a energie de ionizare	{{{potențial_de_ionizare_9}}} kJ/mol
A 10-a energie de ionizare	{{{potențial_de_ionizare_10}}} kJ/mol
Cei mai stabili izotopi
Simbol AN T1/2 MD Ed PD MeV 75As 100% As este izotop stabil 72As {sin.} 26 ore ε 4,356 72Ge 73As {sin.} 80,3 zile ε 0,341 73Ge 74As {sin.} 17,77 zile ε β- 2,562 1,353 74Ge 74Se 75As {sin.} 1,0778 zile β- 2,962 75Se 76As {sin.} 39 ore β- 0,683 76Se
Precauții
NFPA 704
Unitățile SI și condiții de temperatură și presiune normale dacă nu s-a specificat altfel.
Modifică text

Istoric

Numele grec "arsenicon" (în traducere "bărbat"), era atribuit în antichitate unor sulfuri de arsen și acidului arsenicos. Pentru prima dată, Platon și Strabon amintesc de existența și exploatarea arsenului din muntele Sandaracurgium – provincia Pont. Ca element, se pare că a fost preparat pentru prima dată de Albertus Magnus, în anul 1250, din auri-pigment și săpun, și apoi de Paracelsus prin sublimarea sandaracului cu coji de ou. Alchimiștii foloseau arsenul pentru albirea metalelor colorate ca fierul și cuprul. Acestea, frecate cu arseniu, primeau un luciu alb.

Date certe despre propagarea arsenului metalic provin de la Lèmery, care, în 1675, tratează sulfurile de arsen cu drojdie de vin și săpun moale, de la alchimiștii secolelor următoare, care fac studii sistematice asupra obținerii și proprietăților acestui element. Dintre aceștia, amintim: J. Scroeder (1694), H. Brand (1733) și J. Liebig (1842).

În paralel cu descoperirea proprietăților fizico-chimice ale arsenului, alchimiștii au descoperit și proprietățile biomedicale. Din arsenul alb s-au preparat puternice otrăvuri, care au făcut multe victime de-a lungul anilor. Se spune că Papa Pius al III-lea și Clement al XIV-lea au fost otrăviți cu "aqua Toffana di Napoli" preparată din arseniu, iar despre Napoleon Bonaparte că ar fi fost asasinat pe insula Sf. Elena prin adaos regulat de arseniu în hrană de către un trimis al regelui Ludovic al XVIII-lea. Mult mai târziu, la sfârșitul secolului XIX și începutul secolului trecut, s-a descoperit și efectul benefic al arsenului. Era anul 1909 când P. Ehrlich descoperă salvarsanul și proprietatea lui de a vindeca sifilisul.

Alotropie

Arsenul prezintă două forme alotropice: arsenul cenușiu sau metalic, stabil în stare solidă la orice temperatură și arsenul galben, instabil. Arsenul cenușiu sau metalic formează cristale hexagonale, argintii, lucioase, ușor casabile, insolubile în apă, CS₂ sau alte tipuri de solvenți. Încălzit în absența aerului, la presiune normală, sublimează la 633 °C, iar sub presiune de 76 atm, se topește la 817 °C. Vaporii de arsen au o culoare galbenă, miros de usturoi, sunt foarte toxici și alcătuiți din molecule tetratomice As₄, cu structură tetraedrică, ca și P₄. Peste 1325 °C, As₄ disociază în As₂, iar peste 1700 °C în atomi.

Arsenul galben se obține prin condensarea bruscă, în aer lichid, a vaporilor; este solubil în sulfură de carbon (CS₂), d=1,97, puțin stabil, transformându-se ireversibil în arsenul cenușiu.

Proprietăți chimice

Arsenul formează cu metalele alcaline și alcalino-pământoase arseniuri ionice și nu reacționează deloc cu hidrogenul, întrucât în seria electrochimică se situează între acesta și cupru și are potențial normal pozitiv. Structura electronică s²p³ a stratului de valență dictează comportamentul chimic al arsenului. Conform acestei structuri, acesta poate forma ioni +/-3, +5 dar și alți ioni cu stări de oxidare intermediară în unele cazuri.

Față de sărurile aurului, cuprului și platinei, arsenul metalic acționează ca un reducător, aducându-le în stare elementară, pentru ca în faza a doua a reacției să formeze arseniuri (Cu₂As, Au₂As, PtAs₂).

Se cunosc compuși ai arsenului și cu unele elemente din grupa a IV-a (SiAs, SiAs₂, GeAs, GeAs₂) și din grupa a III-a principală (AlAs, GaAs). Cu carbonul și cu borul nu se combină. În schimb, cu metalele alcalino-pământoase și alcaline, elemente puternic electropozitive, arsenul reacționează cu ușurință, formând arseniuri. Arseniurile se pot obține prin topirea componenților, prin trecerea topiturii sau vaporilor de arsen peste metale, dar toate se pot obține și prin aluminotermie sau prin reducerea trioxidului de arsen și a clorurii metalului cu hipofosfit de sodiu (NaH₃PO₂). Cu metalele grele și din grupele secundare, arsenul formează combinații intermetalice, ce împrumută structura spațială a sulfurilor: arseniura de Ni este similară cu FeS, PtAs₂, FeS₂,iar FeS₂ are rețeaua ortorombică a marcasitei FeS₂. Arsenul intră în structura unor minerale și alături de sulf ca în cazul mispichelului FeAsS, a cobaltinei CoAsS etc.

Utilizare și importanță

Arsenul folosit ca element de aliere mărește duritatea aliajelor. Este suficient ca în aur, argint și metalele platinice să se găsească arsen în proporție de 1 la 1000 pentru ca acestea să-și piardă complet maleabilitatea și să devină casante. Plumbul folosit la alicele de vânătoare conține până la 2% As, dar datorită rămânerii acestora în natură, arsenul se transformă în trioxid de arsen, a cărui toxicitate pentru organismele vii este bine cunoscută. Adăugat în cupru în proporție de 0,25%, îi ridică temperatura de înmuiere și îi mărește rezistența anticorozivă. Arsenul este folosit cu mare succes și în electronică, datorită proprietăților semiconductoare și fotoconductoare, similare siliciului și germaniului. În pirotehnie, se folosește pentru producerea focurilor albe (cel indian). Trisulfura de arsen este pigmentul vopselei de ulei numite galben regal. Aceasta se mai folosește în tăbăcărie și pentru ignifugarea lemnului. O soluție benzenică a arsenatului de plumb a fost prima substanță chimică utilizată în terapia cancerului.

Nici un zăcământ de minereuri metalice nu a fost sau nu este exploatat exclusiv pentru arsen; de regulă arsenul se obține ca subprodus, crescând valoarea economică a diferitelor tipuri de mineralizați în care se găsește. De altfel, toxicitatea sa mare a condus în nenumărate situații la necesitatea folosirii de înlocuitori, fapt ce a condus mai departe la scăderea cererii sale pe piața mondială.

Legături externe

• ro Arsenul pe sistemul-periodic.go.ro Arhivat în 8 februarie 2009, la Wayback Machine.