|
|
|
|
|
Símbol: As |
Nombre atòmic: 33 |
|
|
Arsènic |
Arsénico |
Arsenic |
Arsenic |
Grup: 15 |
Període: 4 |
|
|
Família: Familia del
nitrogen |
Configuració electrònica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3 |
|||||
|
Generalitats |
|||||
|
Descobridor/s: Alberto Magno |
Nacionalitat: Alemanya |
Any: 1250 |
|||
|
Origen del nom: L'arsènic (del grec arsenikon, orpiment) |
Una mica
d’història: L'arsènic
(del grec arsenikon, orpiment) es coneix des de temps remots, el mateix que
alguns dels seus compostos, especialment els sulfurs. Dioscòrides i
Plini coneixien les propietats de l'orpiment i el realgar (sulfur
d'arsènic, As2S3) i Celso Aurelià, Galè i Isidor Largus
sabien dels seus efectes irritants, tòxics, corrosius i insecticides i
van observar les seves virtuts contra la tos, afeccions de la veu i les
dispnees. Els metges àrabs van usar també els compostos
d'arsènic en fumigacions, píndoles i pocions i també en
aplicacions externes. Durant l'Edat Mitjana els compostos arsenicals van
caure en l'oblit quedant relegats als curanderos que els prescrivien contra
la escròfula i el hidrocele. Roger Bacon i Albert Magne de
nacionalitat Alemanya van aprofundir en el seu estudi —es creu que
aquest últim va ser el primer a aïllar l'element l'any 1250, el
va obtenir esclafant sabó juntament amb orpiment (As2S3)— i
Paracels va fer de l'Arsènic una panacea. El primer que el va estudiar
amb detall va ser Brandt en 1633 i Schroeder el va obtindre al 1649 per
l'acció del carbó sobre l'àcid arsènic. A
Berzelius es deuen les primeres investigacions sobre la composició dels
compostos de l'arsènic. |
||||
|
Estat natural: Ocasionalment es pot trobar
pur en la natura, encara que la major part es troba en la superfície
de les roques combinat amb sofre o metalls com Mn, Fe, Co, Ni, Ag o Sn. El
principal mineral d’arsènic és la pirita arsenical
(FeAsS), altres són: rejalgar (As2S2), orpiment
(As2S3), arsenolita (As2O3),
cobaltina (SAsCo). Altres arseniurs metàl·lics són
els minerals: löllingita (FeAs2), nicolita (NiAs),
gersdorfita (NiAsS) i esmaltita (CoAs2). Es troba a vegades substituint al sofre en minerals
sulfurats de molts metalls pesats. Està localitzat a França, Alemanya,
Itàlia, Romania, Sibèria i NordAmèrica. |
Estructura cristal·lina: Sistema Romboèdric |
cap angle recte a |
|||
|
Abundància
a l’ésser humà: 50 ppb (parts per bilió) en pes. |
Abundància
a la Terra: Ocupa el lloc 52è en la classificació dels
elements més abundants en l’escorça terrestre. |
Abundància
al Sistema Solar: 8 ppb (parts per bilió) en pes. |
|||
|
Propietats |
|||||||
|
Físiques |
Massa
atòmica (u) |
Densitat
(kg/m3) |
Duresa
(escala de Mohs) |
Volum
atòmic (cm3/mol) |
|||
|
74,9216 |
5780 |
3,5 |
13,1 |
||||
|
Tèrmiques |
Estat
d’agregació a 298 K |
Punt de
fusió (K) |
Punt
d’ebullició (K) |
|
|||
|
sòlid |
1090 |
887 |
|
||||
|
Radis |
Radi
atòmic (Å) |
Radi
iònic (Å) |
Radi
covalent (Å) |
|
|||
|
1,39 |
2,22 (As-3) 0,69 (As+3) 0,47 (As+5) |
1,21 |
|
||||
|
Ionització |
Afinitat
electrònica (KJ/mol) |
1a
energia ionització (KJ/mol) |
2a
energia ionització (KJ/mol) |
3a
energia ionització (KJ/mol) |
Estats
d’oxidació |
||
|
78,2 |
946,5 |
1797,8 |
2735,4 |
-3, +2, +3, +5 |
|||
|
Elèctriques |
Conductivitat
elèctrica (mOhm.cm)-1 |
Electròniques |
Electronegativitat
(Pauling) |
Polaritzabilitat
(Å3) |
|
||
|
30 |
2,18 |
4,3 |
|
||||
|
Termodinàmiques |
Calor
d’atomització (KJ/mol d’àtoms) |
Calor de
fusió (KJ/mol) |
Calor de
vaporització (KJ/mol) |
Calor
específica (J/kg K) |
Conductivitat
tèrmica (J/m s ºC) |
||
|
302 |
27,7 |
32,39 |
342,76 |
50,20 |
|||
|
Altres |
Potencial
normal de reducció (v) |
Caràcter
metàl·lic |
Precaucions: Els compostos de
l’arsènic són molt verinosos per les plantes i els
animals. És verinós en dosis
superiors als 65 mg tant en dosi única com per acumulació de
dosis més petites, com, per exemple, inhalació de pols o gasos
d’arsènic. En les muntanyes del sud
d’Àustria hi ha persones conegudes com “menjadors
d’arsènic”, que li troben efectes tonificants i han
desenvolupat tolerància, de manera que poden ingerir diàriament
quantitats que comunament es consideren dosis mortals. Aquesta
tolerància, no obstant, no els protegeix contra la mateixa quantitat
d’arsènic administrada hipodèrmicament. L’exposició a
l’arsènic inorgànic pot causar diversos efectes sobre la
salut, com irritació de l’estómac i intestins,
disminució de la producció de glòbuls vermells i blancs,
canvis en la pell i irritació dels pulmons. També intensifica
les possibilitats de desenvolupar càncer, especialment de pell,
pulmó, fetge i linfa. També pot causar infertilitat i
avortaments i danyar l’ADN. |
||||
|
+ 0,24 HAsO2/As (solució àcida) |
Semimetall |
||||||
|
Característiques: |
|
||||||
|
Es presenta en diverses formes
alotròpiques, de les quals la més important és
l’arsènic gris, romboèdric, d’aspecte
metàl·lic, tou, fràgil, de baixa conductibilitat, bon
conductor de la calor i moderadament conductor de l’electricitat, amb
un pes específic de 5,7. Una altra forma és la cúbica de
color groc, no metàl·lica, de pes específic 2,0 i que
s’obté per condensació del vapor a temperatures molt
baixes. I una altra forma és la polimòrfica negre. Les formes
groga i negre reverteixen a la forma més estable gris, a
l’escalfa-les o per exposició a la llum. Quan es calenta,
l’arsènic sublima, passant directament de sòlid a vapor a
613ºC. El vapor d’arsènic
està constituït per molècules tetratòmiques (As4)
que es dissocien en molècules diatòmiques (As2) a
temperatures superiors a 800ºC. |
|||||||
|
Isòtops |
||||||
|
Isòtop |
Protons |
Neutrons |
Símbol |
Vida mitjana |
Abundància (%) |
Altres |
|
Arsènic-68 |
33 |
35 |
68As |
2,53
minuts |
0,00 |
|
|
Arsènic-69 |
33 |
36 |
69As |
15,2
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Arsènic-70 |
33 |
37 |
70As |
52,6
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Arsènic-71 |
33 |
38 |
71As |
2,72
dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Arsènic-72 |
33 |
39 |
72As |
26
hores |
0,00 |
Radioactiu |
|
Arsènic-73 |
33 |
40 |
73As |
80,3
dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Arsènic-74 |
33 |
41 |
74As |
17,78
dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Arsènic-75 |
33 |
42 |
75As |
Estable |
100 |
|
|
Arsènic-76 |
33 |
43 |
76As |
26,3
hores |
0,00 |
Radioactiu |
|
Arsènic-77 |
33 |
44 |
77As |
38,8
hores |
0,00 |
Radioactiu |
|
Arsènic-78 |
33 |
45 |
78As |
1,512
hores |
0,00 |
Radioactiu |
|
Arsènic-79 |
33 |
46 |
79As |
9
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Reactivitat |
|
|
Descripció |
L'Arsènic
groc és extremadament volàtil i més reactiu que
l'arsènic metàli·lic. L'arsènic reacciona violentament
amb el clor. No reacciona amb l'àcid clorhídric en absència
d'oxigen, però sí amb l’àcid nítric calent. L’arsènic
és estable en aire sec però la superfície s’oxida
lentament en aire humit. Quan
s’escalfa amb aire, es forma As4O6 (sota
determinades condicions va acompanyat de fosforescència). Quan
s’esclafa en oxigen, es forma As4O10 i As4O6:
4 As (s) + 5 O2 à As4O10 (s)
4 As (s) + 3 O2 à As4O6 (s) |
|
Amb aire |
Suau; amb calor à As4O6 |
|
Amb H2O |
No reacciona |
|
Amb HCL 6M |
No reacciona |
|
Amb HNO3 15M |
Suau; amb calor à H3AsO4 ; NOx |
|
Amb NaOH 6M |
No reacciona |
|
Obtenció |
En la fusió de minerals de
coure, plom i cobalt i or s'obté triòxid d'arsènic que
es volatilitza en el procés i és arrossegat pels gasos de la
xemeneia que poden arribar a contenir més d'un 30% de triòxid
d'arsènic. Els gasos de la xemeneia es refinen posteriorment
mesclant-los amb petites quantitats de galena o pirita per a evitar la
formació d'arsenits i per torrada s'obté triòxid
d'arsènic entre el 90 i 95% de puresa, per sublimacions successives
pot obtenir-se amb una puresa del 99%. Reduint l'òxid amb
carbó s'obté el metal·loide: As2O3 + 3 C à 2 As + 3 CO ; no obstant la majoria de
l'arsènic es comercialitza com a òxid. Si es parteix de la pirita
arsenical, l’arsènic sublima per calentament:
FeAsS (700ºC) à FeS + As (g) à As (s) Pràcticament la totalitat de
la producció mundial d'As metall és xinesa, que és
també el major productor mundial de triòxid d'arsènic. |
|
Conservant de la fusta (arseniat de
coure i crom), ús que representa, segons algunes estimacions, prop del
70% del consum mundial d'arsènic. L'arseniür de gal·li
és un important material semiconductor emprat en circuits integrats
més ràpids, i cars, que els de silici. També s'usa en la
construcció de diodes làser i LED. Additiu en aliatges de plom, per
endurir-lo (1% d’arsènic) i llautons. S’utilitza en la
fabricació de perdigons i en la indústria del vidre (0,5% de
triòxid d’arsènic) per eliminar el color verd que
produeixen les impureses dels compostos de ferro. Insecticida (arseniat de plom),
herbicides (arsenit de sodi) i verins: A principis del segle XX s'usaven
compostos inorgànics però el seu ús ha desaparegut
pràcticament en benefici de compostos orgànics (derivats
metílics). El disulfur d'arsènic
(As2S2) o arsènic rubí s'usa com a pigment en pirotècnia i en la
fabricació de pintures. Històricament
l'arsènic s'ha emprat amb fins terapèutics pràcticament
abandonats per la medicina occidental encara que recentment s'ha renovat l’interès
pel seu ús com demostra el cas del triòxid d'arsènic per
al tractament de pacients amb leucèmia promielocítica aguda. L’arsènic és un
poderós verí i el seu ús freqüent el converteix en
un contaminant molt freqüent. La prova de Marsh, anomenada així
pel seu inventor, el químic James Marsh, proporciona un mètode
simple per a detectar rastres d’arsènic que escaparien a
l’anàlisi ordinari. La mostra es col·loca en una font
d’hidrogen i qualsevol presència d’arsènic es
converteix en arsina (AsH3), que es barreja amb el corrent d’hidrogen.
Si el flux d’hidrogen es calenta al passar per un tub de vidre,
l’arsina es descompon i l’arsènic metàl·lic
es diposita en el tub en forma de petites taques perfectament apreciables.
Per aquest mètode es poden detectar quantitats de l’ordre de 0,1
mg d’arsènic o d’antimoni i s’utilitza en la
determinació forense de rastres d’arsènic en
l’organisme. |
|
|
És un element molt tòxic. Els
compostos de l’arsènic són molt verinosos per les plantes
i els animals. És verinós en dosis
superiors als 65 mg tant en dosi única com per acumulació de
dosis més petites, com, per exemple, inhalació de pols o gasos
d’arsènic. L’exposició a
l’arsènic inorgànic pot causar diversos efectes sobre la
salut, com irritació de l’estómac i intestins,
disminució de la producció de glòbuls vermells i blancs,
canvis en la pell i irritació dels pulmons. També intensifica
les possibilitats de desenvolupar càncer, especialment de pell,
pulmó, fetge i linfa. També pot causar infertilitat i avortaments
i danyar l’ADN. |