Arsenul, As

Arsenul, As, este un element metaloid din grupa 15 (V A) a tabelului periodic; are numărul atomic 33, masa atomică 74,92, și sublimează la 613°C. Arsenul are trei stări alotropice - arseniu galben, negru și cenușiu. Modificația stabilă și cea mai obișnuită este arsenul cenușiu sau arsenul metalic, cristalizat în sistem hexagonal; acesta conduce curentul electric. Peste 150 de minerale conțin arsen, dar în principal se găsește sub formă de impurități în minereuri de sulfuri și din mineralele auripiment (As₂S₃) și realgar (As₄S₄).

Obținerea arsenului
Proprietăți generale
Combinațiile arsenului

Trioxidul de arsen
Pentoxidul de arsen
Acidul arsenic

 

Obținerea arsenului
Arsenul este un element destul de puțin răspândit în natură. Se găsește uneori în stare nativă. De obicei este combinat cu sulful sub formă de sulfuri: realgar, AsS₄, sau auripigment, As₂S₃, de arsenuri: smaltina, CoAs2, nichelina, Ni2As2, dar mai ales sub formă de amestecuri izomorfe de sulfuri și arsenuri, adică sulfoarseniuri: mispichel, FeAsS, cobaltină, CoAsS etc. Pirita poate conține mai întotdeauna mici cantități de arsen. 

 

Arsenul se mai găsește în cantități foarte mici sub formă de oxid, ca As₂O₃, arsenolitul. 

 

Arsenul se extrage din sulfoarseniuri prin încălzire în absența aerului. El se volatilizează și sublimează pe pereții superiori ai cuptorului:

De asemenea, se obține prin reducerea trioxidului de arsen cu cărbune:

Proprietăți generale 
Arsenul se prezintă în mai multe stări alotropice. Modificația obișnuită este arsenul metalic sau cenușiu, cristalizat în sistemul hexagonal; acesta conduce curentul electric. Arsenul metalic este casant, sublimează pe la 633°C, vaporii fiind formați din molecule tetraatomice (ca și la fosfor), care la 1700°C devin biatomice. Arsenul se topește (sub presiune de 36 atm) la 817°C; vaporii de arsen sunt incolori. Prin răcirea bruscă a vaporilor în aer lichid se obține arsenul galben, care este moale ca ceara și cristalizat în sistemul cubic; el nu este bun conducător de electricitate și de căldură și este solubil în sulfură de carbon. În acest dizolvant, molecula lui este tetraatomică. Are proprietăți reducătoare ca și fosforul alb. Arsenul galben este nestabil; cu timpul, și mai ales sub acțiunea luminii, se transformă în arsen cenușiu metalic. 

 

La trecerea arsenului galben în arsen metalic apare deseori o altă modificație alotropică a arsenului, și anume arsenul negru. Sub această modificație se separă arsenul când rezultă prin descompunerea termică a hidrogenului arseniat. Arsenul negru este sticlos, amorf. Se pare că este o formă fin divizată de arsen cenușiu. 

 

Prin încălzire, arsenul arde cu flacără albastră răspândind un miros caracteristic de usturoi; rezultă As₂O_3. Sub formă de pulbere, arde în clor cu flacără albă, dând clorura de arsen, AsCl₃. 

 

Acidul azotic și apa regală oxidează arsenul în acid arsenic (analog fosforului). Acidul sulfuric concentrat, ca și soluțiile alcaline, îl transformă la cald în acid arsenios. 

 

Arsenul intră în compoziția multor aliaje (le face mai fărâmicioase), asemănându-se prin aceasta cu fosforul și antimoniul. Dintre aliajele cu arsen, mai importante sunt cele de plumb, întrebuințate pentru alice, litere tipografice, etc. 

 

Arsenul poate forma combinații atât cu hidrogenul, când are numărul de oxidare -3, cât și cu oxigenul, când are numărul de oxidare +3 sau +5:

Combinațiile arsenului

Număr de oxidare	+5	+3	0	-3
Exemple de combinații	As2O5 H3AsO4	As2O3 H3AsO3	As	AsH3

Toate combinațiile arsenului sunt toxice; pe aceasta se bazează folosirea lor ca antidăunători. 

 

Hidrogenul arseniat, AsH3, numit și arsină (monoarsină), se obține prin acțiunea hidrogenului asupra unei combinații solubile de arsen:

Pentru obținerea de cantități mai mari de hidrogen arseniat se tratează o arseniură metalică cu un acid; de exemplu arseniura de zinc cu acid sulfuric diluat:

Hidrogenul arseniat este un gaz incolor, cu miros de usturoi, puțin solubil în apă. Sub acțiunea căldurii se descompune:

 

 

Arde cu flacără albăstruie, formând anhidridă arsenioasă, As₂O₃, sub forma unui fum alb:

Dacă arderea nu este completă, oxidarea se oprește la arsen, care se depune ca o oglindă de culoare brună-neagră. Această reacție folosește la identificarea combinațiilor arsenului:

Pentru aceasta, la 2-3 ml soluție de anhidridă arsenioasă (acid arsenios) sau de altă combinație solubilă de arsen, conținuți într-o eprubetă, se adaugă câțiva mililitri acid clorhidric și 1-2 granule de zinc. Eprubeta se închide cu un dop de plută străbătut de un tub de sticlă efilat la capătul exterior și se încălzește. 

 

Dacă se aprinde hidrogenul arseniat la vârful tubului și în flacără se ține fundul unei capsule reci de porțelan, pe porțelan se formează o pată neagră, strălucitoare, de arsen. 

 

Hidrogenul arseniat are putere reducătoare; de exemplu, reduce azotatul de argint, în soluție, la argint:

Hidrogenul arseniat este foarte otrăvitor, de aceea e nevoie de o atenție deosebită când se prepară. O atmosferă cu 50 mg AsH₃ la 1 m³ aer este mortală după 30-60 min de respirație. 

 

Arsenul formează doi oxizi: trioxidul de arsen, As₄O₆, și pentoxidul de arsen, care sunt anhidride acide.
 

Trioxidul de arsen, As₄O₆ sau anhidrida arsenioasă, cunoscut sub numele de șoricioaică, se prepară din mispichel, prin prăjire:

Se obține și ca produs secundar la prăjirea piritelor care conțin arsen. El este apoi rafinat prin sublimare în retorte de fontă, unde se depune sub formă de cele trei modificații alotropice: în părțile cele mai calde, ca o masă sticloasă translucidă, în părțile mai puțin calde, sub formă de cristale prismatice și , unde temperatura este și mai scăzută, sub formă de cristale octaedrice. 

 

Trioxidul de arsen este o substanță incoloră, fără miros și volatilă. Este puțin solubilă în apă (2,1 g în 100 ml apă, la 25°C); soluția are un gust slab dulceag, metalic. 

 

Până la 800°C, molecula lui are compoziția As₄O₆, analoagă cu P₄O₆; abia la peste 1800°C molecula are compoziția As₂O₃. 

 

Trioxidul de arsen poate fi ușor redus la arsen metalic. Astfel, dacă se încălzește într-un tub de sticlă un amestec de anhidridă arsenioasă și pulbere de cărbune, pe partea mai rece a peretelui se formează un inel negru de arsen (oglinda de arsen):

Hidrogenul în stare născândă reduce trioxidul de arsen, în soluție acidă, la hidrogen arseniat, AsH₃. 
 

Acidul azotic, apa de clor, apa de brom, permanganatul de potasiu etc. oxidează trioxidul de arsen la acid arsenic, H₃AsO₄. 

Trioxidul de arsen este o otravă foarte puternică; în cantități de 0,1g poate fi mortală dacă pătrunde în stomac și nu este îndepărtată de îndată. În cantități foarte mici se întrebuințează totuși în medicină ca întăritor al organismului și în tratarea diferitelor boli. 
 

Trioxidul de arsen este întrebuințat pentru prepararea insecticidelor, la stârpirea șoarecilor (de unde și numele de șoricioaică); hârtia otrăvitoare contra muștelor este impregnată într-o soluție de zahăr și anhidridă arsenioasă; cu vopsele de arsen se vopsește fundul corăbiilor pentru a nu fi atacate de animale marine. Trioxidul de arsen se mai întrebuințează la prepararea unor culori (pentru smalțuri și glazuri) și în medicină. 

 

Pentoxidul de arsen sau anhidrida arsenică nu se obține prin încălzirea elementului sau trioxidului în aer, ci numai prin oxidare cu agent puternic oxidant, ca de exemplu acidul azotic, sau prin deshidratarea acidului arsenic. Formula sa moleculară este As₂O₅. Vaporii săi sunt complet disociați în trioxid de arsen și oxigen. 
 

Pentoxidul de arsen este o substanță albă, sticloasă, delicvescentă; cu apa formează acidul arsenic. 

 

Acidul arsenios, H₃AsO₃, nu se cunoaște în stare liberă, ci numai sub formă de soluție, în echilibru cu produsele lui de disociație. Acidul arsenios este un acid slab:
 

 

Uneori se comportă ca o bază slabă:
 

 

Însă nu formează ioni As³⁺. Prin urmare, acidul arsenios este un electrolit amfoter sau un amfolit. 

 

Sărurile acidului arsenios, arseniții, sunt insolubili în apă, cu excepția arseniților metalelor alcaline și a unor metale alcalino-pământoase. În soluție apoasă, arseniții alcalini, din cauza hidrolizei, au reacția bazică. 
 

Cele mai multe săruri ale acidului arsenios corespund tipului M^IAsO₂; deci, ele nu derivă de la acidul ortoarsenios, H₃AsO₃, ci de la acidul metaarsenios, HAsO₂. 

 

Acidul arsenic, H₃AsO_4, se prepară oxidând arsenul sau anhidrida arsenioasă cu acid azotic concentrat:

El se dizolvă ușor în apă, dându-i un gust acru și metalic neplăcut; din soluție concentrată se separă sub formă de cristale incolore, cu compoziția 3H₃AsO₄ · H₂O, care pierd apa la încălzire sub 100°C dând, succesiv H₃AsO₄, H₂As₂O₇, și, la 200°C, HAsO₃; la temperaturi mai înalte pierde toată apa și rezultă pentoxidul de arsen. 

 

În soluție acidă, acidul arsenic are acțiune oxidantă (de exemplu față de sulfiți sau sulfuri), proprietate care îl deosebește de acidul fosforic. 

 

Acidul arsenic atacă pielea și țesuturile organice; este însă mai puțin toxic decât trioxidul de arsen. Se întrebuințează ca antidăunător, în imprimeria textilă și ca materie primă pentru o serie întreagă de combinații organice importante (în medicină), precum și la prepararea unor coloranți. 

 

Sărurile lui, arsenații, se aseamănă mult cu fosfații în ce privește compoziția și sunt în general izomorfi cu aceștia. 

 

Dintre arsenați, mai important este arsenatul disodic, Na₂HAsO₄, care se întrebuințează în medicină, și arsenatul de calciu, Ca₃(AsO₄)₂, care se întrebuințează în agricultură și pomicultură, ca insecticid.

Obținerea arsenului
Proprietăți generale
Combinațiile arsenului

Trioxidul de arsen
Pentoxidul de arsen
Acidul arsenic