O arsênico é um elemento químico do grupo nitrogênio (grupo 15 da tabela periódica). Esta é uma substância quebradiça (α-arsênico) cinza com um brilho metálico com uma rede cristalina romboédrica. Quando aquecido a 600°C, o As sublima. Quando o vapor é resfriado, uma nova modificação aparece - arsênico amarelo. Acima de 270°C, todas as formas As se transformam em arsênico preto.
Histórico de descobertas
O arsênico era conhecido muito antes de ser reconhecido como um elemento químico. No século IV. BC e. Aristóteles mencionou uma substância chamada sandarak, que agora se acredita ser realgar, ou sulfeto de arsênico. E no século I d. C. e. os escritores Plínio, o Velho e Pedanius Dioscorides descreveram o orpiment - o corante As2S3. No século XI. n. e. três variedades de "arsênico" foram distinguidas: branco (As4O6), amarelo (As2) S 3) e vermelho (As4S4). O elemento em si provavelmente foi isolado pela primeira vez no século 13 por Alberto, o Grande, que notou o aparecimento de uma substância semelhante a metal quando arsênico, outro nome As2S3 , foi aquecido com sabão. Mas não há certeza de que esse cientista natural recebeu arsênico puro. A primeira evidência autêntica do isolamento de um elemento químico purodatado de 1649. O farmacêutico alemão Johann Schroeder preparou arsênico aquecendo seu óxido na presença de carvão. Mais tarde, Nicolas Lemery, médico e químico francês, observou a formação desse elemento químico aquecendo uma mistura de seu óxido, sabão e potássio. No início do século XVIII, o arsênico já era conhecido como um semimetal único.
Prevalência
Na crosta terrestre, a concentração de arsênico é baixa e chega a 1,5 ppm. Ocorre no solo e minerais e pode ser liberado no ar, água e solo através da erosão eólica e hídrica. Além disso, o elemento entra na atmosfera de outras fontes. Como resultado das erupções vulcânicas, cerca de 3 mil toneladas de arsênio são liberadas no ar por ano, os microrganismos formam 20 mil toneladas de metilarsina volátil por ano e, como resultado da queima de combustíveis fósseis, são liberadas 80 mil toneladas no mesmo período.
Apesar do As ser um veneno mortal, é uma parte importante da dieta de alguns animais e possivelmente humanos, embora a dose necessária não exceda 0,01 mg/dia.
O arsênico é extremamente difícil de converter em um estado solúvel em água ou volátil. O fato de ser bastante móvel significa que grandes concentrações da substância em qualquer lugar não podem aparecer. Por um lado, isso é bom, mas por outro lado, a facilidade com que se espalha é a razão pela qual a poluição por arsênico está se tornando um problema crescente. Devido às atividades humanas, principalmente através da mineração e fundição, um elemento químico normalmente imóvel migra, e agora pode ser encontrado não apenas em locaissua concentração natural.
A quantidade de arsênico na crosta terrestre é de cerca de 5 g por tonelada. No espaço, sua concentração é estimada em 4 átomos por milhão de átomos de silício. Este elemento é generalizado. Uma pequena quantidade está presente no estado nativo. Como regra, formações de arsênico com pureza de 90 a 98% são encontradas junto com metais como antimônio e prata. A maior parte, no entanto, está incluída na composição de mais de 150 minerais diferentes - sulfetos, arsenetos, sulfoarsenetos e arsenitos. Arsenopirita FeAsS é um dos minerais contendo As mais comuns. Outros compostos comuns de arsênico são os minerais realgar As4S4, orpiment As2S 3, lellingita FeAs2 e enargita Cu3AsS4. O óxido de arsênico também é comum. A maior parte dessa substância é um subproduto da fundição de minérios de cobre, chumbo, cob alto e ouro.
Na natureza, existe apenas um isótopo estável de arsênico - 75As. Entre os isótopos radioativos artificiais, destaca-se o 76Com meia-vida de 26,4 horas. Arsênico-72, -74 e -76 são usados em diagnósticos médicos.
Produção e aplicação industrial
Metal arsênico é obtido aquecendo arsenopirita a 650-700 °C sem ar. Se a arsenopirita e outros minérios metálicos são aquecidos com oxigênio, o As entra facilmente em combinação com ele, formando As4O6 facilmente sublimado, também conhecido como "brancoarsênico". O vapor de óxido é coletado e condensado, e posteriormente purificado por ressublimação. A maior parte do As é produzida por redução de carbono a partir do arsênico branco assim obtido.
O consumo mundial de arsênico metálico é relativamente pequeno - apenas algumas centenas de toneladas por ano. A maior parte do que é consumido vem da Suécia. É utilizado na metalurgia devido às suas propriedades metalóides. Cerca de 1% de arsênico é usado na produção de granalha de chumbo, pois melhora a redondeza da gota derretida. As propriedades das ligas de rolamentos à base de chumbo melhoram tanto termicamente quanto mecanicamente quando contêm cerca de 3% de arsênico. A presença de uma pequena quantidade desse elemento químico nas ligas de chumbo as endurece para uso em baterias e blindagens de cabos. Pequenas impurezas de arsênico aumentam a resistência à corrosão e as propriedades térmicas do cobre e do latão. Em sua forma pura, o elemental químico As é usado para chapeamento de bronze e em pirotecnia. O arsênio altamente purificado encontra uso na tecnologia de semicondutores, onde é usado com silício e germânio, e na forma de arseneto de gálio (GaAs) em diodos, lasers e transistores.
Conexões como
Como a valência do arsênico é 3 e 5, e tem vários estados de oxidação de -3 a +5, o elemento pode formar vários tipos de compostos. O mais importante comercialmente são seus óxidos, cujas formas principais são As4O6 eAs2O5. O óxido de arsênico, comumente conhecido como arsênico branco, é um subproduto da torrefação de minérios de cobre, chumbo e alguns outros metais, bem como minérios de arsenopirita e sulfeto. É o material de partida para a maioria dos outros compostos. Além disso, é usado em pesticidas, como agente branqueador na produção de vidro e como conservante de couros. O pentóxido de arsênio é formado pela ação de um agente oxidante (por exemplo, ácido nítrico) sobre o arsênico branco. É o principal ingrediente em inseticidas, herbicidas e adesivos metálicos.
Arsine (AsH3), um gás venenoso incolor composto de arsênico e hidrogênio, é outra substância conhecida. A substância, também chamada de hidrogênio arsênico, é obtida pela hidrólise de arsenetos metálicos e pela redução de metais a partir de compostos de arsênio em soluções ácidas. Ele encontrou uso como dopante em semicondutores e como gás venenoso militar. Na agricultura, ácido arsênico (H3AsO4), arsenato de chumbo (PbHAsO44 4 ) e arseniato de cálcio [Ca3(AsO4)2
], que são usados para esterilizar o solo e controlar pragas.
O arsênico é um elemento químico que forma muitos compostos orgânicos. HowOne (CH3)2As−As(CH3)2 , por exemplo, é usado na preparação de um dessecante (dessecante) amplamente utilizado - ácido cacodílico. Compostos orgânicos complexos do elemento são usados no tratamento de certas doenças, por exemplo, disenteria amebiana,causada por microorganismos.
Propriedades físicas
O que é arsênico em termos de suas propriedades físicas? Em seu estado mais estável, é um sólido cinza-aço, quebradiço, com baixa condutividade térmica e elétrica. Embora algumas formas de As sejam semelhantes a metais, classificá-lo como um não metal é uma caracterização mais precisa do arsênico. Existem outros tipos de arsênio, mas não são bem estudados, principalmente a forma metaestável amarela, composta por moléculas As4, semelhantes ao fósforo branco P4. O arsênio sublima a 613°C e existe como vapor como moléculas As4 que não se dissociam até cerca de 800°C. A dissociação completa em moléculas As2 ocorre a 1700 °C.
A estrutura do átomo e a capacidade de formar ligações
A fórmula eletrônica do arsênico é 1s22s22p63s23p63d104s24p 3 - se assemelha ao nitrogênio e ao fósforo, pois possui cinco elétrons na camada externa, mas difere deles por ter 18 elétrons na penúltima camada em vez de dois ou oito. A adição de 10 cargas positivas no núcleo enquanto preenche cinco orbitais 3d geralmente causa uma diminuição geral na nuvem de elétrons e um aumento na eletronegatividade dos elementos. O arsênico na tabela periódica pode ser comparado com outros grupos que demonstram claramente esse padrão. Por exemplo, é geralmente aceito que o zinco émais eletronegativo que o magnésio e o gálio que o alumínio. No entanto, em grupos subsequentes, essa diferença diminui e muitos discordam que o germânio é mais eletronegativo que o silício, apesar da abundância de evidências químicas. Uma transição semelhante de uma camada de 8 para 18 elementos de fósforo para arsênico pode aumentar a eletronegatividade, mas isso permanece controverso.
A semelhança da camada externa de As e P sugere que eles podem formar 3 ligações covalentes por átomo na presença de um par de elétrons não ligado adicional. O estado de oxidação deve, portanto, ser +3 ou -3, dependendo da eletronegatividade mútua relativa. A estrutura do arsênico também fala da possibilidade de usar o orbital d externo para expandir o octeto, o que permite que o elemento forme 5 ligações. É realizado apenas pela reação com flúor. A presença de um par de elétrons livres para a formação de compostos complexos (através de doação de elétrons) no átomo de As é muito menos pronunciada do que no fósforo e nitrogênio.
O arsênico é estável no ar seco, mas no ar úmido fica coberto com óxido preto. Seu vapor queima facilmente, formando As2O3. O que é arsênico livre? Praticamente não é afetado por água, álcalis e ácidos não oxidantes, mas é oxidado pelo ácido nítrico a um estado de +5. Halogênios, enxofre reagem com arsênico, e muitos metais formam arsenetos.
Química Analítica
A substância arsênico pode ser detectada qualitativamente como um orpimento amarelo que precipita sob a influência de 25%solução de ácido clorídrico. Traços de As são geralmente determinados convertendo-o em arsina, que pode ser detectado usando o teste de Marsh. A arsina se decompõe termicamente, formando um espelho de arsênico preto dentro de um tubo estreito. De acordo com o método Gutzeit, uma sonda impregnada com cloreto de mercúrio, sob a influência de arsina, escurece devido à liberação de mercúrio.
Características toxicológicas do arsênico
A toxicidade do elemento e seus derivados varia amplamente em uma ampla faixa, desde a arsina extremamente venenosa e seus derivados orgânicos até simplesmente As, que é relativamente inerte. O uso de seus compostos orgânicos como agentes de guerra química (lewisita), vesicante e desfolhante (Agente Azul à base de uma mistura aquosa de 5% de ácido cacodílico e 26% de seu sal de sódio) nos diz o que é arsênico.
Em geral, os derivados desse elemento químico irritam a pele e causam dermatites. A proteção contra inalação contra poeira contendo arsênico também é recomendada, mas a maioria das intoxicações ocorre quando é ingerida. A concentração máxima permitida de As no pó para um dia de trabalho de oito horas é de 0,5 mg/m3. Para arsina, a dose é reduzida para 0,05 ppm. Além do uso de compostos desse elemento químico como herbicidas e pesticidas, o uso do arsênico na farmacologia possibilitou a obtenção do salvarsan, o primeiro medicamento de sucesso contra a sífilis.
Efeitos à saúde
Arsênico é um dos elementos mais tóxicos. Compostos inorgânicos de um determinado produto químicoAs substâncias ocorrem naturalmente em pequenas quantidades. Os seres humanos podem ser expostos ao arsênico através de alimentos, água e ar. A exposição também pode ocorrer através do contato da pele com solo ou água contaminados.
O teor de arsênico nos alimentos é bastante baixo. No entanto, os níveis em peixes e frutos do mar podem ser muito altos, pois absorvem o produto químico da água em que vivem. Quantidades significativas de arsênico inorgânico em peixes podem representar um risco para a saúde humana.
Pessoas que trabalham com a substância, moram em casas construídas com madeira tratada com ela e em terras agrícolas onde no passado foram usados agrotóxicos também estão expostas à substância.
O arsênico inorgânico pode causar vários efeitos à saúde em humanos, como irritação estomacal e intestinal, redução da produção de glóbulos vermelhos e brancos, alterações na pele e irritação nos pulmões. Acredita-se que a ingestão de quantidades significativas dessa substância pode aumentar as chances de desenvolver câncer, principalmente câncer de pele, pulmão, fígado e sistema linfático.
Concentrações muito altas de arsênico inorgânico causam infertilidade e aborto nas mulheres, dermatites, redução da resistência a infecções, problemas cardíacos e danos cerebrais. Além disso, esse elemento químico pode danificar o DNA.
A dose letal de arsênico branco é 100 mg.
Os compostos orgânicos do elemento não causam câncer ou danos ao código genético, mas altas doses podemcausar danos à saúde humana, como causar distúrbios nervosos ou dores abdominais.
Propriedades como
As principais propriedades químicas e físicas do arsênico são as seguintes:
- Número atômico - 33.
- O peso atômico é 74,9216.
- O ponto de fusão do molde cinzento é 814 °C a uma pressão de 36 atmosferas.
- Grey Density 5,73g/cm3 a 14°C.
- Densidade do molde amarelo 2,03 g/cm3 a 18°C.
- A fórmula eletrônica do arsênico é 1s22s22p63s23p63d104s24p 3 .
- Estados de oxidação – -3, +3, +5.
- A valência do arsênico é 3, 5.
