História do arsênico, estrutura, propriedades, usa

Ele arsênico É um semimetal ou metalóide que pertence ao grupo 15 ou vai da tabela periódica. É representado pelo símbolo químico como e tem o número atômico 33. Pode ser sob três formas alotrópicas: amarelo, preto e cinza; Este último é o único com importância industrial.

O arsênico cinza é um sólido metálico e de aparência frágil, com uma cor de aço e cristalina (imagem inferior). Perde seu brilho quando exposto ao ar formando arsenioso óxido (como₂QUALQUER₃), que quando aquecido emite um cheiro de alho. Por outro lado, seus totrochos amarelos e negros são moleculares e amorfos, respectivamente.

Arsênico metálico. Fonte: imagens de alta resolução de elementos químicos [CC por 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/3.0)]

Arsênico está localizado na crosta terrestre associada a numerosos minerais. Apenas uma pequena proporção está em um estado nativo, por mais associado a antimônio e prata.

Entre os minerais mais comuns em que o arsênico está o seguinte está: Rejalgar (como₄S₄), o oropimento (como₂S₃), Loellingita (feio₂) e o enargita (Cu₃Bunda₄). O arsênico também é obtido como um produto colateral da fundição de metais como chumbo, cobre, cobalto e ouro.

Compostos de arsênico são tóxicos, especialmente Arsina (Ash₃). No entanto, o arsênico possui inúmeras aplicações industriais, incluindo liga com chumbo, usada na elaboração de baterias de carro e a liga com o gálio com vários usos em eletrônicos.

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História da sua descoberta

O nome 'arsênico' vem do arsenicum latino e do arsenikon grego, referindo -se ao oropimento amarelo, que constituía a principal forma de uso do arsênico por alquimistas.

Arsênico muito antes de ser reconhecido como um elemento químico, era conhecido e usado na forma de seus compostos. Por exemplo, Aristóteles no século IV.C. Ele escreveu sobre o sandarache, uma substância que agora se pensa que era sulfeto de arsênico.

Plinio El Viejo e Pivanio Discoridas, no século I no século I.C., Eles descreveram o oropimento, um mineral constituído por₂S₃. No século XI, três espécies de arsênico foram reconhecidas: branco (como₄QUALQUER₄), O amarelo (como₂S₃) e vermelho (como₄S₄).

Arsênico como um elemento puro, foi observado pela primeira vez por Albertus Magnus (1250). Magnus aquecido a sulfeto de arsênico com sabão, percebendo a aparência de uma substância com uma característica semelhante à imagem cinza -gray da imagem. No entanto, o primeiro relatório autêntico de seu isolamento foi publicado em 1649 por Johann Schroeder, um farmacêutico alemão.

Schroeder preparou arsênico aquecendo seu óxido de carvão. Posteriormente, Nicolas Lémery conseguiu aquecê -lo aquecendo uma mistura de óxido de arsênico, sabão e potássio. No século 18, esse elemento foi finalmente reconhecido como um semimetal.

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Estrutura de arsênico

O arsênico é isomórfico a antimônio; Isto é, estruturalmente, eles são idênticos, diferindo apenas no tamanho de seus átomos. Cada átomo de arsênico forma três ligações covalentes, de tal maneira que elas originam unidades hexagonais também₆ "Enrugado ou íngreme", já que a hibridação de AS átomos é SP³.

Então as unidades₆ Eles se conectam dando origem a camadas arsênicas íngremes, que interagem fracamente. Seguindo suas forças intermoleculares, principalmente dependentes de suas massas atômicas, os cristais romenênicos de arsênico cinza dão ao sólido uma textura frágil e quebradiça.

Possivelmente devido às repulsões dos elétrons de arsênico, as unidades₆ Formado entre camadas paralelas não define um octaedro perfeito, mas distorcido:

Estrutura cristalina de arsênico cinza. Fonte: Gabriel Bolívar.

Observe que as esferas pretas desenham o plano distorcido no espaço entre duas camadas íngremes. Além disso, na camada abaixo, há esferas azuladas que, ao lado da esfera negra, compõem a unidade₆ mencionado no início da seção.

A estrutura parece ordenada, as fileiras se elevam e descem e, portanto, é cristalino. No entanto, você pode se tornar amorfo, com esferas espremidas de maneiras diferentes. Quando o arsênico acinzentado se torna amorfo, torna -se um semicondutor.

Arsênico amarelo

O arsênico amarelo, o mais tóxico de alvo desse elemento, é apenas um sólido molecular. Consiste em moléculas₄ unidades por forças de dispersão fracas, que não as impedem de se volatilicar.

Arsênico preto

O arsênico preto é amorfo; Mas não como o Alotrope acinzentado pode ser. Sua estrutura é um pouco semelhante ao recente₆ Eles têm áreas maiores e padrões de distúrbios diferentes.

Configuração eletronica

[AR] 3D¹⁰4s²4p³

Tem todos os orbitais do nível 3 cheios. Links de formulário usando orbitais 4s e 4p (bem como 4D) por diferentes hibridizações químicas.

Propriedades

Peso molecular

74.922 g/mol

Descrição física

Arsênico cinza é um sólido de aparência metálica acinzentada e consistência quebradiça.

Cor

Três formas alotrópicas, amarelo (alfa), preto (beta) e cinza (gama).

Cheiro

Lavatório

Sabor

Insípido

Ponto de fusão

1.090 K a 35,8 atm (Triple Arsenic Point).

A pressão normal não tem ponto de fusão, pois sublima 887 K.

Densidade

-Arsênico cinza: 5,73 g/cm³.

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-Arsênico amarelo: 1,97 g/cm³.

Solubilidade em água

Insolúvel

Rádio atômico

139 pm

Volume atômico

13,1 cm³/mol

Rádio covalente

120 pm

Calor específico

0,328 J/g · mol a 20 ºC

Calor de evaporação

32,4 kJ/mol

Eletro-negatividade

2,18 na escala Pauling

Energia de ionização

Primeira energia de ionização 946.2 KJ/mol

Estados de oxidação

-3, +3, +5

Estabilidade

O arsênico elementar é estável no ar seco, mas quando é exposto ao ar úmido, é coberto com uma camada de bronze amarelo que pode se tornar uma camada preta de óxido de arsênico (₂QUALQUER₃).

Decomposição

Quando o arsênico é aquecido para decomposição, emite uma fumaça branca de como₂QUALQUER₃. O procedimento é perigoso porque a Arsina também pode ser emitida, um gás muito venenoso.

Auto-direção

180 ºC

Dureza

3.5 na escala de dureza Mohs.

Reatividade

Não é atacado por ácido sulfúrico frio ou ácido clorídrico concentrado. Reage com ácido nítrico ou ácido sulfúrico quente, formando ácido arsênico e ácido arsênico.

Quando o arsênico cinza é volatilizado por aquecimento e os vapores são rapidamente resfriados, um arsênico amarelo é formado. Isso retorna à forma acinzentada, quando submetida a luz ultravioleta.

Formulários

Ligas

Uma pequena quantidade de arsênico adicionada ao chumbo, endurece suas ligas o suficiente para usá -las no revestimento dos cabos e na elaboração de baterias de carro.

A adição de arsênico ao bronze, uma liga de cobre e zinco, aumenta sua resistência à corrosão. Por outro lado, corrige ou diminui a perda de zinco no bronze, o que causa um aumento em sua vida útil.

eletrônicos

O arsênico purificado é usado na tecnologia de semicondutores, onde é usado em conjunto com o Gallic.

Os GaAs têm um intervalo de banda direto, que pode ser usado na fabricação de diodos, laser e LED. Além do gálio Arseniuro, existem outros arseniuros, como o arseniuro indiano e o alumínio Arseniuro, que também constituem semicondutores II-V.

Enquanto isso, o cádmio Arseniuro é um semicondutor do tipo II-IV. Arsina tem sido usada no doping semicondutor.

Agricultura e conservação de madeira

A maioria das aplicações foi descartada devido à sua grande toxicidade e a de seus compostos. O AS₂QUALQUER₃ tem sido usado como pesticida, enquanto o ás₂QUALQUER₅ É um ingrediente de herbicidas e inseticidas.

Ácido arsênico (H₃ASO₄) e sais como cálcio e arsenato de chumbo foram usados ​​para esterilizar solos e controlar pragas. Isso gera um risco de poluição ambiental com arsênico.

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O arseniato de chumbo foi usado como inseticida nas árvores frutíferas, até a primeira metade do século XX. Mas devido à sua toxicidade, foi substituído por metilarsenato de sódio, que deixou de ser usado pelo mesmo motivo desde 2013.

Medicinal

Até o século XX, vários de seus compostos eram usados ​​como medicamentos. Arsfenamina e Neolsalvarsan, por exemplo, foram usados ​​no tratamento da sífilis e triososomíase.

Em 2000, o uso do AS foi aprovado₂QUALQUER₃, Composto muito tóxico, no tratamento de agudos prometendo promissores prometendo a retino-trans-transar ácido ácido ácido. Recentemente, o isótopo radioativo foi usado ⁷⁴Quanto à localização dos tumores.

O isótopo produz boas imagens, mais claras do que as obtidas com o ¹²⁴Eu, porque o iodo é levado para a tireóide e produz ruído no sinal.

Outros usos

O arsênico foi usado no passado como um feed aditivo na produção de aves e porcos.

É usado como um catalisador na fabricação de óxidos de etileno. Também é usado em pirotecnia e bronzeado. O óxido de arsenioso é usado como descolorante na fabricação de vidro.

Onde está?

O arsênico pode ser encontrado em pequenas quantidades em um estado elementar, com um alto grau de pureza. Está presente em numerosos compostos, como: sulfetos, arsenuros e sulfarseniuros.

Também é encontrado em vários minerais, incluindo: arsenopirita (fesas), Loellingita (feia₂), o enargita (Cu₃Bunda₄), o oropimento (como₂S₃) E Rejalgar (como₄S₄).

Como é obtido?

Arsenopirita é aquecida para 650-700 ºC, na ausência de ar. Evapora o arsênico, deixando o sulfeto de ferro (FES) como um resíduo. Durante esse processo, o arsênico se liga ao oxigênio para formar₄QUALQUER₆, conhecido como o "arsênico branco".

O AS₄QUALQUER₆ É modificado para formar o AS₂QUALQUER₃, cujos vapores são coletados e condensados ​​em um conjunto de câmeras de tijolos, purificando arsênico por sublimação.

A maior parte do arsênico é produzida reduzindo o carbono da poeira formada de₂QUALQUER₃.

Referências

1. Stephen r. Marsden. (23 de abril de 2019). Química do Arsênico. Química Librettexts. Recuperado de: química.Librettexts.org
2. Helmestine, Anne Marie, Ph.D. (3 de dezembro de 2018). Fatos interessantes sobre arsênico. Recuperado de: pensamento.com
3. Wikipedia. (2019). Arsênico. Recuperado de: em.Wikipedia.org
4. Dr. Dough Stewart. (2019). Fatos do elemento arsênico. Chemicool. Recuperado de: Chemicool.com
5. Sociedade Real de Química. (2019). Arsênico. Recuperado de: RSC.Ou
6. Os editores da Enyclopaedia Britannica. (3 de maio de 2019). Arsênico. Encyclopædia britannica. Recuperado de: Britannica.com