Arsénico

Arsénico
   

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Como
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   

germanio ← arsénico → selenio

Apariencia
gris metalizado
línea espectral
Generalidad
Nombre, símbolo, número atómicoarsénico, As, 33
Seriesemimetales
Grupo , período , bloque15 (VA) , 4 , pág .
Densidad5 727 kg/m³
Dureza3.4
Configuración electrónica
Término espectroscópico4 S o 3/2
Propiedades atómicas
Peso atomico74.92160  uds
Radio atómico (calc.)115 (114)  horas
Radio covalente119 p. m.
Radio de Van der Waals185 horas
Configuración electrónica[ Ar ] 3 d 10 4 s 2 4p 3
y - por nivel de energía2, 8, 18, 5
Estados de oxidación± 3,5 (débilmente ácido )
Estructura cristalinaromboédrico
Propiedades físicas
Estado de la materiasólido
punto de fusión1 090  K (817,2  °C ) (a36  atm )
Punto de ebullición887 K (613,8 °C)
Volumen molar12,95 × 10 −6 m³/mol
Entalpía de vaporización~ 34,76  kJ/mol
Calor de fusión369,9 kJ/mol
Otras propiedades
número CAS7440-38-2
Electronegatividad2.18 ( escala de Pauling )
Calor especifico330 J / (kg·K)
Conductibilidad electrica3.456 × 10 6 / (m Ω )
Conductividad térmica50 W / (m K)
Energía de primera ionización947,0 kJ/mol
Segunda energía de ionización1 798 kJ/mol
Tercera energía de ionización2 735 kJ/mol
Energía de cuarta ionización4 837 kJ/mol
Quinta energía de ionización6 043 kJ/mol
Energía de la sexta ionización12 310 kJ/mol
Isótopos más estables
Yo asiN / ADTMDDelawareDP
75 como100% Como es estable con 42 neutrones .
iso: isótopo
NA: abundancia en la naturaleza
TD: vida media
DM: modo de decaimiento
DE: energía de decaimiento en MeV
DP: producto de decaimiento

El arsénico es el elemento químico de número atómico 33 y su símbolo es As . Es un no metal que se presenta en tres formas alotrópicas diferentes : amarillo, negro y gris. En el pasado, sus compuestos han encontrado uso como herbicidas [1] e insecticidas . También se utiliza en algunas aleaciones .

Características

Propiedades físicas

El arsénico existe en varias formas alotrópicas ; los más importantes son el arsénico gris, amarillo y negro. El más común es el arsénico gris (α-As), estable a temperatura ambiente, que tiene una estructura romboédrica con capas corrugadas formadas por anillos hexagonales, con densidad 5,78  g/cm³ . La distancia As – As is252  pm dentro de una capa e312  pm entre capas. Debido a la débil unión entre las capas, el arsénico gris es quebradizo y tiene una dureza de Mohs relativamente baja de 3,5. En estado de vapor, el arsénico forma moléculas tetraédricas As 4 como el fósforo blanco P 4 ; al enfriarse se forma arsénico amarillo (β-As), un sólido que también debe estar compuesto por moléculas tetraédricas de As 4 . El amarillo arsénico tiene densidad1,97  g/cm³ , es inestable y al exponerlo a la luz o al calor se convierte en arsénico gris. [2] [3]

Solo un isótopo estable de arsénico está presente en la naturaleza, 75 As . Se conocen 33 radionúclidos preparados artificialmente , con números de masa entre 60 y 92. El más estable de ellos es el 73 As , que se desintegra por captura de electrones con una vida media de 80,3 días liberando 0,34 MeV. [4]

Reactividad

Desde un punto de vista químico, el arsénico es muy similar al fósforo , su contraparte, hasta el punto de que lo reemplaza parcialmente en algunas reacciones bioquímicas, de ahí su efecto tóxico. El arsénico forma fácilmente moléculas covalentes con la mayoría de los no metales . El arsénico es estable en aire seco, pero al exponerse a la humedad se cubre con una pátina de bronce dorado que finalmente se convierte en una capa superficial negra. Al calentar el arsénico se sublima a 615 ºC, es decir, se vuelve gaseoso sin pasar por la fase líquida. Cuando se calienta en el aire, el arsénico se oxida a As 2 O 3 ; los vapores de esta reacción tienen un olor a ajo. Quemado en una atmósfera de oxígeno, forma As 2 O 3 y As 2 O 5 , que tienen la misma estructura que los compuestos de fósforo similares. En una atmósfera de flúor, el arsénico se quema para formar AsF 5 . [2]

En el agua, el arsénico no se ve afectado por bases o ácidos no oxidantes, pero con ácido nítrico diluido forma ácido arsénico H 3 AsO 3 y con ácido nítrico concentrado caliente forma ácido arsénico H 3 AsO 4 . Con ácido sulfúrico caliente se forma As 2 O 3 . El arsénico reacciona con los metales para formar arseniuros, compuestos que son difíciles de clasificar ya que pueden dar lugar a diversas estequiometrías desde M 9 As hasta M 3 As 7 con estructuras complejas. El arsénico se encuentra en la tabla periódica de los elementos una vez completada la serie 3d y por tanto su estado de oxidación máximo +5 no es muy estable (ver efecto de par inerte ). Esto hace que el As 2 O 5 y el H 3 AsO 4 sean oxidantes fuertes. [2]

Aplicaciones

Agricultura

El arseniato de plomo se usó hasta buena parte del siglo XX como insecticida en los árboles frutales , con graves daños en los ojos, el sistema circulatorio, los pulmones, especialmente para los trabajadores que lo esparcen sobre los cultivos sin la debida protección.

En el pasado también se ha utilizado para otros insecticidas y pesticidas agrícolas . [5]

Productos cosméticos

En la época victoriana, el arsénico, cuya toxicidad se ignoraba, se usaba como cosmético, para dar a la tez la llamada "palidez arsénico" [6] .

Edificios

La aplicación de mayor peligro para los humanos es probablemente la de la madera tratada con arsencromato de cobre ("CCA" o " Tanalith " y la mayor parte de la madera antigua "tratada a presión"). La madera CCA todavía está en circulación y en uso en muchos países y se utilizó ampliamente durante la primera mitad del siglo XX para estructuras de carga y revestimiento exterior de edificios de madera, donde había peligro de pudrición o ataque de insectos.

Aunque este tipo de tratamiento de la madera ha sido prohibido en la mayoría de los países tras la aparición de estudios que demuestran la lenta liberación de arsénico al suelo circundante por parte de la madera CCA, el riesgo más grave es la quema de la madera CCA, que concentra compuestos de arsénico en las cenizas: ha habido casos de envenenamiento por arsénico de animales y humanos por ingestión de cenizas de madera CCA. La dosis letal para un hombre es de 20 gramos de ceniza, aproximadamente una cucharada.

El arsénico es un veneno poderoso, incoloro e inodoro que, tomado en pequeñas dosis, causa calambres en los brazos y las piernas y, en última instancia, la muerte. 0,8 por ciento se considera tolerable por un organismo normal. Además, este veneno bloquea el proceso de deterioro de los tejidos y por lo tanto el cuerpo permanece intacto, como si estuviera momificado.

Sin embargo, la madera CCA recuperada de edificios demolidos se sigue quemando, por desconocimiento, en incendios domésticos o comerciales; La eliminación segura de la madera CCA sigue sin practicarse y existe preocupación en algunas áreas muy construidas con madera tratada con arsénico para la futura demolición de la construcción.

Medicamentos

Un arsenobenzol fue fundamental para erradicar la sífilis [6] .

El óxido arsenioso se ha utilizado para el tratamiento de la leucemia promielocítica aguda en pacientes resistentes a la terapia con ácido trans -retinoico [7] .

Otros usos

Historia

La palabra arsénico se toma prestada del persa زرنيخ ( Zarnik ), que significa "adorno amarillo"; Zarnik , a través del siríaco �� �� �� �� (al) zarniqa , fue adoptado en griego antiguo en la forma arsenikon . Por lo tanto, el arsénico se conocía y usaba en Persia y otros lugares desde la antigüedad. Debido a que los síntomas del envenenamiento por arsénico estaban mal definidos, a menudo se usaba para asesinatos , hasta que se ideó el ensayo de Marsh , una prueba de laboratorio muy sensible capaz de detectar su presencia en los tejidos.

En la Edad de los Metales , el arsénico no se conocía en estado puro, sino solo como una impureza presente en los minerales que contienen cobre; fue elegido deliberadamente como adjunto ya en el Calcolítico de Anatolia final ; luego, durante la Edad del Bronce , a menudo se combinaba con cobre para crear una aleación con características similares al bronce .

El primero en aislar el arsénico elemental fue Jabir ibn Hayyan , antes del 815 d. C. Alberto el Grande en 1250 aisló el elemento del trisulfuro de arsénico , calentándolo junto con jabón. En 1649 , Johann Schroeder , el médico y farmacólogo alemán, fue la primera persona en reconocer el arsénico como un elemento químico separado ; publicó dos formas diferentes de preparar arsénico [6] .

Se ha demostrado que el cuerpo humano puede desarrollar tolerancia al arsénico al tomar pequeñas cantidades durante períodos prolongados; se dice que Mitrídates VI del Ponto [8] ; del nombre de este gobernante deriva el término " mitridatismo ", que indica la práctica que él concibió y siguió, mucho más recientemente, incluso por Rasputín [9] quien lo usaba regularmente para protegerse de posibles envenenamientos.

En 1998 se estimó que en Bangladesh unos 57 millones de personas beben agua de pozos con concentraciones de arsénico por encima de los límites máximos de 50 partes por billón fijados por la Organización Mundial de la Salud, con consecuencias incluso fatales; [10] este arsénico es de origen natural y se libera de los sedimentos en las aguas subterráneas debido a las condiciones anóxicas del subsuelo. Esta agua subterránea comenzó a utilizarse después de que organizaciones no gubernamentales occidentales iniciaran un importante programa de pozos para obtener agua potable para evitar el uso de aguas superficiales contaminadas por bacterias, pero nunca se llevaron a cabo controles de arsénico en las aguas subterráneas. Se cree que muchos otros países del sudeste asiático, como Vietnam , Camboya y el Tíbet , tienen ambientes geológicos subterráneos que causan la misma alta concentración de arsénico en el agua subterránea. Aunque en porcentajes muy inferiores, también son necesarios en Europa estándares y soluciones para la reducción de arsénico en agua. [11]

Disponibilidad

La arsenopirita , también conocida como mispickel ( Fe S As), es el mineral más común de arsénico, del cual se obtiene el elemento por tostado : el calor hace que el arsénico se sublime, dejando el sulfuro ferroso como un residuo sólido. La empresa Rumianca , propiedad de Riccardo Gualino , en la planta de Carrara Avenza fundó su fortuna comercial en el procesamiento de piritas de arsénico, como precursores de productos para ser utilizados en la industria de guerra y en pesticidas.

Los compuestos de arsénico más importantes son el arsénico blanco (su sulfuro), el verde de París ( acetoarsenito de cobre [Cu 2 (AcO) (AsO 3 )]) y el arseniato de plomo . Todos ellos han sido utilizados en el pasado como pesticidas. El arsénico rara vez se puede encontrar puro en la naturaleza y se encuentra más a menudo asociado con plata , cobalto , níquel , hierro , antimonio o azufre .

Además de las formas inorgánicas antes mencionadas, el arsénico se puede encontrar en varios compuestos orgánicos en el medio ambiente: una vez que ingresa a la cadena alimentaria, el arsénico se metaboliza progresivamente en formas menos tóxicas con un proceso de metilación.

Precauciones y efectos sobre la salud

Símbolos de peligro químico
frases H 330 - 300 - 410
Frases R R 23/25
consejo pag 102 - 270 - 302 + 352 - 309 + 311 - 501 [12] [13]
Frases S T 1 / 2-20 / 21-28-45
Los productos químicos
deben manipularse con precaución.
Advertencias

El arsénico y muchos de sus compuestos son venenos particularmente potentes. El arsénico mata dañando gravemente el sistema digestivo y el sistema cardio-respiratorio, llevando a la persona intoxicada a la muerte al detenerlos y envenenar los tejidos celulares que los componen. Los compuestos que contienen arsénico son cancerígenos y, en particular, están implicados en la patogénesis del cáncer de vejiga , cáncer de mama y algunas neoplasias del sistema tegumentario . Una extensa literatura científica disponible en prestigiosas revistas internacionales ha demostrado ahora que la exposición crónica al arsénico tiene múltiples efectos sobre la salud:

Obras tituladas arsénico

Notas

  1. ^ Arthur H. Westing, Herbicidas en guerra: estado actual y duda futura , en Biological Conservation , vol. 4, núm. 5, 1972, pág. 322, DOI : 10.1016 / 0006-3207 (72) 90043-2 .
  2. ^ a b c ( EN ) NN Greenwood y A. Earnshaw, Química de los elementos , 2.ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4 .
  3. ^ SC Grund y K. hanusch , Arsenic and Arsenic Compounds , en la Enciclopedia de química industrial de Ullmann , Wiley-VCH, 2002, DOI : 10.1002/14356007.a03_113 .
  4. ^ J. Emsley, Nature's Building Blocks: An AZ Guide to the Elements (Nueva ed.) , Nueva York, Oxford University Press, 2011, ISBN 978-0-19-960563-7 . 
  5. ^ Qué es el arsénico, su uso, curiosidades históricas , en depurazioneacquearrigoni.it .
  6. ^ a b c Rinaldo Cervellati, _Entre la historia y la leyenda , Grupo Nacional de Fundaciones e Historia de la Química.
  7. ^ Stéphane Gibaud y Gérard Jaouen, Medicamentos a base de arsénico: de la solución de Fowler a la quimioterapia anticancerosa moderna , en Temas de química organometálica , en springer.com . , vol. 32, 2010, págs. 1-20, DOI : 10.1007 / 978-3-642-13185-1_1 .
  8. ^ Ian Steadman, Los humanos pueden desarrollar una tolerancia genética al arsénico , en Wired , 17 de octubre de 2012. Consultado el 20 de julio de 2017 .
  9. ^ VP Singh, Toxicidad y tolerancia a metales en plantas y animales , Sarup & Sons, 2008, p. 146, ISBN 978-81-7625-587-5 . 
  10. ^ Envenenamiento por arsénico de las aguas subterráneas de Bangladesh
  11. ^ Directiva 98-83-CE , en acqua-depurazione.it .
  12. ^ Deseche como desecho peligroso. No dispersar en el medio ambiente.
  13. ^ hoja de arsénico en IFA-GESTIS , en gestis-en.itrust.de . Consultado el 7 de junio de 2021 (Archivado desde el original el 16 de octubre de 2019) .

Bibliografía

Artículos relacionados

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