Arsenico: proprietà, preparazione, composti

L’ arsenico ha numero atomico 33 e appartiene al gruppo 15 della tavola periodica ovvero allo stesso gruppo cui appartengono l’azoto e il fosforo. Ha massa atomica 74.9216 u e densità 5.7 g/cm³.
Sebbene fosse noto agli antichi egizi e menzionato in un papiro come una specie utile per dorare i metalli,  la scoperta dell’elemento è attribuita ad Alberto Magno nel 1200.

Proprietà dell’arsenico

Si presenta in tre forme allotropiche ovvero arsenico:

• giallo in cui è presente come As₄ con la stessa struttura del fosforo bianco, solubile in vari solventi, metastabile, di carattere non metallico
• grigio stabile a carattere più metallico
• nero con la stessa struttura del fosforo rosso

Si trova in natura come solfuro principalmente nell’arsenopirite FeAsS; altri minerali importanti sono il realgar rosso arancio As₄S₄ e l’orpimento giallo As₂S₃ nel quale gli antichi alchimisti ritenevano fosse presente l’oro.

Metodi di ottenimento

L’elemento si ottiene o per decomposizione termica dell’arsenopirite secondo la reazione:
4 FeAsS → 4 FeS + As₄

o per riduzione dell’ossido As₄O₆ ottenuto per arrostimento dei solfuri secondo la reazione:

As₄O₆ + 3 C → As₄ + 3 CO₂

Composti dell’arsenico (III)

Nello stato di ossidazione III  dà l’idruro e gli arseniuri. L’idruro o arsina AsH₃ è un gas simile alla fosfina ma più instabile. Si ottiene o trattando gli arseniuri di metalli elettropositivi con acidi o riducendo con zinco altri composti come:
H₃AsO₄ + 4 Zn + 8 H⁺ → AsH₃ + 4 Zn²⁺ + 4 H₂O
L’arsina si decompone per riscaldamento, è velenosa, solubile in solventi organici, ma poco solubile in acqua. E’ una base molto debole e lo ione arsonio AsH₄⁺ è molto instabile. L’arsenico forma composti binari con molti metalli formando gli arseniuri. L’arsenico forma due ossidi; il triossido e il pentossido.

Il triossido ha formula molecolare As₄O₆; in fase gassosa ha struttura simile a P₄O₆ ed è estremamente velenoso; è moderatamente solubile in acqua in cui dà un idrato H₃AsO₃(acido arsenioso).
Di esso sono noti i sali, ortoarseniti come Na₃AsO₃ e metarseniti come NaAsO₂.
Gli arseniti si ossidano facilmente ad arseniati;

AsO₃^2- + I₂ + H₂O → AsO₄^3- + 2 H⁺ + I₂

Sia l’acido che gli arseniti reagiscono con acido cloridrico per dare il tricloruro:
H₃AsO₃ + 3 HCl → AsCl₃ + 3 H₂O

Composti dell’arsenico (V)

Il pentossido ha formula minima As₂O₅ e si può ottenere per disidratazione di acido arsenico H₃AsO₄. Quest’ultimo si ottiene per ossidazione dell’elemento con acido nitrico:
4 As + 10 HNO₃ + H₂O → 4 H₃AsO₄ + 5 NO + 5 NO₂
Il pentossido perde ossigeno per riscaldamento per dare il più stabile triossido, è solubile in acqua in cui dà H₃AsO₄. Oltre alla forma orto esistono anche forme dell’acido arsenico come, ad esempio, (HAsO₃)_n .
L’acido arsenico è alquanto debole e dotato di capacità ossidanti il che indica che lo stato di ossidazione V per l’arsenico non è così stabile come per l’azoto e per il fosforo.

L’arsenico forma oltre i solfuri esistenti in natura ovvero As₂S₃ e As₄S₄ anche i seguenti composti: As₄S₃ e As₂S₃. I solfuri sono solubili in alcali e in solfuri alcalini in cui danno ossotiosali e tiosali:

As₂S₅ + 6 NaOH → Na₃AsO₃S+ Na₃AsS₄ + 3 H₂O

As₂S₅ + 3 Na₂S→ 2 Na₃AsS₃

Sono noti tutti i trialogenuri di arsenico AsX₃ che sono chimicamente simili a quelli del fosforo e si ottengono per sintesi diretta o trattando il triossido con un acido HX:
As₂O₃ + 6 HCl → 2 AsCl₃ + 3 H₂O
Idrolizzano in acqua dando acido arsenioso e acido alogenidrico