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;

AsO32- + I2 + H2O → AsO43- + 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

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