Arsen
33 As Układ okresowy pierwiastków
Arsen Arsen
Dane ogólne
Nazwa, symbol, l.a.	Arsen, As, 33
Grupa, okres, blok	15 , 4, p
Właściwości metaliczne	półmetal
Właściwości atomowe Masa atomowa 74,92160 u Promień atomowy 115 (114) pm Konfiguracja elektronowa [Ar]4s23d104p3 Zapełnienie powłok 2, 8, 18, 5 Elektroujemność 2,18 ( Pauling ) 2,20 ( Allred ) Stopień utlenienia ±3, 5 Właściwości kwasowe tlenków średnio kwasowe
Właściwości fizyczne Stan skupienia stały Gęstość 5727 kg/m3 Twardość 3,5 Kolor stalowoszary Temperatura topnienia 887 K 613,85 °C Temperatura wrzenia 1090 K 816,85 °C Objętość molowa 12,95×10-6 m³/ mol Ciepło parowania 34,76 kJ/mol Ciepło topnienia 369,9 kJ/mol
Pozostałe dane Ciepło właściwe 330 J/(kg*K) Konduktywność 3,45×106 S /m Przewodność cieplna 50 W/(m*K) Potencjały jonizacyjne I. 947,0 kJ/mol II. 1798 kJ/mol III. 2735 kJ/mol IV. 4837 kJ/mol V. 6043 kJ/mol VI. 12310 kJ/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 73As {syn.} 80,3 dni w.e. 0,341 73 Ge 74As {syn.} 17,78 dni w.e. + β + β - 2,562 1,353 74 Ge 74 Se 75As 100% stabilny izotop z 42 neutronami
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Arsen (As, łac. arsenicum) – pierwiastek chemiczny z grupy metaloidów .

Występuje w skorupie ziemskiej w ilości 2,5 ppm (zajmując 20. miejsce pod względem rozpowszechnienia wśród pierwiastków). Tworzy ponad 200 minerałów , z których najbardziej rozpowszechnione są: arsenopiryt , lelingit , orpiment, realgar . Często towarzyszący także złożom siarczkowym innych metali, np.: pirytom , chalkopirytom , galenie , blendzie cynkowej . W naturze arsen występuje również w niektórych związkach organicznych, tj. kwas metyloarsenowy(V), kwas metyloarsenowy(III), kwas dimetyloarsenowy(V) ( kwas kakodylowy ), kwas dimetyloarsenowy(III), metyloarsyny, tlenek trimetyloarsyny, sole tetrametyloarsoniowe, arsenobetaina, arsenocholina.

Do naturalnych źródeł arsenu w przyrodzie zalicza się erupcje wulkanów (około 17 000 ton rocznie) i (w mniejszym stopniu) ługowanie arsenu ze skał osadowych i magmowych . Jako źródła antropogeniczne wymienia się: uboczną emisję w wyniku procesów wydobycia i hutnictwa rud metali nieżelaznych (około 61 000 ton rocznie), spalanie paliw kopalnianych (głównie węgla brunatnego i kamiennego ).

Łączna produkcja arsenu na świecie wynosi około 35 000 ton (przeliczeniu na As₂O₃), z czego jedynie 3% stanowi czysty metal. Największymi jego producentami są Chiny (około 50% światowej produkcji) i Chile (25%). Metaliczny arsen produkuje się na głównie na 2 sposoby: poprzez rozkład arsenopirytu lub lelingitu w temperaturze 650–700 °C; redukcja arszeniku węglem lub tlenkiem węgla .

Arsen posiada dwie odmiany alotropowe :

• α – jest kruchym metalem, który matowieje w kontakcie z powietrzem i silnie reaguje z wodą.
• β – jest żółtym, bezpostaciowym proszkiem, dużo mniej reaktywnym od odmiany α.

Zastosowanie

Jego związki były znane od starożytności. W formie czystej wyodrębnił go jako pierwszy (prawdopodobnie) alchemik Albert Wielki w XIII w., choć do tego odkrycia pretendują też starsi alchemicy arabscy i chińscy lekarze ludowi. W czasach starożytnych mieszaniny zawierające aurypigment i realgar stosowano do leczenia chorób płuc i skóry. W późniejszych wiekach znaczenie arsenu w medycynie zaczęło znacznie rosnąć. W XVIII i XIX w. arsen stał się wręcz podstawą ówczesnej farmakologii. Preparaty arsenowe, stosowane w przeróżnej postaci od past, roztworów, tabletek począwszy, na zastrzykach dożylnych i podskórnych skończywszy, używano do zwalczania większości chorób: reumatyzmu , astmy, malarii , gruźlicy , cukrzycy , śpiączki afrykańskiej , nadciśnienia , wrzodów żołądka , zgagi , egzemy , łuszczycy , a nawet białaczki . Na przełomie XIX i XX w. zaczęto stosować związki arsenoorganiczne, które okazały się być znacznie mniej toksyczne dla ludzi i zwierząt niż związki nieorganiczne. W drugiej połowie ubiegłego wieku wycofano jednak z obiegu, mimo ich dużej skuteczności, niemal wszystkie leki arsenowe (głównie za sprawą właściwości kancerogennych). Obecnie poza melarsoprolem , acetarsolem , salwarsolem i trójtlenkiem arsenu nie stosuje się w lecznictwie związków arsenu. W ostatnich latach zaczyna wzrastać zainteresowanie arszenikiem, jako środkiem w terapii przeciwnowotworowej.

Poza medycyną arsen znalazł zastosowanie w produkcji półprzewodników (jako arsenek galu ), polepszania jakości niektórych stopów (m.in.0,5-2% dodatek do ołowiu poprawia sferyczność amunicji ołowianej, a 0,1-3% dodatek do stopów łożyskowych zawierających ołów zwiększa ich wytrzymałość), w produkcji bojowych środków trujących ( luizyty ), przy impregnacji drewna i jako dodatek do szkła (dając mu zielonkawą poświatę).

Przez wiele lat związki arsenu stosowane były również w garbarstwie oraz jako pigmenty i środki ochrony roślin (głównie arseniany(V)), jednak ich znaczenie w ostatnich latach zmalało znacznie na rzecz mniej toksycznych odczynników.

Znaczenie biologiczne arsenu

Mimo iż arsen jest jednym z mikroelementów , to jego nadmiar powoduje niezwykle silne zatrucia. Wszystkie związki arsenu, mniej lub bardziej, posiadają właściwości protoplazmatyczne (niszczą ściany komórkowe bakterii) i rakotwórcze. Arsen zakłóca również procesy enzymatyczne w komórkach, hamując enzymy zależne od NAD . Toksyczność związków arsenu zależy jednak od formy w jakiej są przyjmowane. Ogólnie przyjmuje się, że szkodliwość związków arsenu maleje w szeregu:

AsH₃→nieorg. As³⁺→org. As³⁺→nieorg. As⁵⁺→org. As⁵⁺→związki arsoniowe→arsen metaliczny

lecz są znane zarówno mało toksyczne związki nieorg. As³⁺, jak i związki org. As⁵⁺ o toksyczności znacznie przewyższającej słynny arszenik ( LD50 =35mg/kg). Ostre zatrucia arsenem i jego związkami pojawiają się od 0,5-30 godzin od intoksykacji i charakteryzują się zaburzeniami ze strony układu nerwowego , ostrym podrażnieniem żołądkowo-jelitowym i obniżeniem ciśnienia krwi . Pojawia się również krwiomocz i żółtaczka

Objawy zatrucia przewlekłego występują zwykle po kilku latach. Mogą nimi być liczne nowotwory skóry, płuc , nerek, wątroby , a niekiedy i pęcherza moczowego. Sam długotrwały kontakt skóry z pyłem arsenowym może wywołać kilkanaście odmian nowotworu skóry. Bardzo często jednak przewlekłe zatrucia doprowadzają jedynie do zwykłych zmian skórnych – rogowacenie, przebarwienia, zapalenia skórne, a w przypadku zatrucia drogą pokarmową – podrażnienie i stany zapalne układu pokarmowego. Jako ciekawostkę można dodać fakt, iż dłuższe przyjmowanie małych dawek związków arsenu wywołuje wzrost odporności na zatrucia ostre tymi substancjami. Pewien minimalny odsetek ludzi posiada również wrodzoną odporność na pochodne arsenu.

Bibliografia

• Wiadomości chemiczne nr 3–4 (59), "Arsen w technice i środowisku"; E. Kociołek-Balawejder, D. Ociński: ; Wrocław 2005