Apri il menu principale

Arsenico

elemento chimico con numero atomico 33
Arsenico
   

33
As
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   
germanio ← arsenico → selenio
Aspetto
Aspetto dell'elemento
metallico grigio
Generalità
Nome, simbolo, numero atomicoarsenico, As, 33
SerieSemimetalli
Gruppo, periodo, blocco15 (VA), 4, p
Densità5 727 kg/m³
Durezza3,5
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Termine spettroscopico4So3/2
Proprietà atomiche
Peso atomico74,92160 u
Raggio atomico (calc.)115(114) pm
Raggio covalente119 pm
Raggio di van der Waals185 pm
Configurazione elettronica[Ar]3d10 4s2 4p3
e per livello energetico2, 8, 18, 5
Stati di ossidazione±3, 5 (debolmente acido)
Struttura cristallinaromboedrica
Proprietà fisiche
Stato della materiasolido
Punto di fusione1 090 K (817,2 °C) (a 36 atm)
Punto di ebollizione887 K (613,8 °C)
Volume molare12,95 × 10−6 m³/mol
Entalpia di vaporizzazione~34,76 kJ/mol
Calore di fusione369,9 kJ/mol
Altre proprietà
Numero CAS7440-38-2
Elettronegatività2,18 (Scala di Pauling)
Calore specifico330 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica3,456 × 106 /(m·Ω)
Conducibilità termica50 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione947,0 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione1 798 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione2 735 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione4 837 kJ/mol
Energia di quinta ionizzazione6 043 kJ/mol
Energia di sesta ionizzazione12 310 kJ/mol
Isotopi più stabili
isoNATDDMDEDP
75As100% As è stabile con 42 neutroni
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

L'arsenico è l'elemento chimico di numero atomico 33 e il suo simbolo è As. È un semimetallo che si presenta in tre forme allotropiche diverse: gialla, nera e grigia. In passato i suoi composti hanno trovato impiego come erbicidi[1] ed insetticidi. Inoltre è usato in alcune leghe.

CaratteristicheModifica

Proprietà fisicheModifica

 
Struttura cristallina dell'arsenico grigio

L'arsenico esiste in varie forme allotropiche; le più importanti sono l'arsenico grigio, giallo e nero. La più comune è l'arsenico grigio (α-As), stabile a temperatura ambiente, che ha una struttura romboedrica a strati corrugati formati da anelli esagonali, con densità 5,78 g/cm³. La distanza As–As è 252 pm all'interno di uno strato e 312 pm tra uno strato e l'altro. A causa del debole legame tra gli strati, l'arsenico grigio è fragile e ha una durezza Mohs relativamente bassa pari a 3,5. Allo stato vapore l'arsenico forma molecole tetraedriche As4 come il fosforo bianco P4; per raffreddamento si forma arsenico giallo (β-As), un solido che dovrebbe essere composto anch'esso da molecole tetraedriche As4. L'arsenico giallo ha densità 1,97 g/cm³, è instabile e per esposizione alla luce o per riscaldamento si trasforma in arsenico grigio.[2][3]

IsotopiModifica

In natura è presente un solo isotopo stabile dell'arsenico, 75As. Preparati artificialmente si conoscono 33 radionuclidi, con numero di massa compreso tra 60 e 92. Il più stabile è 73As con un tempo di dimezzamento di 80 giorni.[4]

ReattivitàModifica

Dal punto di vista chimico l'arsenico è molto simile al fosforo, suo omologo, al punto che lo sostituisce parzialmente in alcune reazioni biochimiche, da cui il suo effetto tossico. L'arsenico forma facilmente molecole covalenti con la maggior parte dei non metalli. L'arsenico è stabile all'aria asciutta, ma per esposizione all'umidità si ricopre di una patina color bronzo dorato che alla fine diventa uno strato superficiale nero. Per riscaldamento l'arsenico sublima a 615 ºC, cioè diventa gassoso senza passare per la fase liquida. Riscaldato all'aria, l'arsenico si ossida a As2O3; i fumi di questa reazione hanno un odore agliaceo. Bruciato in atmosfera di ossigeno forma As2O3 e As2O5, che hanno la stessa struttura degli analoghi composti di fosforo. In atmosfera di fluoro l'arsenico brucia formando AsF5.[2]

In acqua l'arsenico non viene intaccato da basi o acidi non ossidanti, ma con acido nitrico diluito forma acido arsenioso H3AsO3 e con acido nitrico concentrato a caldo forma acido arsenico H3AsO4. Con acido solforico a caldo si forma As2O3. Con i metalli l'arsenico reagisce formando arseniuri, composti di difficile classificazione dato che possono dar luogo a svariate stechiometrie da M9As a M3As7 con strutture complesse. L'arsenico è situato nella tavola periodica degli elementi dopo che è stata completata la serie 3d e quindi il suo massimo stato di ossidazione +5 è poco stabile (vedi effetto della coppia inerte). Questo fa sì che As2O5 e H3AsO4 siano forti ossidanti.[2]

ApplicazioniModifica

L'arseniato di piombo è stato usato fino a buona parte del XX secolo come insetticida sugli alberi da frutto, con gravi danni neurologici per i lavoratori che lo spargevano sulle colture. Ci sono resoconti sull'uso di arseniato di rame nel XIX secolo come colorante per dolciumi.

L'applicazione di maggiore pericolo per l'essere umano è probabilmente quella del legno trattato con arsenocromato di rame ("CCA" o "Tanalith" e la maggior parte del vecchio legno "trattato a pressione"). Il legname CCA è ancora in circolazione e in uso in molti paesi ed è stato usato in modo massiccio durante la prima metà del XX secolo per strutture portanti e rivestimenti esterni di edifici in legno, dove c'era il pericolo di marcescenza o di attacchi di insetti.

Anche se questo tipo di trattamento del legno è stato proibito nella maggior parte delle nazioni dopo la comparsa di studi che dimostravano il lento rilascio di arsenico nel terreno circostante da parte del legno CCA, il rischio più grave è la combustione di legno CCA, che concentra i composti di arsenico nelle ceneri: ci sono stati casi di avvelenamento da arsenico di animali e di esseri umani per ingestione di ceneri di legno CCA. La dose letale per un uomo è di 20 grammi di cenere, circa un cucchiaio.

Tuttavia il legno CCA recuperato da costruzioni demolite continua ad essere bruciato, per ignoranza, in fuochi domestici o commerciali; lo smaltimento sicuro di legno CCA continua ad essere poco praticato e ci sono preoccupazioni in alcune zone massicciamente edificate con legno trattato all'arsenico per la futura demolizione delle costruzioni.

Altri usi:

StoriaModifica

 
Simbolo alchemico dell'arsenico

La parola arsenico è un prestito dal persiano زرنيخ (Zarnik), che vuol dire "ornamento giallo"; Zarnik venne adottato nel greco antico nella forma arsenikon. L'arsenico era dunque conosciuto e utilizzato in Persia e in altri luoghi fin dai tempi antichi. Poiché i sintomi dell'avvelenamento da arsenico erano mal definiti, veniva usato spesso per omicidi, fino all'ideazione del test di Marsh, un test di laboratorio molto sensibile in grado di rivelarne la presenza nei tessuti.

Inizialmente come impurità presente nei minerali cupriferi e poi scelto come allegante deliberatamente, l'arsenico già nel Calcolitico finale anatolico e poi durante l'Età del Bronzo veniva spesso unito al rame a creare una lega con caratteristiche simili al bronzo. Si pensa che il primo a isolare l'arsenico elementare sia stato Alberto Magno nel 1250. Nel 1649 Johann Schroeder pubblicò due diversi modi per preparare arsenico. Nell'età vittoriana l'arsenico veniva usato come cosmetico, per migliorare la carnagione e l'aspetto del volto (il cosiddetto "pallore da arsenico").

È stato dimostrato come il corpo umano possa costruire una tolleranza all'arsenico assumendone piccole quantità per periodi prolungati; si dice che Mitridate VI del Ponto[7] e, più recentemente, Rasputin[8] ne facessero regolarmente uso per proteggersi da possibili avvelenamenti.

Nel 1998 è stato stimato che in Bangladesh circa 57 milioni di persone bevano acqua da pozzi con concentrazioni di arsenico al di sopra dei limiti massimi di 50 parti per miliardo stabiliti dall'organizzazione mondiale per la sanità, con conseguenze anche mortali;[9] questo arsenico è di origine naturale e viene rilasciato dai sedimenti nelle acque di falda a causa delle condizioni anossiche del sottosuolo. Queste acque sotterranee hanno cominciato ad essere utilizzate dopo l'avvio da parte di organizzazioni non governative occidentali di un grande programma di pozzi per ricavare acqua potabile, in modo da evitare l'uso di acque di superficie contaminate da batteri, ma i controlli sull'acqua di falda per l'arsenico non furono mai effettuati. Si pensa che molti altri paesi del sudest asiatico, come Vietnam, Cambogia e Tibet, abbiano ambienti geologici sotterranei tali da provocare la stessa alta concentrazione di arsenico nelle acque sotterranee. Seppure in percentuali molto inferiori anche in Europa le norme e le soluzioni per la riduzione di arsenico nell'acqua si rendono necessarie.[10]

DisponibilitàModifica

L'arsenopirite, nota anche come mispickel (FeSAs), è il più comune minerale di arsenico, da cui l'elemento si ricava per arrostimento: il calore fa sublimare l'arsenico, lasciando come residuo solido il solfuro ferroso. La società Rumianca, di Riccardo Gualino, nello stabilimento di Carrara Avenza fondò la sua fortuna commerciale nella lavorazione delle piriti arseniose, come precursori di prodotti da usare nell'industria bellica e negli antiparassitari.

I composti più importanti dell'arsenico sono l'arsenico bianco (il suo solfuro), il verde di Parigi (acetoarsenito di rame [Cu2(AcO)(AsO3)]) e l'arsenato di piombo. Tutti sono stati usati in passato come agrofarmaci. L'arsenico può raramente trovarsi puro in natura e più spesso si trova associato a argento, cobalto, nichel, ferro, antimonio o zolfo.

Oltre che nelle forme inorganiche summenzionate, l'arsenico si può trovare in un certo numero di composti organici nell'ambiente: una volta entrato nella catena alimentare, l'arsenico viene progressivamente metabolizzato in forme meno tossiche con un processo di metilazione.

Precauzioni ed effetti sulla saluteModifica

 Lo stesso argomento in dettaglio: avvelenamento da arsenico.
Simboli di rischio chimico
     
frasi H 331 - 301 - 410
frasi R R 23/25
consigli P 102 - 270 - 302+352 - 309+311 - 501 [11][12]
frasi S S 1/2-20/21-28-45

Le sostanze chimiche
vanno manipolate con cautela
Avvertenze

L'arsenico e molti dei suoi composti sono veleni particolarmente potenti. L'arsenico uccide danneggiando in modo gravissimo il sistema digestivo ed il sistema nervoso, portando l'intossicato alla morte per shock. Composti contenenti arsenico sono cancerogeni e, in particolare, sono implicati nella patogenesi del carcinoma della vescica, nel carcinoma mammario e di alcune neoplasie dell'apparato tegumentario. Un'estesa letteratura scientifica disponibile su prestigiose riviste internazionali ha ormai provato che l'esposizione cronica all'arsenico ha effetti multipli sulla salute:

  • riduce le difese antiossidanti dell'organismo dato che l'arsenico ha un'elevata affinità per i gruppi sulfidrilici delle proteine e di metaboliti endogeni come il glutatione;
  • provoca stress ossidativo direttamente nell'ambiente intracellulare, inattivando diversi enzimi coinvolti nelle reazioni di ossidoriduzione (deidrogenasi, mono-ossigenasi, eccetera);
  • interferisce pesantemente con i meccanismi endocrini regolati dagli estrogeni, da cui il sospetto che possa causare tumori alla mammella;
  • può attaccare direttamente i filamenti di DNA e provocarne lesioni combinate di vario tipo.

Opere intitolate all'arsenicoModifica

NoteModifica

  1. ^ (EN) Arthur H. Westing, Herbicides in war: Current status and future doubt, in Biological Conservation, vol. 4, nº 5, 1972, p. 322, DOI:10.1016/0006-3207(72)90043-2.
  2. ^ a b c (EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
  3. ^ (EN) S. C. Grund e K. hanusch, Arsenic and Arsenic Compounds, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2002, DOI:10.1002/14356007.a03_113.
  4. ^ (EN) J. Emsley, Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements (New ed.), New York, Oxford University Press, 2011, ISBN 978-0-19-960563-7.
  5. ^ Stéphane Gibaud e Gérard Jaouen, Arsenic - based drugs: from Fowler's solution to modern anticancer chemotherapy, in Topics in Organometallic Chemistry, su springer.com., vol. 32, 2010, pp. 1-20, DOI:10.1007/978-3-642-13185-1_1.
  6. ^ Cosa è l'arsenico, l'impiego, curiosità storiche, su depurazioneacquearrigoni.it.
  7. ^ (EN) Ian Steadman, Humans can develop a genetic tolerance for arsenic, in Wired, 17 ottobre 2012. URL consultato il 20 luglio 2017.
  8. ^ (EN) V. P. Singh, Metal Toxicity and Tolerance in Plants and Animals, Sarup & Sons, 2008, p. 146, ISBN 978-81-7625-587-5.
  9. ^ (EN) Arsenic Poisoning of Bangladesh Groundwater
  10. ^ Normativa Direttiva-98-83-CE, su acqua-depurazione.it.
  11. ^ Smaltire come rifiuto pericoloso. Non disperdere nell'ambiente.
  12. ^ scheda dell'arsenico su IFA-GESTIS, su gestis-en.itrust.de.

BibliografiaModifica

Voci correlateModifica

Altri progettiModifica

Collegamenti esterniModifica

Controllo di autoritàLCCN (ENsh85007449 · GND (DE4003041-6 · BNF (FRcb11971740q (data) · NDL (ENJA00563271
  Portale Chimica: il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia