Struttura
Non è un diagramma di punti su anelli, ma un campionamento Monte Carlo della densità di probabilità effettiva |ψ|² per ogni sottolivello occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il viola indicano segni opposti della funzione d'onda, rendendo possibile il legame.
Valori misurati
Ogni barra mostra dove si colloca arsenico tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.
Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati da ~ sono predetti anziché misurati.
Dimensioni, in scala
Radius 119 pm — that is 0.119 nm, so about 4202 million of them side by side would span a millimetre.
Intervallo termico
A pressione ordinaria arsenico non ha affatto uno stato liquido. Sublima a 887 K, passando direttamente da solido a vapore. Il punto di fusione di 1090 K è reale, ma solo al di sopra di circa 3.63 MPa.
La storia
L'arsenico è probabilmente il metalloide più famigerato della tavola periodica: conosciuto nel corso della storia come veleno letale, eppure assolutamente essenziale per la tecnologia moderna. Questo elemento grigio acciaio ha una reputazione più sinistra di qualsiasi altro elemento, ma è anche fondamentale per semiconduttori, pesticidi e persino medicinali. Il nome deriva dalla parola greca "arsenikos", che significa orpimento giallo, un minerale di arsenico bello ma letale. Conosciuti fin dall'antichità, i composti dell'arsenico sono stati usati sia per omicidi sia per scopi medicinali per oltre 2.000 anni. I testi dell'antico Egitto, della Grecia e di Roma descrivono l'avvelenamento da arsenico, che durante il Rinascimento divenne noto come il "re dei veleni" perché era insapore, inodore e quasi impossibile da rilevare. Eppure, paradossalmente, i composti dell'arsenico venivano usati anche come medicinali, tra cui la famosa "soluzione di Fowler", impiegata per trattare qualsiasi cosa, dalle febbri alle patologie della pelle. Ciò che rende l'arsenico scientificamente affascinante sono le sue proprietà insolite. Esiste in diversi allotropi: la forma metallica grigia stabile, una forma gialla non metallica e una forma nera amorfa. L'arsenico grigio è in realtà un semiconduttore, non un vero metallo, e sublima (passa direttamente dallo stato solido allo stato gassoso) quando viene riscaldato, creando vapori tossici di arsenico. La tecnologia moderna dipende fortemente dall'arsenico nonostante la sua tossicità. I semiconduttori di arseniuro di gallio (GaAs) sono più veloci ed efficienti del silicio per le applicazioni ad alta frequenza. Il vostro telefono cellulare, il sistema GPS e le luci LED contengono tutti composti dell'arsenico. Pannelli solari, diodi laser e comunicazioni satellitari non esisterebbero senza semiconduttori a base di arsenico. Ecco qualcosa di sorprendente: l'arsenico è in realtà essenziale per la vita in quantità minime. Alcuni organismi usano l'arsenico nella loro biochimica e gli esseri umani ne hanno bisogno in quantità minime per una crescita e uno sviluppo normali. Tuttavia, la differenza tra le dosi essenziali e quelle tossiche è estremamente ridotta.
L'arsenico è noto all'umanità fin dall'antichità, ma il suo riconoscimento come elemento chimico distinto si è sviluppato gradualmente nel corso dei secoli grazie al lavoro di numerosi alchimisti e chimici. Le civiltà antiche, tra cui Greci, Romani e Cinesi, conoscevano i composti dell'arsenico, in particolare i minerali solforati orpimento e realgar, usati come pigmenti e nella medicina tradizionale nonostante la loro tossicità. Il nome dell'elemento deriva dalla parola greca "arsenikos", che significa "maschile" o "potente", riflettendo l'antica comprensione delle sue proprietà potenti e pericolose. Gli alchimisti arabi dell'VIII secolo, tra cui Jabir ibn Hayyan (conosciuto in latino come Geber), descrissero metodi per preparare vari composti dell'arsenico e ne riconobbero le proprietà distintive. La prima chiara separazione dell'arsenico metallico è attribuita all'alchimista tedesco Albertus Magnus intorno al 1250 d.C., che ottenne l'elemento riscaldando l'orpimento con materia organica, anche se potrebbe non aver compreso pienamente ciò che aveva prodotto. Il frate domenicano e studioso Alberto Magno documentò procedure per ottenere "una sostanza metallica" dai minerali di arsenico, rappresentando una delle prime separazioni registrate dell'arsenico elementare. Lo studio sistematico dell'arsenico iniziò seriamente durante il XVIII secolo, quando il chimico svedese Georg Brandt fornì descrizioni dettagliate delle proprietà e del comportamento chimico dell'arsenico. Il chimico tedesco Johann Schroeder pubblicò studi completi sui composti dell'arsenico nel XVII secolo, contribuendo in modo significativo alla comprensione della chimica dell'elemento. Lo sviluppo della chimica analitica nel XVIII e XIX secolo portò a una caratterizzazione più precisa delle proprietà dell'arsenico e al suo riconoscimento come elemento distinto nell'emergente sistema periodico. La famigerata associazione storica dell'arsenico con l'avvelenamento portò a ricerche approfondite sulla sua rilevazione e analisi, stimolando progressi nella chimica analitica e nelle scienze forensi.
Applicazioni
L'arsenico, nonostante la sua famigerata reputazione di veleno, ha diverse importanti applicazioni industriali e tecnologiche quando viene manipolato e controllato correttamente. L'industria dei semiconduttori utilizza arsenico ultrapuro nella produzione di semiconduttori di arseniuro di gallio (GaAs), essenziali per dispositivi elettronici ad alta frequenza, illuminazione LED, diodi laser e celle solari. Questi semiconduttori contenenti arsenico offrono prestazioni superiori rispetto al silicio nelle applicazioni che richiedono alta velocità o elevata efficienza energetica. L'industria elettronica dipende dai composti dell'arsenico per la produzione di circuiti integrati, in particolare in applicazioni specializzate come dispositivi a microonde e componenti optoelettronici. La conservazione del legno ha rappresentato storicamente un importante uso dei composti dell'arsenico, in particolare dell'arseniato di rame cromato (CCA), anche se questa applicazione è stata in gran parte eliminata in molti Paesi a causa delle preoccupazioni per la salute e l'ambiente. L'industria del vetro usa il triossido di arsenico come agente chiarificante per rimuovere le bolle e migliorare la trasparenza ottica, soprattutto nella produzione di vetro ottico di alta qualità e schermi televisivi. I composti dell'arsenico fungono da droganti nel processo di produzione dei semiconduttori, nel quale vengono introdotte quantità precise per modificare le proprietà elettriche del silicio e di altri materiali semiconduttori. Il settore medico ha trovato applicazioni specializzate per i composti dell'arsenico nel trattamento dei tumori, in particolare il triossido di arsenico per alcuni tipi di leucemia, nei quali ha mostrato una notevole efficacia nonostante la sua tossicità. Le applicazioni agricole comprendono alcuni pesticidi ed erbicidi, anche se questi usi sono fortemente regolamentati e in diminuzione a causa delle preoccupazioni ambientali e sanitarie. La ricerca continua a esaminare le potenziali applicazioni dell'arsenico nelle tecnologie avanzate, tra cui il calcolo quantistico e le leghe specializzate per applicazioni aerospaziali. L'industria metallurgica usa l'arsenico come elemento di lega nei materiali a base di piombo per migliorarne la durezza e la resistenza alla corrosione.
La più importante applicazione moderna dell'arsenico è la produzione di semiconduttori, nella quale forma composti di arseniuro di gallio usati praticamente in tutti gli smartphone, nelle luci LED e nei dispositivi di comunicazione senza fili. I pannelli solari, in particolare quelli progettati per applicazioni spaziali, dipendono da celle di arseniuro di gallio contenenti arsenico per ottenere la massima efficienza nella conversione della luce solare in elettricità. Le infrastrutture Internet ad alta velocità dipendono da diodi laser e fotodetettori contenenti arsenico, usati nei sistemi di comunicazione in fibra ottica. I fari e i fanali posteriori LED delle automobili incorporano semiconduttori a base di arsenico per la loro luminosità e l'efficienza energetica. Le applicazioni militari e aerospaziali utilizzano composti dell'arsenico nei sistemi radar, nelle comunicazioni satellitari e nelle apparecchiature per la guerra elettronica. L'industria del vetro continua a usare piccole quantità di triossido di arsenico nella produzione di vetri speciali, comprese le lenti ottiche e gli schermi televisivi di alta gamma. I reparti di oncologia medica usano il triossido di arsenico come agente chemioterapico per specifici tipi di tumori del sangue, nei quali si è dimostrato altamente efficace. I laboratori di ricerca di tutto il mondo impiegano arsenico ultrapuro nei dispositivi semiconduttori sperimentali e nelle applicazioni di ricerca quantistica. Alcune leghe metalliche specializzate incorporano ancora piccole quantità di arsenico per migliorare le proprietà dei materiali in specifiche applicazioni industriali. Le apparecchiature per il monitoraggio ambientale usano sensori e rilevatori a base di arsenico per misurare la qualità dell'aria e dell'acqua. Persino i dispositivi elettronici di consumo, come i processori per computer e le schede grafiche, contengono tracce di arsenico nei loro componenti semiconduttori. Il settore delle energie rinnovabili impiega composti dell'arsenico nei sistemi fotovoltaici avanzati progettati per ottenere la massima efficienza nella generazione di energia.
Da dove proviene
1.8 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 56% of elements
L'arsenico è ampiamente distribuito nella crosta terrestre, con una concentrazione media di circa 1,8 parti per milione, il che lo rende più abbondante di molti altri elementi in tracce, ma raramente presente in depositi concentrati. L'elemento è presente naturalmente in oltre 200 specie minerali, anche se solo poche hanno un'importanza economica per l'estrazione. L'arsenopirite (FeAsS) è il minerale contenente arsenico più comune e costituisce la principale fonte per la produzione commerciale di arsenico. Questo minerale si trova spesso associato a minerali di oro, argento e rame, rendendo il recupero dell'arsenico un sottoprodotto delle attività estrattive dei metalli preziosi. Il realgar (As4S4) e l'orpimento (As2S3) sono caratteristici minerali di solfuro di arsenico arancioni e gialli che in passato erano fonti importanti, anche se oggi hanno una minore rilevanza commerciale. L'arsenico è comunemente presente come elemento in tracce nei minerali solforati di rame, piombo, zinco, argento e oro, complicando spesso la lavorazione di questi metalli. I giacimenti di carbone contengono frequentemente concentrazioni di arsenico comprese tra 1 e 100 parti per milione, e alcuni carboni ad alto contenuto di arsenico ne contengono livelli molto più elevati, causando preoccupazioni ambientali quando vengono bruciati. Le acque sotterranee di alcune formazioni geologiche contengono naturalmente livelli elevati di arsenico a causa dell'alterazione delle rocce e dei minerali contenenti arsenico, creando notevoli problemi di salute pubblica nelle regioni interessate. L'attività vulcanica può liberare arsenico nell'ambiente attraverso processi geotermici, determinando concentrazioni naturalmente elevate in alcune sorgenti termali e aree geotermiche. I sedimenti marini contengono spesso arsenico concentrato attraverso processi biologici e chimici, soprattutto nelle aree con un elevato contenuto di materia organica. Alcune piante possono accumulare arsenico dai suoli contaminati, causando concentrazioni elevate in alcuni prodotti agricoli coltivati nelle aree interessate. La distribuzione geografica dell'arsenico è strettamente legata a specifiche formazioni geologiche, con concentrazioni significative nelle aree caratterizzate da passata attività vulcanica e in alcuni bacini sedimentari.
Manipolazione
L'arsenico è estremamente tossico e richiede il massimo livello di precauzioni di sicurezza durante la manipolazione, lo stoccaggio e lo smaltimento, poiché è classificato come cancerogeno del Gruppo 1 dall'Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro. Tutte le forme di arsenico, compreso l'elemento metallico e i suoi composti, devono essere trattate come materiali altamente pericolosi che richiedono formazione specializzata e dispositivi di sicurezza. Il contatto diretto con l'arsenico deve essere evitato usando adeguati dispositivi di protezione individuale, tra cui guanti resistenti alle sostanze chimiche, indumenti protettivi e protezione delle vie respiratorie. L'inalazione di polveri o vapori di arsenico può causare grave avvelenamento acuto ed effetti a lungo termine sulla salute, tra cui cancro, malattie cardiovascolari e danni neurologici. L'ingestione anche di piccole quantità di composti dell'arsenico può essere letale, rendendo assolutamente essenziali lo stoccaggio sicuro e un'etichettatura corretta. I lavoratori delle industrie che utilizzano arsenico devono rispettare rigorosi limiti di esposizione professionale e sottoporsi a regolari controlli sanitari per individuare precocemente i segni dell'esposizione all'arsenico. L'esposizione cronica a bassi livelli di arsenico può causare lesioni cutanee, neuropatia periferica e un aumento del rischio di vari tumori, in particolare della pelle, dei polmoni e della vescica. Le donne in gravidanza devono evitare qualsiasi esposizione ai composti dell'arsenico, poiché l'elemento può causare anomalie dello sviluppo ed esiti avversi della gravidanza. Le procedure di emergenza in caso di esposizione all'arsenico comprendono la decontaminazione immediata, l'allontanamento dalla fonte di esposizione e l'assistenza medica urgente, poiché un trattamento tempestivo è fondamentale per prevenire un avvelenamento grave. Lo smaltimento dei materiali contenenti arsenico deve rispettare le normative sui rifiuti pericolosi e avvenire in strutture specializzate dotate delle attrezzature necessarie per gestire in sicurezza i materiali tossici. Il lavoro di laboratorio con composti dell'arsenico deve essere svolto sotto cappe aspiranti adeguatamente ventilate, con procedure di emergenza chiaramente affisse e facilmente accessibili. Il pubblico dovrebbe sapere che l'arsenico presente naturalmente nell'acqua potabile comporta rischi per la salute e che si raccomanda di analizzare l'acqua nelle aree in cui è nota una contaminazione da arsenico.
Risposte rapide
Arsenico (symbol As) is element 33 on the periodic table, a metalloide in period 4, group 15. The classic poison of history — tasteless, undetectable for centuries, and still a groundwater crisis for millions. At room temperature it is a solid.
[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p³, giving 4 occupied shells holding 2, 8, 18, 5 electrons respectively. Its outer shell holds 5 electrons, which is what sets its bonding behaviour.At ordinary pressure arsenico does not melt at all — it sublimes, passing straight from solid to vapour at about 887 K (613.9 °C). A liquid phase only exists above roughly 3.63 MPa, where it melts near 1090 K. That is why a single "melting point" for arsenico is misleading without a stated pressure.
The standard atomic weight of Arsenico is 74.922 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Arsenico has a density of 5.727 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of arsenico is about 5.7× heavier.
Arsenico has a Pauling electronegativity of 2.18. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
Arsenico has been known since antiquity — it occurs in a form usable without smelting, so no single person can be credited with its discovery. The name comes from greek arsenikon, yellow orpiment.
Arsenico makes up about 1.8 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.