Estrutura
Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para girar. Azul e violeta marcam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.
Valores medidos
Cada barra mostra onde arsénio se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.
Fontes: massas atômicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, não medidos.
Tamanho, em escala
Radius 119 pm — that is 0.119 nm, so about 4202 million of them side by side would span a millimetre.
Faixa térmica
À pressão ordinária, arsénio não apresenta estado líquido. Ele sublima a 887 K, passando diretamente do estado sólido para o vapor. O ponto de fusão de 1090 K é real, mas ocorre apenas acima de aproximadamente 3.63 MPa.
A história
O arsénio é provavelmente o metaloide mais infame da tabela periódica — conhecido ao longo da história como um veneno mortal, mas absolutamente essencial para a tecnologia moderna. Este elemento cinza-aço tem uma reputação mais sombria do que qualquer outro elemento, mas também é crucial para semicondutores, pesticidas e até para a medicina. O nome vem da palavra grega "arsenikos", que significa orpimento amarelo, um mineral de arsénio bonito, mas mortal. Conhecidos desde a Antiguidade, os compostos de arsénio têm sido usados tanto para assassinatos quanto para fins medicinais há mais de 2.000 anos. Textos egípcios, gregos e romanos antigos descrevem o envenenamento por arsénio, que ficou conhecido como o "rei dos venenos" durante o Renascimento porque era insípido, inodoro e quase impossível de detectar. No entanto, paradoxalmente, os compostos de arsénio também eram usados como medicamentos, incluindo a famosa "solução de Fowler", utilizada para tratar desde febres até problemas de pele. O que torna o arsénio cientificamente fascinante são as suas propriedades incomuns. Ele existe em vários alótropos: a forma metálica cinza estável, uma forma amarela não metálica e uma forma preta amorfa. O arsénio cinza é, na verdade, um semicondutor, não um metal verdadeiro, e sublima (passa diretamente do estado sólido para o gás) quando aquecido, criando vapor tóxico de arsénio. A tecnologia moderna depende fortemente do arsénio apesar da sua toxicidade. Os semicondutores de arsenieto de gálio (GaAs) são mais rápidos e eficientes do que o silício em aplicações de alta frequência. O seu telemóvel, sistema de GPS e luzes LED contêm compostos de arsénio. Painéis solares, diodos laser e comunicações via satélite não existiriam sem semicondutores à base de arsénio. Eis algo surpreendente: o arsénio é, na verdade, essencial à vida em quantidades mínimas. Alguns organismos usam arsénio na sua bioquímica, e os seres humanos precisam de quantidades residuais para um crescimento e desenvolvimento adequados. No entanto, a diferença entre as doses essenciais e tóxicas é extremamente pequena.
O arsénio é conhecido pela humanidade desde a Antiguidade, mas o seu reconhecimento como elemento químico distinto desenvolveu-se gradualmente ao longo dos séculos, por meio do trabalho de numerosos alquimistas e químicos. Civilizações antigas, incluindo os gregos, romanos e chineses, conheciam os compostos de arsénio, especialmente os minerais sulfetados orpimento e realgar, usados como pigmentos e na medicina tradicional apesar da sua toxicidade. O nome do elemento deriva da palavra grega "arsenikos", que significa "masculino" ou "potente", refletindo a compreensão antiga das suas propriedades poderosas e perigosas. Alquimistas árabes do século VIII, incluindo Jabir ibn Hayyan (conhecido em latim como Geber), descreveram métodos para preparar vários compostos de arsénio e reconheceram as suas propriedades distintas. A primeira obtenção claramente documentada de arsénio metálico é atribuída ao alquimista alemão Albertus Magnus, por volta de 1250 d.C., que obteve o elemento aquecendo orpimento com matéria orgânica, embora talvez não tenha compreendido totalmente o que havia produzido. O frade dominicano e estudioso Albert the Great documentou procedimentos para obter "uma substância metálica" a partir de minerais de arsénio, representando uma das primeiras obtenções registadas de arsénio elementar. O estudo sistemático do arsénio começou efetivamente durante o século XVIII, quando o químico sueco Georg Brandt forneceu descrições detalhadas das propriedades e do comportamento químico do arsénio. O químico alemão Johann Schroeder publicou estudos abrangentes sobre compostos de arsénio no século XVII, contribuindo significativamente para a compreensão da química do elemento. O desenvolvimento da química analítica nos séculos XVIII e XIX levou a uma caracterização mais precisa das propriedades do arsénio e ao seu reconhecimento como elemento distinto no sistema periódico emergente. A famosa associação histórica do arsénio com envenenamentos levou a uma investigação extensa sobre a sua deteção e análise, impulsionando avanços na química analítica e na ciência forense.
Aplicações
O arsénio, apesar da sua notória reputação como veneno, tem várias aplicações industriais e tecnológicas importantes quando é devidamente manuseado e controlado. A indústria de semicondutores utiliza arsénio ultrapuro na produção de semicondutores de arsenieto de gálio (GaAs), essenciais para dispositivos eletrónicos de alta frequência, iluminação LED, diodos laser e células solares. Esses semicondutores que contêm arsénio oferecem características de desempenho superiores às do silício em aplicações que exigem alta velocidade ou elevada eficiência energética. A indústria eletrónica depende de compostos de arsénio para fabricar circuitos integrados, especialmente em aplicações especializadas, como dispositivos de micro-ondas e componentes optoeletrónicos. A preservação da madeira representou historicamente um uso importante dos compostos de arsénio, especialmente do arseniato de cobre cromatado (CCA), embora essa aplicação tenha sido amplamente eliminada em muitos países devido a preocupações de saúde e ambientais. A indústria do vidro usa trióxido de arsénio como agente clarificante para remover bolhas e melhorar a transparência óptica, especialmente na produção de vidro óptico de alta qualidade e ecrãs de televisão. Os compostos de arsénio atuam como dopantes no processo de fabrico de semicondutores, no qual quantidades precisas são introduzidas para modificar as propriedades elétricas do silício e de outros materiais semicondutores. A área médica encontrou aplicações especializadas para compostos de arsénio no tratamento do cancro, especialmente o trióxido de arsénio para certos tipos de leucemia, nos quais demonstrou uma eficácia notável apesar da sua toxicidade. As aplicações agrícolas incluem certos pesticidas e herbicidas, embora esses usos sejam rigorosamente regulamentados e estejam a diminuir devido a preocupações ambientais e de saúde. As pesquisas continuam a investigar as possíveis aplicações do arsénio em tecnologias avançadas, incluindo a computação quântica e ligas especializadas para aplicações aeroespaciais. A indústria metalúrgica usa arsénio como agente de liga em materiais à base de chumbo para melhorar a dureza e a resistência à corrosão.
A aplicação moderna mais significativa do arsénio é no fabrico de semicondutores, nos quais ele forma compostos de arsenieto de gálio usados em praticamente todos os smartphones, luzes LED e dispositivos de comunicação sem fios. Os painéis solares, especialmente os concebidos para aplicações espaciais, dependem de células de arsenieto de gálio que contêm arsénio para obter a máxima eficiência na conversão da luz solar em eletricidade. A infraestrutura de internet de alta velocidade depende de diodos laser e fotodetetores que contêm arsénio, usados em sistemas de comunicação por fibra óptica. Os faróis e lanternas traseiras LED automóveis incorporam semicondutores à base de arsénio pela sua luminosidade e eficiência energética. As aplicações militares e aeroespaciais utilizam compostos de arsénio em sistemas de radar, comunicações via satélite e equipamentos de guerra eletrónica. A indústria do vidro continua a usar pequenas quantidades de trióxido de arsénio na produção de vidros especiais, incluindo lentes ópticas e ecrãs de televisão de alta qualidade. Os departamentos de oncologia usam trióxido de arsénio como agente quimioterapêutico para tipos específicos de cancros do sangue, nos quais se mostrou altamente eficaz. Laboratórios de investigação em todo o mundo empregam arsénio ultrapuro em dispositivos semicondutores experimentais e aplicações de investigação quântica. Algumas ligas metálicas especializadas ainda incorporam pequenas quantidades de arsénio para melhorar as propriedades dos materiais em aplicações industriais específicas. Equipamentos de monitorização ambiental usam sensores e detetores à base de arsénio para medir a qualidade do ar e da água. Até produtos eletrónicos de consumo, como processadores de computadores e placas gráficas, contêm quantidades residuais de arsénio nos seus componentes semicondutores. O setor de energia renovável emprega compostos de arsénio em sistemas fotovoltaicos avançados concebidos para maximizar a eficiência da geração de energia.
De onde vem
1.8 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 56% of elements
O arsénio está amplamente distribuído na crosta terrestre, com uma concentração média de aproximadamente 1,8 partes por milhão, o que o torna mais abundante do que muitos outros elementos-traço, mas raramente é encontrado em depósitos concentrados. O elemento ocorre naturalmente em mais de 200 espécies minerais, embora apenas algumas sejam economicamente significativas para a extração. A arsenopirite (FeAsS) é o mineral que contém arsénio mais comum e constitui a principal fonte para a produção comercial de arsénio. Esse mineral é frequentemente encontrado associado a minérios de ouro, prata e cobre, fazendo com que a recuperação de arsénio seja um subproduto das operações de mineração de metais preciosos. O realgar (As4S4) e o orpimento (As2S3) são minerais distintos de sulfeto de arsénio, de cor laranja e amarela, que foram fontes importantes no passado, embora hoje sejam menos significativos comercialmente. O arsénio ocorre frequentemente como elemento-traço em minérios sulfetados de cobre, chumbo, zinco, prata e ouro, muitas vezes complicando o processamento desses metais. Os depósitos de carvão frequentemente contêm concentrações de arsénio entre 1 e 100 partes por milhão, e alguns carvões com alto teor de arsénio contêm níveis muito mais elevados, gerando preocupações ambientais quando são queimados. As águas subterrâneas de certas formações geológicas contêm naturalmente níveis elevados de arsénio devido ao intemperismo de rochas e minerais que contêm arsénio, criando desafios significativos de saúde pública nas regiões afetadas. A atividade vulcânica pode libertar arsénio no ambiente por meio de processos geotérmicos, levando a concentrações naturalmente elevadas em algumas fontes termais e áreas geotérmicas. Os sedimentos marinhos frequentemente contêm arsénio concentrado por processos biológicos e químicos, especialmente em áreas com elevado teor de matéria orgânica. Algumas plantas podem acumular arsénio de solos contaminados, levando a concentrações elevadas em certos produtos agrícolas cultivados em áreas afetadas. A distribuição geográfica do arsénio está estreitamente relacionada com formações geológicas específicas, com concentrações notáveis em áreas de atividade vulcânica passada e em certas bacias sedimentares.
Manuseio
O arsénio é extremamente tóxico e exige o mais alto nível de precauções de segurança durante o manuseamento, armazenamento e eliminação, pois é classificado como cancerígeno do Grupo 1 pela Agência Internacional de Investigação sobre o Cancro. Todas as formas de arsénio, incluindo o elemento metálico e os seus compostos, devem ser tratadas como materiais altamente perigosos que exigem formação especializada e equipamentos de segurança. O contacto direto com arsénio deve ser evitado mediante o uso de equipamentos de proteção individual adequados, incluindo luvas resistentes a produtos químicos, vestuário de proteção e proteção respiratória. A inalação de poeira ou vapores de arsénio pode causar intoxicação aguda grave e efeitos de longo prazo na saúde, incluindo cancro, doenças cardiovasculares e danos neurológicos. A ingestão mesmo de pequenas quantidades de compostos de arsénio pode ser fatal, tornando absolutamente essencial o armazenamento seguro e a rotulagem correta. Os trabalhadores das indústrias que utilizam arsénio devem respeitar limites rigorosos de exposição ocupacional e submeter-se a monitorização regular da saúde para detetar sinais precoces de exposição ao arsénio. A exposição crónica a baixos níveis de arsénio pode causar lesões cutâneas, neuropatia periférica e aumento do risco de vários tipos de cancro, especialmente da pele, dos pulmões e da bexiga. As mulheres grávidas devem evitar qualquer exposição a compostos de arsénio, pois o elemento pode causar anomalias no desenvolvimento e resultados adversos na gravidez. Os procedimentos de emergência para exposição ao arsénio incluem descontaminação imediata, afastamento da fonte de exposição e assistência médica urgente, pois o tratamento rápido é fundamental para evitar intoxicações graves. A eliminação de materiais que contêm arsénio exige o cumprimento das regulamentações sobre resíduos perigosos e o uso de instalações especializadas, equipadas para manusear materiais tóxicos com segurança. O trabalho laboratorial com compostos de arsénio deve ser realizado em capelas de exaustão devidamente ventiladas, com procedimentos de emergência claramente afixados e facilmente acessíveis. O público em geral deve estar ciente de que o arsénio naturalmente presente na água potável representa riscos para a saúde, e recomenda-se testar a água em áreas com contaminação conhecida por arsénio.
Respostas rápidas
Arsénio (symbol As) is element 33 on the periodic table, a metaloide 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 arsénio 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 arsénio is misleading without a stated pressure.
The standard atomic weight of Arsénio is 74.922 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Arsénio has a density of 5.727 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of arsénio is about 5.7× heavier.
Arsénio 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.
Arsénio 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.
Arsénio makes up about 1.8 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.