Arsênico

Descrição do arsênico

O arsênio é um elemento químico com o símbolo As e número atômico 33. O arsênio ocorre em muitos minerais, geralmente em combinação com enxofre e metais, mas também como um cristal elementar puro. O arsênio é um metaloide. Ele tem vários alótropos, mas somente a forma cinza, que tem aparência metálica, é importante para a indústria.

O principal uso do arsênio é em ligas de chumbo (por exemplo, em baterias de carro e munição). O arsênio é um dopante do tipo n comum em dispositivos eletrônicos semicondutores, e o composto optoeletrônico arseneto de gálio é o segundo semicondutor mais usado depois do silício dopado. O arsênio e seus compostos, especialmente o trióxido, são usados na produção de pesticidas, produtos de madeira tratada, herbicidas e inseticidas. Essas aplicações estão em declínio devido ao crescente reconhecimento da toxicidade do arsênio e de seus compostos.

Compostos de arsênio

Os compostos de arsênio se assemelham, em alguns aspectos, aos de fósforo, que ocupam o mesmo grupo (coluna) da tabela periódica. Os estados de oxidação mais comuns do arsênio são -3 nos arsenetos, que são compostos intermetálicos semelhantes a ligas, +3 nos arsenitos e +5 nos arsenatos e na maioria dos compostos organoarsênicos. O arsênio também se liga prontamente a si mesmo, como visto nos íons quadrados As3-4 no mineral skutterudite. No estado de oxidação +3, o arsênio é tipicamente piramidal devido à influência do par de elétrons solitários.

Compostos inorgânicos

Um dos compostos mais simples de arsênio é o tri-hidreto, a arsina (AsH3) altamente tóxica, inflamável e pirofórica. Esse composto é geralmente considerado estável, pois em temperatura ambiente ele se decompõe lentamente. Em temperaturas de 250 a 300 °C, a decomposição em arsênio e hidrogênio é rápida.[25] Diversos fatores, como umidade, presença de luz e certos catalisadores (principalmente o alumínio), facilitam a taxa de decomposição. Ele se oxida prontamente no ar para formar trióxido de arsênio e água, e reações análogas ocorrem com enxofre e selênio em vez de oxigênio.

O arsênio forma óxidos cristalinos incolores, inodoros, As2O3 ("arsênio branco") e As2O5, que são higroscópicos e facilmente solúveis em água para formar soluções ácidas. O ácido arsênico (V) é um ácido fraco e os sais são chamados de arsenatos, a contaminação mais comum por arsênico das águas subterrâneas e um problema que afeta muitas pessoas. Os arsenatos sintéticos incluem o verde de Scheele (hidrogenarsenato cúprico, arsenato de cobre ácido), arsenato de cálcio e hidrogenarsenato de chumbo. Esses três têm sido usados como inseticidas e venenos agrícolas.

As etapas de protonação entre o arseniato e o ácido arsênico são semelhantes àquelas entre o fosfato e o ácido fosfórico. Ao contrário do ácido fosfórico, o ácido arsenoso é genuinamente tribásico, com a fórmula As(OH)3.

Uma ampla variedade de compostos de enxofre do arsênio é conhecida. O orpiment (As2S3) e o realgar (As4S4) são um tanto abundantes e eram usados antigamente como pigmentos de pintura. No As4S10, o arsênio tem um estado de oxidação formal de +2 no As4S4, que apresenta ligações As-As, de modo que a covalência total do As ainda é 3. Tanto o orpiment quanto o realgar, assim como o As4S3, têm análogos de selênio; o análogo As2Te3 é conhecido como o mineral kalgoorlieite, e o ânion As2Te- é conhecido como um ligante em complexos de cobalto.

Todos os trihaletos de arsênio (III) são bem conhecidos, exceto o astatide, que é desconhecido. O pentafluoreto de arsênio (AsF5) é o único pentahaleto importante, refletindo a menor estabilidade do estado de oxidação +5; mesmo assim, é um agente fluorinizante e oxidante muito forte. (O pentacloreto é estável somente abaixo de -50 °C, temperatura na qual se decompõe em tricloreto, liberando gás cloro.

Ligas

O arsênio é usado como elemento do grupo 5 nos semicondutores III-V arsenieto de gálio, arsenieto de índio e arsenieto de alumínio. A contagem de elétrons de valência do GaAs é a mesma de um par de átomos de Si, mas a estrutura da banda é completamente diferente, o que resulta em propriedades distintas. Outras ligas de arsênio incluem o arseneto de cádmio semicondutor II-V.

Aplicações do arsênio

Agricultura

A toxicidade do arsênio para insetos, bactérias e fungos levou ao seu uso como conservante de madeira. O arsênio também era usado em vários inseticidas e venenos agrícolas. O arsênio é usado como aditivo alimentar na produção de aves e suínos, principalmente nos EUA, para aumentar o ganho de peso, melhorar a eficiência alimentar e prevenir doenças

Medicina

Durante os séculos 18, 19 e 20, vários compostos de arsênio foram usados como medicamentos, incluindo a arsfenamina (por Paul Ehrlich) e o trióxido de arsênio (por Thomas Fowler). O trióxido de arsênio tem sido usado de várias maneiras nos últimos 500 anos, mais comumente no tratamento do câncer, mas também em medicamentos tão diversos quanto a solução de Fowler para a psoríase. Recentemente, os pesquisadores têm localizado tumores usando o arsênico-74 (um emissor de pósitrons). Esse isótopo produz imagens de PET scan mais claras do que o agente radioativo anterior, o iodo-124, porque o corpo tende a transportar o iodo para a glândula tireoide, produzindo ruído no sinal. As nanopartículas de arsênico demonstraram a capacidade de matar células cancerosas com menor citotoxicidade do que outras formulações de arsênico

Liga metálica

O principal uso do arsênico é na liga com chumbo. Os componentes de chumbo das baterias de carro são reforçados pela presença de uma porcentagem muito pequena de arsênico. A dezincificação do latão (uma liga de cobre-zinco) é bastante reduzida pela adição de arsênio. O "Cobre Arsenical Desoxidado com Fósforo", com um teor de arsênico de 0,3%, aumentou a estabilidade à corrosão em determinados ambientes. O arsenieto de gálio é um importante material semicondutor, usado em circuitos integrados. Os circuitos feitos de GaAs são muito mais rápidos (mas também muito mais caros) do que os feitos de silício. Ao contrário do silício, o GaAs tem um bandgap direto e pode ser usado em diodos de laser e LEDs para converter energia elétrica diretamente em luz.

Militares

Após a Primeira Guerra Mundial, os Estados Unidos criaram um estoque de 20.000 toneladas de lewisite (ClCH=CHAsCl2), um vesicante organoarsênico (agente de bolhas) e irritante para os pulmões. O estoque foi neutralizado com alvejante e despejado no Golfo do México na década de 1950. Durante a Guerra do Vietnã, os Estados Unidos usaram o Agent Blue, uma mistura de cacodilato de sódio e sua forma ácida, como um dos herbicidas arco-íris para privar os soldados norte-vietnamitas da cobertura vegetal e do arroz.