Arsénico

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33
As
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Tabla completaTabla ampliada
As,33.jpg
Gris metálico
Información general
Nombre, símbolo, número Arsénico, As, 33
Serie química Metaloides
Grupo, período, bloque 15, 4, p
Masa atómica 74,92160 u
Configuración electrónica [Ar]4s2 3d10 4p3
Dureza Mohs 3,5
Electrones por nivel 2, 8, 18, 5 (imagen)
Propiedades atómicas
Radio medio 115 pm
Electronegatividad 2,18 (Pauling)
Radio atómico (calc) 114 pm (Radio de Bohr)
Radio covalente 119 pm
Radio de van der Waals 185 pm
Estado(s) de oxidación ±3,5
Óxido Levemente ácido
1.ª Energía de ionización 947,0 kJ/mol
2.ª Energía de ionización 1798 kJ/mol
3.ª Energía de ionización 2735 kJ/mol
4.ª Energía de ionización 4837 kJ/mol
5.ª Energía de ionización 6043 kJ/mol
6.ª Energía de ionización 12310 kJ/mol
Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido
Densidad 5727 kg/m3
Punto de fusión 887 K (614 °C)
Punto de ebullición 1090 K (817 °C)
Entalpía de vaporización 369,9 kJ/mol
Entalpía de fusión 34,76 kJ/mol
Varios
Estructura cristalina Romboédrica
N° CAS 7440-38-2
N° EINECS 231-148-6
Calor específico 330 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 3,45 × 106 S/m
Conductividad térmica 50 W/(K·m)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del arsénico
iso AN Periodo MD Ed PD
MeV
73As Sintético 80,3 d e
γ
-
0,05
73Ge
-
74As Sintético 17.78 d e
ß+
γ
ß-
-
0,941
0,595
1,35
74Ge
74Ge
-
74Se
75As 100% Estable con 42 neutrones
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.

El arsénico (del persa Zarnikh, oropimente amarillo o bien del griego arsenikón, masculino) es un elemento químico de la tabla periódica cuyo símbolo es As y el número atómico es 33. En la tabla periódica de los elementos se encuentra en el quinto grupo principal. El arsénico se presenta raramente sólido, principalmente en forma de sulfuros. Pertenece a los metaloides, ya que muestra propiedades intermedias entre los metales y los no metales.

Se conocen compuestos de arsénico desde la antigüedad, siendo extremadamente tóxicos, aunque se emplean como componentes en algunos medicamentos. El arsénico es usado para la fabricación de semiconductores y como componente de semiconductores III-V como el arseniuro de galio.

Características principales[editar]

gris metálico arsénico puro

El arsénico se presenta en tres estados alotrópicos, gris o metálico, amarillo y negro. El arsénico gris metálico (forma α) es la forma estable en condiciones normales y tiene estructura romboédrica, es un buen conductor del calor pero pobre conductor eléctrico, su densidad es de 5,73 g/cm3, es deleznable y pierde el lustre metálico expuesto al aire.

El arsénico amarillo (forma γ) se obtiene cuando el vapor de arsénico se enfría muy rápidamente. Es extremadamente volátil y más reactivo que el arsénico metálico y presenta fosforescencia a temperatura ambiente. El gas está constituido por moléculas tetraédricas de As4 de forma análoga al fósforo y el sólido formado por la condensación del gas tiene estructura cúbica, es de textura jabonosa y tiene una densidad aproximada de 1,97 g/cm3. Expuesto a la luz o al calor revierte a la forma estable (gris). También se denomina arsénico amarillo al oropimente, mineral de trisulfuro de arsénico.

Una tercera forma alotrópica, el arsénico negro (forma β) de estructura hexagonal y densidad 4,7 g/cm3, tiene propiedades intermedias entre las formas alotrópicas descritas y se obtiene en la descomposición térmica de la arsina o bien enfriando lentamente el vapor de arsénico.

Todas las formas alotrópicas excepto la gris carecen de lustre metálico y tienen muy baja conductividad eléctrica por lo que el elemento se comportará como metal o no metal en función, básicamente, de su estado de agregación. También vea metal pesado.

A presión atmosférica el arsénico sublima a 613 °C, y a 400 °C arde con llama blanca formando el sesquióxido As4O6. Reacciona violentamente con el cloro y se combina, al calentarse, con la mayoría de los metales para formar el arseniuro correspondiente y con el azufre. No reacciona con el ácido clorhídrico en ausencia de oxígeno, pero sí con el nítrico caliente, sea diluido o concentrado y otros oxidantes como el peróxido de hidrógeno, ácido perclórico, etc. Es insoluble en agua pero muchos de sus compuestos lo son.

Es un elemento químico esencial para la vida aunque tanto el arsénico como sus compuestos son extremadamente venenosos.[cita requerida]

Su encuentra en el 2º grupo analítico de cationes; precipita con H2S de color amarillo.

Aplicaciones[editar]

  • Preservante de la madera (arseniato de cobre y cromo), uso que representa, según algunas estimaciones, cerca del 70% del consumo mundial de arsénico.
  • El arseniuro de galio es un importante material semiconductor empleado en circuitos integrados más rápidos, y caros, que los de silicio. También se usa en la construcción de diodos láser y LED.
  • Aditivo en aleaciones de plomo y latones.
  • Insecticida (arseniato de plomo), herbicidas (arsenito de sodio) y venenos: A principios del siglo XX se usaban compuestos inorgánicos pero su uso ha desaparecido prácticamente en beneficio de compuestos orgánicos (derivados metílicos).
  • El disulfuro de arsénico se usa como pigmento y en pirotecnia.
  • Decolorante en la fabricación del vidrio (trióxido de arsénico).
  • Históricamente el arsénico se ha empleado con fines terapéuticos prácticamente abandonados por la medicina occidental aunque recientemente se ha renovado el interés por su uso como demuestra el caso del trióxido de arsénico para el tratamiento de pacientes con leucemia promielocítica aguda.[1]
  • Como elemento fertilizante en forma de mineral primario rico, para la agricultura.

Rol biológico[editar]

Si bien el arsénico se asocia con la muerte, es un elemento esencial para la vida y su deficiencia puede dar lugar a diversas complicaciones [cita requerida]. La ingesta diaria de 12 a 15 μg puede obtenerse sin problemas con la dieta diaria de carnes, pescados, vegetales y cereales, siendo los peces y crustáceos los que más contenido de arsénico presentan, generalmente en forma de arsenobetaina menos tóxica que el arsénico inorgánico.

El 2 de diciembre de 2010, la Agencia Espacial Estadounidense (NASA) confirmó[2] el hallazgo de la Dra. Felisa Wolfe-Simonsen del Instituto de Astrobiología de la NASA, en las aguas tóxicas y salobres del Lago Mono, en California, una bacteria de la familia Halomonadaceae que puede sustituir el fósforo (que hasta la fecha se consideraba indispensable para la vida) con arsénico, al punto de incorporar este elemento a su ácido desoxirribonucleico (ADN). Este descubrimiento abre la puerta a la búsqueda de nuevas formas de vida en planetas que no contengan fósforo en su atmósfera. Sin embargo, en un estudio realizado en 2012 algunos de los descubrimientos fueron refutados.[3] Aparentemente, la bacteria si es resistente al arsénico pero no puede sustituir por completo el fósforo.

Si bien la información anterior fue publicada en la prestigiosa revista científica Science, a la fecha los resultados han y siguen siendo fuertemente cuestionados por numerosos científicos que han tratado de reproducir el mismo diseño experimental sin resultados positivos, a raíz de lo cual han postulando que la bacteria GFAJ-1 pudo sobrevivir en el medio de cultivo sintético empleado para la experimentación gracias a las trazas de fósforo presentes en él.[4] [5]

Historia[editar]

Símbolo alquimista del arsénico

El arsénico (del griego άρσενιχόν, oropimente) se conoce desde tiempos remotos, lo mismo que algunos de sus compuestos, especialmente los sulfuros. Dioscórides y Plinio conocían las propiedades del oropimente y el rejalgar y Celso Aureliano, Galeno e Isidoro Largus sabían de sus efectos irritantes, tóxicos, corrosivos y parasiticidas y observaron sus virtudes contra las toses pertinaces, afecciones de la voz y las disneas. Los médicos árabes usaron también los compuestos de arsénico en fumigaciones, píldoras y pociones además de en aplicaciones externas. Durante la Edad Media los compuestos arsenicales cayeron en el olvido quedando relegados a los curanderos que los prescribían contra la escrófula y el hidrocele.

Roger Bacon y Alberto Magno se detuvieron en su estudio —se cree que este último fue el primero en aislar el elemento en el año 1250— y Paracelso hizo de él una panacea. Leonardo da Vinci lo utilizó mediante endoterapia aplicándolo a los manzanos para controlar a los ladrones de frutas. El primero que lo estudió con detalle fue Brandt en 1633 y Schroeder lo obtuvo en 1649 por la acción del carbón sobre el ácido arsénico. A Berzeliuss se deben las primeras investigaciones acerca de la composición de los compuestos del arsénico.

En el siglo XVIII los arsenicales consiguieron un puesto de primer orden en la terapéutica hasta que fueron sustituidos por las sulfamidas y los antibióticos.

Abundancia y obtención[editar]

Arsénico de origen natural

Es el 52º elemento en abundancia de la corteza terrestre con 2 ppm (5·10-4 %) y es uno de los 22 elementos conocidos que se componen de un solo núclido estable. El arsénico se encuentra en forma nativa y, principalmente, en forma de sulfuro en una gran variedad de minerales que contienen cobre, plomo, hierro (arsenopirita o mispickel), níquel, cobalto y otros metales.

En la fusión de minerales de cobre, plomo, cobalto y oro se obtiene trióxido de arsénico que se volatiliza en el proceso y es arrastrado por los gases de la chimenea que pueden llegar a contener más de una 30% de trióxido de arsénico. Los gases de la chimenea se refinan posteriormente mezclándolos con pequeñas cantidades de galena o pirita para evitar la formación de arsenitos y por tostación se obtiene trióxido de arsénico entre el 90 y 95% de pureza, por sublimaciones sucesivas puede obtenerse con una pureza del 99%.

Reduciendo el óxido con carbón se obtiene el metaloide, sin embargo la mayoría del arsénico se comercializa como óxido. Prácticamente la totalidad de la producción mundial de arsénico metálico es china, que es también el mayor productor mundial de trióxido de arsénico.

Según datos del servicio de prospecciones geológicas estadounidense (U.S. Geological Survey) las minas de cobre y plomo contienen aproximadamente 11 millones de toneladas de arsénico, especialmente en Perú y Filipinas, y el metaloide se encuentra asociado con depósitos de cobre-oro en Chile y de oro en Canadá.

También es un componente del tabaco y es altamente tóxico.

Isótopos[editar]

El arsénico-73 se usa como trazador para estimar la cantidad de arsénico absorbido por el organismo y el arsénico-74 en la localización de tumores cerebrales.

Precauciones[editar]

El arsénico y sus compuestos son extremadamente tóxicos, especialmente el arsénico inorgánico. En Bangladés se ha producido una intoxicación masiva, la mayor de la historia, debido a la construcción de infinidad de pozos de agua instigada por las ONG occidentales que han resultado estar contaminados afectando a una población de cientos de miles de personas.[6] También otras regiones geográficas, España incluida, se han visto afectadas por esta problemática.[7]

Arsénico en el aire[editar]

El As en el aire puede incidir en la prevalecencia del cáncer al pulmón, en las fundiciones este elemento es muy común en el aire. Normativas ambientales indican que el máximo permisible es 10μg/m3.


El arsénico en el agua potable[editar]

La presencia de arsénico en el agua potable puede ser el resultado de la disolución del mineral presente en cuencas hidrográficas cercanas a volcanes y naturalmente en el suelo por donde fluye el agua antes de su captación para uso humano; o bien, por vía antrópica por contaminación industrial o por pesticidas. El arsénico se presenta como As+3 (arsenito) y As+5( Arseniato, abundante), de la cuales el arsenito es el más tóxico para el humano y el más difícil de remover de los cuerpos de agua. La norma FAO/OMS señala que el nivel máximo permitido se ha reducido a 0,01 ppm o en el agua (anteriormente era de 0,05 ppm). La ingestión de pequeñas cantidades de arsénico puede causar efectos crónicos por su bioacumulación en el organismo. Envenenamientos graves pueden ocurrir cuando la cantidad tomada es de 100 mg. Se ha atribuido al arsénico enfermedades de prevalencia carcinogénica a la piel, pulmón y vejiga.[8]

Algunos estudios de toxicidad del arsénico indican que muchas de las normas actuales basadas en las guías de la OMS señalan concentraciones muy altas y plantean la necesidad de reevaluar los valores límites basándose en estudios epidemiológicos.[9]

Eliminación de arsénico del agua[editar]

El tratamiento de agua potable convencional está orientado a eliminar color, turbiedad y microorganismos. Esta eliminación se logra a través de una combinación adecuada de procesos de: coagulación, floculación, sedimentación, filtración y desinfección. Pero cuando se desea eliminar elementos químicos del agua, como el arsénico es necesario, en ocasiones, recurrir a métodos más complejos.

Las tecnologías utilizadas generalmente para eliminar el arsénico, además de coagulación y floculación, son: adsorción-coprecipitación usando sales de hierro y aluminio, adsorción en alúmina activada, ósmosis inversa, intercambio iónico y oxidación seguida de filtración.

En las plantas de tratamiento de agua, el As+5 puede ser eliminado en forma efectiva por coagulación con sulfato de aluminio o hierro y por los procesos de ablandamiento con cal. Los coagulantes señalados se hidrolizan formando hidróxidos, sobre los cuales el As+5 se absorbe y coprecipita con otros iones metálicos.[9] [10]

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. Gibaud, Stéphane; Jaouen, Gérard (2010). «Arsenic - based drugs: from Fowler’s solution to modern anticancer chemotherapy». Topics in Organometallic Chemistry 32:  pp. 1-20. doi:10.1007/978-3-642-13185-1_1. http://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-642-13185-1_1. 
  2. http://www.lavozdegalicia.es/sociedad/2010/12/02/00031291311250114107375.htm
  3. http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-18770964
  4. Hayden, E.C. (2011) Will you take these “arsenic-life” test? Nature 474:19 Número de Science del 3 de junio del 2011
  5. http://cnho.wordpress.com/2010/12/10/no-es-arsenico-todo-lo-que-reluce-%C2%BFrealmente-se-ha-aislado-una-bacteria-que-vive-sin-fosforo/
  6. Andrew Meharg (2005). Macmillan Science. ed. Venomous Earth - How Arsenic Caused The World's Worst Mass Poisoning. ISBN 9781403944993. 
  7. Martín-Gil J, San Martín Toro JM y Martín-Villota MJ. (2002). Tecnoambiente, año XII (118), pp 5-9. ed. "Problemática planteada por la presencia de niveles elevados de arsénico en el Acuífero de Los Arenales (sur del Duero)".. 
  8. [1]
  9. a b http://tierra.rediris.es/hidrored/ebooks/ripda/contenido/capitulo01.html Remoción de Arsénico. Consultado el 10/10/2012
  10. Normativa para el Arsénico ATSDR

Enlaces externos[editar]