Arsen

Allgemeine Eigenschaften
Name Arsen, engl. "arsenic"
Formelzeichen As
Ordnungszahl 33
Isotope (%) 75As - 100
Alle Isotope künstlich nein
  • Arsen hat teilweise Metall- und teilweise Nichtmetallcharakter.
  • Es tritt in mehreren Modifikationen auf:
    • Metallisches oder graues Arsen
      • Beständigste Modifikation. 
      • Die Modifikation ist spröde und erscheint stahlgrau glänzend.
    • Gelbes Arsen
      • Instabile Modifikation
      • Ist gelblich und plastisch verformbar. Es ähnelt dem weißen Phosphor .
    • Darüber hinaus gibt es einige amorphe Modifikationen

 

Chemische Eigenschaften
Elektronegativität nach Pauling (Oxidationsstufe) 2,18 (III)
Elektronenkonfiguration 1s22s22p63s23p63d104s24p3
Oxidationszahlen +5, +3, -3, -5
bevorzugt +5, +3

 

Physikalische Eigenschaften
Mittlere Atommasse (u) 74,92160 ± 2
Dichte (g/cm3) 5,727
Schmelztemperatur (°C) 613 (sublimiert)
Siedetemperatur (°C) 817 (bei 28 bar)
Härte (Mohs) 6
Atomradius (pm) 122,5
Ionenradius (pm bei Ladung bzw. Oxidationszahl) 58 (3+)
1. Ionisierungsenergie (kj/mol bei 25° C) 953

 

Radioaktive Eigenschaften
Alle Isotope radioaktiv nein
Langlebigstes Isotop  
Halbwertszeit  
Strahlungsart  

 

Geschichtliches
ca. 1250 Entdeckung durch Albertus Magnus (Deutschland)
  • Der Name leitet sich aus dem griechischen arsenikós ("kühn, männlich") ab.

 

Vorkommen
  • Arsen tritt in einigen Mineralien auf, so im Auripigment (As2S3), Realgar (As4S4), Löllingit (FeAs2), Rotnickelkies (NiAs), Speiscobalt (CoAs3), Cobaltglanz (CoAsS), Arsenolith (As2O3) und, als wichtigsten Vertreter, Arsenkies (FeAsS) aus dem es auch gewonnen wird.
  • Gediegenes Arsen ("Scherbencobalt") findet man nur selten.

 

Verwendung
  • Als härtesteigernder Bestandteil von Legierungen mit Kupfer und Blei.
  • Zur Herstellung von Halbleitern, z.B. mit Gallium (Galliumarsenid)
  • Arsenik (As2O3) ist stark giftig und wird zur Konservierung von Leder und in der Glasherstellung zur Klärung des Glasflusses benutzt. In manchen Staaten wird es auch zur Schädlingsbekämpfung eingesetzt.
  • Arsensulfid (Realgar, Rotglas As4S4) wird in der Malerei und in der Pyrotechnik eingesetzt. 

 

Herstellung
  • Durch Erhitzen von Arsenkies (FeAsS) unter Luftabschluss sublimiert Arsen aus dem Mineral aus.

 

Nachweis

Arsen

  • Atomabsorptionsspektrometrie
  • Atomemissionsspektrometrie
  • Bettendorfsche Probe

    • 2 As3+ + 3 Sn2+ + 18 Cl- ----> 2 As + 3 [SnCl6]2-

    • Arsen wird unabhängig von der der  Oxidationsstufe durch SnCl2 in konzentrierter HCl zum Element reduziert. Zinn und Antimon geben die Probe nicht.
    • Das gebildete Arsen zeigt sich als Braunfärbung der Lösung oder als schwarzer Niederschlag.
    • Wird nach der Reduktion mit Amylalkohol ausgeschüttelt, so lassen sich auch sehr kleine Arsenmengen nachweisen, da sich das Arsen als schwarze Zone in der Grenzschicht anreichert.
    • Quecksilber und Edelmetalle stören den Nachweis.

Arsen(III)

  • Als Ag3AsO3

    • AsO33- + 3 Ag+ ----> Ag3AsO3

    • Aus neutralen Lösungen wird durch Zugabe von AgNO3 gelbes Ag3AsO3 gefällt. (AsO43- bildet hingegen einen schokoladenbraunen Niederschlag.)
    • Der Niederschlag ist in Säuren löslich, wird in Alkalien zersetzt und in Ammoniak gelöst.
    • Beim Kochen der ammoniakalischen Lösung wird AsO43- und elementares Silber gebildet.

Arsen(V)

  • Als Ag3AsO4

    • AsO43- + 3 Ag+ ----> Ag3AsO4

    • In neutraler Lösung bildet AgNO3 einen schokoladenbraunen Niederschlag aus Ag3AsO4, im Gegensatz zum gelben Niederschlag auf AsO33-.
  • Als MgNH4AsO4 · 6 H2O
    • Arsenate zeigen in ihrem reaktiven Verhalten sehr große Ähnlichkeiten mit den Phosphaten. So fällt Mg2+ aus ammoniakalischer, ammoniumchloridhaltiger Arsenat-Lösung kristallines MgNH4AsO4 · 6 H2O aus, ähnlich wie Phosphat.
  • Als (NH4)3[As(MO3O10)4 · aq]
    • In stark salpetersaurer Lösung entsteht Ammoniumpolymolybdat. 
    • Die Reaktion wird auch von Phosphat gegeben, verläuft jedoch langsamer, evtl. erst nach Erwärmung.
    • Silicat kann ebenfalls stören.

 

Biologische Bedeutung
  • Arsensauerstoff-Verbindungen, besonders die der Oxidationsstufe +III sind starke Gifte. 
  • Arsen(V) wird im Körper zu Arsen(III) reduziert. 
  • Die letale Dosis für As2O3 liegt bei 60 - 120 mg. Die Substanz riecht stark nach Knoblauch.
  • Arsen und seine Verbindungen wirken krebserregend, daher sollten im Labor Nachweise, die flüchtige Arsenverbindungen erzeugen möglichst nicht mehr angewendet werden.