Hom en coneix un sol isòtop natural, el 75As, i nombrosos isòtops artificials, radioactius, de vida curta. Els sulfurs d’arsènic naturals eren ja emprats a l’antiguitat clàssica com a pigments i medicaments, però la primera obtenció de l’element és atribuïda a Albert Magne cap al 1250. Els alquimistes consideraren l’arsènic com un principi actiu mascle i mostraren per ell i els seus composts un interès particular. L’arsènic existeix en tres estats al·lotròpics cristal·lins: l’arsènic gris, dit també arsènic metàl·lic, que és l’únic estable; l’arsènic groc i l’arsènic negre, sense comptar diversos estats amorfs no tan ben definits.
L’arsènic gris té aspecte metàl·lic acerat, condueix la calor i l’electricitat com els metalls i forma cristalls hexagonals romboèdrics, brillants i fàcilment polvoritzables, que a pressió atmosfèrica se sublimen sense fondre’s i comencen a vaporitzar-se lentament a baixa temperatura (100°C). Els vapors, de color groc llimona, fan olor d’all; llur densitat a temperatures baixes correspon a la fórmula As4. Bé que poc abundant a l’escorça terrestre (0,0005%), l’arsènic es presenta dispersat arreu, amb una ubiqüitat sorprenent. Hom no el sol trobar en l’estat natiu, i, en tot cas, es troba gairebé sempre aliat a l’antimoni, al bismut, al ferro o a l’argent. Correntment apareix formant sulfurs dobles (arsenopirita) o simples (realgar i orpiment). Altres minerals menys corrents són el triòxid (arsenita i clau-detita), tioarsenits (proustita) i tioarsenats (enargita). L’arsènic gris és moderadament reactiu. En fred no s’altera a l’aire sec, però es recobreix d’una pel·lícula d’òxid a l’aire humit i crema amb flama blavosa, si hom l’escalfa. És atacat pels halògens, i en calent es combina amb el sofre. Els àcids no oxidants i els àlcalis no l’ataquen, però l’àcid nítric i l’àcid sulfúric calents el dissolen i donen, respectivament, pentòxid i triòxid. L’arsènic pot ésser preparat sia escalfant l’arsenopirita a recer de l’aire 4FeAsS → 4FeS + As4, sia reduint amb carbó el triòxid, aquest darrer essent obtingut industrialment com a subproducte de la metal·lúrgia del zinc, del coure o del plom. La purificació és feta per sublimació.
Les aplicacions directes de l’arsènic element són reduïdes i consisteixen essencialment en la fabricació d’aliatges amb coure o plom, en la seva utilització, molt pur, per a l’excitació (doping) de semiconductors per a electrònica i en la fabricació d’alguns arsenurs semiconductors, tals com l’arsenur de gal·li. En els aliatges, l’arsènic és sempre utilitzat en quantitat molt feble i sol comunicar duresa i resistència a la corrosió (plom de perdigons; aliatges de plom per a acumuladors i per a camises de cables; coures arsenicals per a tubs de calderes, etc). En la major part del seus composts, l’arsènic es comporta com a no metall, i, bé que el triòxid dóna hidrats amfòters, l’ió As3-; només pot existir lliure en un medi fortament àcid.
Els composts inorgànics més importants són l’hidrur (arsina); els òxids i els oxiàcids i llurs sals; els sulfurs i llurs derivats, i els halogenurs. L’arsènic presenta també la singularitat de donar un gran nombre de composts orgànics (hom en coneix uns vuit mil) que hom pot classificar en quatre grups principals: derivats de l’hidrur per substitució de l’hidrogen per radicals orgànics (arsines); halogenoarsines (algunes de les quals emprades com a armes químiques); composts amb dos àtoms d’arsènic units per un enllaç simple (diarsines) o doble (arsfenamina) i composts similars); composts amb enllaços arsènic-oxigen (òxids d’arsines i de diarsines, àcids arsonosos, arsònics, arsinosos i arsínics i llurs derivats). En tonatge, les aplicacions més importants dels composts arsenicals són les agrícoles (insecticides, herbicides, assecat del cotó, fungicides) i la indústria del vidre. Una aplicació important, és com a additius en aliments per tal d’accelerar l’engreix del bestiar; tanmateix, l’aplicació com a pigment ha perdut una gran part de la seva antiga importància.
Propietats físiques de l’arsènic
| nombre atòmic | 33 |
| pes atòmic | 74,9216 |
| estructura electrònica | [Ar] 3d10 4s24p3 |
| valències | -3, +3, +5 |
| pes específic (a 25ºC) | 5,727 |
| punt de fusió | 817ºC |
| punt de sublimació | 613ºC |
| conductivitat tèrmica (a 25ºC) | 0,502 W/cm·K |
| resistivitat elèctrica (a 20ºC) | 33,3 μ Ω·cm |
| radi iònic |
As+3: 2,22 Å
As+3: 0,58 Å
As+5: 0,46 Å
|
| potencials d’ionització, en eV |
I: 9,81
II: 18,633
III: 28,351
|
|
potencial d’elèctrode: HAsO2 + 3H+ + 3e ⇌ As + 2H2O:
|
0,248 |
| duresa, en l’escala de Mohs | 3,5 |
| duresa, en l’escala de Brinell | 147 |
Aplicacions de l’arsènic
Nombrosos composts d’arsènic tenen, a petites dosis, acció medicamentosa. Alguns d’ells foren emprats, per exemple, contra trastorns de la nutrició, i altres per a la cauterització i el tractament d’afeccions cutànies. La terapèutica arsenical, de tradició triplement mil·lenària, retrobà sobretot empenta quan Paul Ehrlich descobrí l’arsfenamina, comercialitzada amb el nom de salvarsan, descoberta que marcà una fita en la història de la quimioteràpia. Bé que, a causa de l’aparició de la penicil·lina, els arsenicals han estat ultrapassats en el tractament de la sífilis, alguns d’ells conserven encara llur vigència per a combatre les amebiasis, les tripanosomiasis i en veterinària. Utils com a medicaments, els composts d’arsènic tenen, tanmateix, una toxicitat elevada que no solament imposa precaució en llur ús terapèutic, sinó que àdhuc obliga a vigilar llur presència en molts productes químics o vegetals utilitzats en l’alimentació, i també en gasos i fums de certes indústries.
L’escampament de l’arsènic a la natura i l’extensió que ha pres l’ús dels pesticides arsenicals fan que petites quantitats d’arsènic s’introdueixin contínuament a l’organisme, i per a limitar-les hom ha establert en molts països una reglamentació estricta sobre les èpoques d’aplicació dels tractaments arsenicals agrícoles i sobre els residus tolerats en els vegetals alimentaris. Així i tot, es produeixen intoxicacions accidentals, a vegades mortals, sense comptar les intoxicacions criminals, de les quals hi ha en les cròniques judicials abundants exemples. La intoxicació arsenical es manifesta per l’aparició de vòmits, diarrea coleriforme, degeneració greixosa del fetge, icterícia, debilitat a les extremitats i àdhuc paràlisi, fins a arribar al col·lapse per vasodilatació capil·lar. En el cas d’ingestió d’un compost d’arsènic, el tractament es basa en l’evitació, al més possible, de l’absorció a través del tub digestiu, mitjançant vomitius o substàncies que l’insolubilitzin, i en l’administració del BAL. La ingestió de quantitats progressives d’arsènic arriba a conferir una habituació que permet d’ultrapassar la dosi mortal (cas dels arsenicòfags del Tirol), aquest mitridatisme essent probablement motivat per un alentiment de l’absorció a través de la mucosa intestinal, esdevinguda més resistent. La recerca bromatològica i toxicològica de l’arsènic és feta clàssicament mitjançant la seva reducció a arsina (assaig de Marsh amb modificacions diverses).