Αρσενικό (στοιχείο)

Το αρσενικό (λατινικά: arsenicum και αγγλικά: arsenic) είναι το χημικό στοιχείο με χημικό σύμβολο As και ατομικό αριθμό 33. Το αρσενικό υπάρχει σε πολλά ορυκτά, συνήθως σε συνδυασμό με θείο και μέταλλα, αλλά επίσης και σε καθαρή στοιχειακή κρυσταλλική μορφή. Ανήκει στα μεταλλοειδή. Υπάρχει σε διάφορες αλλομορφές, παρόλο που μόνο η γκρι μορφή έχει σημαντική εφαρμογή στη βιομηχανία.

Η κύρια χρήση του μεταλλικού (δηλαδή του στοιχειακού) αρσενικού είναι η ενίσχυση κραμάτων του χαλκού και ιδιαίτερα του μολύβδου (για παράδειγμα στις μπαταρίες αυτοκινήτων). Το αρσενικό είναι μια συνηθισμένη πρόσμειξη τύπου n σε ημιαγωγικές ηλεκτρονικές συσκευές, και η οπτοηλεκτρονική ένωση αρσενιούχο γάλλιο (GaAs) είναι ο πιο συνηθισμένος σε χρήση ημιαγωγός, μετά από το πυρίτιο με προσμείξεις. Το ίδιο το αρσενικό και οι ενώσεις του, ιδιαίτερα το τριοξείδιο του αρσενικού (As2O3), χρησιμοποιούνται για την παραγωγή παρασιτοκτόνων, προϊόντων συντήρησης ξύλου, ζιζανιοκτόνων και εντομοκτόνων. Αυτές οι εφαρμογές του, όμως, βρίσκονται σε κάμψη.

Πολύ λίγα είδη βακτηριδίων είναι ικανά να χρησιμοποιήσουν ενώσεις αρσενικού ως αναπνευστικούς μεταβολίτες. Ιχνοποσότητες αρσενικού είναι απαραίτητες διατροφικά για αρουραίους, χοιρίδια, κατσίκια, κοτόπουλα, και υποθετικά για πολλά ακόμη είδη, που συμπεριλαμβάνουν και τους ανθρώπους. Ωστόσο, το στοιχείο μπορεί να είναι τοξικό για τις πολυκυτταρικές μορφές ζωής, αν βρίσκεται σε συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από τις απαραίτητες. Η ρύπανση του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα με αρσενικό είναι ένα πρόβλημα που επηρεάζει εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως.

Ιστορία 

Η λέξη «αρσενικό» έχει την προέλευσή του από τη συριακή λέξη ܠܐ ܙܐܦܢܝܐ (αλ) ζαμικά, από την περσική λέξη زرنيخ ζαμίχ, που σημαίνει κίτρινο ή χρυσόχρωμο ή χρισίζον. Υιοθετήθηκε στα ελληνικά ως ἀρσενικόν, μια μορφή που λαϊκής ετυμολογίας, όντας η νεώτερη μορφή της ελληνικής λέξης ἀρσενικός, που σημαίνει το αρσενικό φύλο. Η ελληνική λέξη υιοθετήθηκε, στη συνέχεια, από τη λατινική ως arsenicum, η οποία στη γαλλική έγινε arsenic και στην αγγλική arsenic. Τα σουλφίδια και τα οξείδια του αρσενικού ήταν γνωστά από την αρχαία εποχή. Ιδιαίτερα τα σουλφίδια αναφέρονται κατά τον 4ο αιώνα π.Χ. όπου ο Αριστοτέλης αναφέρει μία ουσία με το όνομα «σανδαράχη», που προφανώς πρόκειται για το σύγχρονο ορυκτό που ονομάζεται ερυθρή σανδαράχη. Τόσο, όμως, ο Διοσκουρίδης, όσο και ο Πλίνιος ο πρεσβύτερος αναφέρουν τον 1ο αιώνα μ.Χ. ομοίως, μια χρυσίζουσα ουσία, που πολύ πιθανόν να πρόκειται για την κίτρινη σανδαράχη.

Και οι δύο συγγραφείς σημείωσαν τη μεταβολή του χρώματος και των ιδιοτήτων του θειούχου αυτού ορυκτού με τη μεταβολή της θερμοκρασίας.

Πολύ αργότερα κατά τον 13ο αιώνα ο Αλβέρτος ο Μέγας σημείωσε την εμφάνιση μιας μεταλλοειδούς ουσίας, που παράγεται όταν θερμανθεί τριθειούχο αρσενικό με σαπούνι. Αργότερα, χημικοί ερευνητές κατέταξαν το As σε ημιμέταλλο. Έτσι το 1733 ο Α. Μπραντ απέδειξε πως το λευκό παρατηρούμενο Αρσενικό αποτελεί στη πραγματικότητα οξείδιο του Αρσενικού, και ένα αιώνα μετά, το 1817 ο Γιονς Γιάκομπ Μπερτσέλιους κατάφερε και προσδιόρισε τις σχέσεις βάρους του αρσενικού ως προς τα άλλα στοιχεία.

Προέλευση 
Υπολογίζεται πως η περιεκτικότητα στο φλοιό της Γης φθάνει περίπου τα 5 γραμμάρια ανά τόνο ενώ η περιεκτικότητά του γενικά στη φύση φθάνει τα 4 άτομα ανά 1 εκατομμύριο ατόμων Πυριτίου. Πολύ μικρό ποσοστό του βρίσκεται σε καθαρή φυσική κατάσταση (αυτοφυές). Το μεγαλύτερο μέρος του είναι ενωμένο με διάφορα ορυκτά (πάνω από 150) κυρίως θειούχα, αρσενικούχα, η προσμίξεις και των δύο προηγουμένων, και τα λεγόμενα αρσενικά. Σπουδαιότερα εξ αυτών είναι:

 ο αρσενοπυρίτης
 ο αρσενολαμπρίτης
 η σανδαράχη (ερυθρά)
 η σανδαράχη (κίτρινη)
 ο λευκοπυρίτης
 ο εναργίτης και
 ο αρσενιοσιδηρίτης (ένυδρο ορυκτό).
Το μεγαλύτερο, όμως, μέρος του διακινούμενου στο εμπόριο αρσενικού προέρχεται ως υποπροϊόν από τη κατεργασία μεταλλευμάτων κυρίως χαλκού, μολύβδου, κοβαλτίου και χρυσού.

Παραγωγή - χρήση 
Το αρσενικό παράγεται κυρίως από τον αρσενοπυρίτη που όταν θερμανθεί περίπου στους 670 °C, σε απουσία του αέρα σχηματίζει το μεταλλικό αρσενικό. Γενικά το αρσενικό τόσο στον αρσενοπυρίτη όσο και σε προσμίξεις του με άλλα ορυκτά, όταν θερμανθούν στον αέρα, ενώνεται εύκολα με το οξυγόνο δημιουργώντας το οξείδιο As4O6 γνωστό και ως "λευκό αρσενικό". Ο ατμός του οξειδίου συλλέγεται, και με διαδοχικούς θαλάμους συμπυκνώνεται, και στη συνέχεια καθαρίζεται με "επανεξάχνωση". Έτσι με την αναγωγή από άνθρακα της σκόνης του οξειδίου που συλλέγεται κατά το τρόπο αυτό παρασκευάζεται και το περισσότερο αρσενικό.

Σε παγκόσμια κλίμακα η κατανάλωση του μεταλλικού αρσενικού είναι σχετικά μικρή, περίπου 500 τόνοι ετησίως. Η μεγαλύτερη παραγωγή και κατανάλωση είναι από τη Σουηδία. Λόγω των ιδιοτήτων του χρησιμοποιείται σε κράμα 1% στη παραγωγή μολύβδινων σφαιρών, 3% σε μολύβδινους τριβείς καθώς και σε μπαταρίες και περικαλύμματα καλωδίων, ενώ σε υψηλότερη καθαρότητα χρησιμοποιείται μαζί με το πυρίτιο και το γερμάνιο σε κατασκευές ημιαγωγών, καθώς και σε μορφή αρσενικούχου γαλλίου σε διόδους για λέιζερ, και σε κρυσταλλοτριόδους (τρανζίστορς).
Σε αντίθεση όμως του περιορισμένου μεταλλικού αρσενικού, σε χιλιάδες τόνους, καταναλώνονται ετησίως σε μορφές πλείστων χημικών ενώσεών του, και ιδίως στη γεωργία, ως εντομοκτόνα, ζιζανιοκτόνα, ξηραντικά αλλά και απολυμαντικά προϊόντα. Επίσης κάποια εξ αυτών χρησιμοποιούνται και ως κύρια ύλη βεγγαλικών καθώς και στην υαλουργία για κατασκευή φακών και γι΄ αποχρωματισμό γυαλιών.

Ιδιότητες

Φυσικές 
Το αρσενικό στην ελεύθερη κατάσταση είναι γκρίζο (χαλυβδόφαιο) στερεό, εύθραυστο με χαμηλή θερμική και χημική αγωγιμότητα. Εξαχνώνεται στους 613 °C. Ο ατμός του αποτελείται από μόρια As4 που διατηρούνται μέχρι τους 800 °C πέραν των οποίων αποσυντίθενται σε As2, η δε αποσύνθεσή του ολοκληρώνεται στους 1700 °C.

Χημικές 
Το αρσενικό ενώ στον ξερό αέρα παραμένει σταθερό, στον υγρό καλύπτεται από ένα μαύρο οξείδιο. Το ελεύθερο στοιχείο του δεν επηρεάζεται από το νερό ή τις βάσεις, πλην όμως μπορεί να οξειδωθεί από το νιτρικό οξύ.

Παράγωγα 
Κύρια παράγωγα εκ του Αρσενικού είναι η Αρσίνη και εξ αυτής οι λεγόμενες Αρσίνες.

Παραπομπές

Πηγές

Εξωτερικοί σύνδεσμοι 

Ορυκτά
Ηπατοτοξίνες