砷酸

砷酸为砷(V)的含氧酸，分子式H3AsO4。三元中强酸，酸性及其他性质均类似磷酸。

制取 
由五氧化二砷溶于水而得。

反应也可向左进行，如加入五氧化二磷作吸水剂时，又可从砷酸产生五氧化二砷。

砷酸也可由砷或三氧化二砷被浓硝酸氧化而得。該反應會生成副產物三氧化二氮。反应后於29.5°C以下浓缩，可析出砷酸半水合物细小板状结晶。於29.5℃以上，则析出三砷酸（H5As3O10）。

 

反應結束後，若將所得液體冷卻，可得到以無色結晶形式析出的砷酸的半水合物H3AsO4·½H2O。如果進一步降低溫度的話，還可以獲得砷酸的二水合物H3AsO4·2H2O。

砷酸二水合物（H3AsO4 · 2H2O）只可通过在−30°C下结晶数天得到。

五氧化二砷可緩慢與水反應生成砷酸。元砷酸或焦砷酸與冷水反應同樣可以生成砷酸。另外，溼潤的砷單質可與臭氧反應生成砷酸

2 As  +  3 H2O  +  5 O3   →   2 H3AsO4  +  5 O2

性质

物理性质 
砷酸固体在空气中很快吸潮，产生水合物 H3AsO4 · ½H2O 或 H3AsO4 · 2H2O （於 −30 °C）。平稳加热时，脱水产生三砷酸（H5As3O10）。加热至100°C时，分解为 As2O5 · 1.66H2O。在500°C时全部失水。

饱和水溶液浓度约 80 %。

毒性虽不及亚砷酸，但仍较高。LD50（兔）为6 mg/1 kg。砷酸与砷酸盐在日本被列为医药用外毒物。

化学性質 
無水物結晶溶于水时微吸熱。（忽略电离）。
 H3AsO4(s)  H3AsO4(aq),  ΔH°= 3.8 kJ mol-1
砷酸水溶液的氧化性不强，但比同族的磷酸强。这与其他第4周期元素的含氧酸相似，如硒酸、高溴酸，其氧化性均强于对应的硫酸与高氯酸。
 H3AsO4(aq) + 2 H+(aq) + 2 e- = H3AsO3(aq) + H2O(l),    E°= 0.575 V
例如砷酸可将碘离子氧化为碘：
 H3AsO4 + 2 H+ + 2 I− → H3AsO3 + I2 + H2O

此外还有焦砷酸（H4As2O7）与多砷酸（Hn+2AsnO3n+1、(HAsO3)n）。这两者及其酸根离子在水溶液中都是不稳定的，遇水很快分解为砷酸。焦砷酸与多砷酸盐在固态可以是稳定的。

水溶液中的電離平衡 
砷酸分子在水溶液中分三步解离，第一步为微强，0.1mol dm-3水溶液的電離度約0.25。第二步与第三步解离很弱，在酸性溶液中可以忽视。
 H3AsO4(aq) + H2O(l)  H3O+(aq) + H2AsO4-(aq),    pKa1 = 2.24
 H2AsO4-(aq) + H2O(l)  H3O+(aq) + HAsO42-(aq),    pKa2 = 6.96
 HAsO42-(aq) + H2O(l)  H3O+(aq) + AsO43-(aq),  pKa3 = 11.50

与解离相关的標準焓、吉布斯能、与熵变值列在下面。

砷酸根 

砷酸电离可产生三种阴离子：正砷酸根离子（AsO43-）、一氢砷酸根离子（HAsO42-）与二氢砷酸根离子（H2AsO4-）。三种阴离子的盐类均已获得。正砷酸根离子为正四面体结构，类似磷酸根离子；As-O键长169pm。酸液中有微弱的氧化性。

砷酸盐 
各种砷酸盐可通过用不同计量的碱中和砷酸获得。可溶金属盐与砷酸钠或砷酸氢钠发生复分解，亦可得不可溶的砷酸盐沉淀。

焦砷酸（H4As2O7）与焦磷酸不同，不可通过砷酸加热脱水制得，只能由砷酸氢盐失水得到。
 
 

砷酸钠（Na3AsO4）水溶液呈碱性（pH～12）、砷酸一氢钠（Na2HAsO4）水溶液呈弱碱性（pH～9）、砷酸二氢钠（NaH2AsO4）水溶液则呈弱酸性（pH～4.4）。

砷酸钙（Ca3(AsO4)2）用作殺虫剂。砷酸钠可作除草剂，对作物应用效果显著。

正砷酸盐中，碱金属盐、铵盐可溶于水，碱土金属盐等其他盐类则难溶。

 砷酸钙 (Ca3(AsO4)2)
 砷酸钠 (Na3AsO4)

砷酸盐矿物 

砷酸盐矿物可由含砷的硫化矿物经氧化生成，也可由磷酸盐矿物中的磷酸根被砷酸根替换而得。砷酸盐矿物例子如下：

 水砷锌矿，Adamite (Zn2(AsO4)(OH)) 
 橄榄铜矿，Olivenite (Cu2(AsO4)(OH)) 
 钴华，Erythrite (Co3(AsO4)2・8H2O)
 镍華，Annaberigite (Ni3(AsO4)2・8H2O)
 臭葱石，Scorodite (FeAsO4・2H2O)
 绿铅矿，Mimetite (Pb5Cl(AsO4)3)

應用
砷酸可用作、廣譜生物殺滅劑、玻璃和金屬的整理劑，並可參與合成部分染料及一些有機砷化合物。但砷酸毒性強烈，故其商業應用受到了限制。選兔作爲實驗對象時，砷酸的半致死量爲6 mg/kg（0.006 g/kg）。

参考 

五价砷化合物
无机酸