Arsen
| Arsen | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Basisdata | |||
| Navn | Arsen | ||
| Symbol | As | ||
| Atomnummer | 33 | ||
| Utseende | metallisk grå | ||
| Plass i periodesystemet | |||
| Gruppe | 15 | ||
| Periode | 4 | ||
| Blokk | p | ||
| Kjemisk serie | halvmetall | ||
| Atomegenskaper | |||
| Atomvekt | 74,92160 u | ||
| Empirisk atomradius | 115 pm | ||
| Kalkulert atomradius | 114 pm | ||
| Kovalent atomradius | 119 pm | ||
| Elektronkonfigurasjon | [Ar] 3d10 4s2 4p3 | ||
| Elektroner per energinivå | 2, 8, 18, 5 | ||
| Oksidasjonstilstander | 3, 5 | ||
| Krystallstruktur | trigonal eller ortorombisk | ||
| Fysiske egenskaper | |||
| Stofftilstand | fast stoff | ||
| Smeltepunkt | 817 °C | ||
| Kokepunkt | 614 °C | ||
| Molart volum | 12,95 · 10−6 m3/mol | ||
| Tetthet | 5 727 kg/m3 | ||
| Hardhet | 3,5 (Mohs skala) | ||
| Kritisk temperatur | 1 673 K | ||
| Fordampningsvarme | 34,76 kJ/mol | ||
| Smeltevarme | 27,7 kJ/mol | ||
| Damptrykk | 1,3 · 10−9 Pa ved 323 K | ||
| Diverse | |||
| Elektronegativitet etter Pauling-skalaen | 2,18 | ||
| Spesifikk varmekapasitet | 330 J/(kg · K) | ||
| Elektrisk ledningsevne | 3,45 · 106 Siemens (enhet) | ||
| Termisk konduktivitet | 50 W/(m · K) | ||
Arsen er et grunnstoff med kjemisk symbol As og atomnummer 33. Atommassen (µ) er 74,9.
Historie
Arsenforbindelser har vært kjent siden oldtidens Persia og antikkens Hellas der arsensulfid-mineralene orpiment (As2S3) og realgar (As4S4) ble beskrevet av Aristoteles' etterfølger Theofrastos.
I middelalderen ble arsenikk (arsentrioksid) påvist i ovnsrøyk fra smelteverk. Den tyske teologen og vitenskapsmannen Albertus Magnus beskrev i 1250 fremstillingen av arsen gjennom kjemisk reduksjon av arsenikk med kull. Han blir derfor ansett for å være grunnstoffets oppdager. I 1649 isolerte den tyske fysikeren Johann Schröder arsen ved å varme opp arsenikk, og publiserte 2 forskjellige fremstillingsmetoder.
Arsen er funnet i håret til den 5 300 år gamle is-mumien Ötzi, noe som kan tyde på at han har arbeidet med arsen-forurenset kobbermalm.
Navnet kommer fra gresk αρσενικόν arsenikón, som igjen stammer fra persisk زرنيخ al-Zarnikh som betyr gyllen. Det kjemiske symbolet ble foreslått av den svenske kjemikeren Jöns Jakob Berzelius i 1814.
I engelskspråklige land refererer navnet arsenic til grunnstoffet, og ikke til arsenikk.
Egenskaper
Halvmetallet arsen er kjemisk lik sin periodiske gruppe-nabo fosfor, og inngår i fargeløse, luktfrie og krystallinske oksider som er hygroskopiske og som lett løses i vann. Arsensyre (H3AsO4) er i likhet med fosforsyre en svak syre. Både arsen og fosfor danner en ustabil gasshydridforbindelse som i arsens tilfelle er arsin (AsH3), en meget giftig luktløs gass (men som får en lukt av hvitløk på grunn av oksidasjon). Den kjemiske likheten mellom arsen og fosfor er så stor at arsen kan delvis ta fosfors plass i biokjemiske prosesser, noe som gjør det til et giftig stoff.
Arsen sublimerer ved 616 °C under atmosfærisk trykk (går direkte fra fast form til gassform uten å være innom væskeform). Arsen i væskeform opptrer bare ved 20 atmosfærers trykk og over, noe som forklarer hvorfor smeltepunktet er høyere enn kokepunktet. Ved oppvarming i luft dannes arsentrioksid (AsO3) som avgir en hvitløkslignende lukt, en lukt som også kan frembringes ved å slå på arsenmineraler med hammer.
Rent arsen forekommer i forskjellige allotropiske former. Gul arsen er myk, voksaktig og ustabil, og består av As4 molekyler i tetraederstruktur. De grå og svarte metall-aktige formene er sprøe halvledere og har høyere tetthet enn gul arsen.
Forekomst
Arsen finnes praktisk talt overalt i jordskorpen, men i lave konsentrasjoner. Det forekommer også naturlig i ren form, og er det 53. vanligste grunnstoffet på Jorden. I atmosfæren finnes arsen i form av arsenoksid-partikler. Noe av dette kommer fra vulkanutbrudd og fra bakteriell nedbrytning av arsenforbindelser. En stor del av arsen-utslippene kommer fra fossilt brensel som kull og olje. Arsenkonsentrasjonen i luft ligger mellom 0,5 til 15 nanogram pr. kubikkmeter.
De vanligste arsenmineralene er arsenkis (arsenopyritt), orpiment og realgar. Den viktigste kilden til kommersielt tilgjengelig arsen er imidlertid ikke fra disse mineralene, men som et biprodukt av kobber-, bly-, kobolt- og gull-utvinning.
I 2005 var Kina den største produsenten av hvit arsen, med 50% av verdensproduksjonen, fulgt av Chile og Peru.
Anvendelse
Arsenforbindelser har opp gjennom tiden vært mye brukt som fargepigment. I bronse fra bronsealderen er det funnet arsen, noe som gjør bronsen hardere. Arsenkonsentrasjonen (opp til 3%) indikerer at det er tilsatt med hensikt[1] Arsen brukes i bly-legeringer for å gjøre blyet sterkere og støpbart. Historisk har også arsen vært brukt i kobber-legeringer og hudsalver.
Den mest kjente (eller beryktede) arsenforbindelsen er kanskje arsentrioksid (As2O3) eller arsenikk. Arsenikk har vært brukt i rottegift, som sprøytemiddel og til å impregnere trevirke. Disse bruksområdene er de senere år blitt forbudt på grunn av giftigheten og den potensielle miljøtrusselen de utgjør. Arsenikk har også vært brukt av giftmordere - både i virkeligheten og i litteraturen.
Arsen brukes også i elektronikk, blant annet i LCD-skjermer, og som doteringsstoff ved produksjon av halvledere. Galliumarsenid (GaAs) er et mye brukt halvledermateriale i integrerte kretser.
Helse
Arsen og de fleste uorganiske arsenforbindelser (særlig arsenikk) er giftige og kan føre til både akutt og kronisk arsenforgiftning. Arsen utskilles hovedsaklig av nyrene og kan dermed påvises i urinen allerede 2 timer etter inntak, og vil vanligvis være tilstede i kroppen fra noen dager til flere uker, avhengig av mengde og hvilken arsenforbindelse det dreier seg om[2].