Arsénico

Descripción del arsénico

Elarsénico es un elemento químico de número atómico 33 y símbolo As. El arsénico se encuentra en muchos minerales, normalmente en combinación con azufre y metales, pero también como cristal elemental puro. El arsénico es un metaloide. Tiene varios alótropos, pero sólo la forma gris, de aspecto metálico, es importante para la industria.

El principal uso del arsénico es en aleaciones de plomo (por ejemplo, en baterías de coche y munición). El arsénico es un dopante de tipo n común en los dispositivos electrónicos semiconductores, y el compuesto optoelectrónico arseniuro de galio es el segundo semiconductor más utilizado después del silicio dopado. El arsénico y sus compuestos, especialmente el trióxido, se utilizan en la producción de pesticidas, productos de madera tratada, herbicidas e insecticidas. Estas aplicaciones están disminuyendo debido al creciente reconocimiento de la toxicidad del arsénico y sus compuestos.

Compuestos de arsénico

Los compuestos de arsénico se parecen en algunos aspectos a los de fósforo, que ocupan el mismo grupo (columna) de la tabla periódica. Los estados de oxidación más comunes del arsénico son -3 en los arseniuros, que son compuestos intermetálicos similares a las aleaciones, +3 en los arsenitos y +5 en los arseniatos y en la mayoría de los compuestos organoarsénicos. El arsénico también se une fácilmente a sí mismo, como se observa en los iones cuadrados As3-4 del mineral skutterudita. En el estado de oxidación +3, el arsénico es típicamente piramidal debido a la influencia del par solitario de electrones.

Compuestos inorgánicos

Uno de los compuestos de arsénico más simples es el trihidruro, la arsina (AsH3), altamente tóxico, inflamable y pirofórico. Este compuesto suele considerarse estable, ya que a temperatura ambiente se descompone lentamente. A temperaturas de 250-300 °C, la descomposición en arsénico e hidrógeno es rápida[25]. Varios factores, como la humedad, la presencia de luz y ciertos catalizadores (concretamente el aluminio) facilitan la velocidad de descomposición. Se oxida fácilmente en el aire para formar trióxido de arsénico y agua, y se producen reacciones análogas con azufre y selenio en lugar de oxígeno.

El arsénico forma óxidos cristalinos incoloros e inodoros, As2O3 ("arsénico blanco") y As2O5, que son higroscópicos y fácilmente solubles en agua para formar soluciones ácidas. El ácido arsénico(V) es un ácido débil y las sales se denominan arseniatos, la contaminación por arsénico más común de las aguas subterráneas, y un problema que afecta a muchas personas. Entre los arseniatos sintéticos se encuentran el verde de Scheele (arseniato cúprico de hidrógeno, arseniato ácido de cobre), el arseniato cálcico y el arseniato ácido de plomo. Estos tres se han utilizado como insecticidas y venenos agrícolas.

Los pasos de protonación entre el arseniato y el ácido arsénico son similares a los que se dan entre el fosfato y el ácido fosfórico. A diferencia del ácido fosfórico, el ácido arsénico es genuinamente tribásico, con la fórmula As(OH)3.

Se conoce una amplia variedad de compuestos azufrados del arsénico. El oropimente (As2S3) y el realgar (As4S4) son algo abundantes y se utilizaban antiguamente como pigmentos de pintura. En el As4S10, el arsénico tiene un estado de oxidación formal de +2 en el As4S4 que presenta enlaces As-As, de manera que la covalencia total del As sigue siendo 3. Tanto el orpimento como el realgar, así como el As4S3, tienen análogos de selenio; el análogo As2Te3 se conoce como el mineral kalgoorlieita, y el anión As2Te- se conoce como ligando en complejos de cobalto.

Todos los trihaluros de arsénico(III) son bien conocidos excepto el astátido, que es desconocido. El pentafluoruro de arsénico (AsF5) es el único pentahaluro importante, lo que refleja la menor estabilidad del estado de oxidación +5; aun así, es un agente fluorante y oxidante muy potente. (El pentacloruro sólo es estable por debajo de -50 °C, temperatura a la que se descompone en tricloruro, liberando cloro gaseoso.

Aleaciones

Elarsénico se utiliza como elemento del grupo 5 en los semiconductores III-V arseniuro de galio, arseniuro de indio y arseniuro de aluminio. El número de electrones de valencia del GaAs es el mismo que el de un par de átomos de Si, pero la estructura de bandas es completamente diferente, lo que se traduce en propiedades distintas. Otras aleaciones de arsénico son el semiconductor II-V arseniuro de cadmio.

Aplicaciones del arsénico

Agricultura

La toxicidad del arsénico para insectos, bacterias y hongos llevó a su uso como conservante de la madera. El arsénico también se utilizaba en diversos insecticidas y venenos agrícolas. El arsénico se utiliza como aditivo alimentario en la producción avícola y porcina, sobre todo en EE.UU., para aumentar el peso, mejorar la eficiencia alimentaria y prevenir enfermedades.

Medicina

Durante los siglos XVIII, XIX y XX, se utilizaron varios compuestos de arsénico como medicamentos, entre ellos la arsfenamina (de Paul Ehrlich) y el trióxido de arsénico (de Thomas Fowler). El trióxido de arsénico se ha utilizado de diversas formas en los últimos 500 años, sobre todo en el tratamiento del cáncer, pero también en medicamentos tan diversos como la solución de Fowler para la psoriasis. Recientemente, los investigadores han estado localizando tumores utilizando arsénico-74 (un emisor de positrones). Este isótopo produce imágenes de PET más claras que el anterior agente radiactivo, el yodo-124, porque el cuerpo tiende a transportar el yodo a la glándula tiroides produciendo ruido en la señal. Las nanopartículas de arsénico han demostrado su capacidad para destruir células cancerosas con menor citotoxicidad que otras formulaciones de arsénico.

Aleación

El principal uso del arsénico es la aleación con plomo. Los componentes de plomo de las baterías de coche se refuerzan con la presencia de un porcentaje muy pequeño de arsénico. La desgalvanización del latón (una aleación de cobre y zinc) se reduce considerablemente con la adición de arsénico. El "cobre arsenical desoxidado con fósforo", con un contenido de arsénico del 0,3%, presenta una mayor estabilidad a la corrosión en determinados entornos. El arseniuro de galio es un importante material semiconductor, utilizado en circuitos integrados. Los circuitos fabricados con GaAs son mucho más rápidos (pero también mucho más caros) que los fabricados con silicio. A diferencia del silicio, el GaAs tiene un bandgap directo y puede utilizarse en diodos láser y LED para convertir la energía eléctrica directamente en luz.

Militar

Tras la Primera Guerra Mundial, Estados Unidos acumuló 20.000 toneladas de lewisita (ClCH=CHAsCl2), un vesicante organoarsénico (agente vesicante) e irritante pulmonar. El arsenal se neutralizó con lejía y se vertió en el Golfo de México en la década de 1950. Durante la guerra de Vietnam, Estados Unidos utilizó el Agente Azul, una mezcla de cacodilato de sodio y su forma ácida, como uno de los herbicidas arco iris para privar a los soldados norvietnamitas de cobertura vegetal y arroz.