Arsen

• Symbol: As
• Ordungszahl: 33

V. Hauptgruppe (Stickstoffgruppe)

Namensbedeutung

arsen (grch.): männlich, gewaltig; arsenicos (grch.): kühn (engl.: arsenic)

Entdeckung

Obwohl Arsen spätestens seit dem vierten Jahrhundert bekannt gewesen mußte, stammt die erste nachweisbare Beschreibung von Albertus Magnus (1193 − 1280), der sie um das Jahr 1250 verfaßt hat. Einige Arsenverbindungen waren aber schon in der Antike bekannt. So wurde das Arsentrisulfid Auripigment in Rom als Schminke und zur kosmetischen Haarentfernung verwendet und Plinius d.Ä. (24 − 79 n.Chr.) wußte von Arsentrioxid (Arsenik) zu berichten, daß es Kupfer weiß färbte. Auch wußte man, daß diese Verbindung giftig war. So wurden am byzantinischen Hof viele Morde mit der weißen Substanz begangen. Diese Methode entwickelte das Adelsgeschlecht der Borgia zur Perfektion und einige Historiker behaupten, auch Napoleon sei auf Sankt Helena mit Arsenik langsam getötet worden. Angesichts dieser Umstände kann es schon verwundern, daß Arsenverbindungen ebenfalls zu medizinischen Zwecken verwendet wurden. So verordnete der antike griechische Arzt Dioskorides (um 50 n. Chr.) Realgar gegen Asthma und geringe Mengen Arsenik wurden gegen Hautkrankheiten oder Blutarmut verabreicht. Selbst Paracelsus setzte Arsen-haltige Medikamente ein und verteidigte sich mit den Worten „Alle Dinge sind giftig, allein die Dosis macht, daß ein Ding nicht giftig ist!“ gegen seine Kritiker.

Vorkommen

Arsen gehört − obgleich es in Spuren weit verbreitet ist − zu den seltenen Elementen. Am Aufbau der Erdkruste ist es nur zu 0,0006 Gewichtsprozent beteiligt. Teilweise tritt es gediegen auf. Von größerer Bedeutung sind allerdings seine natürlich vorkommenden Verbindungen. Wichtige Arsen-Mineralien sind Auripigment As2S3, Realgar As4S4, Kobaltglanz CoAsS und Arsenkies FeAsS sowie Arsenolith. Arsen tritt größtenteils als Nebenprodukt der Aufarbeitung sulfidischer Erze gewonnen.

Eigenschaften

Arsen ist ein Halbmetall, das in drei Modifikationen auftritt: graues, gelbes und amorphes Arsen. Graues Arsen ist eine metallische Modifikation und gleichzeitig seine beständigste Form. Die spröden Kristalle dieser Modifikation verbrennen beim Erhitzen in Gegenwart von Luft zu Arsen(III)-oxid. Graues Arsen wird weder von Wasser noch von nichtoxidierden Säuren angegriffen. Es geht ab 613°C, ohne zu schmelzen, direkt in den gasförmigen Zustand über (Sublimation). Gelbes Arsen ist sehr unbeständig. Es handelt sich um eine weiche, kristalline Masse, die dem weißen Phosphor ähnelt. Es hat die Eigenschaften eines Nichtmetalls. Schwarzes Arsen ist die amorphe Form des Elements und wie gelbes ein Nichtmetall. Die beständigste Oxidationszahl ist +3. − Wichtige Arsenverbindungen sind: Arsenwasserstoff, Arsen(III)-oxid, Arsensäure und die Arsensulfide Realgar und Auripigment.

Biologische Bedeutung

Reines Arsen selbst ist zwar nicht giftig, dafür um so mehr seine Verbindungen. Bereits erwähnt wurde die Toxizität von Arsenik. Eine längere Aufnahme zu therapeutischen Zwecken von geringen Mengen führt bei der betroffenen Person allerdings zur Gewöhnung, so daß die Dosis langsam bis auf 0,4 Gramm pro Tag gesteigert werden kann, was ein Mehrfaches der normalerweise tödlichen Menge ist. Der MAK-Wert für Arsenverbindungen wurde in Deutschland auf 0,1 ppm festgelegt. Arsenige Säure ist als krebserzeugend eingestuft. − Für einige Organismen ist Arsen essentiell.

Isotope

Das Element besteht nur aus einem stabilen Isotop mit Massenzahl 75. Von den 21 bekannten Radionukliden haben As-73 mit 80,3 Tagen und As-74 mit 17,8 Tagen die längsten Halbwertszeiten. Am schnellsten zerfällt As-66 mit 96 Millisekunden.

Verwendung

Die Weltproduktion von Arsentrioxid liegt bei jährlich 50.000 Tonnen. Arsen erhöht als Legierungsbestandteil zur Erhöhung der Härte verwendet und in der Halbleitertechnik zur Dotierung eingesetzt. Einige Arsenverbindungen werden zu Pestiziden und Holzschutzmitteln verarbeitet. So wird Kupferarsenitacetat zur Schädlingsbekämpfung im Weinbau und als Rodentizid benutzt. Obwohl der Einsatz Arsen-haltiger Pestizide in der Bundesrepublik seit den 70er Jahre spürbar zurückgegangen ist, fand man in Böden noch Jahre nach dem Einsatz hohe Konzentrationen der Substanzen.

Elementdaten

 

• Arsen (OZ: 33)
• V. Hauptgruppe
• Stickstoffgruppe

Normalzustand

• Feststoff – Nichtmetall, 3 Modifikationen: grau, gelb und amorph

• CAS-Nummer: 7440-38-2
• Kernladungszahl: 33
• rel. Atommasse: 74,92159
• Kernladung: 6,30

Radien

• Atomradius: 125,0 pm
• Ionenradius: 69 (+3) pm
• Kovalenzradius: 121 pm

• Konfiguration: [Ar] 3d10 4s² 4p³
• Oxidationszahlen: 5, 3, -3
• Ionisierungseng.: 9,81
• Dichte: 5,72 g/cm³

Elektronegativität

• Pauling: 2,18
• Allred & Rochow: 2,2
• Pearson: 5,3 eV

Temperatur

• Schmelzpunkt: 886.0 K (613 °C)
• Siedepunkt: 886.0 K (sublimiert °C)

Natürliche Isotope

• As-75: 100%

Entdeckung

• 4.Jh. n.Chr., unbekannt