ARSEENTRIOXIDE (AS2O3): STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN EN TOEPASSINGEN - CHEMIE - 2025

Het arseentrioxide is een anorganische verbinding waarvan de chemische formule As ₂ O _{3 is} . Arseen in zijn metallische toestand wordt snel omgezet in dit oxide, dat een zeer giftig gif is dat acute en chronische manifestaties kan hebben.

Aangezien arseen en zuurstof elementen zijn van het p-blok, met een relatief laag elektronegativiteitsverschil, wordt verwacht dat As ₂ O ₃ een covalente verbinding is; dat wil zeggen dat de As-O-bindingen de overhand hebben in hun vaste stof, boven de elektrostatische interacties tussen de As ³⁺ en O ² -ionen .

Vaste arseentrioxide. Bron: Walkerma van Wikimedia Commons.

Acute intoxicatie met arseentrioxide vindt plaats door inslikken of inademen, met als belangrijkste manifestaties: ernstige gastro-intestinale stoornissen, krampen, circulatoire collaps en longoedeem.

Ondanks zijn giftigheid is het echter industrieel gebruikt; bijvoorbeeld bij de conservering van hout, bij de productie van pigmenten, halfgeleiders, enz. Ook werd het in het verleden gebruikt bij de behandeling van vele ziekten.

Arseentrioxide is een amfotere verbinding, oplosbaar in verdunde zuren en logen, onoplosbaar in organische oplosmiddelen en relatief oplosbaar in water. Het komt voor als een vaste stof (bovenste afbeelding), met twee kristallijne vormen: kubisch en monoklien.

Structuur van arseentrioxide

Claudetita

Bij kamertemperatuur kristalliseert As ₂ O ₃ in twee monokliene polymorfen, beide gevonden in het mineraal claudetiet. Daarin bevinden zich trigonale piramide-eenheden AsO ₃ , die zijn verbonden door hun zuurstofatomen om het elektronische tekort van de eenheid zelf te compenseren.

In de ene polymorf zijn de AsO _3- eenheden met elkaar verbonden en vormen ze rijen (claudetite I), en in de andere zijn ze verbonden alsof ze een netwerk weven (claudetite II):

Structuur van de polymorf Claudetite I. Bron: Ben Mills.

Structuur van de polymorfe claudetiet II. Bron: Ben Mills.

Vloeibaar en gasvormig

Wanneer al die structuren die monokliene kristallen definiëren, worden verwarmd, zijn de trillingen zodanig dat verschillende As-O-bindingen worden verbroken en een kleiner molecuul de overhand krijgt: As ₄ O ₆ . De structuur is weergegeven in de onderstaande afbeelding.

As4O6-molecuul. Bron: Ben Mills

Men zou kunnen zeggen dat het bestaat uit een dimeer van As ₂ O ₃ . De stabiliteit is zodanig dat het 800 ° C in de gasfase ondersteunt; maar boven deze temperatuur fragmenteert het in As ₂ O _3- moleculen .

Arsenoliet

Omdat ₄ O _{6 zelf} met elkaar kan interageren om te kristalliseren tot een kubieke vaste stof, waarvan de structuur wordt aangetroffen in het mineraal arsenoliet.

As4O6-moleculen in de vaste stof arsenoliet. Bron: Ben Mills

Merk op dat de afbeelding de structuur vanuit een hoger vlak laat zien. In vergelijking met claudetiet is het structurele verschil met arsenoliet duidelijk. Hier zijn het discrete As ₄ O _6- moleculen die bij elkaar worden gehouden door Van der Waals-krachten.

Eigendommen

Ruilnamen

-Arsenoliet

-Arsodent

-Trisenox

-Claudetite

Molecuulgewicht

197,84 g / mol.

Fysiek uiterlijk

-Witte kubieke kristallen (arsenoliet).

-Kleurloze monokliene kristallen (Claudetite).

-Witte of transparante vaste stof, glasachtige, amorfe klonten of kristallijn poeder.

Geur

Toilet.

Smaak

Smaakloos.

Kookpunt

460 ° C.

Smeltpunt

-313 ° C (Claudetite).

-274 ° C (arsenoliet).

ontstekingspunt

485ºC (sublimeert).

Oplosbaarheid in water

17 g / l bij 18 ° C (20 g / l bij 25 ° C).

Oplosbaarheid

Oplosbaar in zuren (vooral zoutzuur) en logen. Vrijwel onoplosbaar in chloroform en ether.

Dichtheid

-3,85 g / cm ³ (kubische kristallen);

-4,15 g / cm ³ (rhombische kristallen).

Dampdruk

2,47 · ^10-4 mmHg bij 25 ° C.

Ontleding

Het is niet brandbaar, maar bij verhitting kan het giftige rook veroorzaken, waaronder arsine.

Corrosiviteit

In aanwezigheid van vocht kan het bijtend zijn voor metalen.

Warmte van verdamping

77 kJ / mol.

Dissociatieconstante (Ka)

1,1 · ^10-4 bij 25 ° C.

Brekingsindex

-1.755 (arsenoliet)

-1,92-2,01 (Claudetite).

Reactiviteit

-Arseentrioxide is een amfotere verbinding, maar functioneert bij voorkeur als een zuur.

-Het kan reageren met zoutzuur of fluorwaterstofzuur, waarbij arseentrichloride of arseentrifluoride wordt gevormd.

-Het reageert ook met sterk oxiderende stoffen, zoals salpeterzuur, waardoor arseenzuur en lachgas ontstaat.

-Arseentrioxide kan reageren met salpeterzuur, waarbij arsine of het element arseen ontstaat, afhankelijk van de reactieomstandigheden.

Als ₂ O ₃ + 6 Zn + 12 HNO ₃ => 2 AsH ₃ + 6 Zn (NO ₃ ) ₂ + 3 H ₂ O.

Deze reactie diende als basis voor de oprichting van de Marsh-test, die wordt gebruikt voor de detectie van arseenvergiftiging.

Nomenclatuur

Omdat ₂ O ₃ kan worden genoemd volgens de volgende nomenclaturen, wetende dat arseen werkt met valentie +3:

-Arseenoxide (traditionele nomenclatuur).

-Arseen (III) oxide (voorraadnomenclatuur).

-Diarsenic trioxide (systematische nomenclatuur).

Toepassingen

Industrieel

-Het wordt gebruikt bij de vervaardiging van glas, met name als bleekmiddel. Het wordt ook gebruikt bij de vervaardiging van keramiek, elektronische producten en vuurwerk.

-Het wordt toegevoegd als een ondergeschikte component aan op koper gebaseerde legeringen om de corrosiebestendigheid van de gelegeerde metalen te vergroten.

-As ₂ O ₃ is het uitgangsmateriaal voor de bereiding van elementair arseen, om elektrische verbindingen te verbeteren en voor de productie van arsenide-halfgeleiders

-As ₂ O ₃ , evenals koperarsenaat, worden gebruikt als houtconserveringsmiddelen. Het werd gebruikt in combinatie met koperacetaat om het Parijse groene pigment te maken, dat werd gebruikt om verven en rodenticiden te maken.

Artsen

-Arseentrioxide is een verbinding die al eeuwenlang wordt gebruikt bij de behandeling van vele ziekten. Het werd gebruikt als tonicum bij de behandeling van voedingsstoornissen, neuralgie, reuma, artritis, astma, chorea, malaria, syfilis en tuberculose.

-Het is ook gebruikt bij de lokale behandeling van huidaandoeningen en wordt gebruikt om enkele oppervlakkige epitheliomen te vernietigen.

-Fowler's oplossing werd gebruikt bij de behandeling van huidziekten en leukemie. Het gebruik van dit geneesmiddel wordt stopgezet.

-In de jaren zeventig ontwikkelde de Chinese onderzoeker Zhang Tingdong een onderzoek naar het gebruik van arseentrioxide bij de behandeling van acute promyelocytische leukemie (APL). Wat leidde tot de productie van het medicijn Trisenox, dat werd goedgekeurd door de Amerikaanse FDA.

-Trisenox is gebruikt bij APL-patiënten die niet reageren op "eerstelijnsbehandeling", bestaande uit all-trans-retinoïnezuur (ATRA). Van arseentrioxide is aangetoond dat het kankercellen ertoe aanzet apoptose te ondergaan.

-Trisenox wordt gebruikt als een cytostaticum bij de behandeling van het refractaire promyelocytische subtype (M ₃ ) van APL.

Referenties

1. Shen et al. (2001). Onderzoek naar de klinische werkzaamheid en farmacokinetiek van laaggedoseerde arseentrioxide bij de behandeling van recidiverende acute promyelocytische leukemie: een vergelijking met conventionele dosering. Leukemie 15, 735-741.
2. Science Direct. (2014). Arseentrioxide. De Sevier. Hersteld van: sciencedirect.com
3. Wikipedia. (2019). Arseentrioxide. Hersteld van: en.wikipedia.org
4. PubChem. (2019). Arseen (III) oxide. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Deborah M. Rusta en Steven L. Soignetb. (2001). Risico-batenprofiel van arseentrioxide. The Oncologist vol. 6 Supplement 2 29-32.
6. The New England Journal of Medicine. (11 juli 2013). Retinoïnezuur en arseentrioxide voor acute promyelocytische leukemie. n nederlands j med 369; 2.