Arsênio (As)

O arsênio é um ametal (muitas vezes referido como semimetal) do grupo 15 da Tabela Periódica. Em sua forma pura mais estável, apresenta coloração cinza, sendo quebradiço e cristalino. É um elemento amplamente conhecido por sua grande toxicidade. Estima-se que 130 mg de arsênio são suficientes para serem fatais ao ser humano. Não à toa, foi um dos venenos mais usados na humanidade.

Contudo, o arsênio é bastante utilizado por conta de suas propriedades semicondutoras, estando presente em células solares e LEDs, e sendo muito útil para o ramo de telecomunicações. É um elemento que quimicamente se assemelha mais aos elementos mais pesados do grupo 15, como bismuto (Bi) e antimônio (Sb).

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Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre arsênio
• 2 - Propriedades do arsênio
• 3 - Características do arsênio
• 4 - Onde o arsênio é encontrado?
• 5 - Obtenção do arsênio
• 6 - Para que serve o arsênio?
• 7 - Precauções com o arsênio
• 8 - História do arsênio

Resumo sobre arsênio

• O arsênio é um elemento de número atômico 33, pertencente ao grupo 15 da Tabela Periódica.

• Sua forma alotrópica mais estável é a forma cinza, a qual é quebradiça e cristalina.

• Assemelha-se mais aos elementos mais pesados do grupo 15, antimônio (Sb) e bismuto (Bi).

• É conhecido por sua elevada toxicidade, e, por isso, precauções devem ser tomadas em relação a ele.

• É o 20º elemento mais abundante da crosta terrestre, sendo principalmente encontrado em minérios como arsenopirita, realgar e ouropigmento.

• O arsênio é muito explorado por conta de suas propriedades semicondutoras, sendo empregado na fabricação de painéis solares, LEDs, entre outros produtos.

Propriedades do arsênio

• Símbolo: As.

• Número atômico: 33.

• Massa atômica: 74,92160 u.m.a.

• Eletronegatividade: 2,18.

• Ponto de sublimação: 616 °C.

• Temperatura do ponto triplo: 817 °C.

• Densidade: 5,75 g.cm^-3 (forma cinza).

• Configuração eletrônica: [Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p³.

• Série química: grupo 15, ametal, semimetal, metaloide, elementos representativos, elementos do bloco p.

Características do arsênio

O arsênio é um elemento químico cuja química mais se aproxima dos elementos mais pesados do grupo 15, no caso o antimônio (Sb) e o bismuto (Bi). É um elemento que apresenta mais de uma forma alotrópica, sendo as mais comuns a cinza (ou metálica), que é mais estável, e a amarela. Assim, em temperatura ambiente, o arsênio se apresenta como um sólido cinza com estrutura laminar, sendo quebradiço e cristalino. Na sua forma de vapor, é possível perceber moléculas As₄.

A forma alotrópica cinza sublima aos 616 °C, apresentando um ponto triplo (coexistência dos estados sólido, líquido e gasoso) aos 817 °C. Aos 1400 °C, o arsênio atinge sua temperatura crítica (acima dessa temperatura não pode mais ser liquefeito, mesmo com alteração de pressão).

É comum na literatura ver o arsênio ser chamado de metal, assim como de metaloide ou até semimetal. Contudo, cada vez mais essa designação vem sendo discutida, até mesmo caindo em desuso. A Sociedade Brasileira de Química (SBQ) classifica o arsênio como um ametal. De fato, elementos metaloides, como o arsênio, podem ter propriedades em comum com os metais, porém, no geral, as propriedades químicas remetem mais aos ametais.

Assim como o Sb e o Bi, o arsênio queima em contato com o ar, produzindo As₂O₃ com um cheiro que remete ao alho. Além disso, combina-se com os halogênios. O arsênio não é atacado por ácidos não oxidantes, mas reage com ácido nítrico, HNO₃, concentrado para dar origem ao H₃AsO₄ (As₂O₅ hidratado), e com o ácido sulfúrico, H₂SO₄, concentrado para dar origem ao As₄O₆.

Uma diferença química em relação ao Bi e ao Sb é que o arsênio é atacado por hidróxido de sódio, NaOH, fundido, para produzir arsenito de sódio:

2 As + 6 NaOH → 2 Na₃AsO₃ + 3 H₂

Onde o arsênio é encontrado?

O arsênio é o 20º elemento mais abundante da crosta terrestre. Esse elemento pode ser encontrado na forma pura, mas é obtido comercialmente por meio da arsenopirita (FeAsS), realgar (As₄S₄) e ouropigmento (As₂S₃). Peru, China e Marrocos lideram entre os principais produtores de arsênio no planeta, destacando-se também as produções na Rússia e na Bélgica.

Veja também: Estrôncio — o 15º elemento mais abundante da crosta terrestre

Obtenção do arsênio

O arsênio pode ser obtido de seus minerais por meio de aquecimento e condensação do elemento após sua sublimação. A operação deve ocorrer na ausência de gás oxigênio. Da arsenopirita, por exemplo, obtemos:

FeAsS → FeS + As

Uma outra forma de obter arsênio é por meio de sua oxidação em contato com o ar, para produzir As₂O₃ (trióxido de diarsênio). O As₂O₃, aliás, é o principal produto primário desse elemento, sendo majoritariamente produzido pelos principais países produtores.

Além dessas duas formas, o arsênio também pode ser obtido pela redução do As₂O₃ com carvão.

Para que serve o arsênio?

O principal uso do arsênio está na indústria de semicondutores. Os de arseneto de gálio (GaAs) são empregados em células solares, biomedicina, computadores, eletrônicos, pesquisas espaciais e telecomunicações. Além disso, o GaAs é empregado na fabricação de alguns tipos de LEDs (diodos emissores de luz). Outros compostos de arsênio empregados nessa área são o arseneto de índio e gálio (InGaAs). Com o início do 5G em 2022, houve um aumento na comercialização de dispositivos de GaAs.

Aproveitando-se da toxicidade do arsênio, muitos compostos de arsênio também foram empregados em herbicidas para atividades agrícolas. Outro uso comum é como conservante do couro e da madeira. O arsênio também é empregado em ligas metálicas, inclusive tendo a capacidade de melhorar propriedades mecânicas do chumbo (Pb), e em baterias.

Saiba mais: Moscóvio — um dos últimos elementos incluídos na Tabela Periódica

Precauções com o arsênio

O maior problema do arsênio é que ele se trata de um elemento extremamente tóxico para os seres humanos quando na sua forma inorgânica. A dose letal é da ordem de 130 mg. Sendo muito encontrado em minerais, é normal que o contato da água com rochas contendo arsênio aumente a sua concentração em alguns corpos hídricos. Quando dissolvido, o arsênio está na forma dos íons arseneto, AsO₃^3-, e, principalmente, arsenato, AsO₄^3-.

No estado indiano de Bengala Ocidental e em Bangladesh, os moradores começaram a obter água limpa e potável de poços profundos, contudo percebeu-se que nessa região havia grande concentração de arsênio nas águas de profundidade entre 30 e 40 metros. Consequentemente, muitos moradores dessa região sofrem com doenças crônicas relacionadas a esse elemento. Em Bangladesh, por exemplo, estima-se que mais de 39 milhões de pessoas estão expostas a níveis elevados de arsênio, sendo este responsável por cerca de 43.000 mortes por ano.

Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), o arsênio é uma das dez substâncias de maior preocupação para a saúde pública. Sua principal via de exposição se dá pela ingestão de alimentos e bebidas contaminadas.

A exposição aguda ao arsênio causa dor abdominal, vômitos, diarreia, vermelhidão na pele, dor muscular e fraqueza. Já a exposição crônica, conhecida como arseniose, arsenismo ou arsenicismo, motivada pelo consumo frequente e gradual de fontes contaminadas com arsênio, causa lesões dérmicas, neuropatia periférica, câncer de pele, bexiga e pulmão, além de doença vascular periférica.

A Agência Internacional de Pesquisa em Câncer (Iarc) classifica o arsênio e seus compostos inorgânicos como cancerígenos para o ser humano (grupo 1).

Como é comum a presença de arsênio inorgânico em grãos de arroz, a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa) estabelece níveis máximos seguros para arsênio no arroz, que é de 0,3 mg/kg de arroz. Essa presença causou grande desconfiança entre os brasileiros, visto que o Brasil é o principal produtor não asiático do grão. Bangladesh, que sofre com altos níveis de arsênio, é de fato um grande exportador de arroz, contudo no Brasil boa parte do consumo advém da produção nacional, principalmente do Rio Grande do Sul, responsável por 72% da origem do arroz consumido.

Ocorre que o solo do Rio Grande do Sul é de uma formação diferente, não vulcânica, sendo que as rochas originárias não possuem arsênio em sua composição. Estudos feitos no Brasil apontam que o arsênio presente no arroz produzido e consumido aqui é da faixa de poucos microgramas por quilograma de arroz, valores cerca de 100 a 1000 vezes menores que o estabelecido como limite pela Anvisa.

História do arsênio

O arsênio elementar foi identificado inicialmente em 1649, mas seus minérios já eram conhecidos desde o século IV a.C., quando Aristóteles os descreveu. Algumas fontes também indicam que o arsênio foi descoberto por volta de 1250, pelo escolástico alemão Albertus Magnus.

Os romanos, também por volta do século IV a.C., usavam arsênio como veneno, principalmente por questões envolvendo política. O uso foi tão indiscriminado que no ano 82 a.C., o ditador romano e reformador constitucional Lucius Cornelius Sulla criou a Lex Cornelia, provavelmente a primeira lei da história da humanidade contra o envenenamento.

A relação entre arsênio, veneno e política continuou pela Idade Média europeia. A histórica família italiana Bórgia, durante a Idade Média, foi amplamente acusada de ser envenenadora frequente.

Contudo, durante a era vitoriana, houve um fascínio por esse elemento, havendo, inclusive, automedicação por meio deste. Alguns também acreditavam que o arsênio poderia ser um afrodisíaco. Diz-se até que o lendário cientista Charles Darwin usou arsênio para tratar de eczema.

O arsênio chegou a ser utilizado para a produção de um corante verde, muito empregado em papéis de parede e outros artefatos. Porém, fungos presentes em casas com umidade convertiam o arsênio presente no corante em compostos voláteis de arsênio, resultando em diversos casos de intoxicação. Essa forma de contaminação com arsênio foi, recentemente, ligada à morte de Napoleão Bonaparte.

Crédito de imagem

[1] Pixparts / Shutterstock

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química