Pentossido di arsenico

Pentossido di arsenico
	Struttura cristallina del pentossido di arsenico
Nome IUPAC
	pentossido di diarsenico
Nomi alternativi
	anidride arsenica, ossido di arsenico(V)
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	As2O5
Massa molecolare (u)	229,84
Aspetto	solido bianco
Numero CAS	1303-28-2
Numero EINECS	215-116-9
PubChem	14771
SMILES	O=[As](=O)O[As](=O)=O
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	4,32
Solubilità in acqua	solubile in acqua
Temperatura di fusione	315 °C (588,15 K) con decomposizione
Proprietà tossicologiche
DL50 (mg/kg)	8 (ratto, orale)
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
	pericolo
Frasi H	300 - 331 - 350 - 410
Consigli P	201 - 273 - 301+310+330 - 304+340+311
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Il pentossido di diarsenico o anidride arsenica o ossido di As(V) è l'ossido dell'arsenico pentavalente con formula minima As₂O₅. A temperatura ambiente si presenta come un solido bianco, ottenibile in forma amorfa (polvere) o vetrosa (cristalli ortorombici), inodore e deliquescente, che fonde già a 26,5 °C in un liquido incolore. Molto avido di acqua, in essa si idrata prontamente convertendosi nell'acido corrispondente, l'acido arsenico (o ortoarsenico) H₃AsO₄, come pure accade per l'anidride fosforica che dà l'acido fosforico (H₃PO₄). Per questo, se esposto all'aria umida non si conserva inalterato^[3] perché con l'acido che così si forma diviene corrosivo, in particolare per i metalli.^[3] Oltre che in acqua, è molto solubile anche in alcool a freddo.^[3] È un composto tossico e cancerogeno per l'uomo.^[1]

Struttura

La struttura del pentossido di arsenico differisce da quella dell'anidride fosforica (P₂O₅) in una modificazione, con molecole di decaossido di tetrafosforo (P₄O₁₀) tenute insieme da deboli forze di van der Waals^[4] in cui ogni atomo di fosforo è tetracoordinato e tetraedrico e, in un'altra modificazione, che consiste in catene di tetraedri {PO₄}, ma comunque con il fosforo sempre tetracoordinato e tetraedrico; differisce pure dalla struttura del pentossido di antimonio (Sb₂O₅), solido non molecolare che, nella sua forma idrata (la forma anidra non è conosciuta), presenta gli atomi di antimonio tutti esacoordinati ottaedricamente, con condivisione di vertici e spigoli degli ottaedri.^[5] Per l'arsenico, che è in posizione intermedia nel gruppo 15 della tavola periodica tra P e Sb, la struttura è in un certo senso anch'essa intermedia. In essa sono presenti unità ottaedriche {AsO₆} e unità tetraedriche {AsO₄}. Queste condividono ciascuna due vertici (quelli opposti negli ottaedri) e queste si ripetono indefinitamente nel solido.^[6]^[7] Si è trovato che è possibile avere delle soluzioni solide di anidride fosforica in pentossido di arsenico fino alla equimolecolarità, in modo che i tetraedri {PO₄} della prima rimpiazzino solo i tetraedri {AsO₄} della seconda e anche che si possono ottenere delle soluzioni solide di pentossido di arsenico in pentossido di antimonio, anche qui equimolecolari, dove gli ottaedri {AsO₆} rimpiazzano altrettanti {SbO₆}.^[8]

Sintesi

Il pentossido di diarsenico non può essere ottenuto, come nel caso del fosforo, dalla reazione dell'elemento con l'ossigeno, nonostante la reazione sia entalpicamente favorita, perché si arriva a formare solo ossido arsenioso (As₂O₃).^[9] Si può però prepararlo ossidando l'ossido arsenioso (che a sua volta si può ricavare dall'arrostimento all'aria del minerale orpimento, As₂S₃), con acido nitrico concentrato:

{\ce {3As2O3 \ + \ 4HNO3 \ + \ 7H2O -> 6H3AsO4 \ + \ 4NO}}

^[6]

e sottoponendo a disidratazione l'acido arsenico (H₃AsO₄) ottenuto con anidride fosforica.^[9] Oppure, lo si può ottenere ossidando As₂O₃ con perossido di idrogeno (H₂O₂) o con ozono.

La difficoltà qui sopra vista di ottenere la valenza massima non è solo dell'arsenico, è condivisa con gli altri elementi ultimi del 4° periodo: selenio (SeO₃ non ottenibile direttamente^[10]) e specialmente bromo (instabilità ed estremo potere ossidante dei perbromati^[11]).^[12]

Reazioni

Il pentossido di diarsenico per riscaldamento sopra a circa 300 °C si decompone inossido arsenioso rilasciando ossigeno.^[13]^[9] È un agente ossidante [ $E^{\circ }\mathrm {\left({\frac {H_{3}AsO_{4}}{H_{3}As\ O_{3}}}\right)} =+0,56\,\mathrm {V}$ in ambiente acido] in grado di reagire vigorosamente con composti facilmente ossidabili, ad esempio liberando cloro da acido cloridrico.

Il pentossido di arsenico si dissolve rapidamente in acqua formando acido arsenico, un acido con proprietà analoghe, tranne lo spiccato potere ossidante, all'acido fosforico, proprietà che possono essere trasferite anche ai corrispondenti sali, gli arseniati, simili da vicino ai fosfati anche nelle loro solubilità:^[14]

{\ce {As2O5 \ + \ 3H2O -> 2H3AsO4}}

{\ce {2H3AsO4\ +\ 3Ca(OH)2->Ca3(AsO4)2\downarrow }}

Usi

Il pentossido di arsenico viene utilizzato in forma solida o in soluzione nella produzione di arseniati, diserbanti, adesivi metallici, insetticidi, gas colorati, e nella stampa e tintura.^[15]

Note

^ ^a ^b (EN) Safety data for arsensic pentoxide, su msds.chem.ox.ac.uk. URL consultato il 29 settembre 2021 (archiviato dall'url originale il 18 maggio 2010).
^ Scheda del composto su GESTIS [1] consultata il 16.03.2023.
^ ^a ^b ^c (EN) PubChem, Arsenic pentoxide, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 1º aprile 2021.
^ (EN) D. W. J. Cruickshank, Refinements of structures containing bonds between Si, P, S or Cl and O or N. IV. (NH 4 ) 4 P 4 O 12, in Acta Crystallographica, vol. 17, n. 6, 1º giugno 1964, pp. 675–676, DOI:10.1107/S0365110X64001669. URL consultato il 1º aprile 2021.
^ (DE) M. Jansen, Die Kristallstruktur von Antimon(V)-oxid, in Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry, vol. 35, n. 3, 1º marzo 1979, pp. 539–542, DOI:10.1107/S056774087900409X. URL consultato il 1º aprile 2021.
^ ^a ^b (EN) Catherine E. Housecroft, Alan G. Sharpe, Inorganic Chemistri, 2ª ed., Pearson, 2005, p. 419, ISBN 0-13-039913-2.
^ (EN) Martin Jansen, Crystal Structure of As2O5, in Angewandte Chemie International Edition in English, vol. 16, n. 5, maggio 1977, pp. 314–315, DOI:10.1002/anie.197703142. URL consultato il 1º aprile 2021.
^ (EN) Norman N. Greenwood e Alan Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2ª ed., Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
^ ^a ^b ^c (DE) Nils Wiberg, Egon Wiberg e Arnold F. Holleman, Anorganische Chemie, 103ª ed., De Gruyter, 2007, ISBN 978-3-11-026932-1.
^ (EN) Egon Wiberg e Arnold Frederick Holleman, Inorganic Chemistry, Elsevier, 2001, ISBN 0123526515.
^ (EN) Kenneth Malcolm Mackay e W. Henderson, Introduction to modern inorganic chemistry, a cura di Rosemary Ann Mackay, 6ª ed., CRC Press, 2002, p. 488, ISBN 0-7487-6420-8.
^ J. E. Huheey, E. A. Keiter e R. L. Keiter, Chimica Inorganica, Principi Strutture Reattività, Piccin, 1999, p. 912, ISBN 88-299-1470-3.
^ (EN) Martin Jansen, Crystal Structure of As₂O₅, in Angewandte Chemie International Edition in English, vol. 16, n. 5, 1977, pp. 314–315, DOI:10.1002/anie.197703142.
^ (EN) pp.576-577 Greenwood, Norman N. e Earnshaw, Alan, Chemistry of the Elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1977, ISBN 0-08-037941-9.
^ (EN) Arsenic Pentoxide, Systemic Agent, su CDC. URL consultato il 29 settembre 2021.

Voci correlate

Altri progetti

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Collegamenti esterni

Arsenico pentossido, sulla Matrice di esposizione a cancerogeni - MATline, su dors.it.

[safety-1] (EN) Safety data for arsensic pentoxide, su msds.chem.ox.ac.uk. URL consultato il 29 settembre 2021 (archiviato dall'url originale il 18 maggio 2010).

[2] Scheda del composto su GESTIS [1] consultata il 16.03.2023.

[pubchem.ncbi.nlm.nih.gov-3] (EN) PubChem, Arsenic pentoxide, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 1º aprile 2021.

[4] (EN) D. W. J. Cruickshank, Refinements of structures containing bonds between Si, P, S or Cl and O or N. IV. (NH 4 ) 4 P 4 O 12, in Acta Crystallographica, vol. 17, n. 6, 1º giugno 1964, pp. 675–676, DOI:10.1107/S0365110X64001669. URL consultato il 1º aprile 2021.

[5] (DE) M. Jansen, Die Kristallstruktur von Antimon(V)-oxid, in Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry, vol. 35, n. 3, 1º marzo 1979, pp. 539–542, DOI:10.1107/S056774087900409X. URL consultato il 1º aprile 2021.

[inorg-6] (EN) Catherine E. Housecroft, Alan G. Sharpe, Inorganic Chemistri, 2ª ed., Pearson, 2005, p. 419, ISBN 0-13-039913-2.

[7] (EN) Martin Jansen, Crystal Structure of As2O5, in Angewandte Chemie International Edition in English, vol. 16, n. 5, maggio 1977, pp. 314–315, DOI:10.1002/anie.197703142. URL consultato il 1º aprile 2021.

[8] (EN) Norman N. Greenwood e Alan Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2ª ed., Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.

[:0-9] (DE) Nils Wiberg, Egon Wiberg e Arnold F. Holleman, Anorganische Chemie, 103ª ed., De Gruyter, 2007, ISBN 978-3-11-026932-1.

[Wiberg&Holleman-10] (EN) Egon Wiberg e Arnold Frederick Holleman, Inorganic Chemistry, Elsevier, 2001, ISBN 0123526515.

[henderson2002-11] (EN) Kenneth Malcolm Mackay e W. Henderson, Introduction to modern inorganic chemistry, a cura di Rosemary Ann Mackay, 6ª ed., CRC Press, 2002, p. 488, ISBN 0-7487-6420-8.

[12] J. E. Huheey, E. A. Keiter e R. L. Keiter, Chimica Inorganica, Principi Strutture Reattività, Piccin, 1999, p. 912, ISBN 88-299-1470-3.

[13] (EN) Martin Jansen, Crystal Structure of As₂O₅, in Angewandte Chemie International Edition in English, vol. 16, n. 5, 1977, pp. 314–315, DOI:10.1002/anie.197703142.

[14] (EN) pp.576-577 Greenwood, Norman N. e Earnshaw, Alan, Chemistry of the Elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1977, ISBN 0-08-037941-9.

[15] (EN) Arsenic Pentoxide, Systemic Agent, su CDC. URL consultato il 29 settembre 2021.

[1]