Element 33 · Metalloïde

Arseen (As)

Arseen (As) is het element met atoomnummer 33, een grijze, brosse metalloïde die vooral bekend is als gif. Eeuwenlang was arseentrioxide het favoriete middel van gifmengers, omdat het geen smaak heeft. Toch is arseen ook nuttig: het zit in halfgeleiders zoals galliumarsenide en werd ooit gebruikt in medicijnen. Een groot probleem vandaag is arseen in grondwater, waardoor miljoenen mensen besmet drinkwater binnenkrijgen.

Arseen in cijfers
SymboolAs
Atoomnummer33
Atoommassa74,922 u
CategorieMetalloïde
Groep15
Periode4
Blokp-blok
Fase bij 20 °Cvast
Smeltpunt817 °C (onder druk)
Kookpunt615 °C (sublimeert)
Dichtheid5,73 g/cm³
Elektronenconfiguratie[Ar] 3d10 4s2 4p3
Elektronen per schil2, 8, 18, 5
Elektronegativiteit (Pauling)2,18
Oxidatiegetallen−3, +3, +5
Ontdektca. 1250 door Albertus Magnus
Engelse naamArsenic
Latijnse naamArsenicum

Eigenschappen van arseen

Arseen komt voor in meerdere vormen. De stabiele vorm, grijs arseen, is bros en glanst metaalachtig; geel arseen bestaat uit As4-moleculen en is instabiel. Bijzonder is dat arseen bij normale druk niet smelt: bij 615 °C gaat het rechtstreeks over van vast naar gas (sublimatie). Vloeibaar arseen bestaat alleen onder verhoogde druk; het smeltpunt van 817 °C geldt bij ongeveer 28 atmosfeer. Bij verhitting in lucht verbrandt arseen met een blauwe vlam tot arseentrioxide (As2O3), waarbij een knoflookachtige geur vrijkomt. Arseen staat in groep 15 onder fosfor en vormt vergelijkbare verbindingen, met oxidatiegetallen −3, +3 en +5. Arseenzuur lijkt sterk op fosforzuur, en juist daardoor is arseen zo giftig: het neemt in het lichaam de plaats in van fosfaat en verstoort de energiehuishouding van cellen. Arsine (AsH3) is een uiterst giftig gas. Natuurlijk arseen bestaat uit één stabiele isotoop, 75As.

Naam. De naam gaat via het Latijnse arsenicum en het Griekse arsenikon terug op het Perzische zarnikh, de naam van het gele mineraal operment.

Atoombouw en plaats in het periodiek systeem

Arseen staat in periode 4 en groep 15 (stikstofgroep) van het periodiek systeem, in het p-blok.

Een neutraal atoom heeft 33 protonen in de kern en 33 elektronen, verdeeld over 4 schillen: 2, 8, 18, 5. Het periodenummer (4) is gelijk aan het aantal schillen.

Omdat het in groep 15 staat, heeft Arseen 5 valentie-elektronen in de buitenste schil; die bepalen hoe het reageert en bindingen vormt (zie chemische bindingen).

Buren in het systeem: links/ervoor: Germanium (Ge, 32); rechts/erna: Seleen (Se, 34); erboven in dezelfde groep: Fosfor (P); eronder in dezelfde groep: Antimoon (Sb).

Andere elementen in groep 15: Stikstof, Fosfor, Antimoon, Bismut, Moscovium.

Voorkomen

Arseen zit in de aardkorst vooral in sulfidemineralen, zoals arsenopyriet (FeAsS), het rode realgar en het gele operment. Ook in koper-, lood- en gouderts komt het veel voor. Het wordt daarom grotendeels gewonnen als bijproduct bij het smelten van die ertsen, waarbij arseentrioxide uit de rookgassen wordt opgevangen. Van nature lost arseen uit gesteente op in grondwater; in landen als Bangladesh en India drinken daardoor tientallen miljoenen mensen water met te veel arseen. Ook rijst neemt relatief veel arseen op uit de bodem.

Toepassingen

  • Galliumarsenide is een snelle halfgeleider voor chips in telefoons, satellieten en zonnecellen.
  • Arseen wordt in kleine hoeveelheden als dotering in silicium gebruikt om het elektrisch geleidend te maken.
  • Een beetje arseen maakt lood harder; dat gebeurde vroeger in hagel en in loodaccu's.
  • Arseentrioxide is een goedgekeurd medicijn tegen een zeldzame vorm van leukemie (acute promyelocytaire leukemie).
  • Vroeger werd hout tegen rot behandeld met koper-chroom-arseen (CCA), wat nu in veel landen verboden is.

Veelgestelde vragen

Waarom is arseen zo giftig?

Arseen lijkt chemisch op fosfor en kan daardoor fosfaat vervangen in stoffen die cellen nodig hebben voor energie. Driewaardig arseen bindt bovendien aan zwavelgroepen in enzymen, waardoor die niet meer werken. Een paar honderd milligram arseentrioxide kan dodelijk zijn.

Zit er arseen in rijst?

Ja, rijst neemt meer arseen op dan andere granen, omdat het op natte velden groeit waar arseen makkelijk oplost. De hoeveelheden zijn klein, maar voor jonge kinderen gelden strengere normen. Rijst goed wassen en koken in veel water dat je daarna afgiet, verlaagt het arseengehalte flink.

Hoe werd arseenvergiftiging vroeger aangetoond?

In 1836 ontwikkelde de Britse scheikundige James Marsh een gevoelige test. Arseen uit lichaamsmateriaal wordt daarbij omgezet in arsinegas, dat bij verhitting een zwarte, glanzende arseenspiegel op koud porselein afzet. Sindsdien konden gifmoorden met arseen veel vaker worden bewezen.

Verder lezen