ARSENIK: SEJARAH, STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The arsenik adalah semimetal atau semimetal milik kelompok 15 atau VA dari tabel periodik. Ia diwakili oleh simbol kimia As, dan nomor atomnya 33. Ia dapat ditemukan dalam tiga bentuk alotropik: kuning, hitam dan abu-abu; yang terakhir menjadi satu-satunya yang memiliki kepentingan industri.

Arsen abu-abu adalah padatan yang rapuh dan tampak seperti logam dengan warna kristal seperti baja (gambar bawah). Ini kehilangan kilauannya saat terkena udara, membentuk arsenous oksida (As ₂ O ₃ ), yang ketika dipanaskan mengeluarkan bau bawang putih. Di sisi lain, alotrop kuning dan hitamnya masing-masing adalah molekul dan amorf.

Arsenik metalik. Sumber: Gambar Elemen Kimia Resolusi Tinggi

Arsenik ditemukan di kerak bumi yang berhubungan dengan banyak mineral. Hanya sebagian kecil yang ditemukan di negara bagian asli, namun terkait dengan antimon dan perak.

Di antara mineral yang paling umum di mana arsen ditemukan adalah sebagai berikut: realgar (As ₄ S ₄ ), orpiment (As ₂ S ₃ ), loellingite (FeAs ₂ ) dan enargite (Cu ₃ AsS ₄ ). Arsenik juga diperoleh sebagai produk sampingan dari logam peleburan seperti timbal, tembaga, kobalt, dan emas.

Senyawa arsen bersifat toksik, terutama arsine (AsH ₃ ). Namun, arsenik memiliki banyak aplikasi industri, termasuk paduan dengan timbal, digunakan dalam pembuatan baterai otomotif, dan paduan dengan galium dengan berbagai kegunaan dalam elektronik.

Sejarah penemuannya

Nama 'arsenic' berasal dari bahasa Latin arsenicum dan bahasa Yunani arsenikon, mengacu pada orpiment kuning, yang merupakan bentuk utama penggunaan arsen oleh alkemis.

Arsenik, jauh sebelum dikenal sebagai unsur kimia, telah dikenal dan digunakan dalam bentuk senyawanya. Misalnya, Aristoteles pada abad ke-4 SM menulis tentang sandarache, zat yang sekarang dianggap arsen sulfida.

Pliny the Elder dan Pedanius Discórides, pada abad ke-1 M, mendeskripsikan orpiment, mineral yang terdiri dari As ₂ S ₃ . Pada abad ke-11, tiga spesies arsenik dikenali: putih (As ₄ O ₄ ), kuning (As ₂ S ₃ ) dan merah (As ₄ S ₄ ).

Arsenik sebagai unsur murni pertama kali diamati oleh Albertus Magnus (1250). Magnus memanaskan arsen sulfida dengan sabun, mencatat munculnya zat dengan karakteristik yang mirip dengan alotrop keabu-abuan pada gambar. Namun, laporan otentik pertama dari isolasi tersebut diterbitkan pada tahun 1649 oleh Johann Schroeder, seorang apoteker Jerman.

Schroeder menyiapkan arsen dengan memanaskan oksidanya dengan arang. Belakangan, Nicolas Lémery berhasil memproduksinya dengan memanaskan campuran arsen oksida, sabun, dan kalium. Pada abad ke-18, elemen ini akhirnya dikenal sebagai semi-logam.

Struktur arsenik

Arsenik bersifat isomorfik terhadap antimon; artinya, mereka identik secara struktural, hanya berbeda dalam ukuran atomnya. Setiap atom arsen membentuk tiga ikatan kovalen As-As, sedemikian rupa sehingga mereka berasal dari unit As ₆ heksagonal yang “keriput atau curam”, karena hibridisasi atom As adalah sp ³ .

Kemudian unit As ₆ terhubung sehingga menimbulkan lapisan arsenik yang curam, yang berinteraksi lemah satu sama lain. Sebagai hasil dari gaya antarmolekulnya, yang terutama bergantung pada massa atomnya, kristal arsenik abu-abu rombohedral memberikan tekstur rapuh dan rapuh pada padatan.

Mungkin karena tolakan pasangan elektron bebas arsenik, satuan As ₆ yang terbentuk antara lapisan paralel tidak mendefinisikan oktahedron sempurna tetapi terdistorsi:

Struktur kristal arsenik abu-abu. Sumber: Gabriel Bolívar.

Perhatikan bahwa bola hitam menggambar bidang terdistorsi di ruang antara dua lapisan curam. Demikian juga, pada lapisan di bawahnya terdapat bola kebiruan yang, bersama dengan bola hitam, membentuk unit As ₆ yang disebutkan di awal bagian.

Strukturnya terlihat teratur, barisnya naik turun, dan karenanya berbentuk kristal. Namun, itu bisa menjadi amorf, dengan bulatan yang diperas dengan cara yang berbeda. Ketika arsen keabu-abuan menjadi amorf, itu menjadi semikonduktor.

Arsenik kuning

Arsenik kuning, alotrop paling beracun dari elemen ini, adalah padatan molekuler murni. Ini terdiri dari molekul As ₄ unit karena gaya dispersi yang lemah, yang tidak mencegahnya dari penguapan.

Arsen hitam

Arsen hitam adalah amorf; tapi bukan bagaimana alotrop keabu-abuan bisa. Strukturnya sedikit mirip dengan yang baru saja dijelaskan, dengan perbedaan bahwa bidang unit As ₆ memiliki area yang lebih luas dan pola gangguan yang berbeda.

Konfigurasi elektronik

3d ¹⁰ 4s ² 4p ³

Ia memiliki semua orbital level 3 terisi. Ini membentuk ikatan menggunakan orbital 4s dan 4p (serta 4d) melalui hibridisasi kimia yang berbeda.

Properti

Berat molekul

74,922 g / mol

Deskripsi Fisik

Arsen abu-abu adalah padatan keabu-abuan dengan tampilan metalik dan konsistensi rapuh.

Warna

Tiga bentuk alotropik, kuning (alfa), hitam (beta), dan abu-abu (gamma).

Bau

Toilet

Rasa

Hambar

Titik lebur

1.090 K pada 35,8 atm (titik tiga arsenik).

Pada tekanan normal ia tidak memiliki titik leleh, karena ia menyublim hingga 887 K.

Massa jenis

-Gray arsenik: 5,73 g / cm ³ .

- Arsen kuning: 1,97 g / cm ³ .

Kelarutan air

Tidak larut

Radio atom

139 malam

Volume atom

13,1 cm ³ / mol

Jari-jari kovalen

120 malam

Panas spesifik

0,328 J / gmol pada 20 ° C

Panas penguapan

32,4 kJ / mol

Elektronegativitas

2.18 pada skala Pauling

Energi ionisasi

Energi ionisasi pertama 946,2 kJ / mol

Status oksidasi

-3, +3, +5

Stabilitas

Arsenik unsur stabil di udara kering, tetapi bila terkena udara lembab akan tertutup lapisan kuning-perunggu yang bisa menjadi lapisan hitam arsen oksida (As ₂ O ₃ ).

Penguraian

Ketika arsenik dipanaskan hingga terurai, ia mengeluarkan asap putih As ₂ O ₃ . Prosedur ini berbahaya karena arsine, gas yang sangat beracun, juga bisa dilepaskan.

Pengapian otomatis

180 ºC

Kekerasan

3.5 pada skala kekerasan Mohs.

Reaktivitas

Itu tidak diserang oleh asam sulfat dingin atau asam klorida pekat. Bereaksi dengan asam nitrat panas atau asam sulfat, membentuk asam arsenik dan asam arsenik.

Ketika arsen abu-abu diuapkan dengan pemanasan, dan uap dengan cepat didinginkan, arsen kuning terbentuk. Ini kembali ke bentuk keabu-abuan, saat terkena sinar ultraviolet.

Aplikasi

Paduan

Sejumlah kecil arsen yang ditambahkan ke timbal, mengeraskan paduannya untuk digunakan dalam pelapisan kabel, dan dalam pembuatan aki mobil.

Penambahan arsen pada kuningan, paduan tembaga dan seng, meningkatkan ketahanannya terhadap korosi. Di sisi lain, memperbaiki atau mengurangi hilangnya seng dalam kuningan, yang menyebabkan peningkatan masa manfaatnya.

elektronik

Arsenik yang dimurnikan digunakan dalam teknologi semikonduktor yang digunakan bersama dengan galium dan germanium, serta dalam bentuk galium arsenida (GaAs) yang merupakan semikonduktor kedua yang paling banyak digunakan.

GaAs memiliki celah pita langsung, yang dapat digunakan dalam pembuatan dioda, laser, dan LED. Selain galium arsenida, terdapat pula arsenida lain, seperti indium arsenida dan aluminium arsenida, yang juga merupakan semikonduktor III-V.

Sedangkan cadmium arsenide merupakan semikonduktor tipe II-IV. Arsine telah digunakan dalam doping semikonduktor.

Konservasi pertanian dan kayu

Sebagian besar aplikasi telah dibatalkan karena toksisitasnya yang tinggi dan senyawanya. As ₂ O ₃ telah digunakan sebagai pestisida, sedangkan As ₂ O ₅ adalah bahan herbisida dan insektisida.

Asam arsenik (H ₃ AsO ₄ ) dan garam seperti kalsium arsenat dan timbal arsenat telah digunakan untuk mensterilkan tanah dan mengendalikan hama. Ini menciptakan risiko pencemaran lingkungan dengan arsenik.

Arsenat timbal digunakan sebagai insektisida pada pohon buah-buahan hingga paruh pertama abad ke-20. Tetapi karena toksisitasnya, itu diganti dengan natrium metilarsenat, yang berhenti digunakan karena alasan yang sama sejak 2013.

Obat

Hingga abad ke-20, beberapa senyawanya digunakan sebagai obat. Arsphenamine dan neolsalvarsan, misalnya, telah digunakan dalam pengobatan sifilis dan trypanosomiasis.

Pada tahun 2000, penggunaan As ₂ O ₃ , senyawa yang sangat toksik , telah disetujui dalam pengobatan leukemia promyelocytic akut yang resisten terhadap asam retinoat all-trans. Baru-baru ini, isotop radioaktif ⁷⁴ As digunakan untuk lokalisasi tumor.

Isotop menghasilkan gambar yang bagus, lebih jelas daripada yang diperoleh dengan ¹²⁴ I, karena yodium dibawa ke tiroid dan menghasilkan noise pada sinyal.

Penggunaan lainnya

Arsenik digunakan di masa lalu sebagai aditif pakan dalam produksi unggas dan babi.

Ini digunakan sebagai katalis dalam pembuatan etilen oksida. Ini juga digunakan dalam kembang api dan penyamakan. Arsenous oxide digunakan sebagai penghilang warna dalam pembuatan kaca.

Di mana letaknya?

Arsenik dapat ditemukan dalam jumlah kecil dalam keadaan unsur, dengan tingkat kemurnian tinggi. Itu hadir dalam berbagai senyawa, seperti: sulfida, arsenida dan sulfoarseniida.

Itu juga ditemukan di beberapa mineral, termasuk: arsenopirit (FeSAs), loellingite (FeAs ₂ ), enargite (Cu ₃ AsS ₄ ), orpiment (As ₂ S ₃ ) dan realgar (As ₄ S ₄ ).

Bagaimana cara mendapatkannya?

Arsenopirit dipanaskan hingga 650-700ºC, tanpa adanya udara. Arsenik menguap, meninggalkan besi sulfida (FeS) sebagai residu. Selama proses ini, arsenik mengikat oksigen untuk membentuk As ₄ O ₆ , yang dikenal sebagai "arsen putih".

Karena ₄ O ₆ dimodifikasi menjadi As ₂ O ₃ , uapnya dikumpulkan dan dikondensasi dalam satu set ruang bata, arsen dimurnikan dengan sublimasi.

Sebagian besar arsen dihasilkan oleh reduksi karbon dari debu yang terbentuk dari As ₂ O ₃ .

Referensi

1. Stephen R. Marsden. (23 April 2019). Kimia arsenik. Kimia LibreTexts. Diperoleh dari: chem.libretexts.org
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (03 Desember 2018). Fakta Menarik Tentang Arsenik. Diperoleh dari: thinkco.com
3. Wikipedia. (2019). Arsenik. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
4. Dr Dough Stewart. (2019). Fakta elemen arsenik. Chemicool. Diperoleh dari: chemicool.com
5. Royal Society of Chemistry. (2019). Arsenik. Diperoleh dari: rsc.or
6. Editor Encyclopaedia Britannica. (03 Mei 2019). Arsenik. Encyclopædia Britannica. Diperoleh dari: britannica.com