Was ist Arsensäure?
Arsensäure ist eine anorganische Verbindung, die eine Art Oxosäure des Arsens ist.
Sie hat die chemische Formel H3AsO4 und wird auch als Orthoarsensäure bezeichnet.
Sie hat eine Formel von 141.943, einen Schmelzpunkt von 35,5 °C (1/2 Hydrat) und einen Schmelzpunkt von 160 °C. Bei Raumtemperatur ist sie ein farbloser Kristall (1/2 Hydrat). Mit einer Dichte von 2,5 gcm-3 und einer Löslichkeit in Wasser von 96,2 g/100 g (20 °C) ist sie leicht in Wasser löslich. Die Säuredissoziationskonstanten pKa betragen 2,24, 6,96 und 11,50.
Obwohl sie nicht so stark wie Arsensäure ist, ist sie extrem giftig, und Arsensäure und Arsenat werden als nichtmedizinische Gifte bezeichnet. Sie gelten als Gefahrstoffe.
Anwendungen von Arsensäure
Arsensäure wird hauptsächlich als Insektizid, Rattengift, in der organischen Pigmentindustrie und als Rohstoff für organische und anorganische Arsenpräparate verwendet. Sie wurde insbesondere als Insektizid z. B. zur Termitenbekämpfung eingesetzt.
Arsensäure wurde als farbloses 1/2-Kristallhydrat isoliert, das hygroskopisch und extrem wasserlöslich ist. Aufgrund ihrer hohen Gezeitenlöslichkeit wird sie häufig in wässriger Lösung oder in Hydratform verwendet, oder es wird Arsensäure eingesetzt.
Merkmale der Arsensäure
Die Anhydrid- und 0,5-Hydratformen der Arsensäure sind hygroskopisch und leicht zerfließend. Die wasserfreien Kristalle gelten als schwach endotherm in Wasser löslich. In der Arsensäure hat das Arsenatom die Oxidationszahl +V (+5), die höchste Oxidationsstufe und die Substanz weist die Eigenschaften einer dreiwertigen Säure auf.
In dieser Hinsicht ist sie der Phosphorsäure ähnlich. Da sie gezeiten- und wasserlöslich ist, muss sie bei der Lagerung unbedingt verschlossen bleiben.
Wässrige Lösungen von Arsensäure sind schwache Säuren, die eine dreistufige Elektrolyse durchlaufen. Bei der Ionisierung in der ersten Stufe entstehen Dihydrogenarsenat-Ionen (H2AsO4-), bei der Dissoziation in der zweiten Stufe Arsenwasserstoff-Ionen (HAsO42-) und bei der Dissoziation in der dritten Stufe Arsenat-Ionen (AsO43-). Das Arsensäure-Ion hat eine tetraedrische Struktur und ist dem Phosphat-Ion ähnlich.
In der ersten Stufe der Elektrolyse kommt es zu einer recht starken Dissoziation mit einem Ionisierungsgrad von etwa 0,25 in einer wässrigen Lösung von 0,1 mol dm-3; ab der zweiten Stufe nimmt die Dissoziation nach und nach ab und wird in sauren wässrigen Lösungen als vernachlässigbar angesehen.
Arten von Arsensäure
Arsensäure selbst ist stark zerfließend und schwer zu handhaben, so dass die Produkte im Allgemeinen nicht in wasserfreier Form erhältlich sind. Sie wird als Arsensäurelösung mit einer Konzentration von etwa 60 % und in fester Form als Salz verkauft. Im Wesentlichen wird es als Chemikalie für Forschung und Entwicklung sowie für die industrielle Verwendung verkauft.
Die häufigste Arsensäure ist Dinatriumhydrogenarsenat-Heptahydrat (Na2HAsO4/7H2O). Diese Substanz ist bei Raumtemperatur ein weißer Kristall oder ein kristallines Pulver, löslich in Wasser und praktisch unlöslich in Ethanol. Sie wird als Reagenzprodukt gehandhabt, das bei Raumtemperatur gelagert werden kann und unter anderem als Nachweisreagenz für Alkaloide verwendet wird.
Weitere Informationen zu Arsensäure
1. Verfahren zur Herstellung von Arsensäure
Das Verfahren zur Herstellung von Arsensäure ist die Oxidation von Monoarsen- oder Diarsentrioxid mit konzentrierter Salpetersäure. Wenn die Lösung konzentriert wird, fallen unter 29,5 °C feine plättchenförmige Kristalle von 0,5 Hydrat aus und über 29,5 °C fällt Arsensäure (H5As3O10) aus.
Eine andere Methode wird durch Auflösen von Diarsenpentaoxid in Wasser gewonnen.
2. Chemische Reaktionen von Arsensäure
Wässrige Lösungen von Arsensäure weisen schwach oxidierende Eigenschaften auf, z. B. die Oxidation von Iodid-Ionen zu Iod. Arsensäure ist auch ein Stoff, der durch leichtes Erhitzen desorbiert wird. Es bildet sich Trisensäure (H5As3O10), die bei weiterem Erhitzen ab 250 °C zu Diarsenpentaoxid wird, obwohl für eine vollständige Dehydratisierung hohe Temperaturen über 500 °C erforderlich sind.
Arsensäure (H4As2O7) oder Polyarsensäure (Hn+2AsnO3n+1, (HAsO3)n) und ihre Ionen sind in wässriger Lösung instabil und werden schnell zu Arsensäure oder Arsenat-Ionen hydrolysiert.