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Articulo de referencia

trisulfuro de arsénico

3 \n| MeltingPtC = 310\n| BoilingPtC = 707\n| Solubility = insoluble\n| SolubleOther = soluble in [[ammonia]]\n| MagSus = −70.0·10 −6 cm 3 /mol\n}}"},"Section3":{"wt":"{{Chembox...

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El trisulfuro de arsénico es un compuesto inorgánico con la fórmula As₂S₃ . Es un sólido amarillo oscuro insoluble en agua. También se presenta como el mineral oropimente (en latín: auripigmentum), que se ha utilizado como pigmento llamado amarillo de rey. Se produce durante el análisis de compuestos de arsénico. Es un semiconductor intrínseco de tipo p del grupo V/VI y presenta propiedades de cambio de fase fotoinducido.

Estructura

El As₂S₃ se presenta tanto en forma cristalina como amorfa. Ambas formas presentan estructuras poliméricas que consisten en centros de As ( III) piramidales trigonales unidos por centros de sulfuro. Los centros de sulfuro están coordinados doblemente a dos átomos de arsénico. En la forma cristalina, el compuesto adopta una estructura de lámina ondulada. [ 5 ] El enlace entre las láminas consiste en fuerzas de van der Waals . La forma cristalina se encuentra generalmente en muestras geológicas. El As₂S₃ amorfo no posee una estructura en capas, pero está más reticulado. Al igual que otros vidrios , no hay orden de medio o largo alcance, pero la primera esfera de coordinación está bien definida. El As₂S₃ es un buen formador de vidrio y exhibe una amplia región de formación de vidrio en su diagrama de fases .

Propiedades

Es un semiconductor , con una banda prohibida directa de 2,7 eV. [ 6 ] La amplia banda prohibida lo hace transparente a la luz infrarroja entre 620  nm y 11  μm.

Síntesis

De los elementos

El As₂S₃ amorfo se obtiene mediante la fusión de los elementos a 390 °C. El enfriamiento rápido del fundido de reacción produce un vidrio. La reacción se puede representar con la ecuación química : 

2 As + 3 S → As 2 S 3

Precipitación acuosa

El As₂S₃ se forma cuando se tratan soluciones acuosas que contienen As(III) con H₂S . En el pasado, el arsénico se analizaba y cuantificaba mediante esta reacción, que produce la precipitación de As₂S₃, el cual posteriormente se pesa. El As₂S₃ puede incluso precipitarse en HCl 6 M. Debido a su baja solubilidad , el As₂S₃ no es tóxico .

Reacciones

Al calentarse en vacío, el As₂S₃ polimérico se " fisca " para dar una mezcla de especies moleculares, incluyendo As₄S₆ molecular . [ 7 ] [ 8 ] El As₄S₆ adopta la geometría del adamantano , como la observada para el P₄O₆ y el As₄O₆ . Cuando una película de este material se expone a una fuente de energía externa , como energía térmica (mediante recocido térmico [ 9 ] ), radiación electromagnética (es decir, lámparas UV, láseres, [ 10 ] haces de electrones ) [ 11 ] , el As₄S₆ se polimeriza :

2 (Como 2 S 3 ) n ⇌ n Como 4 S 6

El As₂S₃ se disuelve característicamente al ser tratado con soluciones acuosas que contienen iones sulfuro . La especie de arsénico disuelta es el anión tritioarsenito piramidal AsS₃⁻³ :

As 2 S 3 + 6 NaSH → 2 AsS 3− 3 + 3 H 2 S

El As₂S₃ es el anhídrido del hipotético ácido tritioarsenoso, As(SH) ₃ . Al reaccionar con iones polisulfuro , el As₂S₃ se disuelve dando lugar a diversas especies que contienen enlaces S–S y As–S. Un derivado es el S₇As − S⁻ , un anillo de ocho miembros que contiene 7 átomos de S y 1 átomo de As, y un centro de sulfuro exocíclico unido al átomo de As. El As₂S₃ también se disuelve en soluciones fuertemente alcalinas dando lugar a una mezcla de AsS₃⁻ y AsO₃⁻ . [ 12 ]

La "tostación" de As₂S₃ en el aire produce derivados volátiles y tóxicos, siendo esta conversión uno de los riesgos asociados al refinado de minerales de metales pesados :

2 As₂S₃ + ​​9 O₂ → As₄O₆ + 6 SO₂​​

Usos contemporáneos

Como fotorresina inorgánica

Debido a su alto índice de refracción de 2,45 y su gran dureza Knoop en comparación con las fotorresistencias orgánicas , el As₂S₃ se ha investigado para la fabricación de cristales fotónicos con una banda prohibida fotónica completa. Los avances en las técnicas de modelado láser , como la escritura láser directa tridimensional (DLW 3D) y la química de grabado húmedo químico , han permitido que este material se utilice como fotorresistencia para fabricar nanoestructuras 3D. [ 13 ] [ 14 ]

Desde principios de la década de 1970 , se ha investigado el uso de 2S3 como material fotorresistente de alta resolución, [ 15 ] [ 16 ] utilizando grabadores acuosos. Si bien estos grabadores acuosos permitieron la fabricación de estructuras 2D de baja relación de aspecto, no permiten el grabado de estructuras de alta relación de aspecto con periodicidad 3D. Ciertos reactivos orgánicos, utilizados en disolventes orgánicos, permiten la alta selectividad de grabado necesaria para producir estructuras de alta relación de aspecto con periodicidad 3D.

Aplicaciones médicas

Se ha investigado el As 2 S 3 y el As 4 S 4 como tratamientos para la leucemia promielocítica aguda (LPA).

Para gafas transmisoras de infrarrojos

El trisulfuro de arsénico, fabricado en forma amorfa , se utiliza como vidrio calcogenuro para óptica infrarroja . Es transparente para la luz con longitudes de onda comprendidas entre 620 nm y 11 μm. El vidrio de trisulfuro de arsénico es más resistente a la oxidación que el trisulfuro de arsénico cristalino, lo que minimiza los riesgos de toxicidad. [ 17 ] También puede utilizarse como material acustoóptico .  

El trisulfuro de arsénico se utilizó para la característica punta cónica de ocho lados que cubre el buscador infrarrojo del misil de Havilland Firestreak .

Su papel en el arte antiguo

Según se informa, los antiguos egipcios utilizaban oropimente, natural o sintético, como pigmento en el arte y la cosmética.

Misceláneas

El trisulfuro de arsénico también se utiliza como agente curtiente . Antiguamente se usaba con tinte índigo para la producción de azul lápiz, que permitía añadir tonalidades azul oscuro a la tela con lápiz o pincel.

La precipitación de trisulfuro de arsénico se utiliza como prueba analítica para detectar la presencia de bacterias reductoras de arsénico disimilatorias (DARB). [ 18 ]

Seguridad

Dado que el 2S3 es tan insoluble, su toxicidad es baja. Las muestras antiguas pueden contener cantidades sustanciales de óxidos de arsénico, que son solubles y, por lo tanto, altamente tóxicos .

fenómeno natural

El oropimente se encuentra en ambientes volcánicos, a menudo junto con otros sulfuros de arsénico, principalmente rejalgar . Es producido por el gusano alvinélido Paralvinella hessleri , que habita en las chimeneas hidrotermales de aguas profundas del Pacífico occidental. El oropimente resultante alcanza aproximadamente 10 mg/g de peso fresco corporal total, lo que representa un orden de magnitud mayor que cualquier otra acumulación de arsénico conocida en tejidos biológicos. [ 19 ]

Referencias

  1. ↑ Mullen, DJE; Nowacki, W (1972), "Refinamiento de las estructuras cristalinas del rejalgar, AsS y oropimente, As 2 S 3 " (PDF) , Z. Kristallogr. , 136 ( 1– 2): 48– 65, Bibcode : 1972ZK....136...48M , doi : 10.1524/zkri.1972.136.1-2.48.
  2. ↑ Índice n.º 033-002-00-5 del Anexo VI, Parte 3, del Reglamento (CE) n.º 1272/2008 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 16 de diciembre de 2008, relativo a la clasificación, el etiquetado y el envasado de sustancias y mezclas, por el que se modifican y derogan las Directivas 67/548/CEE y 1999/45/CE, y se modifica el Reglamento (CE) n.º 1907/2006 . Diario Oficial de la Unión Europea L353, 31 de diciembre de 2008, pp.1–1355, pág.427.       
  3. ↑ "Arsénico, compuestos inorgánicos (como As)", 29  C.FR §  1910.1018 , 58 FR 35310, 30 de junio de 1993, según enmendado. "Arsénico (compuestos inorgánicos, como As)". Guía de bolsillo sobre riesgos químicos . Publicación n.° 2005-149 del Departamento de Salud y Servicios Humanos de los Estados Unidos (NIOSH) . Washington, DC: Oficina de Imprenta del Gobierno. 2005. ISBN  9780160727511..
  4. 1 2 3 Guía de bolsillo del NIOSH sobre riesgos químicos. "#0038" . Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  5. ↑ Wells, AF (1984). Química inorgánica estructural, Oxford: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6.
  6. ↑ Sulfuro de arsénico (As2S3)
  7. ↑ Martin, TP (1983). "Arsenic sulfide clusters". Solid State Communications . 47 (2). Elsevier BV: 111– 114. Bibcode : 1983SSCom..47..111M . doi : 10.1016/0038-1098(83)90620-8 . ISSN 0038-1098 . 
  8. ↑ Hammam, M.; Santiago, JJ (1986). "Evidencia de la molécula As 4 S 6 como modelo estructural para el sulfuro de arsénico amorfo a partir del análisis espectrométrico de masas". Solid State Communications . 59 (11). Elsevier BV: 725– 727. Bibcode : 1986SSCom..59..725H . doi : 10.1016/0038-1098(86)90705-2 . ISSN 0038-1098 . 
  9. ↑ Street, RA; Nemanich, RJ ; Connell, GAN (15 de diciembre de 1978). "Efectos inducidos térmicamente en películas de calcogenuro evaporadas. II. Absorción óptica". Physical Review B. 18 ( 12 ). American Physical Society (APS): 6915–6919 . Bibcode : 1978PhRvB..18.6915S . doi : 10.1103/physrevb.18.6915 . ISSN 0163-1829 . 
  10. ↑ Zoubir, Arnaud; Richardson, Martin; Rivero, Clara; Schulte, Alfons; Lopez, Cedric; Richardson, Kathleen; Hô, Nicolas; Vallée, Réal (2004-04-01). "Escritura láser directa de femtosegundos de guías de onda en películas delgadas de As 2 S 3 ". Optics Letters . 29 (7). The Optical Society: 748– 50. Bibcode : 2004OptL...29..748Z . doi : 10.1364/ol.29.000748 . ISSN 0146-9592 . PMID 15072379 .  
  11. ↑ Nordman, Olli; Nordman, Nina; Peyghambarian, Nasser (1998). "Cambios inducidos por haz de electrones en el índice de refracción y el espesor de película de películas amorfas de As x S 100−x y As x Se 100−x ". Journal of Applied Physics . 84 (11). AIP Publishing: 6055– 6058. doi : 10.1063/1.368915 . ISSN 0021-8979 . 
  12. ↑ Holleman, AF; Wiberg, E. "Química Inorgánica" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
  13. ↑ Wong, S.; Deubel, M.; Pérez-Willard, F.; John, S.; Ozin, GA; Wegener, M.; von Freymann, G. (2006-02-03). "Escritura láser directa de cristales fotónicos tridimensionales con una banda prohibida fotónica completa en vidrios de calcogenuro" . Advanced Materials . 18 (3). Wiley: 265– 269. Bibcode : 2006AdM....18..265W . doi : 10.1002/adma.200501973 . ISSN 0935-9648 . S2CID 53527218 .  
  14. ↑ Wong, Sean H.; Thiel, Michael; Brodersen, Peter; Fenske, Dieter; Ozin, Geoffrey A.; Wegener, Martin; von Freymann, Georg (2007). "Grabado húmedo altamente selectivo para nanoestructuras tridimensionales de alta resolución en fotorresina totalmente inorgánica de sulfuro de arsénico". Química de materiales . 19 (17). Sociedad Química Estadounidense (ACS): 4213– 4221. doi : 10.1021/cm070756y . ISSN 0897-4756 . 
  15. ↑ Stoycheva, Rumiana; Simidchieva, Penka; Buroff, Atanas (1987). "Dependencia de la temperatura de la fotodisociación de a-As2S3". Journal of Non-Crystalline Solids . 90 ( 1– 3). Elsevier BV: 541– 544. doi : 10.1016/s0022-3093(87)80482-9 . ISSN 0022-3093 . 
  16. ^ Zenkin, SA; Mamedov, SB; Mijailov, MD; Turkina, E. Yu.; Yusupov, I. Yu. Física del vidrio. Química. 1997, 5, págs. 393-399.
  17. ↑ Hoja de datos de seguridad del material archivada el 7 de octubre de 2007 en Wayback Machine .
  18. ↑ Linping Kuai, Arjun A. Nair y Martin F. Polz "Método rápido y sencillo para la estimación del número más probable de bacterias reductoras de arsénico" Appl Environ Microbiol. 2001, vol. 67, 3168–3173. doi : 10.1128/AEM.67.7.3168-3173.2001 .
  19. ^ Wang, Hao; Cao, Lei; Zhang, Huan; Zhong, Zhaoshan; Zhou, Li; Lian, Chao; Wang, Xiaocheng; Chen, Hao; Wang, Minxiao; Zhang, Xin; Li, Chaolun (26 de agosto de 2025). Su, Yi-Hsien (ed.). "Un gusano de respiradero hidrotermal de aguas profundas desintoxica el arsénico y el azufre mediante la biomineralización intracelular del oropimento (As2S3)" . Más biología . 23 (8) e3003291. doi : 10.1371/journal.pbio.3003291 . ISSN 1545-7885 . PMC 12380324 . PMID 40857221 .   

Lecturas adicionales

  • «Arsénico y compuestos de arsénico», Evaluaciones generales de carcinogenicidad: Actualización de los volúmenes  1 a  42 de las monografías de la IARC (PDF) , Monografías de la IARC sobre la evaluación de los riesgos carcinogénicos para los seres humanos, Suplemento  7, Lyon, Francia: Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer, 1987, págs. 100-106 , ISBN  92-832-1411-0«Arsénico en el agua potable», Algunos desinfectantes y contaminantes del agua potable, incluido el arsénico (PDF) , Monografías de la IARC sobre la evaluación de los riesgos carcinogénicos para los seres humanos 84, Lyon, Francia: Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer, 2004, págs. 39-267 , ISBN  92-832-1284-3.
  • "Compuestos de arsénico inorgánicos", Informe sobre carcinógenos, undécima edición (PDF), Departamento de Salud y Servicios Humanos de los Estados Unidos, Servicio de Salud Pública, Programa Nacional de Toxicología, 2005.
  • Documento de información sobre intoxicaciones del Reino Unido
  • Criterio de Salud Ambiental IPCS 182: Arsénico
  • Monografías informativas sobre venenos
  • Serie 24 de la OMS sobre aditivos alimentarios
  • Evaluación del JECFA: Arsénico
  • trisulfuro de arsénico