Arseenitrisulfidi (orpimentti, As2S3) – määritelmä ja ominaisuudet

Arseenitrisulfidi, joka tunnetaan myös nimellä orpimentti tai arseeni(III)sulfidi, on kemiallinen yhdiste. Sen kemiallinen kaava on As₂ S₃ . Siinä on arseeni- ja sulfidi-ioneja. Arseeni on hapetusasteeltaan +3.

Rakenne ja fysikaaliset ominaisuudet

Arseenitrisulfidi on keltaisen tai oranssin sävyinen kiinteä aine, joka esiintyy luonnossa mineraalina nimellä orpimentti. Se kristallisoituu yleensä monocliinisessa järjestelmässä ja muodostaa usein hilseileviä tai tiilimäisiä kiteitä. Orpimentin kovuus on pehmeä (Mohsin asteikolla noin 1,5–2) ja ominaispaino noin 3,4–3,5 g/cm³. As₂S₃ on käytännössä liukenematon veteen, mutta se liukenee joihinkin happoihin ja emäksiin muodostaen liukoisempia arseeniyhdisteitä.

Kemiallinen käyttäytyminen

Arseenin hapetusaste tässä yhdisteessä on +3. As₂S₃ voidaan tuottaa laboratorio- tai teollisuusoloissa esimerkiksi reagoittamalla arseenitrioksidin (As₂O₃) kanssa vetyvetyisulfiidikaasulla (H₂S):

As₂O₃ + 3 H₂S → As₂S₃ + 3 H₂O

Orpimentti voi hapettua ja rappeutua sääolosuhteissa muodostaen arseeni(III)- ja arseeni(V)-yhdisteitä, jotka ovat ympäristössä ongelmallisia, koska arseeniyhdisteet ovat myrkyllisiä ja liikkuvia maaperässä ja pohjavesissä.

Esiintyminen ja valmistus

Orpimenttia tavataan luonnossa hydrotermisissa rikkilähteissä, kuumien lähteiden ja fumarolien alueilla sekä tietyissä malmiesiintymissä yhdessä esimerkiksi realgarin (arseniumpolysulfidi) ja muiden sulfidi-mineraalien kanssa. Teollisessa valmistuksessa As₂S₃ voidaan saada myös suoraan reagoimalla rikkiä ja arseenia tai em. reaktiolla As₂O₃ ja H₂S.

Käyttö ja historiallinen merkitys

Orpimenttia on käytetty historiallisesti pigmenttinä voimakkaan kelta-oranssin värinsä vuoksi, mutta käyttö rajoittui sen myrkyllisyyden takia. Nykyään amorfista arseenitrisulfidia (chalcogenide-lasit) hyödynnetään optiikassa ja fotoniikassa, erityisesti infrapunasovelluksissa, sekä joissain elektroniikkaan ja puolijohdetekniikkaan liittyvissä erikoissovelluksissa. Orpimentti ei kuitenkaan ole laajassa käytössä pigmenttinä terveysriskien vuoksi.

Terveys- ja ympäristöriskit

Arseenitrisulfidi sisältää arseenia, joka on myrkyllinen ja karsinogeeninen alkuaine. Orpimentin pölyjen tai hienojakoisen materiaalin hengittäminen, nieleminen tai pitkäaikainen ihoaltistus voi aiheuttaa vakavia terveysvaikutuksia. Käsiteltäessä As₂S₃:a on käytettävä asianmukaisia suojavarusteita (hengityssuojainta, suojakäsineitä ja -vaatetusta) ja noudatettava paikallisia jätteiden käsittelyohjeita. Ympäristöön päästyään arseeniyhdisteet voivat saastuttaa pohjavettä ja maaperää, joten hävittäminen pitää tehdä valvotusti.

Yhteenveto

Arseenitrisulfidi (As₂S₃), luonnollisena orpimenttina esiintyvä yhdiste, on kemiallisesti ja teollisesti merkittävä mutta myrkyllinen aine. Sen ominaisuuksiin kuuluvat voimakas keltainen väri, alhainen vesiliukoisuus, arseenin +3-hapetusaste ja taipumus hapettua herkästi ympäristössä. Käyttö on nykyään erikoissovelluksissa (esim. chalcogenide-lasit), mutta turvallisuus- ja ympäristöriskit rajoittavat sen laajempaa käyttöä.

Hae kirjaimella