Arseeni(III)happo (As(OH)3) — määritelmä, rakenne ja ominaisuudet

Arseeni(III)happo (As(OH)3) — selkeä määritelmä, rakenne ja ominaisuudet. Lue kemialliset tiedot, hapetusaste, reaktiivisuus ja turvallisuusohjeet yhdestä artikkelista.

Arseenihappo, joka tunnetaan myös nimellä arseenihappo, on kemiallinen yhdiste. Se on myös happo. Sen kemiallinen kaava on As(OH)₃. Siinä on arseeni- ja hydroksidi-ioneja. Arseeni on hapetusasteeltaan +3.

Rakenne ja sidokset

Arseenihappo esiintyy yleisimmin molekyylimuodossa As(OH)₃ ja siinä arseeniatomi on sitoutunut kolmeen hydroksyyliryhmään. Rakenteeltaan molekyyli on kolmi- tai pyramidaalinen: arseeni kantaa yksittäistä elektroniparia, mikä antaa sille kolmi- tai trigonaalipyramidaalisen muodon (vastaava muoto kuin ammoniakilla, mutta suuremmalla atomilla ja pidemmillä sidoksilla). Rakenteessa esiintyy myös vetysidoksia, joten kiinteä aine ja vesiliuokset voivat muodostaa verkkomaisia rakenteita.

Fysikaaliset ominaisuudet

• Molekyylipaino on noin 126 g·mol^-1 (As ≈ 74,92 + 3 × OH).
• Arseenihappo on veteen liukeneva; vesiliuoksessa se esiintyy enimmäkseen molekyylimuodossa ja osittain deprotonoituneena arsenittina (As(III)-lajit).
• Kiinteänä aineena As(OH)₃ voi muodostaa kristallimaisia muotoja, joissa vetysidokset vaikuttavat kiteen rakenteeseen.

Chemialliset ominaisuudet ja reaktiot

Arseenihappo on heikko happo. Vesiliuoksessa se voi luovuttaa protoneja muodostaen erilaisia arsenittianioneja. As(III) on myös reduktiivinen verrattuna As(V)-lajeihin, ja se voi hapettua helposti korkeampaan hapetusasteeseen. Arseenihappo muodostaa suoloja, joita kutsutaan arseniteiksi (esim. AsO₃³⁻ johdokset) ja se reagoi monien kompleksimuodostajien kanssa — erityisen voimakkaita sidoksia muodostuvat rikin sisältävien ligandien (esimerkiksi tiolien) kanssa. Tämä kompleksien muodostus liittyy myös aineen myrkyllisyyteen biologisissa järjestelmissä.

Happamuus ja ionisoituminen

Arseenihappo on heikko happo; sen deprotonoituminen vesiliuoksessa tapahtuu vain osittain. Liuoksissa esiintyy sekä täydellisesti protonoitua As(OH)₃-muotoa että osittain tai kokonaan deprotonoituneita arsenittilajeja riippuen pH:sta. Tarkat pKa-arvot vaihtelevat lähteittäin ja olosuhteista riippuen, mutta yleisesti As(III)-yhdisteet ovat vähemmän happamia kuin muut vastaavat As(V)-yhdisteet.

Valmistus ja esiintyminen

Arseenihappo ei ole yhtä laajalti käytetty tai eroteltu yksittäisenä kemikaalina kuin esimerkiksi arseenitrioksidi (As₂O₃). Vesiliuoksissa arseenihappoa esiintyy luonnollisesti, etenkin maaperä- ja pohjavesissä, joissa arseeniä voi olla liuoksessa sekä As(III)– että As(V)–muodossa riippuen redox-olosuhteista. Arseeniyhdisteitä syntyy myös teollisissa prosesseissa ja pilaantuneessa ympäristössä (esim. kaivostoiminta, teollisuuden päästöt).

Käyttö ja sovellukset

Nykyään arseenin käyttö on rajoitettua ja tarkasti säädeltyä sen toksisuuden vuoksi. Historiallisesti arseeniyhdisteitä on käytetty mm. torjunta-aineissa, puunsuoja-aineissa ja teollisissa kemikaaleissa, mutta monet näistä käytöistä on vähennetty tai kielletty. Arseenin analytiikka (Ar(III) vs. Ar(V)) on tärkeää ympäristötutkimuksessa ja juomaveden laadun valvonnassa.

Myrkyllisyys ja turvallisuus

Arseenin kolmannen hapetusasteen yhdisteet (As(III)) ovat ihmisen terveydelle haitallisia ja usein myrkyllisempiä kuin As(V)-yhdisteet. As(III) voi sitoutua biologisiin sulfhydryyliryhmiin (–SH), häiritä entsyymitoimintoja ja aiheuttaa akuutteja tai kroonisia terveysvaikutuksia, mukaan lukien syöpäriski. Arseenihapon käsittelyssä tulee noudattaa asianmukaisia turvallisuustoimenpiteitä: käyttää suojavarusteita, estää höyryjen/altistuksen hengittäminen ja välttää päästöjä ympäristöön.

Analyyttinen tunnistus

Arseenin lajeja analysoidaan yleensä edistyneillä menetelmillä, kuten ICP-MS:llä, atomispektrisellä absorptiometrialla (erityisesti hydridigeneraatiolla) tai kromatografian ja massaspektrometrian yhdistelmillä, koska eri hapetusasteiden erottaminen ja kvantifiointi on tärkeää toksikologian ja ympäristötutkimuksen kannalta.

Yhteenvetona arseenihappo (As(OH)₃) on As(III)-yhdiste, joka esiintyy erityisesti vesiliuoksissa, on kemiallisesti heikosti happoisa, muodostaa komplekseja ja on biologisesti ja ympäristöllisesti merkittävä sen korkean myrkyllisyyden vuoksi. Käytännössä arseenin hallinta ja analysointi ovat tärkeitä julkisen terveyden ja ympäristönsuojelun kannalta.

Hae kirjaimella