Úvod
Arsen (As) je toxický polokov, známý především pro jedovatost svých sloučenin. Jeho protonové číslo je 33 a v periodické tabulce se řadí do 15. skupiny mezi pniktogeny, kam patří také dusík a fosfor. Ve své nejběžnější, šedé modifikaci, je to křehká, ocelově šedá látka s výrazným kovovým leskem. V přírodě se ryzí vyskytuje jen vzácně. Získává se především jako vedlejší produkt při zpracování rud mědi, olova, kobaltu a zlata. Jeho nejvýznamnějším minerálem je arsenopyrit, často se nachází také v realgaru a auripigmentu.
Vlastnosti
Arsen, chemická značka As, je polokov s protonovým číslem 33, nacházející se v 15. skupině periodické tabulky. Vyskytuje se v několika alotropických modifikacích, z nichž nejstabilnější je šedý, křehký polokov s ocelovým leskem. Při zahřívání za normálního tlaku netaje, ale přímo sublimuje. Chemicky je reaktivní, na vzduchu hoří modrým plamenem za vzniku bílého dýmu oxidu arsenitého, který má charakteristický česnekový zápach. Ochotně se slučuje s halogeny, sírou a některými kovy za vzniku arsenidů. Jeho rozpustné anorganické sloučeniny jsou notoricky známé pro svou vysokou toxicitu a karcinogenní účinky.
Vznik názvu
Název arsen pochází z řeckého slova „arsenikon“, což byl název pro minerál auripigment. Slovo je pravděpodobně odvozeno ze starého perského výrazu „zarnik“ znamenajícího „zlato-barevný“, což odpovídalo barvě minerálu. Později bylo v řečtině lidovou etymologií spojováno se slovem „arsen“, tedy „mužný“ či „silný“, kvůli silným účinkům jeho sloučenin.
Objev
Historie arsenu je hluboce zakořeněna v lidských dějinách, avšak spíše skrze jeho sloučeniny. Sulfidy realgar (červený) a auripigment (žlutý) byly známé a používané jako pigmenty a v medicíně již ve starověkém Řecku, Římě i Číně. Jeho nejznámější sloučenina, oxid arsenitý neboli arsenik, se stala synonymem pro jed. Díky své bezbarvosti, chuti a obtížné detekovatelnosti byl oblíbenou zbraní travičů napříč staletími, což mu vyneslo přezdívku „dědický prášek“. Za objevitele volného prvku je považován alchymista Albertus Magnus, kterému se ho podařilo izolovat kolem roku 1250.
Výskyt v přírodě
Arsen se v zemské kůře vyskytuje v koncentraci přibližně 1,8 ppm. V přírodě se jen vzácně nachází jako ryzí prvek. Jeho hlavním zdrojem jsou sulfidické minerály, kde je často vázán s jinými kovy. Nejběžnějším a ekonomicky nejvýznamnějším minerálem je arsenopyrit (FeAsS). Dále se vyskytuje jako realgar (sulfid arsenatý) a auripigment (sulfid arsenitý). Průmyslově se nezískává cílenou těžbou, ale vzniká jako vedlejší produkt při hutnickém zpracování rud mědi, olova, kobaltu a zlata. Elementární arsen se vyrábí buď zahříváním arsenopyritu bez přístupu vzduchu, kdy arsen sublimuje, nebo redukcí oxidu arsenitého uhlíkem.
Využití
Arsen nalezl historicky uplatnění jako součást léků, například v Salvarsanu proti syfilis, ale i jako notoricky známý jed a součást pigmentů, jako byla Scheeleova zeleň na tapetách. V moderní době je klíčový v polovodičovém průmyslu ve formě arsenidu gallitého (GaAs) pro výrobu mikročipů, laserů a solárních panelů. Používá se také ve slitinách pro zpevnění olova a dříve jako účinný konzervant dřeva či pesticid. V přírodě se vyskytuje přirozeně v zemské kůře, často v minerálech jako arsenopyrit. Uvolňuje se do prostředí vulkanickou činností a erozí hornin, odkud se může dostat do podzemních vod.
Sloučeniny
V přírodě se arsen vyskytuje vázaný v barevných minerálech, jako je zlatožlutý auripigment (sulfid arsenitý) a červený realgar (sulfid arsenatý). V podzemních vodách se přirozeně rozpouští do anorganických forem, především jako arsenitany a arseničnany, které se liší svou toxicitou. Člověk průmyslově vyrábí řadu sloučenin. Nejznámější je oxid arsenitý (As₂O₃), známý jako arzenik nebo utrejch, používaný při výrobě skla, v pyrotechnice a v chemoterapii. Klíčový je uměle vytvořený arsenid gallitý (GaAs) pro elektroniku. Syntetizovány byly i organoarsenové sloučeniny, včetně bojových plynů jako lewisit.
Zajímavosti
Jedna z teorií o smrti Napoleona Bonaparta poukazuje na chronickou otravu arsenem, který se mohl uvolňovat z pigmentů zelených tapet v jeho vlhkém obydlí na Svaté Heleně. V 19. století byli v rakouském Štýrsku známí tzv. „pojídači arsenu“, kteří pravidelně konzumovali arzenik v postupně se zvyšujících dávkách, aby si vybudovali toleranci. Jeho toxicita spočívá mimo jiné ve schopnosti napodobit fosfor, klíčový prvek pro život. Může tak narušit energetický metabolismus buňky tím, že zasáhne do procesů tvorby ATP, což vede k buněčné smrti.
