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Arsen

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Die Autor*innen
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André Otto
Arsen
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse

Arsen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Arsen kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe den Steckbrief des Arsens.

    Tipps

    Anhand der Masse und des Volumen lässt sich herausfinden, um welche Art des Arsens es sich handelt.

    Lösung

    Wie viele andere Halbmetalle ist auch Arsen spröde und zeigt nur in der grauen Modifikation metallischen Glanz. Als Halbmetall hat es Halbleiter-Eigenschaften und leitet daher den elektrischen Strom. Da die Herstellung von Arsen einfach ist und Arsen gelegentlich auch in reiner Form in der Natur vorkommt, ist es bereits seit der Antike bekannt. In vielen Mineralien liegt Arsen in der Oxidationsstufe +3 vor. In den unterschiedlichen Modifikationen des Arsens liegen die Arsen-Atome unterschiedlich angeordnet vor. Je nach Verknüpfung der Arsen-Atome unterscheiden sich die physikalischen Eigenschaften wie Farbe, Dichte oder elektrische Leitfähigkeit.

  • Nenne die Verwendungen folgender Arsenverbindungen.

    Tipps

    Paul Ehrlich war organischer Chemiker, der viele Arzneimittel entwickelt hat.

    Napoleon wurde mit Arsenik vergiftet.

    Lösung

    Alle löslichen Verbindungen des Arsens in der Oxidationsstufe +3 sind sehr giftig für die meisten Lebewesen. Bei einigen Verbindungen lässt sich dies medizinisch einsetzen. So lassen sich mit Arsenik $( As_2O_3)$ in geringer Konzentration gezielt bestimmte Zellen abtöten. Dies wird sich zunutze gemacht, um zum Beispiel entzündete Zahnnerven abzutöten. Andere Verbindungen sind vor allem für bestimmte Mikroorganismen giftig, so zum Beispiel die früher zur Bekämpfung der Syphilis eingesetzten arsenorganischen Verbindungen. Reines Arsen $ (As^0) $ ist dagegen wenig giftig.

  • Benenne die folgenden Arsenverbindungen.

    Tipps

    In systematischen Namen werden die Oxidationsstufen des Arsens mit angegeben.

    Lösung

    Systematische Namen geben die Struktur einer Verbindung an. Die Oxidationsstufe des Atoms wird hinter das Arsen geschrieben und gibt dir an, wie die die stöchiometrische Formel dazu aussehen muss. Verbindungen mit Sauerstoff heißen Oxide, Verbindungen mit Schwefel Sulfide. Daraus ergeben sich die systematischen Namen der Verbindungen. Die Trivialnamen sind geschichtlich bedingt und werden häufig vergeben, bevor die Struktur einer Verbindung bekannt ist. So leitet sich zum Beispiel der Trivialname „Auripigment“ vom goldenen Schimmer des Minerals ab.

  • Bestimme das Reaktionsprodukt in folgendem Experiment.

    Tipps

    Auf beiden Seiten des Reaktionspfeils müssen die Atome jedes Elements gleich häufig vorkommen.

    Lösung

    Die Formel von Arsenik ist $ As_2O_3 $. Auf der rechten Seite des Reaktionspfeils stehen also zwei Arsen-Atome sowie 2 + 3 = 5 Sauerstoff-Atome. Bei der Ausgangsverbindung auf der linken Seite des Reaktionspfeils handelt es sich daher um $ As_2O_5 $, das Arsen(V)-oxid.

  • Bestimme, in welchen Gegenständen Arsen enthalten ist.

    Tipps

    Druckletter werden häufig aus Bleilegierungen hergestellt.

    Jeder moderne Computerbildschirm enthält rote Leuchtdioden.

    Lösung

    Da es viele giftige, aber geschmacks- und geruchsneutrale Arsenverbindungen gibt, werden diese häufig in Rattengiften verwendet. Dadurch können die sehr intelligenten Ratten nicht feststellen, dass die Köder vergiftet sind. Druckletter bestehen meist aus Bleilegierungen, da reines Blei sehr weich ist und die Druckletter daher schnell abnutzen. Legierungen aus Blei und Arsen sind viel härter und damit haltbarer. Moderne LED-Bildschirme enthalten viele kleine Leuchtdioden (LED) in mehreren Farben, die zusammen das Bild ergeben. Sehr häufig wird die Verbindung Galliumarsenid ($ GaAs $) in roten oder gelben Leuchtdioden verwendet.

  • Erläutere die Herstellung von reinem Arsen.

    Tipps

    Wie nennt man den Übergang von fest zu gasförmig?

    Eisensulfid hat einen sehr hohen Schmelzpunkt.

    Lösung

    Bei der Herstellung von reinem Arsen macht man sich zunutze, dass das Arsen bei 613°C sublimiert. Das heißt, dass das Arsen gasförmig wird, ohne vorher flüssig geworden zu sein. Da die meisten anderen Stoffe erst bei deutlich höheren Temperaturen gasförmig werden, lässt sich durch Sublimation das Arsen von anderen Stoffen trennen. Beim Erhitzen von Arsenkies $ FeAsS $ zersetzt sich dieses und es entsteht neben Arsen als Nebenprodukt Eisensulfid $ FeS $. Da die Reaktion bei einer Temperatur von mehr als 613°C durchgeführt wird, ist das entstehende Arsen gasförmig, während das Eisensulfid und das Edukt, $ FeAsS $, fest sind. Wird das gasförmige Arsen an einer kalten Oberfläche abgekühlt, resublimiert es und man erhält reines, festes Arsen.

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