Universidad Nacional Del Callao – Facultad De Ingeniería Química

ARSÉNICO, ANTIMONIO Y BISMUTO

I. INTRODUCCION

El arsénico es un metaloide en el que predominan las propiedades no metálicas. Tanto el elemento como sus compuestos son tóxicos, en parte porque el primero puede imitar casi por completo el comportamiento químico del fósforo, pero el arsénico es incapaz de funcionar como el fósforo en los tejidos vivos, y tiene resultados letales. Ciertos insecticidas y funguicidas agrícolas contienen arsénico. El elemento también se utiliza en aplicaciones de semiconductores e en laceres.El antimonio es un metaloide en qel que predominan las propiedades metálicas. El elemento es quebradizo y escamoso, con lustre metálico. Se emplea para aumentar la dureza del plomo destinado a las baterías de automóvil, en cubiertas para cable y en balas trazadoras. Ciertos compuestos de antimonio se usan en pigmentos para pinturas, en esmaltes cerámicos y en agentes para incombustibilizar.El bismuto es el único metal verdadero en este grupo. Se utiliza para hacer aleaciones como el peltre, y aleaciones de bajo punto de fusión que se emplean en fusibles eléctricos y sistemas de aspersión contra incendios. Ciertos compuestos de bismuto se usan en polvos faciales y cosméticos.

II. OBJETIVOS

Estudiar las propiedades físicas y químicas del As, Sb, Bi.

III. MARCO TEÓRICO

1. Arsénico, antimonio y bismuto

El arsénico, Arsénico, de símbolo As, es un elemento semimetálico extremadamente venenoso. El número atómico del arsénico es 33. El arsénico está en el grupo 15 (o VA) del sistema periódico.Antimonio, de símbolo Sb, es un elemento semimetálico, blanco azulado y frágil. El número atómico del antimonio es 51; el elemento se encuentra en el grupo 15 (o VA) del sistema periódico.En la antigüedad ya se conocían los compuestos de antimonio. El descubrimiento de este elemento se atribuye al alquimista alemán Basil Valentine alrededor de 1450. Con toda seguridad se conocía en 1600, pero se confundía con otros elementos tales como el bismuto, el estaño y el plomo. Bismuto, de símbolo Bi, es un elemento metálico escaso, de color rosáceo. Su número atómico es 83 y se encuentra en el grupo 15 del sistema periódico. Ya era conocido en la antigüedad, pero hasta mediados del siglo XVIII se confundía con el plomo, estaño y cinc. Ocupa el lugar 73 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre y es tan escaso como la plata. La mayor parte del bismuto industrial se obtiene como subproducto de la afinación del plomo.

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2. Propiedades físicas y químicas

Arsénico, químicamente el arsénico se encuentra entre los metales y los no metales. Sus propiedades responden a su situación dentro del grupo al que pertenece (nitrógeno, fósforo, arsénico, antimonio y bismuto). El arsénico ocupa el lugar 52 en abundancia entre los elementos naturales de la corteza terrestre. Cuando se calienta, se sublima, pasando directamente de sólido a gas a 613 °C. Una de las formas más comunes del arsénico es gris, de apariencia metálica y tiene una densidad relativa de 5,7. Existe también una forma amarilla no metálica con una densidad relativa de 2,0. La masa atómica del arsénico es 74,92.

El arsénico se conoce desde la antigüedad. El elemento puro puede prepararse fácilmente calentando un mineral común llamado arsenopirita (FeAsS). Otros minerales comunes son el rejalgar (As2S2); el oropimente (As2S3); y el trióxido de arsénico (As2O3). El elemento puro se encuentra en la naturaleza ocasionalmente. El arsénico sustituye con frecuencia a algún azufre en los sulfuros, que son las menas principales de muchos de los metales pesados. Cuando se calcinan esos minerales, el arsénico se sublima y se obtiene como subproducto en forma de polvo en los tubos de la caldera.

Antimonio, presenta por lo general las propiedades de un metal, aunque a veces se comporta como un no metal. Existe en distintas formas físicas, pero normalmente tiene apariencia metálica.Antimonio, ocupa el lugar 64 en abundancia entre los elementos naturales de la corteza terrestre. La masa atómica del antimonio es 121,76; tiene un punto de fusión de unos 630 °C, un punto de ebullición de unos 1.750 °C, y una densidad relativa de 6,7. Existe ocasionalmente como elemento libre, por lo general asociado a la plata, el arsénico o el bismuto. Cristaliza en el sistema hexagonal pero los cristales son bastante raros de encontrar. Tiene una dureza de 3. El principal mineral de antimonio es la estibina, un sulfuro de antimonio que se extrae en China, Francia, Italia, Japón y México, y en menor escala en el oeste de Estados Unidos. Al refinar minerales de cobre y plomo, se obtienen considerables cantidades de antimonio como subproducto.Al enfriar, el antimonio líquido tiene la propiedad excepcional de expandirse mientras se solidifica (el agua es una de las pocas sustancias con esta misma propiedad).

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Bismuto, Es un metal típico desde el punto de vista químico. En compuestos, tiene valencias de +3 o +5, siendo más estables los compuestos de bismuto trivalente. Existen varios nitratos, especialmente el nitrato de bismuto, Bi(NO3)3, o trinitrato de bismuto, y su pentahidrato, Bi(NO3)3·5H 2O, que se descompone en nitrato de bismuto. Éste también se conoce como oxinitrato de bismuto, nitrato de bismutilo, blanco perla y blanco de España, y se emplea en medicina y en cosmética.

El bismuto se expande al solidificarse; esta extraña propiedad lo convierte en un metal idóneo para fundiciones. Algunas de sus aleaciones tienen puntos de fusión inusualmente bajos. Es una de las sustancias más fuertemente diamagnéticas (dificultad para magnetizarse). Es un mal conductor del calor y la electricidad, y puede incrementarse su resistencia eléctrica en un campo magnético. Entre los elementos no radiactivos, el bismuto tiene el número atómico y la masa atómica (208,98) más altos. Tiene un punto de fusión de 271 °C, un punto de ebullición de 1.560 °C y una densidad relativa de 9,8.

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IV. PARTE EXPERIMENTAL

Reactivos

Acido clorhídrico.Trióxido de arsénico.Zinc (granallas).Nitrato de bismuto.Cloruro de bismuto.Sulfuro de amonio.Cloruro de antimonio.

Materiales

Tubo de ensayo.

Mechero de bunsen.

Campana extractora de gases.

Pinzas.

Pipetas.

EXPERIMENTO Nº 1

En un tubo de ensayo agregar 1g de As2O3, 1ml HCl(cc), calentar, 1ml (NH4)2S

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Reacciones químicas correspondientes:

As2O3 + 6 HCl 2AsCl3 + 3H2O

2AsCl3 + 3(NH4)2S 6NH4Cl + As2S3

As2O3 + 6HCl + 3(NH4)2S 6NH4Cl + As2S3 + 3H2O

EXPERIMENTO Nº 2

En 2 tubos de ensayo agregar un poco de As2O3, a uno se le agrega HCl y al otro NaOH y observar.

Con el HCl : As2O3 + 6 HCl 2AsCl3 + 3H2O

Observamos que si hay reacción, se disuelve totalmente.

Con el NaOHAs2O3 + 6NaOH → 2Na3AsO3 + 3H2O

Observamos que también se disuelve, por lo tanto si hay reacción.

El objetivo de esta experiencia es observar las propiedades anfóteras del arsénico.

EXPERIMENTO Nº 3

A un tubo de ensayo agregar 1ml de SbCl3, 1ml de HCl(cc), calentar, agregar 1 granalla de Zn.

Observaciones

Reacciona inmediato con el Zn burbujeando continuamente siendo una reacción exotérmica.

Después de unos instantes se forma un precipitado negro.

Esta reacción es muy toxica por eso se hace en la campana extractora de gases.

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EXPERIMENTO Nº 4

En un tubo de ensayo agregar 1ml de SnCl2, 1ml de NaOH (0.1N), 1ml Bi(NO3)3

SnCl2 + 2NaOH → 2NaCl + Sn(OH)2

Sn(OH)2 + 2NaOH → Na2SnO2 + 2H2O2Bi(NO3)3 + 6NaOH + 3Na2SnO2 → 2Bi + 3Na2SnO3 + 6NaNO3 + 3H2O

Observaciones:

Al llevar el tubo de precipitado al mechero bunsen para calentarlo se puede notar un burbujeo.

Después de dejarlo reposar unos instantes se forma cristales y luego se forma precipitado blanco de cristales.

EXPERIMENTO Nº 5

A un tubo de ensayo agregar 1ml de BiCl3, 3ml de agua, luego añadir de HCl(cc) gota a gota.

Reacciones químicas correspondientes:

Y nuevamente repetimos la reacción con al agua, para llevarlo a calentar y obtener el tricloruro de bismuto.

Observaciones:

Al añadir agua destilado a BiCl3 se forma un precipitado blanco el cual es oxicloruro de bismuto.

Al añadir 2 gotas de HCl(cc) se puede invertir la reacción.

Y al llevarlo al mechero bunsen para calentarlo reacciona violentamente burbujeando fuertemente.

V. CONCLUSIONES

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Pudimos observar las propiedades anfóteras del arsénico, ya que en las dos reacciones con el acido clorhídrico y el hidróxido de sodio, se disuelve totalmente.

El tricloruro de antimonio en medio acido tiene una reacción violenta con el Zn, en donde se oxido el Zn de Zn0 a Zn+2

VI. RECOMENDACIONES

Estas reacciones desprenden gases muy tóxicos para la salud y para el medio ambiente, por eso es recomendable llevarlas acabo de una campana extractora de gases.

También es necesario usar mascarilla por seguridad.

VII. BIBLIOGRAFIA

1. Cristóbal Valenzuela calohorro: introducción a la química inorgánica.

2. Marc laffitte: curso de química inorgánica.

3. WWW. Google.com.pe - imágenes

VIII. ANEXO

Impacto En Ambiente Y Salud Del Arsénico

Efectos Del Arsénico Sobre la Salud

El Arsénico es uno de los más tóxicos elementos que pueden ser encontrados. Debido a sus efectos tóxicos, los enlaces de Arsénico inorgánico ocurren en la tierra naturalmente en pequeñas cantidades. Los humanos pueden ser expuestos al Arsénico a través de la comida, agua y aire.

La exposición puede también ocurrir a través del contacto con la piel con suelo o agua que contenga Arsénico.  

Los niveles de Arsénico en la comida son bastante bajos, no es añadido debido a su toxicidad, pero los niveles de Arsénico en peces y mariscos puede ser alta, porque los peces absorben Arsénico del agua donde viven. Por suerte esto esta es mayormente la forma de Arsénico orgánico menos dañina, pero peces que contienen significantes cantidades de Arsénico inorgánico pueden ser un peligro para la salud humana.  

La exposición al Arsénico puede ser más alta para la gente que trabaja con Arsénico, para gente que bebe significantes cantidades de vino, para gente que vive en casas que contienen conservantes de la madera y gente que viven en granjas donde el Arsénico de los pesticidas ha sido aplicados en el pasado.  

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La exposición al Arsénico inorgánico puede causar varios efectos sobre la salud, como es irritación del estómago e intestinos, disminución en la producción de glóbulos rojos y blancos, cambios en la piel, e irritación de los pulmones. Es sugerido que la toma de significantes cantidades de Arsénico inorgánico puede intensificar las posibilidades de desarrollar cáncer, especialmente las posibilidades de desarrollo de cáncer de piel, pulmón, hígado, linfa.  

A exposiciones muy altas de Arsénico inorgánico puede causar infertilidad y abortos en mujeres, puede causar perturbación de la piel, pérdida de la resistencia a infecciones, perturbación en el corazón y daño del cerebro tanto en hombres como en mujeres. Finalmente, el Arsénico inorgánico puede dañar el ADN. El Arsénico orgánico no puede causar cáncer, ni tampoco daño al ADN. Pero exposiciones a dosis elevadas puede causar ciertos efectos sobre la salud humana, como es lesión de nervios y dolores de estómago.  

Hiperqueratosis

plantar

Efectos ambientales del arsénico

El Arsénico puede ser encontrado de forma natural en la tierra en pequeñas concentraciones. Esto ocurre en el suelo y minerales y puede entrar en el aire, agua y tierra a través de las tormentas de polvo y las aguas de escorrentía.  

El Arsénico es un componente que es extremadamente duro de convertir en productos soluble en agua o volátil. En realidad el Arsénico es naturalmente específicamente un compuesto móvil, básicamente significa que grandes concentraciones no aparecen probablemente en un sitio específico. Esto es una buena cosa, pero el punto negativo es que la contaminación por Arsénico llega a ser un tema amplio debido al fácil esparcimiento de este. El Arsénico no se puede movilizar fácilmente cuando este es inmóvil. Debido a las actividades humanas, mayormente a través de la minería y la fundiciones, naturalmente el Arsénico inmóvil se ha movilizado también y puede ahora ser encontrado en muchos lugares donde ellos no existían de forma natural.  

El ciclo del Arsénico ha sido ampliado como consecuencia de la interferencia humana y debido a esto, grandes cantidades de Arsénico terminan en el Ambiente y en organismos vivos. El Arsénico es mayoritariamente emitido por las industrias productoras de cobre, pero también durante la producción de plomo y zinc y en la agricultura.  

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Este no puede ser destruido una vez que este ha entrado en el Ambiente, así que las cantidades que hemos añadido pueden esparcirse y causar efectos sobre la salud de los humanos y los animales en muchas localizaciones sobre la tierra.  

Las plantas absorben Arsénico bastante fácil, así que alto rango de concentraciones pueden estar presentes en la comida. Las concentraciones del peligroso Arsénico inorgánico que está actualmente presente en las aguas superficiales aumentan las posibilidades de alterar el material genético de los peces. Esto es mayormente causado por la acumulación de Arsénico en los organismos de las aguas dulces consumidores de plantas. Las aves comen peces que contienen eminentes cantidades de Arsénico y morirán como resultado del envenenamiento por Arsénico como consecuencia de la descomposición de los peces en sus cuerpos.  

Impacto En Ambiente Y Salud Del Antimonio

Impacto en la salud

El antimonio se da naturalmente en el medio ambiente. Pero también entra en el medio ambiente a través de diversas aplicaciones de los humanos. Especialmente las personas que trabajan con antimonio pueden sufrir los efectos de la exposición por respirar polvo de antimonio. La exposición de los humanos al antimonio puede tener lugar por medio de la respiración, del agua potable y de la comida que lo contenga, pero también por contacto cutáneo con tierra, agua y otras sustancias que lo contengan. Respirar antimonio enlazado con hidrógeno en la fase gaseosa es lo que produce principalmente los efectos sobre la salud.   La exposición a cantidades relativamente altas de antimonio (9 mg/m3 de aire) durante un largo periodo de tiempo puede provocar irritación de los ojos, piel y pulmones.   Si la exposición continúa se pueden producir efectos más graves, tales como enfermedades pulmonares, problemas de corazón, diarrea, vómitos severos y úlceras estomacales.  

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No se sabe si el antimonio puede provocar cáncer o fallos reproductores.  El antimonio es usado como medicina para infecciones parasitarias, pero las personas que toman demasiada medicina o que son especialmente sensibles a ella experimentan efectos en su salud. Estos efectos sobre la salud nos han hecho estar más alerta acerca de los peligros de la exposición al antimonio. 

Impacto en el ambiente

El antimonio se puede encontrar en los suelos, agua y aire en cantidades muy pequeñas. El antimonio contamina principalmente los suelos. Pueden viajar grandes distancias con las aguas subterráneas hacia otros lugares y aguas superficiales.     Las pruebas de laboratorio con ratas, conejos y conejillos de indias nos han mostrado que niveles relativamente altos de antimonio pueden matar a pequeños animales. Las ratas pueden experimentar daños pulmonares, cardiacos, hepáticos y renales previos a la muerte.  Los animales que respiran bajos niveles de antimonio durante un largo periodo de tiempo pueden experimentar irritación ocular, pérdida de pelo y daños pulmonares. Los perros pueden experimentar problemas cardiacos incluso cuando son expuestos a bajos niveles de antimonio. Los animales que respiran bajos niveles de antimonio durante un par de meses también pueden experimentar problemas de fertilidad.   Todavía no ha podido ser totalmente especificado si el antimonio produce cáncer o no.

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Impacto En Ambiente Y Salud Del Bismuto

Impacto en la salud

El bismuto y sus sales pueden causar daños en el hígado, aunque el grado de dicho daño es normalmente moderado. Grandes dosis pueden ser mortales. Industrialmente es considerado como uno de los metales pesados menos tóxicos.  Envenenamiento grave y a veces mortal puede ocurrir por la inyección de grandes dosis en cavidades cerradas y de aplicación extensiva a quemaduras (en forma de compuestos solubles del bismuto). Se ha declarado que la administración de bismuto debe ser detenida cuando aparezca gingivitis, ya que de no hacerlo es probable que resulte en estomatitis ulcerosa. Se pueden desarrollar otros resultados tóxicos, tales como sensación indefinida de malestar corporal, presencia de albúmina u otra sustancia proteica en la orina, diarrea, reacciones cutáneas y a veces exodermatitis grave. 

Vías de entrada: Inhalación, piel e ingestión.

Efectos agudos: Inhalación: ENVENENAMIENTO. Puede ser un gas desagradable provocando irritación respiratoria. Puede causar mal aliento, sabor metálico y gingivitis. Ingestión: ENVENENAMIENTO. Puede causar náuseas, pérdida de apetito y de peso, malestar, albuminuria, diarrea, reacciones cutáneas, estomatitis, dolor de cabeza, fiebre, falta de sueño, depresión, dolores reumáticos y una línea negra se puede formar en las encías debido al depósito de sulfuro de bismuto. Piel: Puede provocar irritación. Ojos: Puede provocar irritación.

Afecciones generalmente agravadas por la exposición al bismuto: Desórdenes cutáneos y respiratorios pre-existentes.

El bismuto no se considera un carcinógeno para los humanos

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Impacto en el ambiente:

El bismuto metálico no se considera tóxico y presenta una amenaza mínima para el medio ambiente. Los compuestos del bismuto son generalmente muy poco solubles pero deben ser manejados con cuidado, ya que solo se dispone de información limitada de sus efectos y destino en el medio ambiente.

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