El trisulfuro de arsénico es un compuesto inorgánico con la fórmula As2S3 . Es un sólido de color amarillo oscuro que es insoluble en agua. También se encuentra en forma de mineral oropimente ( del latín auripigmentum ), que se ha utilizado como pigmento llamado amarillo de rey. Se produce en el análisis de compuestos de arsénico. Es un semiconductor intrínseco de tipo p del grupo V/VI y presenta propiedades de cambio de fase fotoinducido. [ aclaración necesaria ]
El As 2 S 3 se presenta tanto en forma cristalina como amorfa. Ambas formas presentan estructuras poliméricas que consisten en centros piramidales trigonales de As(III) unidos por centros de sulfuro. Los centros de sulfuro están doblemente coordinados con dos átomos de arsénico. En la forma cristalina, el compuesto adopta una estructura de lámina ondulada. [5] La unión entre las láminas consiste en fuerzas de van der Waals . La forma cristalina se encuentra generalmente en muestras geológicas. El As 2 S 3 amorfo no posee una estructura en capas, pero está más altamente reticulado. Al igual que otros vidrios , no hay un orden de mediano o largo alcance, pero la primera esfera de coordinación está bien definida. El As 2 S 3 es un buen formador de vidrio y exhibe una amplia región de formación de vidrio en su diagrama de fases .
Es un semiconductor , con un ancho de banda directo de 2,7 eV. [6] El ancho de banda ancho lo hace transparente a la luz infrarroja entre 620 nm y 11 μm.
El As 2 S 3 amorfo se obtiene mediante la fusión de los elementos a 390 °C. El enfriamiento rápido de la masa fundida de reacción da lugar a un vidrio. La reacción se puede representar con la ecuación química:
El As2S3 se forma cuando se tratan soluciones acuosas que contienen As(III) con H2S . En el pasado, el arsénico se analizaba y dosificaba mediante esta reacción, que da como resultado la precipitación de As2S3 , que luego se pesa. El As2S3 puede incluso precipitarse en HCl 6 M. El As2S3 es tan insoluble que no es tóxico .
Al calentarse al vacío, el As 2 S 3 polimérico se "agrieta" para dar una mezcla de especies moleculares, incluido el As 4 S 6 molecular . [7] [8] El As 4 S 6 adopta la geometría de adamantano , como la observada para P 4 O 6 y As 4 O 6 . Cuando una película de este material se expone a una fuente de energía externa, como energía térmica (a través del recocido térmico [9] ), radiación electromagnética (es decir, lámparas UV, láseres, [10] haces de electrones) [11] ), el As 4 S 6 se polimeriza:
El As2S3 se disuelve característicamente tras el tratamiento con soluciones acuosas que contienen iones sulfuro . [ aclaración necesaria ] La especie de arsénico disuelto es el anión tritioarsenito piramidal AsS 3−3:
El As 2 S 3 es el anhídrido del ácido tritioarsenioso hipotético, As(SH) 3 . Tras el tratamiento con iones de polisulfuro , el As 2 S 3 se disuelve para dar lugar a una variedad de especies que contienen enlaces S–S y As–S. Un derivado es S 7 As−S − , un anillo de ocho miembros que contiene 7 átomos de S y 1 átomo de As, y un centro sulfido exocíclico unido al átomo de As. El As 2 S 3 también se disuelve en soluciones fuertemente alcalinas para dar lugar a una mezcla de AsS 3−3y AsO3−3. [12]
"Tostación" El As 2 S 3 en el aire produce derivados volátiles y tóxicos, siendo esta conversión uno de los riesgos asociados con el refinado de minerales de metales pesados :
Debido a su alto índice de refracción de 2,45 y su gran dureza Knoop en comparación con las fotorresistencias orgánicas , se ha investigado el As2S3 para la fabricación de cristales fotónicos con una banda prohibida fotónica completa. Los avances en las técnicas de modelado láser, como la escritura láser directa tridimensional (3-D DLW) y la química del grabado químico húmedo , han permitido que este material se utilice como fotorresistencia para fabricar nanoestructuras 3-D. [13] [14]
Desde principios de los años 1970 se ha investigado el uso del 2S3 como material fotorresistente de alta resolución, [ 15] [16] utilizando reactivos de grabado acuosos. Si bien estos reactivos de grabado acuosos permitieron fabricar estructuras 2-D de baja relación de aspecto, no permiten el grabado de estructuras de alta relación de aspecto con periodicidad 3-D. Ciertos reactivos orgánicos, utilizados en solventes orgánicos, permiten la alta selectividad de grabado requerida para producir estructuras de alta relación de aspecto con periodicidad 3-D.
Se han investigado el As 2 S 3 y el As 4 S 4 como tratamientos para la leucemia promielocítica aguda (APL).
El trisulfuro de arsénico fabricado en forma amorfa se utiliza como vidrio calcogenuro para óptica infrarroja . Es transparente para la luz entre longitudes de onda de 620 nm y 11 μm. El vidrio de trisulfuro de arsénico es más resistente a la oxidación que el trisulfuro de arsénico cristalino, lo que minimiza los problemas de toxicidad. [17] También se puede utilizar como material acústico-óptico .
El trisulfuro de arsénico se utilizó para la distintiva nariz cónica de ocho lados sobre el buscador de infrarrojos del misil De Havilland Firestreak .
Se dice que los antiguos egipcios utilizaban oropimente, natural o sintético, como pigmento en arte y cosmética.
El trisulfuro de arsénico también se utiliza como agente curtiente . Antiguamente se utilizaba junto con el tinte índigo para producir azul lápiz, lo que permitía añadir tonos azul oscuro a las telas mediante lápiz o pincel.
La precipitación de trisulfuro de arsénico se utiliza como prueba analítica para detectar la presencia de bacterias reductoras de arsénico desasimiladoras (DARB). [18]
Como el 2S3 es tan insoluble que su toxicidad es baja, las muestras envejecidas pueden contener cantidades importantes de óxidos de arsénico, que son solubles y, por lo tanto , altamente tóxicos.
El oropimente se encuentra en ambientes volcánicos, a menudo junto con otros sulfuros de arsénico, principalmente rejalgar . A veces se encuentra en vetas hidrotermales de baja temperatura, junto con algunos otros minerales de sulfuro y sulfosal.