El trisulfuro de arsénico es el compuesto inorgánico de fórmula As 2 S 3 . Es un sólido de color amarillo oscuro que es insoluble en agua. También se presenta como oropimento mineral (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 exhibe propiedades de cambio de fase fotoinducidas. [ se necesita aclaración ]
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 forma cristalina, el compuesto adopta una estructura laminar rizada. [5] La unión entre las láminas se realiza mediante fuerzas de van der Waals . La forma cristalina se encuentra habitualmente en muestras geológicas. El As 2 S 3 amorfo no posee una estructura en capas, pero está más reticulado. Como otras gafas , no existe un orden de medio o largo plazo, pero la primera esfera de coordinación está bien definida. Como 2 S 3 es un buen formador de vidrio y exhibe una amplia región formadora de vidrio en su diagrama de fases .
Es un semiconductor , con una banda prohibida directa de 2,7 eV. [6] La banda prohibida ancha 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 un vidrio. La reacción se puede representar con la ecuación química:
Se forma As 2S 3 cuando soluciones acuosas que contienen As(III) se tratan con H2S . En el pasado, el arsénico se analizaba y ensayaba mediante esta reacción, que da como resultado la precipitación de As 2 S 3 , que luego se pesa. Como 2 S 3 puede precipitarse incluso en HCl 6 M. El 2 S 3 es tan insoluble que no es tóxico.
Al calentarlo al vacío, el As 2 S 3 polimérico se "crastea" para dar una mezcla de especies moleculares, incluido el As 4 S 6 molecular . [7] [8] As 4 S 6 adopta la geometría 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 (mediante recocido térmico [9] ), radiación electromagnética (es decir, lámparas UV, láseres, [10] haces de electrones) [11] ), As 4 S 6 polimeriza:
El As 2 S 3 se disuelve característicamente tras el tratamiento con soluciones acuosas que contienen iones sulfuro . [ se necesita aclaración ] La especie de arsénico disuelto es el anión tritioarsenito piramidal AsS 3-3:
As 2 S 3 es el anhídrido del hipotético ácido tritioarsenoso, As(SH) 3 . Tras el tratamiento con iones polisulfuro , As 2 S 3 se disuelve para dar 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 sulfuro exocíclico unido al átomo de As. As 2 S 3 también se disuelve en soluciones fuertemente alcalinas para dar una mezcla de AsS 3-3y AsO3-3. [12]
El "tostado" de As 2 S 3 en el aire produce derivados volátiles y tóxicos, siendo esta conversión uno de los peligros asociados al refinado de minerales de metales pesados :
Debido a su alto índice de refracción de 2,45 y su gran dureza Knoop en comparación con los fotoprotectores orgánicos , se ha investigado el As 2 S 3 para la fabricación de cristales fotónicos con una banda prohibida totalmente fotónica. Los avances en las técnicas de creación de patrones láser, como la escritura láser directa tridimensional (3-D DLW) y la química del grabado húmedo , han permitido que este material se utilice como fotoprotector para fabricar nanoestructuras tridimensionales. [13] [14]
El As 2 S 3 ha sido investigado para su uso como material fotorresistente de alta resolución desde principios de la década de 1970, [15] [16] utilizando grabadores acuosos. Aunque estos grabadores acuosos permitieron fabricar estructuras 2D de baja relación de aspecto, no permiten el grabado de estructuras de alta relación de aspecto con periodicidad tridimensional. Ciertos reactivos orgánicos, utilizados en disolventes orgánicos, permiten la selectividad de alto grabado necesaria para producir estructuras de alta relación de aspecto con periodicidad tridimensional.
El As 2 S 3 y el As 4 S 4 se han investigado 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 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 .
Se utilizó trisulfuro de arsénico 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 el arte y la cosmética.
El trisulfuro de arsénico también se utiliza como agente curtiente . Antiguamente se utilizaba con tinte índigo para la producción de lápiz azul, lo que permitía añadir tonos azul oscuro a la tela con un lápiz o un pincel.
La precipitación de trisulfuro de arsénico se utiliza como prueba analítica para detectar la presencia de bacterias reductoras de arsénico disimilatorias (DARB). [18]
Como el 2 S 3 es tan insoluble que su toxicidad es baja. Las muestras envejecidas pueden contener cantidades sustanciales de óxidos de arsénico, que son solubles y, por tanto, muy 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.