ヒ素の説明
ヒ素は 、記号As、原子番号33の化学元素である。ヒ素は多くの鉱物に含まれ、通常は硫黄や金属と結合しているが、純粋な元素結晶としても存在する。ヒ素はメタロイドである。様々な同素体があるが、工業的に重要なのは金属的な外観を持つ灰色同素体だけである。
ヒ素の主な用途は、鉛の合金（例えば、自動車用バッテリーや弾薬）である。ヒ素は、半導体電子デバイスの一般的なn型ドーパントであり、光電子化合物であるヒ化ガリウムは、ドープされたシリコンに次いで2番目に多く使用されている半導体である。ヒ素とその化合物、特に三酸化物は、殺虫剤、処理木材製品、除草剤、殺虫剤の製造に使用されている。ヒ素とその化合物の毒性が認識されるようになったため、これらの用途は減少している。
ヒ素化合物
ヒ素の化合物は、周期表の同じグループ（列）を占めるリンの化合物に似ている点がある。砒素の最も一般的な酸化状態は、合金状の金属間化合物である砒化物では-3、亜砒酸塩では+3、砒酸塩およびほとんどの有機砒素化合物では+5である。ヒ素はまた、鉱物のスクッテルダイト中の正方形のAs3-4イオンに見られるように、それ自身と容易に結合する。砒素は、+3酸化状態では、電子のローンペアの影響により、一般的にピラミッド型である。
無機化合物
最も単純なヒ素化合物の一つは、三水化物であり、非常に有毒で可燃性、発火性のアルシン（AsH3）である。この化合物は、室温ではゆっくりとしか分解しないため、一般に安定であると考えられている。250-300 °Cの温度では、ヒ素と水素への分解は急速である[25]。湿度、光の存在、特定の触媒（すなわちアルミニウム）など、いくつかの要因が分解速度を促進する。空気中で容易に酸化して三酸化ヒ素と水を生成し、酸素の代わりに硫黄とセレンでも同様の反応が起こる。
ヒ素は無色・無臭の結晶性酸化物As2O3（「白ヒ素」）とAs2O5を形成し、吸湿性があり、容易に水に溶けて酸性溶液を形成する。ヒ素（V）酸は弱酸であり、その塩はヒ酸塩と呼ばれ、地下水のヒ素汚染の最も一般的なもので、多くの人々に影響を与える問題である。合成ヒ酸塩には、シェーレズ・グリーン（ヒ酸水素銅、酸性ヒ酸銅）、ヒ酸カルシウム、ヒ酸水素鉛がある。これら3つは農業用殺虫剤や毒物として使用されてきた。
ヒ酸塩とヒ酸の間のプロトン化のステップは、リン酸塩とリン酸の間のステップに似ている。亜リン酸とは異なり、亜ヒ酸は純粋に三塩基性で、式はAs(OH)3である。
砒素の硫黄化合物は多種多様に知られている。オルピメント（As2S3）とリアルガー（As4S4）はやや豊富で、以前は絵画の顔料として使われていた。As4S10では、ヒ素はAs-As結合を特徴とするAs4S4では+2の正式な酸化状態を持っているので、Asの全共有結合性は依然として3である。As4S3と同様に、オルピメントとレアルガーにもセレン類似体がある。類似体As2Te3は鉱物カルゴールライトとして知られ、陰イオンAs2Te-はコバルト錯体の配位子として知られている。
ヒ素(III)の三ハロゲン化物は、未知のアスタチドを除いてすべてよく知られている。五フッ化ヒ素(AsF5)は唯一の重要な五ハロゲン化物で、+5酸化状態の安定性が低いことを反映している。(五塩化物は-50℃以下でのみ安定で、その温度で三塩化物に分解し、塩素ガスを放出する）。
合金
ヒ素は、III-V族半導体のガリウムヒ素、インジウムヒ素、アルミニウムヒ素の5族元素として使用される。GaAsの価電子数はSi原子のペアと同じだが、バンド構造は全く異なるため、バルク特性は異なる。その他のヒ素合金には、II-V族半導体のヒ化カドミウムがある。
ヒ素の応用
農業
昆虫、バクテリア、菌類に対するヒ素の毒性から、木材の防腐剤として使用されるようになった。ヒ素はまた、様々な農業用殺虫剤や毒物にも使用された。ヒ素は、家禽や養豚の飼料添加物として、特にアメリカでは、体重増加、飼料効率の向上、病気の予防のために使用されている。
医学
18世紀、19世紀、20世紀には、アルスフェナミン（ポール・エーリッヒによる）や三酸化ヒ素（トーマス・ファウラーによる）など、多くのヒ素化合物が医薬品として使用された。三酸化ヒ素は過去500年以上にわたって様々な方法で使用されており、最も一般的なのは癌の治療であるが、乾癬のファウラー液のように多様な薬にも使用されている。最近、研究者たちはヒ素-74（陽電子放出物質）を使って腫瘍の位置を特定している。この同位体は、以前の放射性薬剤であるヨウ素124よりも鮮明なPETスキャン画像を生成する。ヒ素のナノ粒子は、他のヒ素製剤よりも細胞毒性が低く、がん細胞を殺す能力を示している。
合金
ヒ素の主な用途は、鉛との合金化である。自動車用バッテリーの鉛成分は、ごくわずかな割合のヒ素の存在によって強化される。真鍮（銅と亜鉛の合金）の脱亜鉛は、ヒ素の添加によって大幅に減少する。ヒ素含有率0.3％の「リン脱酸ヒ素銅」は、特定の環境下で腐食安定性が向上する。ガリウムヒ素は、集積回路に使用される重要な半導体材料である。GaAsから作られた回路は、シリコンから作られた回路よりもはるかに高速である（しかし、はるかに高価でもある）。シリコンとは異なり、GaAsは直接的なバンドギャップを持ち、電気エネルギーを直接光に変換するレーザーダイオードやLEDに使用できる。
軍事用
第一次世界大戦後、米国は兵器化された2万トンのルイサイト（ClCH=CHAsCl2）を備蓄した。この備蓄は漂白剤で中和され、1950年代にメキシコ湾に投棄された。ベトナム戦争中、米国はカコジル酸ナトリウムとその酸の混合物であるエージェント・ブルーを虹色除草剤の一つとして使用し、北ベトナム兵から葉の覆いと米を奪った。
