五酸化二ヒ素（As2O5）とは：性質・毒性・反応・用途を解説

五酸化二ヒ素（As2O5）の性質・毒性（LD50）・反応・用途をわかりやすく解説。腐食性や安全対策、産業利用まで必読ガイド。

著者: Leandro Alegsa

五酸化ヒ素は、酸化ヒ素とも呼ばれる化合物である。その化学式は、As2 O5 。ヒ素と酸化物イオンが含まれています。ヒ素の酸化状態は +5である。より一般的なのは、酸化状態が+3 の As2 O3 (三酸化ヒ素または酸化ヒ素)である。五酸化ヒ素のLD50は、ラットで8mg/kgである。湿るとヒ酸になり、金属を腐食させる。

基本的な性質

五酸化二ヒ素（As2O5）は、白色〜淡黄色の固体で、化学的にはヒ素酸（H3AsO4）の無水物（酸性酸化物）と見なされます。分子量は約229.8 g·mol−1です。固体中では、AsO4四面体が共有結合で連結した高分子状の構造をとるとされ、ヒ素の酸化状態は+5です。

溶解性・化学反応

  • 水と激しく反応して加水分解し、ヒ酸（H3AsO4）を生じます：As2O5 + 3 H2O → 2 H3AsO4。このため吸湿性および潮解性があり、湿気にさらすと液状化・溶解します。
  • 塩基と反応して各種ヒ酸塩（arsenates）を形成します（例：OH−でH2AsO4−など）。
  • 還元剤（硫化水素、金属試薬など）と反応すると三酸化ヒ素（As2O3）やより低い酸化状態のヒ素化合物、場合によっては有毒なヒ化水素（AsH3、アルシン）が生成されることがあります。
  • 加熱分解や強い還元条件下で分解するため、高温では安定に保つことが難しいことがあります。

毒性と健康影響

非常に有毒なヒ素化合物です。急性毒性は高く、摂取・吸引・皮膚吸収により中毒を引き起こします。記載のようにラットの経口LD50は約8 mg/kg（実験条件により異なる）と報告されています。主な症状は以下のとおりです：

  • 急性：嘔吐、腹痛、下痢、脱水、低血圧、意識障害、呼吸困難、けいれんなど。
  • 慢性暴露：皮膚角化症、色素沈着、末梢神経障害、腎障害、肝障害、免疫機能低下、発がん性（無機ヒ素化合物はIARCでグループ1に分類）など。

曝露が疑われる場合はただちに医療機関を受診する必要があります。初期対応としては汚染衣類の除去、皮膚や眼の十分な洗浄、気道確保などを行い、解毒剤としてはジメルカプロール（BAL）、DMSA（ジメルカプトコハク酸、succimer）、DMPS（2,3-ジメルカプトプロパンスルホン酸）などが用いられることがあります（医師の判断で投与）。

取扱い・保管上の注意

  • 個人防護具（PPE）：手袋、保護眼鏡、ラボコート、必要に応じて防護マスク（適切な呼吸用保護具）を使用。粉塵や蒸気の吸入を避ける。
  • 作業は換気の良いフード内で行い、発塵・飛散を最小限にする。こぼれた場合は湿潤化してから回収する（乾いたまま掃くと粉塵が舞う）。
  • 密閉容器に乾燥状態で保管し、潮解や空気中の水分と接触しないようにする。保管場所は冷暗所かつ立入制限された場所が望ましい。
  • 廃棄は各国・地域の有害廃棄物規則に従う。勝手に下水に流すことは厳禁。

用途

現代ではその高い毒性のため用途は限定されていますが、主な用途例は次のとおりです：

  • ヒ酸や各種ヒ酸塩、その他ヒ素化合物の化学合成の中間体・前駆体。
  • 研究用試薬（無水物としての特性を利用した化学反応）や分析化学の標準物質。
  • 歴史的には農薬（殺虫剤、除草剤）や木材防腐剤、ガラス・顔料の製造などに用いられたが、現在では多くが毒性問題のため規制・削減されている。

環境への影響と規制

五酸化二ヒ素由来のヒ素は環境中でヒ酸塩（As(V)）や亜ヒ酸塩（As(III)）として存在し、水質・土壌汚染を引き起こします。一般に無機ヒ素は発がん性や生態毒性が高く、飲料水中のヒ素濃度基準や作業場での曝露限度が厳しく定められています。各国・地域の規制（排出基準、廃棄方法、輸送規制など）に従う必要があります。

分析法・検出

  • 総ヒ素の定量：原子吸光分析（AAS）、電気炎原子吸光、ICP-OES、ICP-MSなど。
  • 化学形態（As(III)/As(V)）の区別：HPLCとICP-MSの組合せや、ヒ化水素法（化学還元→ヒ化水素発生で検出）などの分離・定量法が用いられる。

まとめ（重要な注意点）

五酸化二ヒ素は非常に毒性が高く、取り扱いに細心の注意が必要な化学物質です。実験・工業で使用する場合は適切な安全対策、保管、廃棄手順、法的規制の遵守が必須です。暴露が疑われた場合は速やかに医療機関に連絡し、専門の解毒処置を受けてください。

五酸化ヒ素の3Dモデル。Zoom
五酸化ヒ素の3Dモデル。

プロパティ

五酸化ヒ素は白色で無臭の固体である。水に容易に溶解し、ヒ酸を作る。毒性は強く、ほとんどのヒ素化合物がそうである。強力な酸化剤である。塩酸と反応し、塩素を作る。2 O5 として、約300℃に加熱すると三酸化ヒ素と酸素に分解する。

A s 2 O 5 + 268.1 k J → A s 2 O 3 + O 2 {displaystyle As_{2}O_{5}+268.1kJrightarrow As_{2}O_{3}+O_{2}}} {\displaystyle As_{2}O_{5}+268.1kJ\rightarrow As_{2}O_{3}+O_{2}}

塩基と反応してヒ酸塩を作る。反応に必要なエネルギーは、加熱によって奪われる。

準備

五酸化ヒ素は、ヒ素を燃焼させても生成できない。それは、As2 O3 になるだけである。五酸化ヒ素を作るには、ヒ素酸を脱水することになる。これは酸化リン(V)を用いて行われる。

2 H 3 A s O 4 ⇌ A s 2 O 5 + 3 H 2 O {displaystyle 2H_{3}AsO_{4}rightleftharpoons As_{2}O_{5}+3H_{2}O} ｝のようなものです。 {\displaystyle 2H_{3}AsO_{4}\rightleftharpoons As_{2}O_{5}+3H_{2}O}

五酸化ヒ素は白色粉末として落下する。

用途

五酸化ヒ素は農薬や殺虫剤の原料として使用される。また、ガラス工業にも使用される。

関連ページ

  • 五フッ化ヒ素
  • 亜ヒ酸
  • 五酸化リン
  • 五酸化アンチモン

質問と回答

Q: 五酸化ヒ素とは何ですか?


A:五酸化ヒ素は化学式As2O5で表される化合物で、ヒ素と酸化物イオンから構成されています。

Q: 五酸化ヒ素中のヒ素の酸化状態は?


A: 五酸化ヒ素中のヒ素の酸化状態は+5です。

Q: ヒ素のより一般的な形態は何ですか?


A:一般的なヒ素の形態は三酸化ヒ素または酸化ヒ素（III）で、酸化状態＋3のヒ素を含んでいます。

Q: ラットにおける五酸化ヒ素のLD50は?


A: ラットにおける五酸化ヒ素のLD50は8mg/kgです。

Q:五酸化ヒ素が湿るとどうなりますか?


A:五酸化ヒ素は水に濡れるとヒ酸に変化し、金属を腐食する性質があります。

Q: 三酸化ヒ素の化学式は?


A: 三酸化ヒ素の化学式はAs2O3です。

Q: 酸化ヒ素とは何ですか?


A: 酸化ヒ素は三酸化ヒ素の別名で、より一般的なヒ素の形です。ヒ素の酸化状態は+3です。


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