Arsen kommt in mehreren Modifikationen vor: Graues α-Arsen ist die bei Raumtemperatur stabile, metallisch glänzende Form. Es ist relativ spröde und wird beim längeren Kontakt an der Luft schwarz. α-Arsen leitet den elektrischen Strom. Gelbes β-Arsen, die nichtmetallische Modifikation, erhält man, wenn man α-Arsen rasch auf 228 °C erhitzt oder Arsendampf rasch mit flüssiger Luft abkühlt. Diese Modifikation ist in Schwefelkohlenstoff leicht löslich. Unterhalb von −70 °C scheiden sich aus der Lösung gelbe, durchsichtige Kristalle aus, die knoblauchartig riechen. Schwarzes, amorphes Arsen entsteht beim Abkühlen von Arsendampf an 100 bis 200 °C warmen Flächen. Es geht oberhalb von 270 °C wieder in α-Arsen über. Beide nichtmetallische Modifikationen leiten den elektrischen Strom nicht.

Graues Arsen ist an trockener Luft beständig, oxidiert aber an feuchter Luft. Beim Erhitzen in reinem Sauerstoff erhält man weißes Arsen(III)-oxid. Arsenpulver verbrennt an der Luft bei 180 °C mit bläulicher Flamme ebenfalls zu Arsen(III)-oxid:

4 As  +  3 O₂   2 As₂O₃      ΔH_R = −1315 kJ/mol  
  
Mit konzentrierter Salpetersäure entsteht unter Stickoxid-Freisetzung Arsensäure. Mit verdünnter Salpetersäure oder mit konzentrierter Schwefelsäure erhält man die Arsenige Säure, die nur in wässriger Lösung beständig ist:  
  
2 As  +  3 H₂SO₄   2 H₃AsO₃  +  3 SO₂   
  
Arsen(III)-oxid ist ein weißes Salz, das früher unter dem Namen „Arsenik“ bekannt war. Damit wurden früher zahlreiche Morde an hochstehenden Persönlichkeiten begangen. Ein Nachweis war erst möglich, seit James Marsh (1794–1846) um 1836 eine Probe zum Nachweis der Arsenverbindungen im Blut entwickelt hatte.

Die Marsh-Probe zum Arsen-Nachweis darf nur mit geeigneter Schutzausrüstung und in einem gut ziehenden und geeigneten Abzug durchgeführt werden, da der entstehende Arsenwasserstoff extrem toxisch ist: In ein Reagenzglas mit Seitenrohr werden drei Granalien arsenfreies Zink und die zu prüfende Substanz oder zum Vergleichstest wenig Arsen(III)-oxid gegeben. Das Seitenrohr ist mit einem verjüngten und danach gebogenen Glasrohr mit Rückschlagsicherung verbunden. Die Verjüngung wird mit der leuchtenden Brennerflamme vorsichtig erwärmt.

Nun tropft man arsenfreie 10%ige Salzsäure auf die Mischung. Dabei wandelt sich der aus dem Zink und der Salzsäure entstehende Wasserstoff mit Arsen(III)-oxid in gasförmigen Arsenwasserstoff um:

As₂O₃  +  6 Zn  +  12 HCl     2 AsH₃  +  6 ZnCl₂  +  3 H₂O

Nach der Verjüngung scheidet sich Arsen im Glasrohr ab. Man kann aber auch auf die erwärmte Verjüngung verzichten. Der Arsenwasserstoff lässt sich zusammen mit dem ausströmenden Wasserstoff nach negativer Knallgasprobe an der Düse entzünden. Dabei entsteht eine fahlblaue Flamme, weil sich der Arsenwasserstoff in der Flamme zersetzt:

4 AsH₃ + 3 O₂     4 As  +  6 H₂O

Eine in die Flamme gehaltene, kalte Porzellanschale beschlägt sich mit einer grauschwarz glänzenden Abscheidung aus Arsen. Die Probe ist extrem empfindlich, es kann ein Zehnmillionstel Gramm Arsen nachgewiesen werden. Antimonsalze können eine ähnliche Abscheidung verursachen. Auf den schwarzen Beschlag wird daher eine ammoniakalische Wasserstoffperoxid-Lösung getropft: Wenn sich der Beschlag sofort löst, ist Arsen nachgewiesen. Antimon löst sich dagegen nur schlecht.

Arsen gilt als wahrscheinliches Ultraspurenelement beim Menschen. In bestimmten Meerestieren wie Muscheln oder Garnelen ist es besonders angereichert. Bei der Aufnahme der organischen Arsenverbindungen aus diesen Lebewesen in winzigen Mengen besteht kaum Vergiftungsgefahr, da diese den Körper über die Nieren ohne nennenswerten Abbau wieder verlassen. Analog zum Phosphor wird die Toxizität des metallischen α-Arsens nicht so hoch eingestuft wie die des nichtmetallischen gelben Arsens. Das gelbe Arsen geht an der Luft relativ leicht in das metallische Arsen über.  

Anorganische Arsenverbindungen sind sehr toxisch, beim Verschlucken und Einatmen besteht Lebensgefahr, sie können auch Krebs erzeugen. Besonders gefährlich ist das Gas Arsenwasserstoff, das noch toxischer als Cyanwasserstoff ist. Arsenverbindungen wie Arsen(III)-oxid mit der Oxidationsstufe +3 werden allgemein toxischer eingestuft als Arsen(V)-oxid mit der Oxidationsstufe +5. Die löslichen Arsenverbindungen wie Arsensäure werden überwiegend im Verdauungstrakt oder über die Lungen beim Einatmen von Stäuben aufgenommen. Über das Blut verteilt sich das Gift in Leber und Nieren, später auch in Milz und Lunge. Langfristig wird Arsen in der Haut, in den Haaren und Nägeln angereichert. Arsenverbindungen stören biochemische Prozesse in der DNA oder im Energie- oder Transportstoffwechsel. Bei einer akuten Vergiftung kommt es vor allem zu wässrigen Durchfällen, aber auch zu Übelkeit, Krämpfen, Erbrechen bis hin zu Nieren- und Kreislaufversagen. Bei der chronischen Vergiftung treten vor allem Schädigungen der Schleimhäute und der Atemwege in den Vordergrund. Auf der Haut bilden sich helle Flecken (Hyperkeratosen), auf den Fingernägeln weiße Streifen (Mees-Streifen).

Ein berüchtigtes Mordgift war das in Italien um 1690 durch die neapolitanische Giftmischerin Teofania di Adamo produzierte „Aqua Tofana“, dem zuerst zahlreiche Ehemänner und später auch hochstehende Persönlichkeiten und sogar Päpste zum Opfer fielen. Nur sechs oder sieben Tropfen des geruch- und geschmacklosen „Wassers“ im Tee oder Wein verursachten den Tod nach einigen Tagen. Das Wasser konnte als kosmetisches Mittel getarnt in ganz Europa in kleinen Fläschchen unter der Bezeichnung „Manna des heiligen Nikolaus von Bari“ in Neapel bestellt werden. Die genaue Zusammensetzung der klaren Flüssigkeit ist bis heute nicht genau bekannt. Wahrscheinlich enthielt sie nicht Arsen(III)-oxid, sondern die etwas weniger toxische, aber viel besser wasserlösliche Arsensäure oder auch das gut wasserlösliche und stark toxische Natriumarsenit. Enthalten waren auch typische Mittel für kosmetische Augentropfen wie Antimonsalze und ein Tollkirschen-Extrakt. Die Herstellerin wurde nach einem aufwändigen Sondereinsatz der damaligen Polizei gefasst und öffentlich hingerichtet. Zahlreiche Prozesse in ganz Europa folgten, um die Anwender des erworbenen Giftes zu verurteilen.

Heute sind Arsen-Verbindungen für Giftmorde nicht mehr interessant, da Arsenspuren seit 1836 relativ leicht nachgewiesen werden können. Während früher die langsam fortschreitende Vergiftung bis zum Tod nicht mehr gestoppt werden konnte, existieren heute Therapiemöglichkeiten. Das erste Gegengift bei Arsenvergiftungen entwickelte der deutsche Chemiker Robert Wilhelm Bunsen (1811–1899) im Jahr 1834 mit dem Antidot Eisen(III)-oxidhydroxid FeO(OH), das ja bekanntlich beim Rosten von Eisen entsteht. Das Eisensalz vermag Arsenverbindungen zu elementarem Arsen reduzieren. Dieses ist kaum wasserlöslich und wird vom Körper während der Verdauung bis zur Ausscheidung nicht vollständig aufgenommen. Heute steht als Antidot die Dimercaptopropansulfonsäure (DMPS) zur Verfügung. Sie bindet die Arsen-Ionen direkt bei den Stoffwechselprozessen, wo die Arsen-Ionen Enzyme blockieren.

Häufigkeit   selten
 
Arsen kommt in elementarer Form in der Natur nur in geringen Mengen als Gediegen Arsen vor. Die beiden bekanntesten Erze sind die Arsensulfide Realgar und Auripigment. Der dem Realgar ähnliche Lorándit ist ein Arsen-Thallium-Mineral. Es gibt zahlreiche weitere Minerale, die aus Arsensulfiden aufgebaut sind, zum Beispiel Arsenopyrit, Cobaltit, Nickelin, Proustit, Skutterudit und Tennantit. Darüber hinaus existieren Erze, die Arsen-Legierungen enthalten, zum Beispiel der Löllingit. Die Hauptvorkommen der Arsenerze befinden sich in Russland, China, Schweden und Mexiko.

 

Arsenverbindungen wie Realgar oder Auripigment waren schon in der Antike bekannt. Die erstmalige Herstellung des Elements gelang Albertus Magnus um 1250. Er erhitzte das Mineral Auripigment zusammen mit Seife, wobei er durch eine Reduktion metallisches Arsen gewann. Anfangs benannte man das metallische Arsen und deren Oxide oder Sulfide mit dem Namen „Arsenik“. Der Name Arsen für das metallische Element ist erst seit dem 19. Jahrhundert gebräuchlich. Das chemische Symbol As wurde 1814 von J.J. Berzelius vorgeschlagen.

In der Alchemie beachtete man das Arsen vor allem wegen seiner Fähigkeit, das Kupfer weiß zu färben, weshalb man glaubte, es könne ein silberähnliches Metall erzeugt werden. Aus diesem Grunde vermuteten die Alchemisten eine Verwandtschaft zu Schwefel und Quecksilber. In Wirklichkeit stellten die Alchemisten jedoch eine Arsen-Kupfer-Legierung her.   

Die Herstellung erfolgt durch das Erhitzen des Arsenopyrits unter Luftabschluss bei 700 °C, wobei elementares Arsen entsteht:  

Das dabei entstehende, gasförmige Arsen wird in gekühlten Vorlagen aus Ton aufgefangen und kondensiert. Die verbleibenden Arsenrückstände im Eisensulfid werden durch Rösten an der Luft zu Arsen(III)-oxid umgewandelt, das sich in den Röstgasen befindet. Durch eine Reduktion mit Aktivkohle bei 700 bis 800 °C erhält man wieder metallisches Arsen. Ein Großteil an Arsen(III)-oxid fällt bei der Bleiherstellung, zum Beispiel beim Rösten von Bleiglanz an. Das Anfallen von Arsen(III)-oxid als Nebenprodukt bei der Metallherstellung aus Erzen stellt heute die wichtigste Arsenquelle für die Industrie dar.