Arzin

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Skoči na: navigacija, iskanje
Arzin
Arzin
Arsine-3D-balls.png
Arsine-3D-vdW.png
IUPAC-ime Arzenov trihidrid
Arzan
Trihidroarzin
Druga imena Arzinov hidrogen,
Arzinov hidrid,
hidrogen arzinid
Identifikatorji
Številka CAS 7784-42-1
EINECS število 232-066-3
SMILES
InChI
ChemSpider 22408
Lastnosti
Molekulska formula AsH3
Molekulska masa 77.95 g/mol
Videz brezbarvni plin
Gostota 4.93 g/l, gas; 1.640 g/mL (−64 °C)
Tališče

−117 °C (157 K)

Vrelišče

−62.5 °C (210 K)

Topnost (voda) 0.07 g/100 ml (25 °C)
Struktura
Oblika molekule trikotna piramidna
Dipolni moment 0.20 D
Termokemija
Standardna tvorbena
entalpija
ΔfHo298
+66.4 kJ/mol
Standardna molarna
entropija
So298
223 kJ.K−1.mol−1
Nevarnosti
EU klasifikacija Very flammable (F+)
Highly toxic (T+)
Harmful (Xn)
Dangerous for the environment (N)
NFPA 704
NFPA 704.svg
4
4
2
 
R-stavki R12, R26, R50/53
S-stavki (S1/2), (S9), S16, S28, (S33), S36/37, (S45), S60, (S61)
Plamenišče vnetljiv plin
Sorodne snovi
Sorodno hidridi Amonijak; Fosfin; Stibin; Bizmutin
Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za
material v standardnem stanju (pri 25 °C, 100 kPa)

Arzin je anorganska spojina s formulo AsH3. Ta gorljiv, samovnetljiv in zelo strupen plin je eden od najpreprostejših spojin arzenov.[1] Kljub smrtonosnosti, se najde v uporabi v industriji polprevodnikov in za sintezo organsko-arzenovih spojin. Izraz arzin se običajno uporablja za opis vrste organsko-arzenovih spojin s formulo AsH3−xRx, kjer je R = aril ali arkil. Primer As(C6H5)3, imenovan tripenilarzin, je naveden kot "arzinski".

Splošne lastnosti[uredi | uredi kodo]

V svojem normalnem stanju je arzin brezbarven, gostejši od zraka, je rahlo topen v vodi (20% pri 20 °C) in prav tako v številnih organskih topilih.[navedi vir] Ker je sam arzin brez vonja[navedi vir], je zaradi oksidacije v zraku možen rahel vonj po česnu ali ribi, ko je spojina prisotna približno nad 0,5 ppm.[2] Splošno velja, da je ta spojina stabilna, saj se pri sobni temperaturi zgolj počasi razgradi. Pri temperaturah približno 230 °C je razpad na arzen in vodik hiter. Precej dejavnikov, kot so vlaga, prisotnost svetlobe in nekateri katalizatorji (in sicer aluminij) olajšajo stopnjo razpadanja.[3]

AsH3 je piramidasta molekula z H–As–H s kotom 91.8° in s tremi enakovrednimi As-H vezmi, vsak z dolžino 1,519 Å.

Odkritje in sinteza[uredi | uredi kodo]

AsH3 se običajno pripravi z reakcijo virov As3+ in z ekvivalenti H.[4]

4 AsCl3 + 3 NaBH4 → 4 AsH3 + 3 NaCl + 3 BCl3

Kot so poročali leta 1775, Carl Scheele zniža arzenov(III) oksid s cinkom v prisotnosti s kislino. To je uvod v Marshov preizkus, opisan v nadaljevanju.

Druga možnost je, viri As3− reagirajo s protonskimi reagenti, ki tudi proizvajajo ta plin:[5]

Zn3As2 + 6 H+ → 2 AsH3 + 3 Zn2+
Na3As + 3 HBr → AsH3 + 3 NaBr

Reakcije[uredi | uredi kodo]

Naše razumevanje kemijske lastnosti AsH3 je dobro razvita in se lahko predvidena na osnovi povprečnega obnašanja PH3 in SbH3.

Termični razpad[uredi | uredi kodo]

Tipično za težke hidride (npr. SbH3, H2Te, SnH4), je AsH3 nestabilen glede na njihove elemente. Z drugimi besedami, AsH3 je kinetično stabilen, vendar ne termodinamično.

2 AsH3 → 3 H2 + 2 As

Ta razpadajoča reakcija je osnova za Marshov preizkus, opisan v nadaljevanju, ki zazna kovinski As.

Oksidacija[uredi | uredi kodo]

Nadaljevanje analogije s SbH3, AsH3 zlahka oksidira v koncentriranem O2 ali rahlo razredčeni koncentraciji O2 v zraku:

2 AsH3 + 3 O2 → As2O3 + 3 H2O

Arzin bo burno reagiral v prisotnosti močnih oksidantov, kot so kalijev permanganat, natrijev hipoklorit ali dušikova kislina.[3]

Predhodnik kovinskih derivatov[uredi | uredi kodo]

AsH3 se uporablja kot predhodnik kovinskih kompleksov "golega" (ali "skoraj golega") As. Ponazoritveno je bimanganova vrsta [(C5H5)Mn(CO)2]2AsH, pri čemer je Mn2AsH jedro ravninsko.[6]

Gutzeitov preizkus[uredi | uredi kodo]

Značilni preizkus za arzen vključuje reakcijo AsH3 z Ag+, ki se imenuje Gutzeitov preizkus za arzen.[7] Čeprav je ta preizkus postal zastarel v analitični kemiji, osnovna reakcija nadalje ponazarja pripadnost AsH3 na "mehke" kovinske katione. Pri Gutzeitovem preizkusu AsH3 nastane z redukcijo vodnih arzenovih spojin, običajno arzeniti z Zn v prisotnosti H2SO4. Sproščeni plinasti AsH3 je nato izpostavljen AgNO3 bodisi v obliki praška ali v obliki raztopine. S trdno snovjo AgNO3, AsH3 reagira na proizvedeni rumeni Ag4AsNO3, medtem ko AsH3 reagira z raztopino AgNO3, da dobimo črne Ag3As.

Kislinsko-bazne reakcije[uredi | uredi kodo]

Kisle lastnosti vezi As–H se pogosto izkoriščajo. Tako lahko AsH3 deprotoniramo:

AsH3 + NaNH2 → NaAsH2 + NH3

Po reakciji z aluminijevim tri-alkilom, AsH3 daje trojni [R2AlAsH2]3, kjer je R = (CH3)3C.[8] Ta reakcija se nanaša na mehanizem, s katerem GaAs tvori iz AsH3 (glej spodaj).

AsH3 splošno velja za nebazično, vendar se lahko protonira s superkislinami, ki da posamezne soli tetraedrskim vrstam [AsH4]+.[9]

Reakcija s halogenskimi spojinami[uredi | uredi kodo]

Reakcije arzina s halogeni (fluor in klor) ali z nekaterimi njihovimi spojinami, kot je dušikov triklorid, so izredno nevarni in lahko povzročijo eksplozijo.

Povezanost[uredi | uredi kodo]

V nasprotju z vedenjem o PH3, AsH3 ne tvori stabilne verige, čeprav so bili odkriti H2As–AsH2 in celo H2As–As(H)–AsH2. Diarzin je nestabilen nad −100 °C.

Uporaba[uredi | uredi kodo]

Uporaba v mikroelektroniki[uredi | uredi kodo]

AsH3 se uporablja pri sintezi polprevodniških materialov, povezanih z mikroelektroniko in z laserji trdnih snovi. V zvezi s fosforjem je arzen n-dopantom za silicij in germanij.[3] Še pomembneje je, da se AsH3 uporablja za izdelavo polprevodniških GaAs za kemično parno nanašanje (CVD) pri 700-900 °C:

Ga(CH3)3 + AsH3 → GaAs + 3 CH4

Za uporabo v mikroelektroniki se lahko arzin oskrbuje preko vira bazičnega atmosferskega plina. Pri tej vrsti paketa plinov, arzin adsorbira na trden mikroporozen adsorbent znotraj jeklenke. Ta metoda omogoča, da se hrani brez pritiska, kar znatno zmanjša tveganje puščanja arzin plina iz jeklenke. S to napravo se arzin pridobi z vakuumom na izhodnem ventilu plinske jeklenke. Za proizvodnjo polprevodnikov je ta metoda praktična, saj ti postopki običajno delujejo pod visokim vakuumom.

Kemična bojna sredstva[uredi | uredi kodo]

Že pred 2. svetovno vojno je bil AsH3 predlagan za možno kemično vojaško orožje. Plin je brez barve, skoraj brez vonja, 2,5-krat gostejši od zraka, kar je potrebno za učinek zadušitve, kar se skuša doseči pri kemičnem vojskovanju. Prav tako je smrtonosen v koncentracijah, ki je daleč nižji od tistih, ki oddaja svoj vonj podoben česnu. Kljub teh lastnosti se arzin ni uradno nikoli uporabljal kot orožje, zaradi visoke vnetljivosti in zaradi manjše učinkovitosti v primerjavi z negorljivo alternativo fosgena. Po drugi strani pa je več organskih spojin, ki temeljijo na arzinu, kot luzit (β-klorovinildikloroarzin), adamsite (difenilaminokloroarzin), Clark I (difenilkloroarzin) in Clark II (difenilcianoarzin) so bili dejansko razviti za kemično vojskovanje.[10]

Forenzična znanost in Marshov preizkus[uredi | uredi kodo]

AsH3 je dobro znan tudi v forenzični znanosti, saj je kemični posrednik pri odkrivanju zastrupitve z arzenom. Star (vendar zelo občutljiv) Marshov preizkus ustvarja AsH3 v prisotnosti arzena.[1]


Glej tudi[uredi | uredi kodo]

Antimonov(III) hidrid

Viri[uredi | uredi kodo]

  1. ^ 1,0 1,1 Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001) Inorganic Chemistry Academic Press: San Diego, ISBN 0-12-352651-5.
  2. ^ "Medical Management Guidelines for Arsine (AsH3)". Agency for Toxic Substances & Disease Registry. 
  3. ^ 3,0 3,1 3,2 Institut National de Recherche et de Sécurité (2000). "Fiche toxicologique nº 53: Trihydrure d'arsenic" (PDF). Pridobljeno dne 2006-09-06. 
  4. ^ Bellama, J. M.; MacDiarmid, A. G. (1968). "Synthesis of the Hydrides of Germanium, Phosphorus, Arsenic, and Antimony by the Solid-Phase Reaction of the Corresponding Oxide with Lithium Aluminum Hydride". Inorganic Chemistry 7 (10): 2070–2. doi:10.1021/ic50068a024. 
  5. ^ "Arsine" in Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd ed., G. Brauer (ed.), Academic Press, 1963, NY, Vol. 1. p. 493.
  6. ^ Herrmann, W. A.; Koumbouris, B.; Schaefer, A.; Zahn, T.; Ziegler, M. L. (1985). "Generation and Complex Stabilization of Arsinidene and Diarsine Fragments by Metal-Induced Degradation of Monoarsine". Chemische Berichte 118 (6): 2472–88. doi:10.1002/cber.19851180624. 
  7. ^ King, E. J. (1959) Qualitative Analysis and Electrolytic Solutions Harcourt, Brace, and World; New York
  8. ^ Atwood, D. A.; Cowley, A. H.; Harris, P. R.; Jones, R. A.; Koschmieder, S. U.; Nunn, C. M.; Atwood, J. L.; Bott, S. G. (1993). "Cyclic Trimeric Hydroxy, Amido, Phosphido, and Arsenido Derivatives of aluminum and gallium. X-ray Structures of [tert-Bu2Ga(m-OH)]3 and [tert-Bu2Ga(m-NH2)]3". Organometallics 12: 24–29. doi:10.1021/om00025a010. 
  9. ^ R. Minkwitz, R.; Kornath, A.; Sawodny, W.; Härtner, H. (1994). "Über die Darstellung der Pnikogenoniumsalze AsH4+SbF6, AsH4+AsF6, SbH4+SbF6". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie 620 (4): 753–756. doi:10.1002/zaac.19946200429. 
  10. ^ Suchard, Jeffrey R. (marec 2006). "CBRNE — Arsenicals, Arsine". EMedicine. Pridobljeno dne 2006-09-05. 

Zunanje povezave[uredi | uredi kodo]