Interested Article - Арсин

Арси́н ( мышьяко́вистый водоро́д , арсени́д водоро́да ) — вещество с формулой AsH ₃ (правильнее H ₃ As), химическое соединение мышьяка и водорода . Является аналогом аммиака NH ₃ . При нормальных условиях — крайне токсичный бесцветный газ. Абсолютно химически чистый арсин запаха не имеет, но ввиду неустойчивости продукты его окисления придают арсину раздражающий чесночный запах . Открыт шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле в 1775 году .

Молекула арсина имеет форму тригональной пирамиды с атомом мышьяка в вершине, углы HAsH 92,08°, длина связи As—H 0,1511 нм . Низкое значение дипольного момента, которое составляет 0,20 Д , свидетельствует, что связь в молекуле арсина близка к неполярной и арсин практически не проявляет электронодонорные свойства. Так, ион AsH ₄ ⁺ , в отличие от его аналога иона аммония NH ₄ ⁺ и даже фосфония PH ₄ ⁺ , неустойчив и был обнаружен лишь спектроскопически при пониженной температуре.

Получение

В промышленности получают гидролизом арсенидов металлов ( Mg , Zn и др.) кислотами или восстановлением соединений мышьяка водородом, взаимодействием галогенидов мышьяка с Li[AlH 4 ] , Na[BH 4 ] или другими гидридами, например:

{\mathsf {Na_{3}As+3H_{2}O\rightarrow AsH_{3}\uparrow +3NaOH}}

{\mathsf {Na_{3}As+3H_{2}O\rightarrow AsH_{3}\uparrow +3NaOH}}

{\mathsf {As_{2}O_{3}+6Zn+6H_{2}SO_{4}\rightarrow 2AsH_{3}\uparrow +6ZnSO_{4}+3H_{2}O}}

{\mathsf {As_{2}O_{3}+6Zn+6H_{2}SO_{4}\rightarrow 2AsH_{3}\uparrow +6ZnSO_{4}+3H_{2}O}}

Физические свойства

Температура плавления −117 °C, кипения −62,5 °C. Энтальпия плавления 1,2 кДж/моль, испарения 16,7 кДж/моль. При нормальных условиях — бесцветный газ с плотностью 3,5 г/л. Плотность в жидком состоянии 1,766 г/см ³ при −111,8 °C, 1,64 г/см ³ при −64,3 °C. При нормальных условиях теплоёмкость C 0
p 38,7 Дж/(моль·К), энтальпия образования 66,4 кДж/моль. Энтропия S 0
298 223,0 Дж/(моль·К) .

Растворимость при 25 °C: в воде 0,28 мл/мл, в ацетоне 9,3 мл/мл, в хлороформе 10,9 мл/мл, в нитробензоле 11,72 мл/мл, в вазелиновом масле 22,7 мл/мл .

Химические свойства

Арсин проявляет сильные восстановительные свойства, например, из раствора нитрата серебра он осаждает металлическое серебро :

{\mathsf {AsH_{3}+6AgNO_{3}+3H_{2}O\rightarrow 6Ag\downarrow +As(OH)_{3}+6HNO_{3}}}

{\mathsf {AsH_{3}+6AgNO_{3}+3H_{2}O\rightarrow 6Ag\downarrow +As(OH)_{3}+6HNO_{3}}}

Арсин сравнительно нестоек и медленно разлагается даже при комнатной температуре на водород и элементарный мышьяк, при температуре 500 °C — мгновенно:

{\mathsf {2AsH_{3}\rightarrow 2As+3H_{2}}}

{\mathsf {2AsH_{3}\rightarrow 2As+3H_{2}}}

При пропускании AsH ₃ через нагретую, наполненную водородом стеклянную трубку, металлический мышьяк отлагается на стенках трубки в виде черно-бурого зеркала. На этом свойстве арсина основана высокочувствительная качественная реакция на мышьяк — проба Марша .

Не самовоспламеняется на воздухе и в кислороде при комнатной температуре, но при нагревании на воздухе до 200 °C сгорает:

{\mathsf {2AsH_{3}+3O_{2}\rightarrow As_{2}O_{3}+3H_{2}O}}

{\mathsf {2AsH_{3}+3O_{2}\rightarrow As_{2}O_{3}+3H_{2}O}}

В хлоре самовоспламеняется даже при −196 ^о С, с замещением водорода на хлор и выделением хлоро водорода :

{\mathsf {AsH_{3}+3Cl_{2}\rightarrow AsCl_{3}+3HCl}}

{\mathsf {AsH_{3}+3Cl_{2}\rightarrow AsCl_{3}+3HCl}}

·

С бромом и иодом реагирует таким же образом, давая соответствующие галогениды.

С серой реагирует:

{\mathsf {2AsH_{3}+3S\rightarrow 3H_{2}S+2As}}

{\mathsf {2AsH_{3}+3S\rightarrow 3H_{2}S+2As}}

Реагирует с концентрированной соляной кислотой c выделением водорода:

{\mathsf {AsH_{3}+3HCl\rightarrow AsCl_{3}+3H_{2}}}

{\mathsf {AsH_{3}+3HCl\rightarrow AsCl_{3}+3H_{2}}}

Реагирует с растворами щелочных металлов в жидком аммиаке , проявляя кислотные свойства и образуя мышьяковистые производные, аналогичные амидам щелочных металлов:

{\mathsf {AsH_{3}+NaNH_{2}\rightarrow NaAsH_{2}+NH_{3}}}

{\mathsf {AsH_{3}+NaNH_{2}\rightarrow NaAsH_{2}+NH_{3}}}

При нагревании арсина с металлами образуются арсениды.

Органические арсины

При взаимодействии хлорида мышьяка AsCl ₃ с диметилцинком образуются соответствующие органические производные арсина, например, триметиларсин:

{\mathsf {2AsCl_{3}+3Zn(CH_{3})_{2}\rightarrow 2As(CH_{3})_{3}+3ZnCl_{2}}}

{\mathsf {2AsCl_{3}+3Zn(CH_{3})_{2}\rightarrow 2As(CH_{3})_{3}+3ZnCl_{2}}}

Это ядовитые жидкости с отвратительным запахом, проявляющие свойства ненасыщенных соединений.

Биологические свойства

Токсичность

Чрезвычайно ядовит. Среди соединений мышьяка наиболее токсичен; сильнее некоторых органических ядов . По токсичности сравним со станнаном и стибином . ПДК 0,0003 мг/л. Оказывает кроверазрушающее действие. Канцерогенен: При длительном и частом воздействии на организм может вызвать злокачественные новообразования.

Применение

Арсин применяется для легирования полупроводниковых материалов мышьяком и для получения мышьяка высокой чистоты.

См. также

Диарсин

Примечания

↑ Горбунов А. И., Стороженко П. А. Мышьяка гидрид // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц . — М. : Большая Российская энциклопедия , 1992. — Т. 3: Меди — Полимерные. — С. 158—159. — 639 с. — 48 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8 .
↑
(англ.) — CRC Press , 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5

Литература

Горбунов А. И., Стороженко П. А. Мышьяка гидрид // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц . — М. : Большая Российская энциклопедия , 1992. — Т. 3: Меди — Полимерные. — С. 158—159. — 639 с. — 48 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8 .