Стиби́н ( сурьмя́нистый водоро́д ) — неорганическое бинарное химическое соединение сурьмы с водородом , очень ядовитый легковоспламеняющийся газ , имеющий чесночный запах. Химическая формула H₃Sb. Гомологичен арсину , фосфину и аммиаку , по химическим и токсикологическим свойствам схож с арсином.

История получения/изучения

Стибин по химическим свойствам очень похож на арсин — это было обнаружено с помощью пробы Марша . Этот тест определяет количество арсина, получаемое в присутствии мышьяка . Процедура разработана около 1836 года Джеймсом Маршем . Газ заметен в стеклянной трубке и разлагается посредством нагрева до температуры 250—300 °C. Присутствие мышьяка было указано по образованию осадка в нагретой части. Образование чёрного налёта (так называемого «сурьмянистого зеркала») на стекле в прохладной части оборудования указывает на присутствие сурьмы.

В 1837 году Льюис Томсон и Пфафф независимо обнаружили стибин. Однако его свойства долгое время оставались слабо изученными, поскольку лабораторная приборная база того времени не соответствовала изучаемому предмету. Только в 1876 году Фрэнсис Джонс протестировал несколько методов синтеза, а в 1901 году Альфредом Стоком было определено большинство свойств стибина.

Свойства

Физические

• Стандартная энергия Гиббса ${\displaystyle \Delta _{f}G_{g}^{0}}$ составляет 148 кДж/моль
• Стандартная энтропия образования ${\displaystyle S_{g}^{0}}$ составляет 233 Дж/(моль·K)

Химические

Бесцветный легковоспламеняющийся газ с неприятным запахом. Сильный восстановитель , ядовит.

Химические свойства H ₃ Sb схожи с арсином. Реагирует с растворами солей тяжёлых непереходных элементов ( Ag ⁺ , Pb ²⁺ ). Типичная для тяжёлых соединений с водородом (например, AsH ₃ , H ₂ Te , SnH ₄ ) неустойчивость связей между составляющими элементами так же подойдёт под определение стибина.

Стибин медленно разлагается на сурьму и водород уже при комнатной температуре, зато быстро при температуре 200 °C. Процесс идёт с большей лёгкостью, чем в случае разложения арсина. ^:414

${\displaystyle {\mathsf {2H_{3}Sb{\xrightarrow {(200^{o}C)}}3H_{2}+2Sb}}}$

Образует катион стибония H ₄ Sb ⁺ (Аналог аммония ) Разложение происходит с помощью автокатализа , которое может быть взрывоопасным:

Стибин легко окисляется кислородом O ₂ или даже воздухом до Sb ₂ O ₃ :

${\displaystyle {\mathsf {2H_{3}Sb+3O_{2}\longrightarrow Sb_{2}O_{3}+3H_{2}O}}}$

Стибин может быть . В данном случае выделяется аммиак и :

${\displaystyle {\mathsf {H_{3}Sb+NaNH_{2}\longrightarrow NaH_{2}Sb+NH_{3}}}}$

Получение

Получают стибин в виде нестабильного газа действием атомарного водорода на соединения сурьмы или при действии кислот на антимониды магния , цинка .

Получается при воздействии на атомарным водородом:

${\displaystyle {\mathsf {Sb(OH)_{3}+6H\longrightarrow H_{3}Sb+3H_{2}O}}}$

Так же существует возможность реакции антимонида магния с избытком разбавленной соляной кислоты . Получается стибин и хлорид магния :

${\displaystyle {\mathsf {Mg_{3}Sb_{2}+6HCl\longrightarrow 2H_{3}Sb+3MgCl_{2}}}}$

Кроме того, содержащие Sb ⁻³ соединения реагируют с протонными реагентами (даже с водой):

${\displaystyle {\mathsf {Na_{3}Sb+3H_{2}O\longrightarrow H_{3}Sb+3NaOH}}}$

Оба метода получения имеют недостаток, заключающейся в том, что в результате реакций газообразный стибин получается в смеси с водородом . При охлаждении газа до уровня ниже −17 °C этот недостаток может быть устранён, потому что стибин конденсируется при такой температуре.

Методом, который позволяет избежать такго недостатка, является последовательная реакция катиона Sb ³⁺ с веществами, содержащими формальный анион H ⁻ с образованием Sb ⁻³ и H ⁺

${\displaystyle {\mathsf {4Sb_{2}O_{3}+6LiAlH_{4}\longrightarrow 8H_{3}Sb+3Li_{2}O+3Al_{2}O_{3}}}}$

Или, как правило, получают гидрированием хлорида сурьмы (III) с использованием борогидрида натрия в эфирных растворителях :

${\displaystyle {\mathsf {4SbCl_{3}+3NaBH_{4}\longrightarrow 4H_{3}Sb+3NaCl+3BCl_{3}}}}$

Также в водной среде:

${\displaystyle {\mathsf {SbCl_{3}+3NaBH_{4}\longrightarrow H_{3}Sb+3NaCl+3BH_{3}}}}$

Применение

Стибин используется в полупроводниковой промышленности с добавкой небольших количеств сурьмы с использованием процесса химического осаждения паров (ССЗ). Так же сообщается, что стибин используется как фумигант , но его нестабильность и быстрая выветриваемость контрастирует с более традиционным фумигантом PH ₃ .

Опасность применения

Стибин высокотоксичен: ЛД ₅₀ от 100 мг/кг у мышей. По механизму действия и опасности для человека аналогичен арсину . К счастью, стибин настолько неустойчив, что он редко встречается за пределами лабораторий.

Токсикологические свойства

Отличается по токсичности от других соединений сурьмы, но аналогичен арсину . Стибин связывается с гемоглобином красных кровяных клеток, заставляя их разрушаться. В большинстве случаев отравление стибином не схоже с арсиновым, хотя исследования на животных показывают, что их токсичность эквивалентна. Первые признаки воздействия, которые могут появиться через несколько часов, очевидны:

• головные боли,
• головокружение и тошнота , а затем симптомы гемолитической анемии (высокий уровень неконъюгированного билирубина ),
• гемоглобинурия ,
• нефропатия .

См. также

• Сурьма
• Арсин
• Фосфин
• Висмутин
• Высокотоксичные вещества

Примечания