Arzin

Arzin
Imena
	IUPAC imes Arzenov trihidrid; Arzan; Trihidroarzin
	Druga imena Arzinov hidrogen,; Arzinov hidrid,; hidrogen arzinid
Identifikatorji
Številka CAS	7784-42-1;
3D model (JSmol)	Interaktivna slika;
ChemSpider	22408;
ECHA InfoCard	100.029.151
EC število	232-066-3;
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID3023760 ;
	InChI InChI=1S/AsH3/h1H3 Key: RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N; InChI=1/AsH3/h1H3 Key: RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYAH;
	SMILES [AsH3];
Lastnosti
Kemijska formula	AsH3
Molska 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 v vodi	0.07 g/100 ml (25 °C)
Struktura
Oblika molekule	trikotna piramidna
Dipolni moment	0.20 D
Termokemija
Standardna molarna; entropija So298	223 kJ.K−1.mol−1
Std tvorbena; entalpija (ΔfH⦵298)	+66.4 kJ/mol
Nevarnosti
EU klasifikacija (DSD) (zastarelo)	Very flammable (F+); Highly toxic (T+); Harmful (Xn); Dangerous for the environment (N)
R-stavki (zastarelo)	R12, R26, R50/53
S-stavki (zastarelo)	(S1/2), (S9), S16, S28, (S33), S36/37, (S45), S60, (S61)
NFPA 704 (diamant ognja)	4 4 2
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).
	Sklici infopolja

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 AsH_3-xR_x, kjer je R aril ali arkil. Primer As(C₆H₅)₃, imenovan tripenilarzin, je naveden kot "arzinski".

Splošne lastnosti

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

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

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

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 As²⁻ reagirajo s protonskimi reagenti, ki tudi proizvajajo ta plin:^[5]

Zn₃As₂ + 6H⁻ → 2AsH₃ + 3Zn²⁺

Na₃As + 3HBr → AsH₃ + 3NaBr

Reakcije

Naše razumevanje kemijske lastnosti AsH₃ je dobro razvito in se lahko predvideva na osnovi povprečnega obnašanja PH₃ in SbH₃>.

Termični razpad

Tipično za težke hidride (npr. SbH₃, TeH₂, SnH₄), je AsH₃ nestabilen glede na njihove elemente. Z drugimi besedami, AsH₃ je kinetično stabilen, vendar ne termodinamično.

AsH₃ → 3H₂ + 2As

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

Oksidacija

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

2AsH₃ + 3O₂ → As₂O₃ + 3H₂O

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

Predhodnik kovinskih derivatov

AsH₃ se uporablja kot predhodnik kovinskih kompleksov "golega" (ali "skoraj golega") As. Ponazoritveno je bimanganova vrsta [(C₅H₅)Mn(CO)₂]₂AsH, pri čemer je Mn₂As jedro ravninsko.^[6]

Gutzeitov preizkus

Značilni preizkus za arzen vključuje reakcijo AsH₃ z Ag⁺ skupino, 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 AgAs₃.

Kislinsko-bazne reakcije

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

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

Povezanost

V nasprotju s poznavanjem PH₃, AsH₃ ne tvori stabilne verige, čeprav so bili odkriti H₂−As−AsH₂, H₂As−AsH₂ in celo H₂As−As(H)−AsH₂. Diarzin je nestabilen nad −100 °C.

Uporaba

Uporaba v mikroelektroniki

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 + 3CH₄

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

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

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

Antimonov(III) hidrid

Viri

↑ ^1,0 ^1,1 Holleman, A. F.; in sod. (2001). Inorganic Chemistry (1 izd.). San Diego [etc.] : Academic Press ; Berlin ; New York : De Gruyter, cop. COBISS 24318981. ISBN 0-12-352651-5.
↑ »Medical Management Guidelines for Arsine (AsH₃)«. Agency for Toxic Substances & Disease Registry. Arhivirano iz prvotnega spletišča dne 24. januarja 2012. Pridobljeno 13. maja 2013.
↑ ^3,0 ^3,1 ^3,2 Institut National de Recherche et de Sécurité (2000). »Fiche toxicologique nº 53: Trihydrure d'arsenic« (PDF). Arhivirano iz prvotnega spletišča (PDF) dne 26. novembra 2006. Pridobljeno 6. septembra 2006. {{navedi revijo}}: Sklic magazine potrebuje|magazine= (pomoč)
↑ 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.
↑ "Arsine" in Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd ed., G. Brauer (ed.), Academic Press, 1963, NY, Vol. 1. p. 493.
↑ 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.
↑ King, E. J. (1959) Qualitative Analysis and Electrolytic Solutions Harcourt, Brace, and World; New York
↑ 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.
↑ 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.
↑ Suchard, Jeffrey R. (Marec 2006). »CBRNE — Arsenicals, Arsine«. EMedicine. Pridobljeno 5. septembra 2006.

Zunanje povezave

Ta članek o kemiji je škrbina. Pomagajte Wikipediji in ga razširite.

[Holleman-1] 1,0 ^1,1 Holleman, A. F.; in sod. (2001). Inorganic Chemistry (1 izd.). San Diego [etc.] : Academic Press ; Berlin ; New York : De Gruyter, cop. COBISS 24318981. ISBN 0-12-352651-5.

[2] »Medical Management Guidelines for Arsine (AsH₃)«. Agency for Toxic Substances & Disease Registry. Arhivirano iz prvotnega spletišča dne 24. januarja 2012. Pridobljeno 13. maja 2013.

[INRS-3] 3,0 ^3,1 ^3,2 Institut National de Recherche et de Sécurité (2000). »Fiche toxicologique nº 53: Trihydrure d'arsenic« (PDF). Arhivirano iz prvotnega spletišča (PDF) dne 26. novembra 2006. Pridobljeno 6. septembra 2006. {{navedi revijo}}: Sklic magazine potrebuje|magazine= (pomoč)

[Bellama-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.

[Herrmann-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.

[King-7] King, E. J. (1959) Qualitative Analysis and Electrolytic Solutions Harcourt, Brace, and World; New York

[Atwood-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.

[Minkwitz-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.

[Suchard-10] Suchard, Jeffrey R. (Marec 2006). »CBRNE — Arsenicals, Arsine«. EMedicine. Pridobljeno 5. septembra 2006.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]