Arsine

Ej att förväxla med arcsine eller ursine .
Arsine
Arsine
Arsine-3D-balls.png
Arsine-3D-vdW.png
Namn
IUPAC-namn


Arseniktrihydrid Arsan Trihydridoarsenik
Andra namn



Arseniureterat väte, Arsenhydrid, Vätearsenid Arsenikhydrid
Identifierare
3D-modell ( JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.029.151 Edit this at Wikidata
EG-nummer
  • 232-066-3
599
KEGG
RTECS-nummer
  • CG6475000
UNII
FN-nummer 2188
  • InChI=1S/AsH3/h1H3  check Y
    Nyckel: RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N  check Y
  • InChI=1/AsH3/h1H3
    Nyckel: RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYAH
  • [AsH3]
Egenskaper
ASH 3
Molar massa   77,9454 g/mol
Utseende Färglös gas
Odör Svag, vitlöksliknande
Densitet    4,93 g/L, gas; 1,640 g/ml (−64 °C)
Smältpunkt −111,2 °C (−168,2 °F; 162,0 K)
Kokpunkt −62,5 °C (−80,5 °F; 210,7 K)
  
   0,2 g/100 ml (20 °C) 0,07 g/100 ml (25 °C)
Löslighet löslig i kloroform , bensen
Ångtryck   14,9 atm
Konjugerad syra Arsonium
Strukturera
Trigonal pyramidal
  0,20 D
Termokemi

Std molär entropi ( S ⦵ 298 )
  223 J⋅K −1 ⋅mol −1

Std formationsentalpi ( Δ f H ⦵ 298 )
  +66,4 kJ/mol
Faror
Arbetssäkerhet och hälsa (OHS/OSH):
Huvudsakliga faror
 Explosivt, brandfarligt, potentiellt yrkesmässigt cancerframkallande
GHS- märkning :
GHS02: FlammableGHS06: ToxicGHS08: Health hazardGHS09: Environmental hazard
Fara
H220 , H330 , H373 , H410
P210 , P260 , P271 , P273 , P284 , P304+P340 , P310 , P314 , P320 , P377 , P381 , P391 , P403 , P403+P233 , P50153 , P50153
NFPA 704 (branddiamant)
4
4
2
Flampunkt −62 °C (−80 °F; 211 K)
Explosiva gränser 5,1–78 %
Dödlig dos eller koncentration (LD, LC):
LD 50 ( mediandos )
  2,5 mg/kg (intravenöst)
  •    120 ppm (råtta, 10 min)
  •    77 ppm (mus, 10 min)
  •    201 ppm (kanin, 10 min)
  •    108 ppm (hund, 10 min)
  •    250 ppm (människa, 30 min)
  •    300 ppm (människa, 5 min)
  •    25 ppm (människa, 30 min)
NIOSH (USA:s hälsoexponeringsgränser):
PEL (tillåtet)
   TWA 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 )
REL (rekommenderas)
  C 0,002 mg/m 3 [15 minuter]
IDLH (Omedelbar fara)
  3 ppm
Besläktade föreningar
Besläktade hydrider
Ammoniak ; fosfin ; stibin ; vismutin
Kompletterande datasida
Arsine (datasida)
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
☒  N ( vad är check☒ Y N ?)

Arsin ( IUPAC -namn: arsane ) är en oorganisk förening med formeln As H 3 . Denna brandfarliga, pyrofora och mycket giftiga pniktogenhydridgas är en av de enklaste föreningarna av arsenik . Trots dess dödlighet finner den vissa tillämpningar inom halvledarindustrin och för syntes av organiska arterseniska föreningar . Termen arsin används vanligtvis för att beskriva en klass av organoarseniska föreningar med formeln AsH 3−x R x , där R = aryl eller alkyl . Till exempel hänvisas till As(C6H5 ) 3 , kallad trifenylarsin , som "en arsin " .

Generella egenskaper

  I sitt standardtillstånd är arsin en färglös gas som är tätare än luft som är lätt löslig i vatten (20 % vid 20 °C) och även i många organiska lösningsmedel . [ Citat behövs ] Medan arsin i sig är luktfritt, på grund av dess oxidation med luft, är det möjligt att lukta en lätt vitlök eller fiskliknande doft när föreningen är närvarande över 0,5 ppm . Denna förening är kinetiskt stabil: vid rumstemperatur sönderdelas den endast långsamt. Vid temperaturer på ca. 230 °C, nedbrytningen till arsenik och väte är tillräckligt snabb för att ligga till grund för Marsh-testet (se nedan). I likhet med stibin är nedbrytningen av arsin autokatalytisk, eftersom arseniken som frigörs under reaktionen fungerar som en katalysator för samma reaktion. Flera andra faktorer, såsom fuktighet , närvaro av ljus och vissa katalysatorer (nämligen aluminiumoxid ) underlättar nedbrytningshastigheten.

AsH 3 är en pyramidformad molekyl med H–As–H-vinklar på 91,8° och tre ekvivalenta As–H-bindningar, var och en på 1,519 Å längd.

Upptäckt och syntes

AsH3 framställs i allmänhet genom reaktion av As3 + -källor med H - ekvivalenter .

4 AsCl 3 + 3 NaBH 4 → 4 AsH 3 + 3 NaCl + 3 BCl 3

Som rapporterats 1775 reducerade Carl Scheele arsenik(III)oxid med zink i närvaro av syra. Denna reaktion är ett förspel till Marsh-testet , som beskrivs nedan.

Alternativt reagerar källor för As 3− med protoniska reagenser för att även producera denna gas. Zinkarsenid och natriumarsenid är lämpliga prekursorer:

Zn 3 As 2 + 6 H + → 2 AsH 3 + 3 Zn 2+
Na 3 As + 3 HBr → AsH 3 + 3 NaBr

Reaktioner

Förståelsen av de kemiska egenskaperna hos AsH 3 är väl utvecklad och kan förutses baserat på ett genomsnitt av beteendet hos pnictogen- motsvarigheter, såsom PH 3 och SbH 3 .

Termisk nedbrytning

Typiskt för en tung hydrid (t.ex. SbH3 . , H2Te , SnH4 ), är AsH3 instabil med avseende på dess grundämnen Med andra ord är AsH 3 stabil kinetiskt men inte termodynamiskt.

2 AsH3 → 3 H2 + 2 As

Denna sönderdelningsreaktion är grunden för Marsh-testet som beskrivs nedan, vilket detekterar den elementära As.

Oxidation

Om man fortsätter analogin med SbH 3 oxideras AsH 3 lätt av koncentrerad O 2 eller den utspädda O 2 -koncentrationen i luft:

2 AsH 3 + 3 O 2 → As 2 O 3 + 3 H 2 O

Arsin kommer att reagera våldsamt i närvaro av starka oxidationsmedel, såsom kaliumpermanganat , natriumhypoklorit eller salpetersyra .

Prekursor till metalliska derivat

AsH 3 används som en prekursor till metallkomplex av "naken" (eller "nästan naken") As. Illustrativt är dimanganspecien [(C5H5 ) Mn(CO) 2 ] 2AsH , varvid Mn2ASH- kärnan är plan .

Gutzeit test

Ett karakteristiskt test för arsenik involverar reaktionen av AsH 3 med Ag + , kallat Gutzeit-testet för arsenik. Även om detta test har blivit föråldrat inom analytisk kemi , illustrerar de underliggande reaktionerna ytterligare affiniteten hos AsH 3 för "mjuka" metallkatjoner. I Gutzeit-testet genereras AsH3 genom reduktion av vattenhaltiga arsenikföreningar, typiskt arseniter , med Zn i närvaro av H2SO4 . Den utvecklade gasformiga AsH 3 exponeras sedan för AgNO 3 antingen som pulver eller som en lösning. Med fast AgNO 3 reagerar AsH 3 för att producera gult Ag 4 AsNO 3 , medan AsH 3 reagerar med en lösning av AgNO 3 för att ge svart Ag 3 As.

Syra-bas-reaktioner

As-H-bindningens sura egenskaper utnyttjas ofta. Således kan AsH 3 deprotoneras:

AsH3 + NaNH2 → NaAsH2 + NH3 _

Vid reaktion med aluminiumtrialkylerna ger AsH3 den trimera [R2AlAsH2 ] 3 , där R = (CH3 ) 3C . Denna reaktion är relevant för den mekanism genom vilken GaAs bildas från AsH3 ( se nedan ) .

AsH 3 anses allmänt vara icke-basiskt, men det kan protoneras av supersyror för att ge isolerbara salter av de tetraedriska arterna [AsH 4 ] + .

Reaktion med halogenföreningar

Reaktioner av arsin med halogener ( fluor och klor ) eller några av deras föreningar, såsom kvävetriklorid , är extremt farliga och kan resultera i explosioner.

Catenation

I motsats till beteendet hos PH 3 bildar inte AsH 3 stabila kedjor, även om diarsin (eller diarsan) H 2 As-ASH 2 och till och med triarsan H 2 As-As(H)-AsH 2 har upptäckts. Diarsinet är instabilt över -100 °C.

Ansökningar

Mikroelektroniktillämpningar

AsH 3 används vid syntes av halvledande material relaterade till mikroelektronik och halvledarlasrar . Relaterat till fosfor är arsenik en n-dopant för kisel och germanium. Ännu viktigare är att AsH 3 används för att göra halvledaren GaAs genom kemisk ångavsättning (CVD) vid 700–900 °C:

Ga(CH3 ) 3 + AsH3 → GaAs + 3 CH4

För mikroelektroniska tillämpningar kan arsin tillhandahållas via en subatmosfärisk gaskälla. I denna typ av gasförpackning adsorberas arsinet på en fast mikroporös adsorbent inuti en gascylinder. Denna metod gör att gasen kan lagras utan tryck, vilket avsevärt minskar risken för arsingasläckage från cylindern. Med denna apparat erhålls arsin genom att applicera vakuum på gasflaskans ventilutlopp. För halvledartillverkning är denna metod möjlig, eftersom processer som jonimplantation arbetar under högvakuum.

Kemiskt krig

Sedan före andra världskriget föreslogs AsH 3 som ett möjligt kemiskt krigsvapen. Gasen är färglös, nästan luktfri och 2,5 gånger tätare än luft, vilket krävs för en täckande effekt som eftersträvas i kemisk krigföring. Den är också dödlig i koncentrationer som är mycket lägre än de som krävs för att lukta dess vitlöksliknande doft. Trots dessa egenskaper användes arsin aldrig officiellt som ett vapen, på grund av dess höga brandfarlighet och dess lägre effektivitet jämfört med det icke brandfarliga alternativet fosgen . Å andra sidan har flera organiska föreningar baserade på arsin, såsom lewisit (β-klorovinyldiklorarsin), adamsit (difenylaminklorarsin), Clark 1 ( difenylklorarsin ) och Clark 2 ( difenylcyanoarsin ) utvecklats effektivt för användning i kemisk krigföring.

Rättsmedicin och Marsh-testet

AsH 3 är också välkänt inom kriminalteknik eftersom det är en kemisk mellanprodukt vid upptäckt av arsenikförgiftning. Det gamla (men extremt känsliga) Marsh-testet genererar AsH 3 i närvaro av arsenik. Denna procedur, publicerad 1836 av James Marsh , är baserad på behandling av ett As-innehållande prov av ett offers kropp (vanligtvis maginnehållet) med As-fri zink och utspädd svavelsyra : om provet innehåller arsenik kommer gasformigt arsin att bildas. Gasen sveps in i ett glasrör och sönderdelas genom uppvärmning runt 250–300 °C. Närvaron av As indikeras av bildandet av en avlagring i den uppvärmda delen av utrustningen. Å andra sidan indikerar utseendet av en svart spegelavlagring i den svala delen av utrustningen närvaron av antimon (den mycket instabila SbH 3 sönderdelas även vid låga temperaturer).

Marsh-testet användes flitigt i slutet av 1800-talet och början av 1900-talet; Nuförtiden används mer sofistikerade tekniker som atomspektroskopi , induktivt kopplad plasma och röntgenfluorescensanalys inom det rättsmedicinska området. Även om neutronaktiveringsanalys användes för att detektera spårnivåer av arsenik i mitten av 1900-talet, har den sedan dess fallit ur bruk i modern kriminalteknik.

Toxikologi

För toxikologin för andra arsenikföreningar, se Arsenik , Arseniktrioxid och arsenikförgiftning .

Arsinets toxicitet skiljer sig från den hos andra arsenikföreningar. Den huvudsakliga exponeringsvägen är genom inandning, även om förgiftning efter hudkontakt också har beskrivits. Arsin angriper hemoglobin i de röda blodkropparna , vilket gör att de förstörs av kroppen.

De första tecknen på exponering, som kan ta flera timmar att bli uppenbara, är huvudvärk , yrsel och illamående , följt av symtom på hemolytisk anemi (höga nivåer av okonjugerat bilirubin ), hemoglobinuri och nefropati . I svåra fall kan skadorna på njurarna vara långvariga.

Exponering för arsinkoncentrationer på 250 ppm är snabbt dödlig: koncentrationer på 25–30 ppm är dödliga under 30 minuters exponering, och koncentrationer på 10 ppm kan vara dödliga vid längre exponeringstider. Symtom på förgiftning uppträder efter exponering för koncentrationer på 0,5 ppm. Det finns lite information om den kroniska toxiciteten av arsin, även om det är rimligt att anta att, i likhet med andra arsenikföreningar, en långvarig exponering kan leda till arsenikos . [ citat behövs ]

Arsin kan orsaka lunginflammation på två olika sätt, antingen "det omfattande ödemet i det akuta stadiet kan bli diffust infiltrerat med polymorfonukleära leukocyter, och ödemet kan ändras till omringat av leukocyter, deras epitel degenereras, deras väggar infiltreras och varje bronkiol i mitten av en litet fokus eller knöl av pneumonisk konsolidering", och i det andra fallet "är de involverade områdena praktiskt taget alltid de främre spetsarna av mitt- och övre loberna, medan de bakre delarna av dessa lober och hela de nedre loberna uppvisar en luftinnehållande och emfysematöst tillstånd, ibland med lätt trängsel, ibland med ingen." vilket kan leda till döden.

Lunginflammation bildas

Det är klassificerat som ett extremt farligt ämne i USA enligt definitionen i avsnitt 302 i US Emergency Planning and Community Right-to-Know Act (42 USC 11002), och är föremål för strikta rapporteringskrav från anläggningar som producerar, lagrar, eller använda den i betydande mängder.

Yrkesmässiga exponeringsgränser

Land Begränsa
Argentina Bekräftat cancerframkallande hos människor
Australien   TWA 0,05 ppm (0,16 mg/m 3 )
Belgien   TWA 0,05 ppm (0,16 mg/m 3 )
Bulgarien Bekräftat cancerframkallande hos människor
British Columbia, Kanada   TWA 0,005 ppm (0,02 mg/m 3 )
Colombia Bekräftat cancerframkallande hos människor
Danmark   TWA 0,01 ppm (0,03 mg/m 3 )
Egypten   TWA 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 )
Frankrike
  •   VME 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 )
  •   VLE 0,2 ppm (0,8 mg/m 3 )
Ungern TWA 0,2 mg/m 3 STEL 0,8 mg/m 3
Japan
  •   Yrkesmässig exponeringsgräns 0,01 ppm (0,032 mg/m 3 )
  •   Kontinuerlig 0,1 ppm (0,32 mg/m 3 )
Jordanien Bekräftat cancerframkallande hos människor
Mexiko   TWA 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 )
Nederländerna MAC-TCG 0,2 mg/m 3
Nya Zeeland   TWA 0,05 ppm (0,16 mg/m 3 )
Norge   TWA 0,003 ppm (0,01 mg/m 3 )
Filippinerna   TWA 0,05 ppm (0,16 mg/m 3 )
Polen TWA 0,2 mg/m 3 STEL 0,6 mg/m 3
Ryssland STEL 0,1 mg/m 3
Singapore Bekräftat cancerframkallande hos människor
Sydkorea   TWA 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 )
Sverige   TWA 0,02 ppm (0,05 mg/m 3 )
Schweiz   MAK-vecka 0,05 ppm (0,16 mg/m 3 )
Thailand   TWA 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 )
Kalkon   TWA 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 )
Storbritannien   TWA 0,05 ppm (0,16 mg/m 3 )
Förenta staterna   0,05 ppm (0,2 mg/m 3 )
Vietnam Bekräftat cancerframkallande hos människor

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Arsine&oldid=1122229209 "