Арсин

Арсин
Общие
Систематическое наименование	арсин
Традиционные названия	мышьяковистый водород
Хим. формула	AsH3
Физические свойства
Состояние	бесцветный газ
Молярная масса	77,95 г/моль
Плотность	3,5 г/л, газ; 1,640 г/см3 (−64,3 °C)[1]
Энергия ионизации	9,89 ± 0,01 эВ[2][3]
Термические свойства
Температура
• плавления	−117 °C[1]
• кипения	−62,5[1] °C
Пределы взрываемости	5,1 ± 0,1 об.%[2]
Энтальпия
• образования	+66,4[1] кДж/моль
Давление пара	14,9 ± 0,1 атм[2]
Химические свойства
Растворимость
• в воде	0,07 г/100 мл
Структура
Дипольный момент	0,20 Д
Классификация
Рег. номер CAS	7784-42-1
PubChem	23969
Рег. номер EINECS	232-066-3
SMILES	[AsH3]
InChI	InChI=1S/AsH3/h1H3 RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N
RTECS	CG6475000
ChEBI	47217
Номер ООН	2188
ChemSpider	22408
Безопасность
Предельная концентрация	0,0003 мг/л
ЛД50	120 ppm (крыса, 10 минут)
Токсичность	Чрезвычайно ядовит, СДЯВ
Фразы риска (R)	R26
Фразы безопасности (S)	S20/21, S28, S36/37
Краткие характер. опасности (H)	H301, H332
Меры предостор. (P)	P261, P301+P310, P321, P304+P340, P405, P501
Сигнальное слово	ОПАСНО!
Пиктограммы СГС
NFPA 704	4 4 2
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Арси́н (мышьяко́вистый водоро́д, арсени́д водоро́да) — вещество с формулой AsH₃ (правильнее H₃As), химическое соединение мышьяка и водорода. Является аналогом аммиака NH₃, фосфина PH₃ и стибина H₃Sb. При нормальных условиях — крайне токсичный горючий бесцветный газ. Сгорает с образованием оксида мышьяка. Абсолютно химически чистый арсин запаха не имеет, но ввиду неустойчивости продукты его окисления придают арсину раздражающий чесночный запах^[1]. 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^[1]. 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 арсония AsH₄⁺, в отличие от его аналога иона аммония NH₄⁺ и даже фосфония PH₄⁺, неустойчив и был обнаружен лишь спектроскопически при пониженной температуре.

Не путать с орсином (5-метилрезорцином), являющимся органическим веществом, производным толуола, а также с натуральным красителем орсейлем и орсеином, получаемым из орсейля.

Получение

В промышленности получают гидролизом арсенидов металлов (Mg, Zn и др.) кислотами или восстановлением соединений мышьяка водородом, взаимодействием галогенидов мышьяка с Li[AlH₄], Na[BH₄] или другими гидридами, например:

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

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

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/см³ при −111,8 °C, 1,64 г/см³ при −64,3 °C. При нормальных условиях теплоёмкость C0
p 38,7 Дж/(моль·К), энтальпия образования 66,4 кДж/моль. Энтропия S0
298 223,0 Дж/(моль·К)^[1].

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^[1].

Химические свойства

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

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

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

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

При пропускании AsH₃ 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:

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

• В хлоре самовоспламеняется даже при −196^оС, с замещением водорода на хлор и выделением хлороводорода:

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

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

• С серой реагирует:

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

• Реагирует с концентрированной соляной кислотой c выделением водорода:

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

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

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

• При нагревании арсина с металлами образуются арсениды.

Органические арсины

При взаимодействии хлорида мышьяка AsCl₃ с диметилцинком образуются соответствующие органические производные арсина, например, триметиларсин:

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

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

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.

Ссылки

• Арсины // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907. Статья Колотова С. С.

Эта страница в последний раз была отредактирована 4 января 2024 в 14:59.