Арсин

Арси́н (мышьяковистый водород, арсенид водорода) — вещество с формулой AsH₃ (правильнее H₃As), химическое соединение мышьяка и водорода. Является аналогом аммиака NH₃. При нормальных условиях — крайне токсичный бесцветный газ. Абсолютно химически чистый арсин запаха не имеет, но ввиду неустойчивости продукты его окисления придают арсину раздражающий слизистые чесночный запах. Открыт шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле в 1775 году.

Арсин
Общие
Систематическое наименование	арсин
Традиционные названия	мышьяковистый водород
Хим. формула	AsH3
Физические свойства
Состояние	бесцветный газ
Молярная масса	77,95 г/моль
Плотность	4,93 г/л, газ; 1,640 г/мл (−64 °C)
Энергия ионизации	9,89 ± 0,01 эВ
Термические свойства
Температура
• плавления	−117 °C
• кипения	−62,5 °C
Пределы взрываемости	5,1 ± 0,1 об.%
Энтальпия
• образования	+66,4 кДж/моль
Давление пара	14,9 ± 0,1 атм
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

Молекула арсина имеет форму тригональной пирамиды с атомом мышьяка в вершине. Низкое значение дипольного момента, которое составляет 0,20D, 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.

ПолучениеПравить

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:

$\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{3}}\mathsf{A}\mathsf{s}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{A}\mathsf{s}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{O}\mathsf{H}$${\mathsf {Na_{3}As+3H_{2}O\rightarrow AsH_{3}\uparrow +3NaOH}}$ 

$\mathsf{A}{\mathsf{s}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{Z}\mathsf{n}\mathsf{+}\mathsf{6}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{s}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{Z}\mathsf{n}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {As_{2}O_{3}+6Zn+6H_{2}SO_{4}\rightarrow 2AsH_{3}\uparrow +6ZnSO_{4}+3H_{2}O}}$ 

Химические свойстваПравить

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

$\mathsf{A}\mathsf{s}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{A}\mathsf{g}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{6}\mathsf{A}\mathsf{g}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{A}\mathsf{s}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{H}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{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{2}\mathsf{A}\mathsf{s}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{s}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}$${\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:

$\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{s}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{A}{\mathsf{s}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\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:

$\mathsf{A}\mathsf{s}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{A}\mathsf{s}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}$${\mathsf {AsH_{3}+3Cl_{2}\rightarrow AsCl_{3}+3HCl}}$ 

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

• С серой реагирует:

$\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{s}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{S}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{s}$${\mathsf {2AsH_{3}+3S\rightarrow 3H_{2}S+2As}}$ 

• Реагирует с концентрированной соляной кислотой c выделением водорода:

$\mathsf{A}\mathsf{s}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{A}\mathsf{s}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{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{A}\mathsf{s}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{A}\mathsf{s}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}$${\mathsf {AsH_{3}+NaNH_{2}\rightarrow NaAsH_{2}+NH_{3}}}$ 

• При нагревании арсина с металлами образуются арсениды.

Органические арсиныПравить

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

$\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{s}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{Z}\mathsf{n}\mathsf{(}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{s}\mathsf{(}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{Z}\mathsf{n}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{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 свойстваПравить

ТоксичностьПравить

 

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.

ПрименениеПравить

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

См. такжеПравить

• Диарсин

ЛитератураПравить

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1 (Абл-Дар). — 623 с.

СсылкиПравить

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

Арсениды

AsH3

He

LiAs Li3As

Be

B

C

N

O

F

Ne

Na3As

Mg3As2 MgAs4

AlAs

Si

P

S

Cl

Ar

KAs K3As

Ca3As2

Sc

Ti

V

Cr

MnAs Mn2As

FeAs

CoAs

NiAs

Cu3As Cu5As2

Zn

GaAs

GeAs GeAs2

As

Se

Br

Kr

RbAs Rb3As

Sr

YAs

Zr

NbAs Nb3As NbAs2 Nb7As4 Nb5As3 Nb4As3

MoAs2

Tc

RuAs RuAs2

RhAs RhAs3

Pd2As Pd5As Pd3As PdAs2 Pd5As2

AgAs Ag3As

Cd3As2 CdAs2

InAs

SnAs Sn4As3

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba3As2

Hf

Ta

WAs2

Re3As7

OsAs2

Ir

PtAs2

Au

Hg99As Hg3As2

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Cn

Nh

Fl

Mc

Lv

Ts

Og

↓

La

Ce

PrAs PrAs2 Pr4As3

NdAs NdAs2

Pm

SmAs

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

Ac

Th

Pa

U

NpAs NpAs2

PuAs

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr