ARSINE: STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN, NOMENKLATUR UND VERWENDUNG - CHEMIE - 2025

Das Arsin oder Arsin ist ein farbloses und geruchloses Gas, obwohl es bei Kontakt mit Luft einen Geruch von leichtem Knoblauch und Fisch bekommt. Der Begriff Arsin wird nicht nur zur Bezeichnung der Verbindung AsH _{3 verwendet} , sondern auch zur Beschreibung eines Satzes organischer Arsen (As) -Verbindungen der Formel AsH _3-x R _x .

In der Formel steht R für Alkyl- oder Arylverbindungen. Beispielsweise ist die als Triphenylarsin bezeichnete Verbindung As (C ₆ H ₅ ) ₃ als Arsin bekannt.

Arsinmolekül. Quelle: Ben Mills, aus Wikimedia Commons.

In der anorganischen Chemie gibt es jedoch nur ein Arsin: AsH ₃ (oberes Bild). Die violette Kugel repräsentiert das Arsenatom und die weißen die Wasserstoffatome. Obwohl nicht gezeigt, befindet sich über dem Arsen ein Paar freier Elektronen (··).

Die toxische Wirkung von Arsin erfolgt hauptsächlich durch Inhalation, da es die Alveolarwand überquert und ins Blut gelangt. Dort bewirkt es eine Hämolyse der Erythrozyten, wobei Hämoglobin freigesetzt wird, das die Nierentubuli schädigt und zu einer Nierenfunktionsstörung führt.

Struktur von Arsin

Struktur von AsH3 mit Bindungswinkel und Länge. Quelle: Benjah-bmm27 über Wikipedia

Wie in den beiden oberen Bildern zu sehen ist, hat AsH ₃ eine Pyramidenstruktur. Das As-Atom befindet sich in der Mitte der Pyramide, während sich die drei Hs in jedem ihrer Eckpunkte befinden. Die chemische Hybridisierung von As muss normalerweise sp ^{3 sein} , um diese Geometrie anzunehmen.

Das Bild zeigt, dass die As-H-Bindungen eine Länge von 1,519 Å haben und die drei H durch einen Winkel von 91,8 ° voneinander getrennt sind. Dieser Winkel unterscheidet sich erheblich von 107 ° für das Ammoniakmolekül NH ₃ , was auf eine Annäherung zwischen dem H hinweist.

Einige Chemiker argumentieren, dass dies auf den Unterschied der Atomradien zwischen N und As zurückzuführen ist.

Als kleinstes N sind die H näher beieinander und erhöhen ihre elektrostatischen Abstoßungen, die dazu neigen, sie zu vertreiben. In der Zwischenzeit ist das As größer, so dass die Hs weiter voneinander entfernt sind und die Abstoßungen zwischen ihnen geringer sind, sodass sie dazu neigen, sich weniger zu trennen.

Eigenschaften

Namen

-Arsine oder Arsan

-Arsenhydrid

-Arsen-Trihydrid

-Wasserstoffarsenid

Molekulargewicht

77,946 g / mol.

Physische Beschreibung

Farbloses Gas.

Geruch

Es ist geruchlos, aber in Kontakt mit der Luft riecht es leicht nach Knoblauch und Fisch. Es ist kein reizendes Gas und erzeugt außerdem keine unmittelbaren Symptome. damit die Menschen sich ihrer Anwesenheit nicht bewusst sind.

Siedepunkt

-80,4 ° F bis 760 mmHg (-62,5 ° C).

Schmelzpunkt

-179 ° F (-116 ° C).

Zündpunkt

-62 ° C (-80 ° F, 211 ° K). Leichtentzündliches Gas.

Löslichkeit

In Wasser 28 mg / 100 ml (praktisch unlöslich in Wasser). In Alkohol und Alkali schwer löslich. Löslich in Benzol und Chloroform.

Dichte

4,93 g / l Gas.

Wasserdampfdichte

2,66 bis 2,695 (bezogen auf Luft als 1).

Dampfdruck

11.000 mmHg bei 20 ° C.

Stabilität

Nasses Arsin zersetzt sich bei Lichteinwirkung schnell und lagert glänzendes schwarzes Arsen ab.

Zersetzung

Beim Erhitzen bis zur Zersetzung entsteht hochgiftiger Arsenrauch, der von Wasserstoffgas begleitet wird. Es zersetzt sich bei 300 ° C.

Verdampfungswärme

26,69 kJ / mol.

Standard-Bildungsenthalpie

+ 66,4 kJ / mol.

Nomenklatur

Im vorherigen Abschnitt wurden andere akzeptierte Namen für Arsin erwähnt. Da es sich um ein binäres Hydrid zwischen Arsen und Wasserstoff handelt, kann es nach systematischen, Stamm- und traditionellen Nomenklaturen benannt werden.

In der systematischen Nomenklatur zählen sie die Anzahl der Wasserstoffatome. So, Ihr Name wird: tri Arsenhydrid.

Sein Name gemäß der Bestandsnomenklatur ist sehr ähnlich, fügt jedoch seine Ladung mit römischen Ziffern in Klammern hinzu: Arsen (III) -hydrid .

Und in Bezug auf die traditionelle Nomenklatur heißt sie arsina oder arsano.

Es kann auch als Arsenwasserstoff bezeichnet werden; Dies ist jedoch nicht ganz richtig, da dies die Annahme implizieren würde, dass Arsen elektronegativer als Wasserstoff ist und als As ^3– an der Bindung beteiligt ist .

Anwendungen

Halbleitermaterialien

Arsin wird zur Herstellung von Halbleitermaterialien verwendet, die in der Mikroelektronik und in Festkörperlasern verwendet werden. Es wird als Dotierstoff für Silizium und Germanium verwendet. Arsin wird bei der Herstellung des GaAs-Halbleiters verwendet.

Das verwendete Verfahren ist die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) bei 700 - 900 ºC gemäß der folgenden Reaktion:

Ga (CH ₃ ) ₃ + AsH ₃ => GaAs + 3CH ₄

Chemische Waffen

Arsine ist ein tödliches Gas, daher wurde es für den Einsatz in der chemischen Kriegsführung gedacht. Aufgrund seiner hohen Entflammbarkeit und seiner geringeren Wirksamkeit im Vergleich zu anderen weniger brennbaren Verbindungen wurde es jedoch nie offiziell als chemische Waffe eingesetzt.

Es wurde jedoch gezeigt, dass einige von Arsin abgeleitete organische Verbindungen, die viel stabiler sind, in der chemischen Kriegsführung von Nutzen sind, beispielsweise Lewisit (β-Chlorovinyldichlorarsin).

Liganden

Arsin ist ein Gas, das sich an der Luft entzündet, aber seine stabileren organischen Derivate, beispielsweise AsR ₃ (R = Alkyl- oder Arylgruppen), werden als Bindemittel in der Metallkoordinationschemie verwendet.

Da (C ₆ H ₅ ) ein weiches Bindemittel ist und daher üblicherweise in Metallkomplexe eingebaut wird, die Zentralatome mit niedrigen Oxidationsstufen (weiche Kationen) aufweisen.

Toxische Wirkungen

Seine Toxizität ist derart, dass es bei einer Konzentration in der Luft von 250 ppm sofort tödlich ist. Es kann während einer 30-minütigen Exposition bei einer Inhalationsluftkonzentration von 25 - 50 ppm tödlich sein.

Der größte Teil der toxischen Wirkung von Arsin erfolgt durch Einatmen. Es ist in der Lage, die Alveolarwand zu überqueren und ins Blut zu gelangen, wo es seine toxische Wirkung ausübt, die auf Erythrozyten und die Nierenfunktion ausgeübt wird.

Eine Arsinvergiftung äußert sich in Bewusstseinsstörungen, Schock, Hämaturie, Gelbsucht und Nierenversagen.

Wirkung auf Erythrozyten und Hämoglobin

Arsin hat mehrere Wirkungen, die auf die Wand der roten Blutkörperchen und auf das Hämoglobin ausgeübt werden. Sie fördert die Freisetzung der Hämgruppe aus Hämoglobin. Arsin ist ein indirektes hämolytisches Mittel, das die Wirkung der Katalase hemmt.

Dies führt zur Anreicherung von Wasserstoffperoxid (H ₂ O ₂ ), wodurch die Erythrozytenmembran reißt. Andererseits führt Arsin zu einer Abnahme der intrazellulären Konzentration von reduziertem Glutathion (GSH), was zur Zerstörung der Erythrozytenmembran beiträgt.

Massive Hämolyse ist tödlich und äußert sich in einer Verringerung der Blutkonzentration von Hämoglobin und Hämatokrit. erhöhte Serumkonzentration von Hämoglobin und Bilirubin; und Hämaturie.

Nierenversagen resultiert aus der bei Autopsien beobachteten Ausfällung von Hämoglobin in Form von Zylindern in den Nierentubuli. In vitro wurden jedoch auch Hinweise auf eine direkte toxische Wirkung von Arsin auf Nierenzelllinien in Kultur gefunden.

Verweise

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