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No confundir con arcoseno .
Arsina
Arsina
Arsine-3D-balls.png
Arsine-3D-vdW.png
Nombres
Nombres IUPAC
Trihidruro de arsénico
Arsane
Trihydridoarsenic
Otros nombres
Hidrógeno Arseniuretted,
hidruro arsenioso,
hidrógeno arseniuro de
arsénico hidruro
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
CHEBI
CHEMBL
ChemSpider
Tarjeta de información ECHA100.029.151 Edita esto en Wikidata
Número CE
  • 232-066-3
599
KEGG
Número RTECS
  • CG6475000
UNII
un numero2188
  • InChI = 1S / AsH3 / h1H3 chequeY
    Clave: RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N chequeY
  • InChI = 1 / AsH3 / h1H3
    Clave: RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYAH
  • [AsH3]
Propiedades
Ceniza 3
Masa molar77,9454  g / mol
AparienciaGas incoloro
Densidad4,93  g / l, gas; 1.640  g / mL (-64 ° C)
Punto de fusion −111,2 ° C (−168,2 ° F; 162,0 K)
Punto de ebullición −62,5 ° C (−80,5 ° F; 210,7 K)
0,07  g / 100  ml (25 ° C)
Presión de vapor14,9  atmósferas [1]
Ácido conjugadoArsonium
Estructura
Piramidal trigonal
0,20 D 
Termoquímica
223  J⋅K −1 ⋅mol −1
Entalpía estándar de formación (Δ f H ⦵ 298 )
+66,4  kJ / mol
Peligros
Principales peligrosCarcinógeno laboral explosivo, inflamable y potencial [1]
Ficha de datos de seguridadVer: página de datos
Pictogramas GHS
Palabra de señal GHSPeligro
Declaraciones de peligro GHS
H220 , H330 , H373 , H400 , H410
Consejos de prudencia del SGA
P210 , P260 , P271 , P273 , P284 , P304 + 340 , P310 , P314 , P320 , P377 , P381 , P391 , P403 , P403 + 233 , P405 , P501
NFPA 704 (diamante de fuego)
4
4
2
punto de inflamabilidad −62 ° C (−80 ° F; 211 K)
Límites explosivos5,1–78% [1]
Dosis o concentración letal (LD, LC):
LD 50 ( dosis mediana )
2,5  mg / kg (intravenoso) [2]
LC 50 ( concentración media )
  • 120  ppm (rata, 10  min)
  • 77  ppm (ratón, 10  min)
  • 201  ppm (conejo, 10  min)
  • 108  ppm (perro, 10  min) [3]
LC Lo ( más bajo publicado )
  • 250  ppm (humano, 30  min)
  • 300  ppm (humano, 5  min)
  • 25  ppm (humano, 30  min) [3]
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.):
PEL (permitido)
TWA 0,05  ppm (0,2  mg / m 3 ) [1]
REL (recomendado)
C 0,002  mg / m 3 [15 minutos] [1]
IDLH (peligro inmediato)
3  ppm [1]
Compuestos relacionados
Hidruros relacionados
Amoniaco ; fosfina ; estibina ; bismutina
Página de datos complementarios
Estructura y propiedades
Índice de refracción ( n ),
constante dieléctrica (ε r ), etc.

Datos termodinámicos
Comportamiento de fase
sólido-líquido-gas
Datos espectrales
UV , IR , RMN , MS
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒norte verificar  ( ¿qué es   ?)chequeY☒norte
Referencias de Infobox

La arsina ( nombre IUPAC : arsane ) es un compuesto inorgánico con la fórmula As H 3 . Este gas hidruro de pictógeno inflamable, pirofórico y altamente tóxico es uno de los compuestos más simples de arsénico . [4] A pesar de su letalidad, encuentra algunas aplicaciones en la industria de los semiconductores y para la síntesis de compuestos organoarsénicos . El término arsina se usa comúnmente para describir una clase de compuestos organoarsénicos de fórmula AsH 3 − x R x , donde R = ariloo alquilo . Por ejemplo, As (C 6 H 5 ) 3 , llamado trifenilarsina , se conoce como "una arsina".

Propiedades generales [ editar ]

En su estado estándar, la arsina es un gas incoloro, más denso que el aire, que es ligeramente soluble en agua (20% a 20  ° C) y también en muchos disolventes orgánicos . [ cita requerida ] Mientras que la arsina en sí es inodoro, [ cita requerida ] debido a su oxidación por el aire es posible oler un ligero olor a ajo o pescado cuando el compuesto está presente por encima de 0,5 ppm . [5] Este compuesto generalmente se considera estable, ya que a temperatura ambiente se descompone lentamente. A temperaturas de aprox. La descomposición a 230 ° C en arsénico e hidrógeno es rápida. [ cita requerida ] Varios factores, como la humedad , la presencia de luz y ciertos catalizadores (a saber, el aluminio ) facilitan la velocidad de descomposición. [6]

AsH 3 es una molécula piramidal con ángulos H-As-H de 91,8 ° y tres enlaces As-H equivalentes, cada uno de 1,519 Å de longitud. [7]

Descubrimiento y síntesis [ editar ]

El AsH 3 se prepara generalmente mediante la reacción de fuentes de As 3+ con equivalentes de H - . [8]

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

Como se informó en 1775, Carl Scheele redujo el óxido de arsénico (III) con zinc en presencia de ácido. [9] Esta reacción es un preludio de la prueba de Marsh , que se describe a continuación.

Alternativamente, las fuentes de As 3− reaccionan con reactivos protónicos para producir también este gas. El arseniuro de zinc y el arseniuro de sodio son precursores adecuados: [10]

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

Reacciones [ editar ]

La comprensión de las propiedades químicas del AsH 3 está bien desarrollada y se puede anticipar basándose en un promedio del comportamiento de PH 3 y SbH 3 .

Descomposición térmica [ editar ]

Típico para un hidruro pesado (por ejemplo, SbH 3 , H 2 Te, SnH 4 ), AsH 3 es inestable con respecto a sus elementos. En otras palabras, AsH 3 es estable cinéticamente pero no termodinámicamente.

2 AsH 3 → 3 H 2 + 2 Como

Esta reacción de descomposición es la base de la prueba de Marsh que se describe a continuación, que detecta el As elemental.

Oxidación [ editar ]

Continuando la analogía con SBH 3 , ceniza 3 es fácilmente oxidado por O concentrada 2 o la diluida O 2 concentración en el aire:

2 AsH 3 + 3 O 2 → Como 2 O 3 + 3 H 2 O

La arsina reaccionará violentamente en presencia de agentes oxidantes fuertes, como permanganato de potasio , hipoclorito de sodio o ácido nítrico . [6]

Precursor de derivados metálicos [ editar ]

El AsH 3 se utiliza como precursor de complejos metálicos de As "desnudo" (o "casi desnudo"). Es ilustrativa la especie de dimanganeso [(C 5 H 5 ) Mn (CO) 2 ] 2 AsH, en la que el núcleo de Mn 2 AsH es plano. [11]

Prueba de Gutzeit [ editar ]

Una prueba característica de arsénico implica la reacción de AsH 3 con Ag + , llamada prueba de Gutzeit para arsénico. [12] Aunque esta prueba se ha vuelto obsoleta en química analítica , las reacciones subyacentes ilustran aún más la afinidad del AsH 3 por los cationes metálicos "blandos". En la prueba de Gutzeit, el AsH 3 se genera por reducción de compuestos acuosos de arsénico, típicamente arsenitos , con Zn en presencia de H 2 SO 4 . El AsH 3 gaseoso desprendido se expone luego a AgNO 3 como polvo o como solución. Con AgNO 3 sólido , AsH 3reacciona para producir Ag 4 AsNO 3 amarillo , mientras que AsH 3 reacciona con una solución de AgNO 3 para dar Ag 3 As negro .

Reacciones ácido-base [ editar ]

Las propiedades ácidas del enlace As-H a menudo se aprovechan. Por tanto, el AsH 3 puede desprotonarse:

AsH 3 + NaNH 2 → NaAsH 2 + NH 3

Tras la reacción con los trialquilos de aluminio, AsH 3 da el [R 2 AlAsH 2 ] 3 trimérico , donde R = (CH 3 ) 3 C. [13] Esta reacción es relevante para el mecanismo por el cual GaAs se forma a partir de AsH 3 (ver más abajo ).

El AsH 3 generalmente se considera no básico, pero puede ser protonado por superácidos para dar sales aislables de la especie tetraédrica [AsH 4 ] + . [14]

Reacción con compuestos halógenos [ editar ]

Las reacciones de la arsina con los halógenos ( flúor y cloro ) o algunos de sus compuestos, como el tricloruro de nitrógeno , son extremadamente peligrosas y pueden provocar explosiones. [6]

Catenation [ editar ]

A diferencia del comportamiento de PH 3 , AsH 3 no forma cadenas estables, aunque se han detectado H 2 As-AsH 2 e incluso H 2 As-As (H) -AsH 2 . La diarsina es inestable por encima de -100 ° C.

Aplicaciones [ editar ]

Aplicaciones de microelectrónica [ editar ]

El AsH 3 se utiliza en la síntesis de materiales semiconductores relacionados con la microelectrónica y los láseres de estado sólido . Relacionado con el fósforo , el arsénico es un n-dopante para el silicio y el germanio. [6] Más importante aún, el AsH 3 se usa para fabricar el semiconductor GaAs por deposición química de vapor (CVD) a 700–900 ° C:

Ga (CH 3 ) 3 + AsH 3 → GaAs + 3 CH 4

Para aplicaciones microelectrónicas, arsina se puede proporcionar a través de una sub-atmosférica fuente de gas. En este tipo de paquete de gas, la arsina se adsorbe en un adsorbente microporoso sólido dentro de un cilindro de gas. Este método permite almacenar el gas sin presión, lo que reduce significativamente el riesgo de una fuga de gas arsina del cilindro. Con este aparato, la arsina se obtiene aplicando vacío a la salida de la válvula del cilindro de gas. Para la fabricación de semiconductores , este método es factible, ya que procesos como la implantación de iones operan a alto vacío.

Guerra química [ editar ]

Desde antes de la Segunda Guerra Mundial, AsH 3 se propuso como una posible arma de guerra química . El gas es incoloro, casi inodoro y 2,5 veces más denso que el aire, como se requiere para un efecto de manto que se busca en la guerra química. También es letal en concentraciones mucho más bajas que las requeridas para oler su aroma a ajo . A pesar de estas características, la arsina nunca se utilizó oficialmente como arma, debido a su alta inflamabilidad y su menor eficacia en comparación con el fosgeno alternativo no inflamable . Por otro lado, varios compuestos orgánicos a base de arsina, como la lewisita (β-clorovinildicloroarsina), la adamsita(difenilaminacloroarsina), Clark 1 ( difenilcloroarsina ) y Clark 2 ( difenilcianoarsina ) se han desarrollado eficazmente para su uso en la guerra química. [15]

La ciencia forense y la prueba de Marsh [ editar ]

El AsH 3 también es bien conocido en la ciencia forense porque es un producto químico intermedio en la detección de intoxicación por arsénico. La antigua (pero extremadamente sensible) prueba de Marsh genera AsH 3 en presencia de arsénico. [4] Este procedimiento, publicado en 1836 por James Marsh , [16] se basa en tratar una muestra del cuerpo de una víctima que contiene As (típicamente el contenido del estómago) con zinc libre de As y ácido sulfúrico diluido.: si la muestra contiene arsénico, se formará arsina gaseosa. El gas se introduce en un tubo de vidrio y se descompone calentándolo a unos 250–300 ° C. La presencia de As se indica mediante la formación de un depósito en la parte calentada del equipo. Por otro lado, la aparición de un depósito de espejo negro en la parte fría del equipo indica la presencia de antimonio (el SbH 3 altamente inestable se descompone incluso a bajas temperaturas).

La prueba de Marsh fue ampliamente utilizada a finales del siglo XIX y principios del XX; En la actualidad, en el campo forense se emplean técnicas más sofisticadas como la espectroscopia atómica , el plasma acoplado inductivamente y el análisis de fluorescencia de rayos X. Aunque el análisis de activación de neutrones se utilizó para detectar niveles traza de arsénico a mediados del siglo XX, desde entonces ha dejado de utilizarse en la medicina forense moderna.

Toxicología [ editar ]

Para conocer la toxicología de otros compuestos de arsénico, consulte Arsénico , trióxido de arsénico y arsenicosis .

La toxicidad de la arsina es distinta de la de otros compuestos de arsénico. La principal vía de exposición es por inhalación, aunque también se ha descrito intoxicación por contacto con la piel. La arsina ataca la hemoglobina de los glóbulos rojos , lo que hace que el cuerpo los destruya. [17] [18]

Los primeros signos de exposición, que pueden tardar varias horas en manifestarse, son dolores de cabeza , vértigo y náuseas , seguidos de los síntomas de anemia hemolítica (niveles elevados de bilirrubina no conjugada ), hemoglobinuria y nefropatía . En casos graves, el daño a los riñones puede ser duradero. [1]

La exposición a concentraciones de arsina de 250 ppm es rápidamente fatal: concentraciones de 25 a 30 ppm son fatales para una exposición de 30 minutos, y concentraciones de 10 ppm pueden ser fatales en tiempos de exposición más largos. [3] Los síntomas de intoxicación aparecen después de la exposición a concentraciones de 0,5 ppm. Hay poca información sobre la toxicidad crónica de la arsina, aunque es razonable suponer que, al igual que otros compuestos de arsénico, una exposición prolongada podría provocar arsenicosis . [ cita requerida ]

Está clasificada como una sustancia extremadamente peligrosa en los Estados Unidos según se define en la Sección 302 de la Ley de Planificación de Emergencias y Derecho a la Información de la Comunidad de EE. UU. (42 USC 11002), y está sujeta a estrictos requisitos de informes por parte de las instalaciones que producen, almacenan, o utilícelo en cantidades significativas. [19]

Límites de exposición ocupacional [ editar ]

PaísLímite [20]
ArgentinaCarcinógeno humano confirmado
AustraliaTWA 0,05  ppm (0,16 mg / m 3 )
BélgicaTWA 0,05  ppm (0,16 mg / m 3 )
BulgariaCarcinógeno humano confirmado
ColombiaCarcinógeno humano confirmado
DinamarcaTWA 0,01  ppm (0,03 mg / m 3 )
EgiptoTWA 0,05  ppm (0,2 mg / m 3 )
Francia
  • VME 0,05  ppm (0,2 mg / m 3 )
  • VLE 0,2  ppm (0,8 mg / m 3 )
HungríaTWA 0,2 mg / m 3 STEL 0,8 mg / m 3
Japón
  • Límite de exposición ocupacional 0.01  ppm (0.032 mg / m 3 )
  • Continuo 0,1  ppm (0,32 mg / m 3 )
JordánCarcinógeno humano confirmado
MéxicoTWA 0,05  ppm (0,2 mg / m 3 )
Países BajosMAC-TCG 0,2 mg / m 3
Nueva ZelandaTWA 0,05  ppm (0,16 mg / m 3 )
NoruegaTWA 0,003  ppm (0,01 mg / m 3 )
FilipinasTWA 0,05  ppm (0,16 mg / m 3 )
PoloniaTWA 0,2 mg / m 3 STEL 0,6 mg / m 3
RusiaSTEL 0,1 mg / m 3
SingapurCarcinógeno humano confirmado
Corea del SurTWA 0,05  ppm (0,2 mg / m 3 )
SueciaTWA 0,02  ppm (0,05 mg / m 3 )
SuizaMAK-semana 0.05  ppm (0.16 mg / m 3 )
TailandiaTWA 0,05  ppm (0,2 mg / m 3 )
pavoTWA 0,05  ppm (0,2 mg / m 3 )
Reino UnidoTWA 0,05  ppm (0,16 mg / m 3 )
Estados Unidos0,05  ppm (0,2 mg / m 3 )
VietnamCarcinógeno humano confirmado

Ver también [ editar ]

  • Ácido cacodílico
  • Óxido de cacodilo
  • Aleación de Devarda , también utilizada para producir arsina en el laboratorio.
  • Lista de gases altamente tóxicos
  • Prueba de Marsh , utilizada por primera vez para analizar AsH 3
  • James Marsh , inventó en 1836 la prueba que ahora lleva su nombre
  • Stibine
  • Scheele's Green , un pigmento utilizado popularmente a principios del siglo XIX.

Referencias [ editar ]

  1. ^ a b c d e f g Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos. "# 0040" . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  2. ^ Levvy, GA (1946). "La toxicidad de la arsina administrada por inyección intraperitoneal" . Revista británica de farmacología y quimioterapia . 1 (4): 287–290. doi : 10.1111 / j.1476-5381.1946.tb00049.x . PMC 1509744 . PMID 19108099 .  
  3. ^ a b c "Arsine" . Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud (IDLH) . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  4. ^ a b Holleman, AF; Wiberg, E. (2001) Prensa académica de química inorgánica : San Diego, ISBN 0-12-352651-5 . 
  5. ^ "Directrices de gestión médica para la arsina (AsH 3 )" . Agencia para el Registro de Sustancias Tóxicas y Enfermedades.
  6. ↑ a b c d Institut National de Recherche et de Sécurité (2000). "Ficha toxicológica nº 53: Trihydrure d'arsenic" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 26 de noviembre de 2006 . Consultado el 6 de septiembre de 2006 . Cite journal requires |journal= (help)
  7. ^ Nielsen HH (1952). "La estructura molecular de la arsina". La Revista de Física Química . 20 (12): 1955-1956. Código bibliográfico : 1952JChPh..20.1955N . doi : 10.1063 / 1.1700347 .
  8. ^ Bellama, JM; MacDiarmid, AG (1968). "Síntesis de los hidruros de germanio, fósforo, arsénico y antimonio por la reacción en fase sólida del óxido correspondiente con hidruro de litio y aluminio". Química inorgánica . 7 (10): 2070–2. doi : 10.1021 / ic50068a024 .
  9. ^ Scheele, Carl Wilhelm (1775) "Om Arsenik och dess syra" (Sobre el arsénico y su ácido), Kongliga Vetenskaps Academiens Handlingar (Actas de la Real Academia Científica [de Suecia]), 36 : 263-294. Desde p. 290: "Med Zinck. 30. (a) Denna år den endaste af alla så hela som halfva Metaller, som i digestion met Arsenik-syra effervescerar." (Con zinc. 30. (a) Este es el único [metal] de todos los metales, tanto enteros como semi-metálicos, que efervesce al digerir con ácido arsénico.) Scheele recogió la arsina y puso una mezcla de arsina y aire en un cilindro. . Desde p. 291: "3: 0, Då et tåndt ljus kom når o̊pningen, tåndes luften i kolfven med en småll, lågan para mot handen, denna blef o̊fvedragen med brun fårg, ..." (3: 0, Luego, cuando [la] vela encendida se acercaba a la abertura [del cilindro], los gases en [el] cilindro se encendieron con una explosión; [la] llama [se precipitó] hacia mi mano, que se cubrió con [ a] color marrón, ...)
  10. ^ "Arsine" en Manual de química inorgánica preparativa , 2ª ed., G. Brauer (ed.), Academic Press, 1963, NY, vol. 1. p. 493.
  11. ^ Herrmann, WA; Koumbouris, B .; Schaefer, A .; Zahn, T .; Ziegler, ML (1985). "Generación y estabilización compleja de fragmentos de arsinideno y diarsina por degradación de monoarsina inducida por metales". Chemische Berichte . 118 (6): 2472–88. doi : 10.1002 / cber.19851180624 .
  12. ^ King, EJ (1959) Análisis cualitativo y soluciones electrolíticas Harcourt, Brace y World; Nueva York
  13. ^ Atwood, DA; Cowley, AH; Harris, PR; Jones, RA; Koschmieder, SU; Nunn, CM; Atwood, JL; Bott, SG (1993). "Derivados cíclicos triméricos de hidroxi, amido, fosfido y arsenido de aluminio y galio. Estructuras de rayos X de [tert-Bu 2 Ga (m-OH)] 3 y [tert-Bu 2 Ga (m-NH 2 )] 3 ". Organometálicos . 12 : 24-29. doi : 10.1021 / om00025a010 .
  14. ^ R. Minkwitz, R .; Kornath, A .; Sawodny, W .; Härtner, H. (1994). "Über die Darstellung der Pnikogenoniumsalze AsH 4 + SbF 6 - , AsH 4 + AsF 6 - , SbH 4 + SbF 6 - ". Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie . 620 (4): 753–756. doi : 10.1002 / zaac.19946200429 .
  15. ^ Suchard, Jeffrey R. (marzo de 2006). "CBRNE - Arsenicales, Arsine" . EMedicina . Consultado el 5 de septiembre de 2006 .
  16. ^ Marsh, James (1836). "Cuenta de un método de separación de pequeñas cantidades de arsénico de sustancias con las que puede estar mezclado" . Edimburgo New Philosophical Journal . 21 : 229-236.
  17. ^ Fowler BA; Weissberg JB (1974). "Envenenamiento por arsina". Revista de Medicina de Nueva Inglaterra . 300 (22): 1171-1174. doi : 10.1056 / NEJM197411282912207 . PMID 4608634 . 
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  19. ^ "40 CFR: Apéndice A de la parte 355: la lista de sustancias extremadamente peligrosas y sus cantidades de planificación de umbral" (PDF) (1 de julio de 2008 ed.). Oficina de Imprenta del Gobierno . Archivado desde el original (PDF) el 25 de febrero de 2012 . Consultado el 29 de octubre de 2011 . Cite journal requires |journal= (help)
  20. ^ "Arsine" . RTECS . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).

Enlaces externos [ editar ]

  • Tarjeta internacional de seguridad química 0222
  • Monografía de la IARC "Arsénico y compuestos de arsénico"
  • Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos
  • Institut national de recherche et de sécurité (2000). " Trihydrure d'arsenic " . Fiche toxicologique n ° 53 . París: INRS. (en francés)
  • Datos sobre la arsina de Air Liquide