Стибин
Стибин (сурьмянистый водород) — неорганическое бинарное химическое соединение сурьмы с водородом, очень ядовитый легковоспламеняющийся газ, имеющий чесночный запах. Химическая формула H₃Sb.
Стибин | |||
---|---|---|---|
| |||
Общие | |||
Систематическое наименование |
стибин | ||
Традиционные названия | сурьмянистый водород, антимонид водорода, гидрид сурьмы | ||
Хим. формула | SbH3 | ||
Рац. формула | SbH3 | ||
Физические свойства | |||
Состояние | бесцветный легковоспламеняющийся газ, жидкость | ||
Молярная масса | 124,78 г/моль | ||
Плотность | 5,48 г/л | ||
Энергия ионизации | 9,51 ± 0,01 эВ[1] | ||
Термические свойства | |||
Температура | |||
• плавления | −88 °C | ||
• кипения | −17 °C | ||
Мол. теплоёмк. | 41 Дж/(моль·К) | ||
Давление пара | 82,8 кПа | ||
Химические свойства | |||
Растворимость | |||
• в воде | слабо растворим | ||
• в остальных веществах | растворим в этаноле и сероуглероде | ||
Структура | |||
Координационная геометрия | тригональная, пирамидальная | ||
Классификация | |||
Рег. номер CAS | 7803-52-3 | ||
PubChem | 9359 | ||
Рег. номер EINECS | 620-578-3 | ||
SMILES | |||
InChI | |||
RTECS | WJ0700000 | ||
ChEBI | 30288 | ||
ChemSpider | 8992 | ||
Безопасность | |||
ЛД50 | 100 мг/кг | ||
Токсичность | Класс опасности 2 | ||
Пиктограммы ECB | |||
NFPA 704 | |||
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
Медиафайлы на Викискладе |
История получения/изучения
Стибин очень похож на арсин — это было обнаружено с помощью пробы Марша. Этот тест определяет количество арсина, получаемое в присутствии мышьяка. Процедура разработана около 1836 года Джеймсом Маршем. Газ заметен в стеклянной трубке и разлагается посредством нагрева до температуры 250—300 °C. Присутствие мышьяка было указано по образованию осадка в нагретой части. Образование чёрного налёта на стекле в прохладной части оборудования указывает на присутствие сурьмы.
В 1837 году Льюис Томсон и Пфафф независимо обнаружили стибин. Потребовалось некоторое время, прежде чем свойства токсичных газов могли быть определены, это отчасти объяснялось тем, что подходящих для постепенного синтеза приборов ещё не было. В 1876 году Фрэнсис Джонс протестировал несколько методов синтеза, но затем в 1901 году Альфредом Стоком было определено большинство свойств стибина.
Свойства
Физические
- Стандартная энергия Гиббса составляет 148 кДж/моль
- Стандартная энтропия образования составляет 233 Дж/(моль·K)
Химические
Бесцветный легковоспламеняющийся газ с неприятным запахом. Сильный восстановитель, ядовит.
Химические свойства H3Sb схожи с арсином. Реагирует с растворами солей тяжёлых непереходных элементов (Ag+, Pb2+). Типичная для тяжёлых соединений с водородом (например, AsH3, H2Te, SnH4) неустойчивость связей между составляющими элементами так же подойдёт под определение стибина. Газ медленно разлагается при комнатной температуре, зато быстро при температуре 200 °C:
Образует катион стибония H4Sb+ (Аналог аммония) Разложение происходит с помощью автокатализа, которое может быть взрывоопасным:
Стибин легко окисляется кислородом O2 или даже воздухом до Sb2O3:
Стибин может быть депротонирован. В данном случае выделяется аммиак и дигидроантимонид натрия:
Получение
Получают стибин в виде нестабильного газа действием атомарного водорода на соединения сурьмы или при действии кислот на антимониды магния, цинка.
Получается при воздействии на гидроксид сурьмы(III) атомарным водородом:
Так же существует возможность реакции антимонида магния с избытком разбавленной соляной кислоты. Получается стибин и хлорид магния:
Кроме того, содержащие Sb−3 соединения реагируют с протонными реагентами (даже с водой):
Оба метода получения имеют недостаток, заключающейся в том, что в результате реакций газообразный стибин получается в смеси с водородом. При охлаждении газа до уровня ниже −17 °C этот недостаток может быть устранён, потому что стибин конденсируется при такой температуре.
Методом, который позволяет избежать такго недостатка, является последовательная реакция катиона Sb3+ с веществами, содержащими формальный анион H− с образованием Sb−3 и H+
Или, как правило, получают гидрированием хлорида сурьмы (III) с использованием борогидрида натрия в эфирных растворителях:
Также в водной среде:
Применение
Стибин используется в полупроводниковой промышленности с добавкой небольших количеств сурьмы с использованием процесса химического осаждения паров (ССЗ). Так же сообщается, что стибин используется как фумигант, но его нестабильность и быстрая выветриваемость контрастирует с более традиционным фумигантом PH3.
Опасность применения
Стибин высокотоксичен: ЛД50 от 100 мг/кг у мышей. По механизму действия и опасности для человека аналогичен арсину. К счастью, стибин настолько неустойчив, что он редко встречается за пределами лабораторий.
Токсикологические свойства
Отличается по токсичности от других соединений сурьмы, но аналогичен арсину. Стибин связывается с гемоглобином красных кровяных клеток, заставляя их разрушаться. В большинстве случаев отравление стибином не схоже с арсиновым, хотя исследования на животных показывают, что их токсичность эквивалентна. Первые признаки воздействия, которые могут появиться через несколько часов, очевидны:
- головные боли,
- головокружение и тошнота, а затем симптомы гемолитической анемии (высокий уровень неконъюгированного билирубина),
- гемоглобинурия,
- нефропатия.