砷化氫

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| IUPACNameZh = 胂
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砷化三氫
三氢化砷
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| 250ppm(人类,30分钟)
| 300ppm(人类,5分钟)
| 25ppm(人类,30分钟)。

標準狀態下,AsH3是一种無色,密度高於空氣,可溶於水(200 mL/L)及多種有機溶劑的气体。它本身無臭,但空氣中有大約0.5ppm的胂存在時,它便可被空气氧化產生輕微類似大蒜的氣味。常温下胂很穩定,分解成氫和砷的速度非常慢,但溫度高于230°C时,它便迅速分解。还有幾個因素也會影響胂分解的速度,其中包括濕度、光的存在以及催化劑(鋁)的存在。

:4AsCl3 + 3NaBH4 → 4AsH3 + 3NaCl + 3BCl3

亦可通過-3价As與質子試劑的化學反應来制备此氣體:
:Zn3As2 + 6H+ → 2AsH3 + 3Zn2+

化學反應
AsH3的化學性质介于PH3及SbH3之間。

熱分解
与一些較重的氫化物一样(例如SbH3、H2Te和SnH4),AsH3不穩定(動力学上较穩定,但熱力學上不穩定)。
:2AsH3 → 3H2 + 2As
分解反應是馬氏試砷法的基础(見下文)。

氧化作用
仍以SbH3作比較,AsH3易被O2或空氣氧化:
:2AsH3 + 3O2 → As2O3 + 3H2O
砷化氫與強氧化劑(例如高錳酸鉀、次氯酸鈉或硝酸等)劇烈反應。

古特蔡特測砷法
古特蔡特測砷法(Gutzeit test)是一個利用AsH3與Ag+的化學反應来測試砷的特有方法。 雖然此測試在分析化學中已不再使用,但仍可以以下的反應作為一個例子来解釋AsH3在「軟」金屬陽離子中的吸引力。在古特蔡特測砷法中,含水的砷化合物(一般是亞砷酸鹽)被鋅和H2SO4還原便會生成AsH3。此气体将逸出并通入AgNO3溶液或粉末狀的AgNO3中。固體AgNO3與AsH3反應生成黃色的Ag4AsNO3,而 AsH3與AgNO3溶液反應则生成黄色的Ag颗粒溶胶,不稳定。

酸-鹼反應
As-H鍵有酸性,可被去質子化。这个性质經常被利用:
:AsH3 + NaNH2 → NaAsH2 + NH3
AsH3與三烷基鋁发生相应的反應时,會生成三聚物[R2AlAsH2]3,當中的R=(CH3)3C。 此反應與利用AsH3制备GaAs的反应机理有關,見下。

一般認為AsH3是非鹼性的,但可被超酸質子化,生成四面体形离子[AsH4]+。

與鹵化物的反應
砷化氫與鹵素(氟及氯)或它們的化合物(例如:三氯化氮)的化學反應非常危險,可导致爆炸。

司法科學及馬氏試砷法
AsH3在司法科學中亦非常著名,因為它可用于砷中毒的探測。舊的(但特別敏感的)馬氏试砷法样品中含砷時便會釋放出砷化氫。 此方法大約在1836年由詹姆士·馬西发明。它是基於受害者身體(通常在胃部)的含砷樣本與無砷鋅及稀硫酸的反應:如樣本含砷,氣態砷化氫便會生成。其後氣體通過玻璃管,在250-300°C的溫度下分解。若裝置中加熱部份有砷镜生成,便表明砷的存在。而若裝置的清涼部分有黑鏡沉澱物生成,则表明銻的存在。

十九世紀末至二十世初,馬氏試砷法曾廣泛使用,但現在被更多經過改善的、更複雜的技術取代,例如:用於司法領域的中子活化分析。

毒性
:關於其他砷化合物的毒性,另見砷、三氧化二砷和砷中毒。

砷化氫的毒性與其他砷化合物的毒性非常不同。雖然曾有記录因皮膚接觸而中毒,但主要途徑還是吸入後中毒。砷化氫使紅血球中的血紅素凝固,使它易被身體破壞。

吸入砷化氫的第一症狀是頭痛、暈眩及反胃,需數小時后才能感觉到。其後,症狀有溶血性貧血(高水平的非結合膽紅素)、血紅素尿和腎病。在最严重的情况下,對腎臟的傷害可持續很長時間。

吸入250ppm的砷化氫便會迅速死亡,而曝露在30ppm的砷化氫中30分鐘亦可致命。長期曝露於10ppm的砷化氫也可致命。曝露於0.5ppm的砷化氫後會出現中毒症狀。雖然可以合理地假設砷化氫與其他砷化合物有共通點,長期曝露可導致砷中毒,但目前只有少量關於砷化氫的慢性毒性的資料。

参見

  • 二甲胂酸
  • 卡可基氧

参考文献
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外部連結
*[http://www.ilo.org/public/english/protection/safework/cis/products/icsc/dtasht/_icsc02/icsc0222.htm International Chemical Safety Card 0222 國際化學品安全策略 0222]
*[https://web.archive.org/web/20051012215141/http://www-cie.iarc.fr/htdocs/monographs/suppl7/arsenic.html IARC Monograph "Arsenic and Arsenic Compunds" IARC專業論文——砷及砷化合物]
*[http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0040.html NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards NIOSH對化學危險物的小型指導]
*[https://web.archive.org/web/20070329210220/http://www.us.airliquide.com/en/business/products/gases/gasdata/index.asp?GasID=4 Data on arsine from Air Liquide 自液態空氣的砷化氫數據]

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