Arsine - Arsine
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Noms | |||
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Noms IUPAC
Trihydrure d' arsenic Arsane Trihydridoarsenic |
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Autres noms
Un atome d' hydrogène arsénié, l'
hydrure arsénieux, de l' arséniure d'hydrogène de l' hydrure d' arsenic |
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Identifiants | |||
Modèle 3D ( JSmol )
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ChEBI | |||
ChEMBL | |||
ChemSpider | |||
Carte d'information de l'ECHA | 100.029.151 | ||
Numéro CE | |||
599 | |||
KEGG | |||
CID PubChem
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Numéro RTECS | |||
UNII | |||
Numéro ONU | 2188 | ||
Tableau de bord CompTox ( EPA )
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Propriétés | |||
Cendre 3 | |||
Masse molaire | 77,9454 g/mol | ||
Apparence | Gaz incolore | ||
Densité | 4,93 g/l, gaz ; 1.640 g/mL (−64 °C) | ||
Point de fusion | −111,2 °C (−168,2 °F; 162,0 K) | ||
Point d'ébullition | −62,5 °C (−80,5 °F; 210,7 K) | ||
0,2 g/100 ml (20 °C) 0,07 g/100 ml (25 °C) |
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La pression de vapeur | 14,9 guichets automatiques | ||
Acide conjugué | Arsonium | ||
Structure | |||
Pyramidale trigonale | |||
0,20 D | |||
Thermochimie | |||
Entropie molaire standard ( S |
223 J⋅K -1 mol -1 | ||
Std enthalpie de
formation (Δ f H ⦵ 298 ) |
+66,4 kJ/mol | ||
Dangers | |||
Principaux dangers | Explosif, inflammable, cancérigène professionnel potentiel | ||
Fiche de données de sécurité | Voir : page de données | ||
Pictogrammes SGH | |||
Mention d'avertissement SGH | Danger | ||
H220 , H330 , H373 , H400 , H410 | |||
P210 , P260 , P271 , P273 , P284 , P304 + 340 , P310 , P314 , P320 , P377 , P381 , P391 , P403 , P403 + 233 , P405 , P501 | |||
NFPA 704 (diamant de feu) | |||
point de rupture | −62 °C (−80 °F; 211 K) | ||
Limites d'explosivité | 5,1 à 78 % | ||
Dose ou concentration létale (LD, LC) : | |||
DL 50 ( dose médiane )
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2,5 mg/kg (intraveineux) | ||
CL 50 ( concentration médiane )
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LC Lo (le plus bas publié )
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NIOSH (limites d'exposition pour la santé aux États-Unis) : | |||
PEL (Autorisé)
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TWA 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 ) | ||
REL (recommandé)
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C 0,002 mg/m 3 [15 minutes] | ||
IDLH (Danger immédiat)
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3 ppm | ||
Composés apparentés | |||
hydrures apparentés
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Ammoniac ; phosphine ; stibine ; bismuthine | ||
Page de données supplémentaires | |||
Indice de réfraction ( n ), Constante diélectrique (ε r ), etc. |
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Données thermodynamiques |
Comportement des phases solide-liquide-gaz |
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UV , IR , RMN , MS | |||
Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
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vérifier ( qu'est-ce que c'est ?) | |||
Références de l'infobox | |||
L'arsine ( nom IUPAC : arsane ) est un composé inorganique de formule As H 3 . Ce gaz d' hydrure pnictogène inflammable, pyrophorique et hautement toxique est l'un des composés les plus simples de l' arsenic . Malgré sa létalité, il trouve quelques applications dans l'industrie des semi-conducteurs et pour la synthèse de composés organoarsenicaux . Le terme arsine est couramment utilisé pour décrire une classe de composés organoarsenic de la formule AsH 3-x R x , où R = aryle ou alkyle . Par exemple, As(C 6 H 5 ) 3 , appelé triphénylarsine , est appelé "une arsine".
Les propriétés générales
À son état standard, l'arsine est un gaz incolore, plus dense que l'air, légèrement soluble dans l' eau (20 % à 20 °C) et dans de nombreux solvants organiques . Alors que l'arsine elle-même est inodore, en raison de son oxydation par l'air, il est possible de sentir une légère odeur d' ail ou de poisson lorsque le composé est présent au-dessus de 0,5 ppm . Ce composé est cinétiquement stable : à température ambiante, il ne se décompose que lentement. A des températures d'env. 230 °C, la décomposition en arsenic et hydrogène est suffisamment rapide pour constituer la base du test Marsh (voir ci-dessous). Semblable à la stibine , la décomposition de l'arsine est autocatalytique, car l'arsenic libéré au cours de la réaction agit comme un catalyseur pour la même réaction. Plusieurs autres facteurs, tels que l' humidité , la présence de lumière et certains catalyseurs (notamment l' alumine ) facilitent la vitesse de décomposition.
AsH 3 est une molécule pyramidale avec H-AsH angles de 91,8 ° et trois liaisons de cendres équivalentes, chacune de 1,519 Å de longueur.
Découverte et synthèse
AsH 3 est généralement préparé par réaction de sources As 3+ avec des équivalents H - .
- 4 AsCl 3 + 3 NaBH 4 → 4 AsH 3 + 3 NaCl + 3 BCl 3
Comme indiqué en 1775, Carl Scheele a réduit l'oxyde d' arsenic (III) avec du zinc en présence d'acide. Cette réaction est un prélude au test de Marsh , décrit ci-dessous.
Alternativement, les sources d'As 3− réagissent avec les réactifs protoniques pour produire également ce gaz. L'arséniure de zinc et l'arséniure de sodium sont des précurseurs appropriés :
- Zn 3 As 2 + 6 H + → 2 AsH 3 + 3 Zn 2+
- Na 3 As + 3 HBr → AsH 3 + 3 NaBr
Réactions
La compréhension des propriétés chimiques de l'AsH 3 est bien développée et peut être anticipée sur la base d'une moyenne du comportement des homologues pnictogènes plus légers , tels que PH 3 et SbH 3 .
Décomposition thermique
Typique pour un hydrure lourd (par exemple, SbH 3 , H 2 Te, SnH 4 ), AsH 3 est instable vis-à-vis de ses éléments. En d'autres termes, AsH 3 est stable cinétiquement mais pas thermodynamiquement.
- 2 AsH 3 → 3 H 2 + 2 As
Cette réaction de décomposition est à la base du test de Marsh décrit ci-dessous, qui détecte l'As élémentaire.
Oxydation
Poursuivant l'analogie avec SbH 3 , AsH 3 est facilement oxydé par O concentré 2 ou dilué O 2 concentration dans l' air:
- 2 AsH 3 + 3 O 2 → As 2 O 3 + 3 H 2 O
L'arsine réagira violemment en présence d'agents oxydants puissants, tels que le permanganate de potassium , l'hypochlorite de sodium ou l'acide nitrique .
Précurseur aux dérivés métalliques
AsH 3 est utilisé comme précurseur de complexes métalliques d'As "nu" (ou "presque nu"). Des exemples sont les espèces dimanganèse [(C 5 H 5 ) Mn (CO) 2 ] 2 Cendre, dans lequel le Mn 2 noyau AsH est plane.
Test de Gutzeit
Un test caractéristique pour l'arsenic implique la réaction de AsH 3 avec Ag + , appelé test de Gutzeit pour l'arsenic. Bien que ce test soit devenu obsolète en chimie analytique , les réactions sous-jacentes illustrent davantage l'affinité de l'AsH 3 pour les cations métalliques « mous ». Dans le test de Gutzeit, AsH 3 est généré par réduction de composés aqueux d'arsenic, typiquement des arsénites , avec Zn en présence de H 2 SO 4 . L'AsH 3 gazeux dégagé est ensuite exposé à AgNO 3 sous forme de poudre ou de solution. Avec AgNO 3 solide , AsH 3 réagit pour donner Ag 4 AsNO 3 jaune , alors que AsH 3 réagit avec une solution d'AgNO 3 pour donner Ag 3 As noir .
Réactions acido-basiques
Les propriétés acides de la liaison As-H sont souvent exploitées. Ainsi, AsH 3 peut être déprotoné :
- AsH 3 + NaNH 2 → NaAsH 2 + NH 3
Lors de la réaction avec les trialkyles d'aluminium, AsH 3 donne le trimérique [R 2 AlAsH 2 ] 3 , où R = (CH 3 ) 3 C. Cette réaction est pertinente pour le mécanisme par lequel GaAs se forme à partir d'AsH 3 (voir ci-dessous).
AsH 3 est généralement considéré comme non basique, mais il peut être protoné par des superacides pour donner des sels isolables de l'espèce tétraédrique [AsH 4 ] + .
Réaction avec des composés halogénés
Les réactions de l'arsine avec les halogènes ( fluor et chlore ) ou certains de leurs composés, comme le trichlorure d'azote , sont extrêmement dangereuses et peuvent provoquer des explosions.
Caténation
Contrairement au comportement de PH 3 , AsH 3 ne forme pas de chaînes stables, bien que H 2 As–AsH 2 et même H 2 As–As(H)–AsH 2 aient été détectés. La diarsine est instable au-dessus de -100 °C.
Applications
Applications microélectroniques
AsH 3 est utilisé dans la synthèse de matériaux semi-conducteurs liés à la microélectronique et aux lasers à solide . Apparenté au phosphore , l'arsenic est un dopant n pour le silicium et le germanium. Plus important encore, AsH 3 est utilisé pour fabriquer le semi - conducteur GaAs par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) à 700-900 °C :
- Ga(CH 3 ) 3 + AsH 3 → GaAs + 3 CH 4
Pour les applications microélectroniques, l'arsine peut être fournie via une source de gaz sous-atmosphérique . Dans ce type de colis gazeux, l'arsine est adsorbée sur un adsorbant solide microporeux à l'intérieur d'une bouteille de gaz. Cette méthode permet de stocker le gaz sans pression, réduisant considérablement le risque de fuite de gaz d'arsine de la bouteille. Avec cet appareil, l'arsine est obtenue en appliquant une dépression à la sortie du robinet de la bouteille de gaz. Pour la fabrication de semi-conducteurs , ce procédé est réalisable, car des processus tels que l'implantation ionique fonctionnent sous vide poussé.
Guerre chimique
Depuis avant la Seconde Guerre mondiale, l' AsH 3 a été proposé comme une arme de guerre chimique possible . Le gaz est incolore, presque inodore et 2,5 fois plus dense que l'air, comme l'exige l'effet de couverture recherché dans la guerre chimique. Il est également mortel à des concentrations bien inférieures à celles requises pour sentir son odeur d' ail . Malgré ces caractéristiques, l'arsine n'a jamais été officiellement utilisée comme arme, en raison de sa haute inflammabilité et de sa moindre efficacité par rapport au phosgène alternatif non inflammable . D'autre part, plusieurs composés organiques à base d'arsine, tels que la lewisite (β-chlorovinyldichloroarsine), l' adamsite (diphénylaminechloroarsine), Clark 1 ( diphénylchloroarsine ) et Clark 2 ( diphénylcyanoarsine ) ont été efficacement développés pour une utilisation dans la guerre chimique.
La science médico-légale et le test Marsh
AsH 3 est également bien connu en médecine légale car il s'agit d'un intermédiaire chimique dans la détection des intoxications à l'arsenic. L'ancien (mais extrêmement sensible) test de Marsh génère de l'AsH 3 en présence d'arsenic. Cette procédure, publiée en 1836 par James Marsh , est basée sur le traitement d'un échantillon contenant de l'As du corps d'une victime (généralement le contenu de l'estomac) avec du zinc sans As et de l'acide sulfurique dilué : si l'échantillon contient de l'arsenic, de l'arsine gazeuse se formera. Le gaz est balayé dans un tube de verre et décomposé par chauffage à environ 250-300 °C. La présence d'As est indiquée par la formation d'un dépôt dans la partie chauffée de l'équipement. Par contre, l'apparition d'un dépôt de miroir noir dans la partie froide de l'équipement indique la présence d'antimoine (le SbH 3 très instable se décompose même à basse température).
Le test de Marsh était largement utilisé à la fin du 19e siècle et au début du 20e ; de nos jours, des techniques plus sophistiquées telles que la spectroscopie atomique , le plasma à couplage inductif et l' analyse par fluorescence des rayons X sont utilisées dans le domaine médico-légal. Bien que l' analyse par activation neutronique ait été utilisée pour détecter des traces d'arsenic au milieu du 20e siècle, elle est depuis tombée en désuétude dans la médecine légale moderne.
Toxicologie
La toxicité de l'arsine est distincte de celle des autres composés de l'arsenic. La principale voie d'exposition est l'inhalation, bien que des intoxications après contact cutané aient également été décrites. L'arsine attaque l' hémoglobine dans les globules rouges , provoquant leur destruction par l'organisme.
Les premiers signes d'exposition, qui peuvent mettre plusieurs heures à apparaître, sont des maux de tête , des vertiges et des nausées , suivis des symptômes d' anémie hémolytique (taux élevés de bilirubine non conjuguée ), d' hémoglobinurie et de néphropathie . Dans les cas graves, les dommages aux reins peuvent être durables.
L'exposition à des concentrations d'arsine de 250 ppm est rapidement mortelle : des concentrations de 25 à 30 ppm sont mortelles pour une exposition de 30 minutes, et des concentrations de 10 ppm peuvent être mortelles pour des durées d'exposition plus longues. Les symptômes d'intoxication apparaissent après une exposition à des concentrations de 0,5 ppm. Il existe peu d'informations sur la toxicité chronique de l'arsine, bien qu'il soit raisonnable de supposer que, comme d'autres composés de l'arsenic, une exposition à long terme pourrait conduire à l' arsenicose .
Il est classé comme substance extrêmement dangereuse aux États-Unis, tel que défini dans la section 302 de la loi américaine sur la planification d'urgence et le droit à la connaissance (42 USC 11002), et est soumis à des exigences strictes de déclaration par les installations qui produisent, stockent, ou l'utiliser en quantités importantes.
Limites d'exposition professionnelle
Pays | Limite |
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Argentine | Cancérogène confirmé pour l'homme |
Australie | TWA 0,05 ppm (0,16 mg/m 3 ) |
la Belgique | TWA 0,05 ppm (0,16 mg/m 3 ) |
Bulgarie | Cancérogène confirmé pour l'homme |
Colombie | Cancérogène confirmé pour l'homme |
Danemark | TWA 0,01 ppm (0,03 mg/m 3 ) |
Egypte | TWA 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 ) |
La France | |
Hongrie | TWA 0,2 mg/m 3 STEL 0,8 mg/m 3 |
Japon | |
Jordan | Cancérogène confirmé pour l'homme |
Mexique | TWA 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 ) |
Pays-Bas | MAC-TCG 0,2 mg/m 3 |
Nouvelle-Zélande | TWA 0,05 ppm (0,16 mg/m 3 ) |
Norvège | TWA 0,003 ppm (0,01 mg/m 3 ) |
Philippines | TWA 0,05 ppm (0,16 mg/m 3 ) |
Pologne | TWA 0,2 mg/m 3 STEL 0,6 mg/m 3 |
Russie | VLE 0,1 mg/m 3 |
Singapour | Cancérogène confirmé pour l'homme |
Corée du Sud | TWA 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 ) |
Suède | TWA 0,02 ppm (0,05 mg/m 3 ) |
la Suisse | Semaine MAK 0,05 ppm (0,16 mg/m 3 ) |
Thaïlande | TWA 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 ) |
Turquie | TWA 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 ) |
Royaume-Uni | TWA 0,05 ppm (0,16 mg/m 3 ) |
États Unis | 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 ) |
Viêt Nam | Cancérogène confirmé pour l'homme |
Remarque : Les zones ombrées indiquent les limites d'exposition sans aucune norme.
Voir également
- Acide cacodylique
- Oxyde de cacodyle
- L'alliage de Devarda , également utilisé pour produire de l'arsine en laboratoire
- Liste des gaz hautement toxiques
- Test Marsh , utilisé pour la première fois pour analyser AsH 3
- James Marsh , inventa en 1836 le test qui porte aujourd'hui son nom
- Stibine
- Le vert de Scheele , un pigment couramment utilisé au début du XIXe siècle
Les références
Liens externes
- Carte internationale de sécurité chimique 0222
- Monographie du CIRC "Arsenic et composés de l'arsenic"
- Guide de poche NIOSH sur les risques chimiques
- Institut national de recherche et de sécurité (2000). " Trihydrure d'arsenic. " Fiche toxicologique n° 53 . Paris:INRS. (en français)
- Données sur l'arsine d'Air Liquide