Русская Википедия:Стибин
Шаблон:Вещество Стиби́н (сурьмя́нистый водоро́д) — неорганическое бинарное химическое соединение сурьмы с водородом, очень ядовитый легковоспламеняющийся газ, имеющий чесночный запах. Химическая формула H₃Sb.
История получения/изучения
Стибин по химическим свойствам 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 (так называемого «сурьмянистого зеркала») на стекле в прохладной части оборудования указывает на присутствие сурьмы.
В 1837 году Льюис Томсон и Пфафф независимо обнаружили стибин. Однако его свойства долгое время оставались слабо изученными, поскольку лабораторная приборная база того времени не соответствовала изучаемому предмету. Только в 1876 году Фрэнсис Джонс протестировал несколько методов синтеза, а в 1901 году Альфредом Стоком было определено большинство свойств стибина.
Свойства
Физические
- Стандартная энергия Гиббса <math>\Delta_f G^0_g</math> составляет 148 кДж/моль
- Стандартная энтропия образования <math>S^0_g</math> 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.
Стибин медленно разлагается на сурьму и водород уже при комнатной температуре,[1] зато быстро при температуре 200 °C. Процесс идёт с большей лёгкостью, чем в случае разложения арсина.[2]Шаблон:Rp
- <math>\mathsf{2H_3Sb \xrightarrow{(200^oC)} 3H_2+2Sb}</math>
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:
- <math>\mathsf{2 H_3Sb + 3 O_2 \longrightarrow Sb_2O_3 + 3 H_2O}</math>
Стибин может быть депротонирован. В данном случае выделяется аммиак и дигидроантимонид натрия:
- <math>\mathsf{H_3Sb+NaNH_2 \longrightarrow NaH_2Sb+NH_3}</math>
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:
- <math>\mathsf{Sb(OH)_3 + 6 H \longrightarrow H_3Sb + 3 H_2O}</math>
Так же существует возможность реакции антимонида магния с избытком разбавленной соляной кислоты. Получается стибин и хлорид магния:
- <math>\mathsf{Mg_3Sb_2 + 6 HCl \longrightarrow 2 H_3Sb + 3 MgCl_2}</math>
Кроме того, содержащие Sb−3 соединения реагируют с протонными реагентами (даже с водой):
- <math>\mathsf{Na_3Sb + 3 H_2O \longrightarrow H_3Sb + 3 NaOH}</math>
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+
- <math>\mathsf{4 Sb_2O_3 + 6 LiAlH_4 \longrightarrow 8 H_3Sb + 3 Li_2O + 3 Al_2O_3}</math>
Или, как правило, получают гидрированием хлорида сурьмы (III) с использованием борогидрида натрия в эфирных растворителях:
- <math>\mathsf{4 SbCl_3 + 3 NaBH_4 \longrightarrow 4 H_3Sb + 3 NaCl + 3 BCl_3}</math>
Также в водной среде:
- <math>\mathsf{SbCl_3 + 3 NaBH_4 \longrightarrow H_3Sb + 3 NaCl+3 BH_3}</math>
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.
См. также
Примечания
- ↑ Н. А. Галактионова. Водород в металлах. — М.: Государственное научно-техническое издательство по чёрной и цветной металлургии, 1959 г.
- ↑ Н. Л. Глинка. Общая химия: Учебное пособие для вузов (под. ред. В.А.Рабиновича, издание 16-е, исправленное и дополненное). ― Л.: Химия, 1973 г. ― 720 стр.
