Стибин

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Стибин
Stibine.png
Стибин
Общие
Систематическое
наименование
стибин (англ. Stibane)
Традиционные названия сурьмянистый водород, антимонид водорода
Хим. формула H3Sb
Физические свойства
Состояние бесцветный легковоспламеняющийся газ, жидкость
Молярная масса 124.784 г/моль
Плотность 5.48 г/см³
Термические свойства
Т. плав. −88 °C
Т. кип. −17 °C
Мол. теплоёмк. 41 Дж/(моль·К)
Давление пара 82,8 кПа
Химические свойства
Растворимость в воде слабо растворим
Растворимость в остальных веществах растворим в этаноле и сероуглероде
Структура
Координационная геометрия тригональная, пирамидальная
Классификация
Рег. номер CAS 7803-52-3
SMILES
ChemSpider 8992
Безопасность
ЛД50 100 мг/кг
Токсичность
NFPA 704.svg

Hazard T.svgHazard F.svg

Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Стибин (сурьмянистый водород) — неорганическое бинарное химическое соединение сурьмы с водородом, имеющее чесночный запах. Химическая формула ~\mathsf{H^+_3Sb^{-3}}.

История получения/изучения[править | править вики-текст]

Стибин очень похож на арсин — это было обнаружено с помощью пробы Марша. Это 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 черного налета 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 были определены, это отчасти объяснялось тем, что подходящих для постепенного синтеза приборов еще не было. В 1876 году Фрэнсис Джонс протестировал несколько методов синтеза, но затем в 1901 году Альфредом Стоком было определено большинство свойств стибина.

Свойства[править | править вики-текст]

Физические[править | править вики-текст]

Химические[править | править вики-текст]

Бесцветный легковоспламеняющийся газ с неприятным запахом. Сильный восстановитель, ядовит.

Химические свойства H3Sb схожи с арсином. Реагирует с растворами солей тяжелых непереходных элементов (Ag+, Pb2+). Типичная для тяжелых соединений с водородом (например, AsH3, H2Te, SnH4) неустойчивость связей между составляющими элементами так же подойдет под определение стибина. Газ медленно разлагается при комнатной температуре, зато быстро при температуре 200 °C:

~\mathsf{2H_3Sb \xrightarrow{(200^oC)} 3H_2+2Sb}

Образует катион H4Sb+ (Аналог аммония) Разложение происходит с помощью автокатализа, которое может быть взрывоопасным:

Стибин легко окисляется кислородом O2 или даже воздухом до Sb2O3:

~\mathsf{2 H_3Sb + 3 O_2 \longrightarrow Sb_2O_3 + 3 H_2O}

Стибин может быть депротонирован. В данном случае выделяется аммиак и дигидросурьмид натрия:

~\mathsf{H_3Sb+NaNH_2 \longrightarrow NaH_2Sb+NH_3}

Получение[править | править вики-текст]

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:

~\mathsf{Sb(OH)_3 + 6 H \longrightarrow H_3Sb + 3 H_2O}

Так же существует возможность реакции антимонида магния с избытком разбавленной соляной кислоты. Получается стибин и хлорид магния:

~\mathsf{Mg_3Sb_2 + 6 HCl \longrightarrow 2 H_3Sb + 3 MgCl_2}

Кроме того, содержащие Sb-3 соединения реагируют с протонными реагентами (даже с водой):

~\mathsf{Na_3Sb + 3 H_2O \longrightarrow H_3Sb + 3 NaOH}

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 устранен, 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+

~\mathsf{4 Sb_2O_3 + 6 LiAlH_4 \longrightarrow 8 H_3Sb + 3 Li_2O + 3 Al_2O_3}

Или, как правило, получают гидрированием хлорида сурьмы(III) с использованием борогидрида натрия в эфирных растворителях:

~\mathsf{4 SbCl_3 + 3 NaBH_4 \longrightarrow 4 H_3Sb + 3 NaCl + 3 BCl_3}

Также в водной среде:

~\mathsf{SbCl_3 + 3 NaBH_4 \longrightarrow H_3Sb + 3 NaCl+3 BH_3}

Применение[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

Стибин отличается по токсичности от других соединений сурьмы, но аналогичен арсину. Стибин связывается с гемоглобином красных кровяных клеток, заставляя их разрушаться. В большинстве случаев отравления стибина не схоже с арсиновым, хотя исследования на животных показывают, что их токсичность эквивалентна. Первые признаки воздействия, которое могут появиться через несколько часов очевидны:

См. также[править | править вики-текст]