Фосфин

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Фосфин
Phosphine.png Phosphine-3D-balls.png
Phosphine-3D-vdW.png
Общие
Систематическое
наименование
Фосфин
Хим. формула PH3
Физические свойства
Состояние газ
Молярная масса 34,00 г/моль
Плотность 1,379 г/л, газ (25 °C)
Энергия ионизации 9,96 ± 0,01 эВ[1]
Термические свойства
Температура
 • плавления −133,8 °C
 • кипения −87,8 °C
Пределы взрываемости 1,79 ± 0,01 об.%[1]
Энтальпия
 • образования 5,4 кДж/моль
Давление пара 41,3 ± 0,1 атм[1]
Химические свойства
Растворимость
 • в воде 31,2 мг/100 мл (17 °C)
Классификация
Рег. номер CAS [7803-51-2]
PubChem
Рег. номер EINECS 232-260-8
SMILES
InChI
RTECS SY7525000
ChEBI 30278
Номер ООН 2199
ChemSpider
Безопасность
Токсичность Чрезвычайно токсичен, СДЯВ
Краткие характер. опасности (H) H220, H280, H314, H330, H400
Меры предостор. (P) P210, P260, P273, P280, P284, P305+P351+P338
Сигнальное слово опасно
Пиктограммы СГС Пиктограмма «Пламя» системы СГСПиктограмма «Коррозия» системы СГСПиктограмма «Череп и скрещённые кости» системы СГСПиктограмма «Окружающая среда» системы СГС
NFPA 704
Огнеопасность 4: Быстро или полностью испаряется при нормальном атмосферном давлении и температуре или легко рассеивается в воздухе и легко возгорается (например, пропан). Температура вспышки ниже 23 °C (73 °F)Опасность для здоровья 4: Очень кратковременное воздействие может вызвать смерть или крупные остаточные повреждения (например, ртуть, синильная кислота, фосфин)Реакционноспособность 2: Подвергается серьёзным химическим изменениям при повышенной температуре и давлении, бурно реагирует с водой или может образовывать взрывчатые смеси с водой (например, фосфор, калий, натрий)Специальный код: отсутствуетNFPA 704 four-colored diamond
4
4
2
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Commons-logo.svg Медиафайлы на Викискладе

Фосфи́н (фосфористый водород, фосфид водорода, гидрид фосфора, по номенклатуре IUPAC — фосфан) РН3 — бесцветный ядовитый газ (при нормальных условиях). Чистый фосфин не имеет запаха, но образцы технического продукта обладают неприятным запахом, похожим на запах тухлой рыбы (чеснока).

Физические свойства[править | править код]

Бесцветный газ. Плохо растворяется в воде, образует с ней неустойчивый гидрат, который проявляет очень слабые основные свойства[2]. При низких температурах образует твёрдый клатрат 8РН3·46Н2О. Растворим в бензоле, диэтиловом эфире, сероуглероде. При −133,8 °C образует кристаллы с гранецентрированной кубической решёткой.

Молекула фосфина имеет форму тригональной пирамиды c молекулярной симметрией C3v (dPH = 0,142 нм, ∠HPH = 93,5°). Дипольный момент составляет 0,58 Д — существенно меньше, чем у аммиака. Водородная связь между молекулами PH3 практически не проявляется, поэтому температуры плавления и кипения фосфина ниже, чем у аммиака.

Получение[править | править код]

Фосфин получают при взаимодействии белого фосфора с горячей щёлочью, например:

Также его можно получить воздействием воды или кислот на фосфиды:

Хлористый водород при нагревании взаимодействует с белым фосфором:

Разложение йодида фосфония:

Разложение фосфоновой кислоты:

или её восстановление:

Химические свойства[править | править код]

Фосфин сильно отличается от своего аналога, аммиака. Его химическая активность выше, он плохо растворим в воде, как основание значительно слабее. Последнее объясняется тем, что связи H−P поляризованы слабо и активность неподелённой пары электронов у фосфора (3s2) ниже, чем у азота (2s2) в аммиаке.

В отсутствие кислорода при нагревании разлагается на элементы:

На воздухе горит согласно уравнению:

Проявляет сильные восстановительные свойства:

В связи с тем, что:

то возможно протекание следующей реакции:

При взаимодействии с сильными донорами протонов фосфин может давать соли фосфония, содержащие ион PH4+ (аналогично аммонию). Соли фосфония, бесцветные кристаллические вещества, крайне неустойчивы, легко гидролизуются.

Соли фосфония, как и сам фосфин, являются сильными восстановителями.

Самовозгорание[править | править код]

Абсолютно чистый и сухой фосфин не способен к самовоспламенению на воздухе и загорается только при температуре 100—150°. Однако фосфин, получающийся, например, при взаимодействии фосфидов с водой, всегда имеет примесь дифосфина P2H4, который на воздухе самовоспламеняется[3][4]. В частности, таким образом могут появляться «блуждающие огни»[5][6].

Токсичность[править | править код]

Фосфин очень ядовит. Поражает в первую очередь нервную систему, нарушает обмен веществ; также действует на кровеносные сосуды, органы дыхания, печень, почки. Запах фосфина ощущается при концентрации 2—4 мг/м³, длительное вдыхание при концентрации 10 мг/м³ может привести к летальному исходу. ПДК — 0,01 мг/м³.

При остром отравлении фосфином в лёгких случаях пострадавший ощущает боль в области диафрагмы, чувство холода, впоследствии может развиться бронхит. При среднетяжёлом отравлении характерны чувство страха, озноб, рвота, стеснение в груди, удушье, боль за грудиной. В тяжёлых случаях на первый план выходят неврологические симптомы — оглушение, неверная походка, подёргивания в конечностях, мидриаз; cмерть от паралича дыхания или сердечной мышцы может наступить через несколько дней, а при высоких концентрациях — мгновенно[7].

Хроническое отравление может привести к расстройствам зрения, походки, речи, пищеварения, к бронхиту, болезням крови и жировому перерождению печени[7].

Фосфин как индикатор внеземной жизни[править | править код]

В 2019 году фосфин был предложен в качестве биосигнатурного газа для поиска жизни на землеподобных экзопланетах, поскольку на Земле он производится анаэробными экосистемами. Слабой стороной фосфина с точки зрения использования в таких целях является его высокая реакционная способность, из-за чего условием успешного детектирования этого газа выступает высокая интенсивность его производства. Для его обнаружения в атмосфере экзопланеты понадобятся десятки часов наблюдения с помощью телескопа «Джеймс Уэбб»[8].

14 сентября 2020 года международная группа ученых под руководством профессора Университета Кардиффа Джейн Гривз объявила на специально созванной для этого пресс-конференции об открытии в атмосфере Венеры следов фосфина путём анализа спектров с телескопов ALMA и JCMT[9]. Однако образование фосфина может быть обусловлено, кроме жизнедеятельности неких организмов, и другими причинами, например взаимодействием серной кислоты с фосфидами[10].

Ещё одним доказательством существования в атмосфере Венеры фосфина может служить анализ данных масс-спектрометра LNMS (Large Probe Neutral Mass Spectrometer) автоматической межпланетной станции «Пионер-13»(или «Пионер-Венера-2»), полученных в декабре 1978 года на высотах 60—50 км[11]. Подтвердить или опровергнуть наличие фосфина в атмосфере Венеры учёные планируют с помощью прибора MERTIS (Mercury Thermal Infrared Spectrometer) аппарата Европейского космического агентства Mercury Planetary Orbiter (MPO) миссии «БепиКоломбо» в ходе гравитационного маневра вблизи Венеры, намеченного на середину октября 2020 года[12][13].

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 3 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0505.html
  2. А.С. Егоров. Репетитор по химии. — 52-ое. — Феникс, 2017. — С. 441. — 441 с.
  3. Фосфины // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. Н. С. Зефиров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5: Триптофан—Ятрохимия. — 783 с. — 10 000 экз. — ISBN 5-85270-310-9.
  4. Руководство по неорганическому синтезу / ред. Г. Брауэр. — М., 1985. — Т. 2. — С. 555.
  5. Благодатный огонь — взгляд скептика
  6. Осторожно — фосфин!
  7. 1 2 Вредные вещества в промышленности / под ред. Н. В. Лазарева и И. Д. Гадаскиной. — М., 1977. — Т. 3. — С. 135-136.
  8. Clara Sousa-Silva et al. Phosphine as a Biosignature Gas in Exoplanet Atmospheres (англ.) // Astrobiology. — 31 Jan 2020. — Vol. 20, no. 2. — doi:10.1089/ast.2018.1954.
  9. Phosphine Detected In The Atmosphere of Venus
  10. Не стоит объяснять происхождение фосфина экзотическими причинами, 22.09.2020
  11. Is Phosphine in the Mass Spectra from Venus’ Clouds?, 27 Sep 2020 (PDF)
  12. «БепиКоломбо» поищет фосфин на Венере, 2020
  13. BepiColombo may be able to search for signs of life as it passes Venus, 16 September 2020

Литература[править | править код]

  • Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.