Was ist Arsenwasserstoff?
Arsenwasserstoff ist eine Wasserstoffverbindung des Arsens mit der chemischen Formel AsH3.
Es wird auch Arsenhydrid genannt. Arsenwasserstoff ist mit einer zulässigen zeitlich gewichteten Durchschnittskonzentration von 0,005 ppm für den Menschen hochgiftig.
Wenn es in großen Mengen von Menschen eingeatmet wird, kann es die Nieren und das Blut schädigen, was im schlimmsten Fall zum Tod führt. Die Symptome des Arsenwasserstoffs können Stunden oder Tage später auftreten und erfordern eine ärztliche Behandlung.
Anwendungen von Arsenwasserstoff
Arsenwasserstoff ist als eines der Halbleitermaterialgase bekannt, die bei der Herstellung von Halbleitern verwendet werden. Arsenwasserstoff ist jedoch hochgiftig und kann schwere Blut- und Nierenschäden verursachen. Daher ist die Kontamination der Arbeitsumgebung in der Halbleiterfertigung durch Arsenwasserstoff zu einem Problem geworden und es ist wichtig, optimale Methoden zur Quantifizierung von Arsenwasserstoff in der Halbleiterfertigung zu erforschen.
Arsenwasserstoff erzeugt beim Erhitzen auch Arsen. Diese Eigenschaft kann genutzt werden, um Spuren von Arsen nachzuweisen. Der so genannte Marsh-Test wurde 1836 von James Marsh erfunden.
Eigenschaften von Arsenwasserstoff
Arsenwasserstoff hat einen Schmelzpunkt von -117 °C und einen Siedepunkt von -55 °C. Es liegt bei Raumtemperatur als farbloses Gas vor und hat einen charakteristischen Knoblauchgeruch.
In 100 g Wasser bei 0 °C sind 0,0019 g Arsenwasserstoff löslich. Es ist in polaren Lösungsmitteln löslich und in organischen Lösungsmitteln unlöslich. Die Säuredissoziationskonstante ist pKa = 25. Bei der Verbrennung entstehen Wasser und Arsentrioxid (As2O3). Die Zersetzung durch Licht, Wärme und Wasser führt zu Arsen und Wasserstoff.
Die chemischen Eigenschaften des Arsenwasserstoffs lassen sich durch den Durchschnitt des entsprechenden Pickntogens wie PH3 oder SbH3 vorhersagen. Arsenwasserstoff hat reduzierende Eigenschaften und reagiert explosiv mit Oxidationsmitteln. Es ist brennbar und sollte mit Vorsicht gehandhabt werden. Es reagiert mit wässrigen Silbernitratlösungen unter Freisetzung von Silber und hat ein Standard-Redoxpotential von Eº = -0,225 V. Bei hohen Konzentrationen von wässrigen Silbernitratlösungen fällt Ag3As-3AgNO3 aus, ein gelbes, silberarsenidhaltiges Salz.
Struktur des Arsenwasserstoffs
Arsenwasserstoff ist eine Verbindung aus Wasserstoff und Arsen mit einem Molekulargewicht von 77,95. Seine Dichte beträgt in Gasform 4,93 g/l und in flüssiger Form bei -64 °C 1,640 g/ml.
Die sterische Struktur des Arsenwasserstoffs ähnelt der des Ammoniaks. Der Winkel H-As-H beträgt 91,8° und es handelt sich um ein pyramidales Molekül mit drei äquivalenten 1,519 Å As-H-Bindungen. Der Wasserstoffbrückenbindungswinkel ist kleiner als der von Ammoniak und nähert sich einem rechten Winkel. Arsen hat eine Elektronegativität von 2,0 und Wasserstoff eine Elektronegativität von 2,1. Es ist weniger polar als Ammoniak und bildet keine Wasserstoffbrücken aus.
Weitere Informationen zu Arsenwasserstoff
1. Verfahren zur Synthese von Arsenwasserstoff
Arsenwasserstoff kann synthetisiert werden, indem man arsenhaltigen Chemikalien Zink als Katalysator hinzufügt und sie mit verdünnter Schwefelsäure reagieren lässt. Wenn Arsenwasserstoff und Wasserstoffgas verbrannt werden und die Flamme eine kalte Glas- oder Porzellanschale berührt, bleibt das einzelne Arsen haften und man erhält einen glänzenden Arsenspiegel.
Arsenwasserstoff kann auch durch die Reaktion von Calciumarsenid mit verdünnter Schwefelsäure hergestellt werden. Bei der Zersetzung des Pigments Scheele’s Green durch Bakterien und Schimmelpilze kann ebenfalls Arsenwasserstoff entstehen.
2. Merkmale des organischen Arsenwasserstoffs
Verbindungen, bei denen die Wasserstoffatome des Arsenwasserstoffs durch Kohlenwasserstoffe oder Halogene ersetzt sind, werden auch als Arsenwasserstoffe bezeichnet. Die allgemeine Formel für eine Reihe von Derivaten lautet RR1R2As. Jeder Substituent stellt ein H oder eine organische Gruppe dar. Sie haben im Allgemeinen einen unangenehmen Geruch und sind hochgiftig.
Ein spezifisches Beispiel ist Methylarsin, dessen chemische Formel als CH3AsH2 dargestellt wird. Triphenylarsin ist als Ligand erhältlich. Seine chemische Formel lautet (C6H5)3As.