Стибин

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}} Стиби́н (сурьмя́нистый водоро́д) — неорганическое бинарное химическое соединение сурьмы с водородом, очень ядовитый легковоспламеняющийся газ, имеющий чесночный запах. Химическая формула H₃Sb. Гомологичен арсину, фосфину и аммиаку, по химическим и токсикологическим свойствам схож с арсином.

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 ${\mathrm{\Delta }}_f{G}_g^0$ составляет 148 кДж/моль
• Стандартная энтропия образования $S_g^0$ 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, зато быстро при температуре 200 °C. Процесс идёт с большей лёгкостью, чем в случае разложения арсина.Шаблон:Rp

$\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖲𝖻\stackrel{(200^{o}C)}{\to }\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖲𝖻$

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:

$\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖲𝖻\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{⟶}𝖲{𝖻}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

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

${𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖲𝖻\mathsf{+}𝖭𝖺𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{⟶}𝖭𝖺{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲𝖻\mathsf{+}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}$

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:

$𝖲𝖻\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}𝖧\mathsf{⟶}{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖲𝖻\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

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

$𝖬{𝗀}_{\mathrm{𝟥}}𝖲{𝖻}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}𝖧𝖢𝗅\mathsf{⟶}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖲𝖻\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖬𝗀𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}$

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

$𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟥}}𝖲𝖻\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{⟶}{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖲𝖻\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖭𝖺𝖮𝖧$

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 устранён, потому что стибин конденсируется при такой температуре.

Методом, который позволяет избежать такого недостатка, является последовательная реакция катиона Sb³⁺ с веществами, содержащими формальный анион H⁻ с образованием Sb⁻³ и H⁺

$\mathrm{𝟦}𝖲{𝖻}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}𝖫𝗂𝖠𝗅{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{⟶}\mathrm{𝟪}{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖲𝖻\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖫{𝗂}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖠{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}$

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

$\mathrm{𝟦}𝖲𝖻𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖭𝖺𝖡{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{⟶}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖲𝖻\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖭𝖺𝖢𝗅\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}$

Также в водной среде:

$𝖲𝖻𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖭𝖺𝖡{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{⟶}{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖲𝖻\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖭𝖺𝖢𝗅\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖡{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}$

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 чрезвычайно ядовит: 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

• Сурьма
• Арсин
• Фосфин
• Висмутин
• Высокотоксичные вещества