Arsà

compost químic
(S'ha redirigit des de: Arsina)

L'arsà o hidrur d'arsènic (anomenat antigament arsina) és un compost binari format per àtoms d'arsènic i àtoms d'hidrogen enllaçat mitjançant enllaç covalent, amb fórmula molecular . A temperatura ambient és un gas incolor, no irritant, i amb una desagradable olor a all. És inflamable i molt tòxic per inhalació.

Infotaula de compost químicArsà
Substància químicacompost químic, gas inflamable, carcinògen ocupacional, Arsanes (en) Tradueix i hidrur de pnicur Modifica el valor a Wikidata
Massa molecular77,945 u Modifica el valor a Wikidata
Trobat en el tàxon
Estructura química
Fórmula químicaAsH₃ Modifica el valor a Wikidata
Arsan.png
SMILES canònic
Model 2D
[AsH3] Modifica el valor a Wikidata
Identificador InChIModel 3D Modifica el valor a Wikidata
Propietat
Densitat4,93 g/cm³ Modifica el valor a Wikidata
Solubilitat20 g/100 g (aigua, 20 °C) Modifica el valor a Wikidata
Punt de fusió−117 °C Modifica el valor a Wikidata
Punt d'ebullició−63 °C (a 760 Torr) Modifica el valor a Wikidata
Pressió de vapor14,9 atm (a 21 °C) Modifica el valor a Wikidata
Perill
Límit inferior d'explosivitat5,1 vol% Modifica el valor a Wikidata
Límit superior d'explosivitat78 vol% Modifica el valor a Wikidata
Dosi letal mínima250 ppm
300 ppm
25 ppm
150 mg/m³
4.500 mg/m³
250 mg/m³
600 mg/m³
0,63 ppm
0,5 ppm
0,13 ppm
0,06 ppm Modifica el valor a Wikidata
Dosi letal mediana120 ppm
77 ppm
201 ppm
108 ppm
350 mg/m³
0,5 mg/m³
1 g/m³
250 mg/m³
0,5 mg/m³
0,1 mg/m³
0,05 mg/m³
17,2 ppm
200 ppm
0,4 mg/m³
650 mg/m³
0,3 mg/m³
390 mg/m³
240 ppm
178 ppm
45 ppm
2 mg/kg
3 mg/kg
2,5 mg/kg Modifica el valor a Wikidata
Límit d'exposició mitjana ponderada en el temps0,2 mg/m³ (8 h, Estats Units d'Amèrica, Polònia, Països Baixos)
0,05 ppm (, Egipte, Austràlia, Àustria, Bèlgica, França, Corea del Sud, Mèxic, Nova Zelanda, Perú, Suïssa, Tailàndia, Filipines, Turquia, Regne Unit, Estats Units d'Amèrica)
0,01 ppm (, Dinamarca, Finlàndia, Islàndia, Japó)
0,003 ppm (, Noruega)
0,02 ppm (, Suècia) Modifica el valor a Wikidata
Límit d'exposició a curt termini0,25 ppm (Àustria)
0,2 ppm (França)
0,8 mg/m³ (Hongria)
0,6 mg/m³ (Polònia)
0,1 mg/m³ (Rússia) Modifica el valor a Wikidata
Límit d'exposició sostre0,002 mg/m³ (cap valor)
0,1 ppm (Japó) Modifica el valor a Wikidata
IDLH9,57 mg/m³ Modifica el valor a Wikidata
NFPA 704.svg
4
4
2
 
Modifica el valor a Wikidata

HistòriaModifica

L'arsà fou sintetitzat per primera vegada el 1775 pel químic alemany Carl Wilhelm Scheele. (1742-1786). Scheele reduí l'òxid d'arsènic(III)   amb zinc en medi àcid d'àcid sulfúric  , segons la reacció:

 

La seva alta toxicitat fou palesa el 1815 quan el químic alemany Adolph F. Gehlen en respirà de forma accidental[1] i morí nou dies després. El 1873 i el 1902 hi hagué intoxicacions industrials quan els obrers mesclaren àcids amb menes d'argent.[2]

Estructura molecularModifica

 
Geometria de la molècula d'arsà

La teoria RPECV indica que la geometria de la molècula d'arsà és piramidal de base triangular, fet que s'ha comprovat de forma experimental mitjançant espectrometria.[3] L'arsènic empra orbitals híbrids sp3 que es disposen en la direcció dels vèrtexs d'un tetraedre. Un d'ells té una parella d'electrons, i no forma enllaç. Els altres tres formen enllaços σ amb els orbitals s dels hidrògens. L'angle d'enllaç   és un poc superior als 90° (92,1°) que s'allunya del valor dels angles del tetraedre (109,5°) i que pot explicar-se a partir de la grandària de l'àtom d'arsènic que permet que els enllaços s'aproximin abans que es produeixi una repulsió entre ells, amb la corresponent expansió del parell solitari. La longitud dels enllaços   és de 151,3 pm.[3]

PropietatsModifica

Propietats físiquesModifica

L'arsà és un gas a temperatura ambient, incolor i amb una desagradable olor a all, que es detecta a partir de 0,5 ppm.[4] El seu punt d'ebullició és de –62,5 °C i el de fusió –116 °C. La seva densitat val 3,186 g/L, que és 2,69 vegades major que la de l'aire, raó per la qual s'acumula arran del terra. És soluble en aigua, 28 mg en 100 mL d'aigua a 20 °C, soluble en cloroform i benzè, i lleugerament soluble en etanol.[5]

Propietats químiquesModifica

L'arsà és estable a temperatura ambient. Si s'escalfa a més de 230 °C, l'arsà comença a descompondre's en arsènic i hidrogen, essent una reacció completa a 300 °C. L'arsènic es diposita damunt superfícies fredes formant un mirall.

 

L'arsà crema en l'aire a l'interval de concentracions 5,1 %—78 % en volum, produint una flama de color blau pàl·lid, amb una entalpia de –822 kJ/mol segons la reacció:[3]

 

Les reaccions de l'arsà vénen determinades pel parell electrònic no enllaçant, que li proporcionen propietats de base de Lewis i de nucleòfil. Així reacciona com a base amb àcid clorhídric formant el catió arsoni  :

 

En les condicions habituals dels laboratoris, l'arsà reacciona violentament amb els halògens, representats aquí per  , donant el corresponent trihalur   i halur d'hidrogen  :

 

El sodi en medi amoníac redueix l'arsà a arsenur de sodi:

 

ObtencióModifica

L'arsà es forma per la reacció directa amb hidrogen acabat de generar o per acció de l'aigua sobre un arsenur metàl·lic. La formació d'arsà es pot descriure amb l'ajut de la següent reacció:[6]

 

També es pot preparar l'arsà per reacció de composts que contenguin cations arseni(3+) i composts que aportin hidrurs, com ara el borhidrur de sodi  :[6]

 

I també fent reaccionar arsenurs, que contenen l'anió   amb àcids. Per exemple:[6]

 

AplicacionsModifica

 
Cristall d'arsenur de gal·li

L'arsà s'utilitza àmpliament en la indústria dels semiconductors per al creixement epitaxial d'arsenur de gal·li   i com a dopant per a dispositius electrònics basats en silici. L'arsà també s'utilitza en síntesi orgànica i com a agent en la fabricació de díodes emissors de llum i per a la fabricació de determinats colorants de vidre.[6]

ToxicitatModifica

L'arsà és un compost tòxic. Les fonts ocupacionals en què s'han produït exposicions a l'arsà a nivells suficients per causar intoxicació aguda inclouen la fosa i refineria de coure, el procés de bronzejat, les empreses químiques (neteja d'un desguàs obstruït), la indústria dels transistors i el brunyiment de metalls. Molts processos, com ara refinació d'electròlits, galvanització, soldadura, gravat, revestiment de plom, fosa de metalls i extracció, poden exposar els treballadors a concentracions tòxiques d'arsà. En un cas fatal d'intoxicació per arsà d'un treballador del petroli, es trobà arsènic al fetge a una concentració d'11,8 mg/g, a la melsa a 7,9 mg/g, als ronyons a 3,2 mg/g i al cervell a 0,6 mg/g. L'arsà inhalada es dissol ràpidament en els fluids corporals i s'oxida a As(III), i una part d'aquest a As(V). L'arsènic trivalent es metila a àcid metilarsònic MMA i àcid dimetilarsínic DMA. El mecanisme de toxicitat per arsà no s'entén completament, però l'hemoglobina ha estat reconeguda durant molt de temps com un component necessari del mecanisme global de l'hemòlisi induïda per arsà. Després de la seva inhalació, provoca una ràpida destrucció dels glòbuls vermells, cosa que provoca hipòxia i insuficiència renal. Les persones exposades al gas arsà sovint no ho saben perquè no hi ha símptomes en el moment de l'exposició i els símptomes apareixen unes 24 hores després.[6]

ReferènciesModifica

  1. Rawlins, George M. «Safety in High School Chemistry» (en anglès). School Science and Mathematics, 64, 7, 1964, pàg. 608–612. DOI: 10.1111/j.1949-8594.1964.tb17009.x. ISSN: 1949-8594.
  2. Klimecki, Walter T.; Carter, Dean E. «Arsine toxicity: Chemical and mechanistic implications». Journal of Toxicology and Environmental Health, 46, 4, 01-12-1995, pàg. 399–409. DOI: 10.1080/15287399509532045. ISSN: 0098-4108. PMID: 8523468.
  3. 3,0 3,1 3,2 Norman, N.C.. Chemistry of Arsenic, Antimony and Bismuth. Springer Science & Business Media, 1997. ISBN 9780751403893. 
  4. Plantamura, J.; Dorandeu, F.; Burnat, P.; Renard, C. «L'arsine : un toxique chimique industriel peu connu» (en francès). Annales Pharmaceutiques Françaises, 69, 4, 2011-07, pàg. 196–200. DOI: 10.1016/j.pharma.2011.05.002.
  5. PubChem. «Arsine» (en anglès). [Consulta: 19 octubre 2020].
  6. 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 Flora, Swaran J.S. Flora. «Arsenicals». A: Ramesh C. Gupta. Handbook of Toxicology of Chemical Warfare Agents. Elsevier Inc., 2015. DOI https://doi.org/10.1016/C2013-0-15402-5. ISBN 978-0-12-800159-2. 
A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Arsà