ARSINE: STRUCTURE, PROPRIÉTÉS, NOMENCLATURE ET USAGES - CHIMIE - 2025

L' arsine ou arsine est un gaz incolore et inodore, bien qu'au contact de l'air acquiert une légère odeur d'ail et de poisson. Le terme arsine n'est pas seulement utilisé pour nommer le composé AsH ₃, il est également utilisé pour décrire un ensemble de composés organiques d'arsenic (As) de formule AsH _3-x R _x.

Dans la formule, R représente des composés alkyle ou aryle. Par exemple, le composé As (C ₆ H ₅) ₃ appelé triphénylarsine, est connu sous le nom d'arsine.

Molécule d'arsine. Source: Ben Mills, de Wikimedia Commons.

Cependant, en chimie inorganique, il n'y a qu'une seule arsine: AsH ₃ (image du haut). La sphère violette représente l'atome d'arsenic et les blanches les atomes d'hydrogène. Bien que non représenté, au-dessus de l'arsenic, il y a une paire d'électrons libres (··).

L'action toxique de l'arsine se produit principalement par inhalation, car elle traverse la paroi alvéolaire et passe dans le sang. Là, il agit en produisant une hémolyse des érythrocytes, libérant de l'hémoglobine qui endommage les tubules rénaux, ce qui entraîne un dysfonctionnement rénal.

Structure de l'arsine

Structure d'AsH3 avec angle et longueur de liaison. Source: Benjah-bmm27 via Wikipedia

Comme le montrent les deux images du haut, AsH ₃ a une structure pyramidale. L'atome As est situé au centre de la pyramide, tandis que les trois H sont dans chacun de ses sommets. L'hybridation chimique de As doit ordinairement être sp ³ pour adopter cette géométrie.

L'image montre que les liaisons As-H ont une longueur de 1,519 Å et les trois H sont séparés par un angle de 91,8 °. Cet angle diffère considérablement de 107 ° pour la molécule d'ammoniaque, NH ₃, indiquant un rapprochement entre H.

Certains chimistes affirment que cela est dû à la différence de rayons atomiques entre N et As.

Étant le plus petit N, les H sont plus proches les uns des autres, augmentant leurs répulsions électrostatiques, ce qui a tendance à les chasser. Pendant ce temps, l'As est plus grand, donc les H sont plus éloignés les uns des autres et les répulsions entre eux sont moindres, ils ont donc tendance à moins se séparer.

Propriétés

Des noms

-Arsine ou arsan

-Hydrure d'arsenic

-Trihydrure d'arsenic

-Arséniure d'hydrogène

Poids moléculaire

77,946 g / mol.

Description physique

Gaz incolore.

Odeur

Il est inodore, mais au contact de l'air, il acquiert une légère odeur d'ail et de poisson. Ce n'est pas un gaz irritant, et en plus, il ne produit pas de symptômes immédiats; afin que les gens ne soient pas conscients de sa présence.

Point d'ébullition

-80,4 ° F à 760 mmHg (-62,5 ° C).

Point de fusion

-179 ° F (-116 ° C).

point d'allumage

-62 ° C (-80 ° F, 211 ° K). Gaz hautement inflammable.

Solubilité

Dans l'eau 28 mg / 100 ml (pratiquement insoluble dans l'eau). Légèrement soluble dans l'alcool et les alcalis. Soluble dans le benzène et le chloroforme.

Densité

4,93 g / L de gaz.

Densité de vapeur

2,66 à 2,695 (par rapport à l'air pris comme 1).

La pression de la vapeur

11000 mmHg à 20 ° C

Stabilité

Lorsqu'elle est exposée à la lumière, l'arsine humide se décompose rapidement, déposant de l'arsenic noir brillant.

Décomposition

Lorsqu'il est chauffé jusqu'à décomposition, il émet une fumée d'arsenic hautement toxique, accompagnée d'hydrogène gazeux. Il se décompose à 300 ° C.

Chaleur de vaporisation

26,69 kJ / mol.

Enthalpie de formation standard

+ 66,4 kJ / mol.

Nomenclature

Dans la section précédente, il a été fait mention d'autres noms acceptés pour arsine. Le considérant comme un hydrure binaire entre l'arsenic et l'hydrogène, il peut être nommé sur la base des nomenclatures systématique, stock et traditionnelle.

Dans la nomenclature systématique, ils comptent le nombre d'atomes d'hydrogène. Ainsi, votre nom devient: hydrure de tri arsenic.

Son nom selon la nomenclature du stock est très similaire, mais en ajoutant sa charge avec des chiffres romains entre parenthèses: hydrure d'arsenic (III).

Et par rapport à la nomenclature traditionnelle, son nom est arsina ou arsano.

Il peut également être appelé arséniure d'hydrogène; cependant, ce n'est pas tout à fait correct, car cela impliquerait de supposer que l'arsenic est plus électronégatif que l'hydrogène et participe à la liaison comme As ^3–.

Applications

Matériaux semi-conducteurs

Arsine est utilisé dans la fabrication de matériaux semi-conducteurs, utilisés dans la microélectronique et les lasers à semi-conducteurs. Il est utilisé comme dopant pour le silicium et le germanium. L'arsine est utilisée dans la fabrication du semi-conducteur GaAs.

La procédure utilisée est le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) à 700 - 900 ºC, selon la réaction suivante:

Ga (CH ₃) ₃ + AsH ₃ => GaAs + 3CH ₄

Armes chimiques

L'arsine est un gaz mortel, il a donc été pensé pour être utilisé dans la guerre chimique. Mais il n'a jamais été utilisé officiellement comme arme chimique, en raison de sa grande inflammabilité et de sa moindre efficacité par rapport à d'autres composés moins inflammables.

Cependant, certains composés organiques dérivés de l'arsine, beaucoup plus stables, se sont avérés être d'application dans la guerre chimique, par exemple la Lewisite (β-chlorovinyldichloroarsine).

Ligands

L'arsine est un gaz qui s'enflamme dans l'air, mais ses dérivés organiques plus stables, par exemple AsR ₃ (R = groupes alkyle ou aryle), sont utilisés comme liants dans la chimie de coordination des métaux.

Comme (C ₆ H ₅) est un liant mou et, par conséquent, est généralement incorporé dans des complexes métalliques qui ont des atomes centraux avec de faibles états d'oxydation (cations mous).

Effets toxiques

Sa toxicité est telle qu'à une concentration dans l'air de 250 ppm, il est instantanément mortel. Il peut être mortel pendant une exposition de 30 minutes, à une concentration dans l'air inhalé de 25 à 50 ppm.

La plupart de l'action toxique de l'arsine se produit par inhalation. Il est capable de traverser la paroi alvéolaire et de passer dans le sang où il exerce son action toxique, qui s'exerce sur les érythrocytes et la fonction rénale.

L'intoxication à l'arsine se manifeste par des troubles de la conscience, un état de choc, une hématurie, une jaunisse et une insuffisance rénale.

Action sur les érythrocytes et l'hémoglobine

L'arsine a plusieurs actions qui s'exercent sur la paroi des globules rouges et sur l'hémoglobine. Elle favorise la libération du groupe hème de l'hémoglobine. L'arsine est un agent hémolytique indirect, il agit en inhibant l'action de la catalase.

Cela conduit à l'accumulation de peroxyde d'hydrogène (H ₂ O ₂), ce qui provoque la rupture de la membrane érythrocytaire. D'autre part, l'arsine produit une diminution de la concentration intracellulaire de glutathion réduit (GSH), ce qui contribue à la destruction de la membrane érythrocytaire.

L'hémolyse massive est fatale et se manifeste par une réduction de la concentration sanguine d'hémoglobine et d'hématocrite; augmentation de la concentration sérique d'hémoglobine et de bilirubine; et l'hématurie.

L'insuffisance rénale résulte de la précipitation d'hémoglobine sous forme de cylindres dans les tubules rénaux, observée lors des autopsies. Cependant, des preuves ont également été trouvées, in vitro, d'une action toxique directe de l'arsine sur des lignées cellulaires rénales en culture.

Références

1. Shiver et Atkins. (2008). Chimie inorganique. (quatrième édition). Mc Graw Hill.
2. Wikipédia. (2018). Arsine. Récupéré de: en.wikipedia.org
3. Apprenant en chimie. (2019). Arsine. Récupéré de: chemistrylearner.com
4. PubChem. (2019). Arsine. Récupéré de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Cameo Chemicals. (sf). Arsine. Récupéré de: cameochemicals.noaa.gov
6. Institut mexicain de sécurité sociale. (2005). Empoisonnement à l'arsine.. Récupéré de: medigraphic.com