Fosfin

Fosfin ( hydrogenphosphid , hydrogenphosphid , fosforhydrid , ifølge IUPAC-nomenklaturen - fosfan) PH 3 - en farveløs giftig gas (under normale forhold). Analog af ammoniak NH3. Ren fosphin er lugtfri, men prøver af det tekniske produkt har en ubehagelig lugt, der ligner lugten af rådden fisk (hvidløg eller stegte løg).

Fysiske egenskaber

farveløs gas. Dårligt opløseligt i vand , danner et ustabilt hydrat med det , som udviser meget svage basisegenskaber [3] . Ved lave temperaturer danner det et fast clathrat 8РН 3 46Н 2 O. Opløseligt i benzen , diethylether , carbondisulfid . Ved -133,8 °C danner den krystaller med et ansigtscentreret kubisk gitter .

Fosphinmolekylet har form som en trigonal pyramide med C 3 v molekylær symmetri ( dPH = 0,142 nm, ∠HPH = 93,5°). Dipolmomentet er 0,58 D - væsentligt mindre end for ammoniak . Hydrogenbindingen mellem PH 3 -molekyler er praktisk talt ikke manifesteret, derfor er smelte- og kogepunkterne for phosphin lavere end for ammoniak.

Henter

Fosfin opnås ved at reagere hvidt fosfor med varmt alkali, for eksempel:

{\mathsf {2P_{4}+3Ca(OH)_{2}+6H_{2}O\ {\xrightarrow {70^{\circ }C))\ 2PH_{3}\uparrow +3Ca( H_{2}PO_{2})_{2}}}

{\mathsf {P_{4}+3KOH+3H_{2}O{\xrightarrow {70^{\circ }C}}3KH_{2}PO_{2}+PH_{3}\uparrow }}

Det kan også opnås ved indvirkning af vand eller syrer på fosphider :

{\displaystyle {\mathsf {Ca_{3}P_{2}+6H_{2}O\ {\xrightarrow {\ \ }}\ 2PH_{3}\uparrow +3Ca(OH)_{2))))

{\displaystyle {\mathsf {Mg_{3}P_{2}+6HCl\ {\xrightarrow {\ \ }}\ 2PH_{3}\uparrow +3MgCl_{2))))

Hydrogenchlorid, når det opvarmes, interagerer med hvidt fosfor:

{\displaystyle {\mathsf {P_{4}+6HCl\ {\xrightarrow {300^{\circ }C))\ 2PH_{3}+2PCl_{3))))

Nedbrydning af fosfoniumiodid:

{\mathsf {PH_{4}I\ {\xrightarrow {>80^{\circ }C))\ PH_{3}+HI))

{\displaystyle {\mathsf {PH_{4}I+H_{2}O\ \rightleftarrows \ PH_{3}\uparrow +H_{3}O^{+}+I^{-))))

{\mathsf {PH_{4}I+NaOH\ \rightleftarrows \ PH_{3}\uparrow +NaI+H_{2}O))

Nedbrydning af fosphonsyre :

{\mathsf {4H_{2}(PHO_{3})\ {\xrightarrow {170-200^{\circ }C))\ PH_{3}\uparrow +3H_{3}PO_{4)) }

eller gendan den:

{\mathsf {H_{3}PO_{3}+3Zn+6HCl\ {\xrightarrow {}}\ PH_{3}\uparrow +3ZnCl_{2}+3H_{2}O))

Kemiske egenskaber

Fosfin er meget forskellig fra sin modstykke, ammoniak . Dens kemiske aktivitet er højere, den er dårligt opløselig i vand , da basen er meget svagere. Sidstnævnte forklares ved, at H–P-bindingerne er svagt polariserede, og den ensomme paraktivitet af fosfor (3s 2 ) er lavere end nitrogen (2s 2 ) i ammoniak.

I mangel af ilt, når det opvarmes, nedbrydes det til elementer:

{\displaystyle {\mathsf {2PH_{3}\ {\xrightarrow {\mathit {t))}\ 2P+3H_{2))))

Det brænder i luft ifølge ligningen:

{\displaystyle {\mathsf {PH_{3}+2O_{2}\ {\xrightarrow {\ \ ))\ H_{3}PO_{4))))

Viser stærke genoprettende egenskaber:

{\mathsf {PH_{3}+3H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {\ \ ))\ H_{2}(PHO_{2})+3SO_{2}\uparrow +\ 3H_ {2}O}}

{\mathsf {PH_{3}+8HNO_{3}\ {\xrightarrow {\ \ }}\ H_{3}PO_{4}+8NO_{2}\uparrow +\ 4H_{2}O))

{\mathsf {PH_{3}+2I_{2}+2H_{2}O\ {\xrightarrow {\ \ ))\ H(PH_{2}O_{2})+4HI))

På grund af det faktum, at:

{\mathsf {4H_{2}(PHO_{3})\ {\xrightarrow {170-200^{\circ }C))\ PH_{3}\uparrow +3H_{3}PO_{4)) }

så er følgende reaktion mulig:

{\mathsf {PH_{3}+4H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {200^{\circ }C))\ H_{3}PO_{4}+4SO_{2}\uparrow +4H_{2}O}}

Når phosphin interagerer med stærke protondonorer , kan phosphin give phosphoniumsalte , der indeholder PH 4+ ionen (svarende til ammonium ). Phosphoniumsalte, farveløse krystallinske stoffer, er ekstremt ustabile, hydrolyseres let .

{\mathsf {PH_{3}+HCl\ {\xrightarrow {30^{\circ }C))\ PH_{4}Cl))

{\mathsf {PH_{3}+HI\ {\xrightarrow {\ \ }}\ PH_{4}I}}

Phosphoniumsalte er ligesom phosphin selv stærke reduktionsmidler .

Spontan forbrænding

Absolut ren og tør fosphin er ikke i stand til at selvantænde i luft og antændes kun ved en temperatur på 100-150°C. Imidlertid har phosphin, opnået for eksempel ved vekselvirkning af phosphider med vand, altid en blanding af diphosphin P 2 H 4 , som spontant antændes i luft [4] [5] . Især " strølys " [6] [7] kan fremstå på denne måde .

Toksicitet

Fosfin er et ekstremt farligt stof [8] . (fareklasse 1). Først og fremmest påvirker det nervesystemet , forstyrrer stofskiftet ; virker også på blodkar , åndedrætsorganer , lever , nyrer . Lugten af fosphin mærkes ved en koncentration på 2-4 mg/m³, langvarig indånding ved en koncentration på 10 mg/m³ kan føre til forgiftning med efterfølgende død . MPC - 0,1 mg/m³. [en]

Ved akut phosphinforgiftning i milde tilfælde føler offeret smerter i mellemgulvsområdet , en følelse af kulde og efterfølgende bronkitis kan udvikle sig. Ved moderat forgiftning er en følelse af frygt , kulderystelser, opkastning, trykken for brystet, kvælning, smerter bag brystbenet karakteristiske. I alvorlige tilfælde kommer neurologiske symptomer i forgrunden - bedøvelse , ustabil gang, trækninger i lemmerne, mydriasis ; død af lammelser i luftvejs- eller hjertemusklen kan indtræffe i løbet af få dage, og ved høje koncentrationer - øjeblikkeligt [1] .

Kronisk forgiftning kan føre til forstyrrelser af syn, gang, tale, fordøjelse, bronkitis, blodsygdomme og fedtdegeneration af leveren [1] .

Fosfin som en indikator for udenjordisk liv

I 2019 blev phosphin foreslået som en biosignaturgas til at søge efter liv på jordlignende exoplaneter , da det på Jorden produceres af anaerobe økosystemer. Den svage side af phosphin set fra dets anvendelse til sådanne formål er dens høje reaktivitet, på grund af hvilken den høje intensitet af dens produktion er en betingelse for en vellykket påvisning af denne gas. At opdage det i atmosfæren på en exoplanet vil det tage titusvis af timers observation ved hjælp af James Webb- teleskopet [9 ] .

Den 14. september 2020 annoncerede et internationalt hold af videnskabsmænd ledet af professor Jane Greaves ved Cardiff University på en særligt indkaldt pressekonference opdagelsen af spor af fosphin i Venus atmosfære ved at analysere spektrene fra ALMA- og JCMT-teleskoperne [10] . Et andet bevis på eksistensen af phosphin i Venus atmosfære kan være analysen af data fra massespektrometeret LNMS (Large Probe Neutral Mass Spectrometer) fra den automatiske interplanetariske station Pioneer-13 (eller Pioneer-Venus-2 ) , opnået i december 1978 i højder af 60 —50 km [11] . Forskere kunne bekræfte eller afkræfte tilstedeværelsen af fosphin i Venus atmosfære ved hjælp af MERTIS (Mercury Thermal Infrared Spectrometer) enheden fra European Space Agencys Mercury Planetary Orbiter (MPO) mission BepiColombo under en gravitationsmanøvre nær Venus i midten af oktober 2020 [12] [13] . Efter korrektion af fejl i beregningsmetoden og genkalibrering af ALMA-dataene faldt den observerede phosphinkoncentration hos forfatterne fra ~20 ppb ±10 ppb til 1-5 ppb [14] [15] . I januar 2021 kom der publikationer om, at svovldioxid ved en fejl blev taget for fosphin i Venus atmosfære [16] [17] [18] . Dannelsen af phosphin kan skyldes, ud over den vitale aktivitet af visse organismer, og andre årsager, såsom vekselvirkningen af svovlsyre med phosphider [19] [20] .

Noter

↑ 1 2 3 4 Skadelige stoffer i industrien / udg. N. V. Lazareva og I. D. Gadaskina. - M. , 1977. - T. 3. - S. 135-136.
↑ 1 2 3 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0505.html
↑ A.S. Egorov. Kemi underviser. - 52. - Phoenix, 2017. - S. 441. - 441 s.
↑ Phosphines // Chemical Encyclopedia : i 5 bind / Kap. udg. N.S. Zefirov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1998. - V. 5: Tryptofan - Iatrochemistry. — 783 s. — 10.000 eksemplarer. — ISBN 5-85270-310-9 .
↑ Vejledning til uorganisk syntese / red. G. Brouwer. - M. , 1985. - T. 2. - S. 555.
↑ Hellig Ild - en skeptikers opfattelse . Hentet 17. juli 2012. Arkiveret fra originalen 26. juni 2012. (ubestemt)
↑ Forsigtig - fosfin! . Hentet 17. juli 2012. Arkiveret fra originalen 1. oktober 2012. (ubestemt)
↑ navn= https://docs.cntd.ru_GOST (utilgængeligt link) 12.1.007-76. System af arbejdssikkerhedsstandarder (SSBT). Skadelige stoffer. Klassificering og generelle sikkerhedskrav (med ændringsforslag nr. 1, 2)
↑ Clara Sousa-Silva et al. Fosfin som en biosignaturgas i exoplanetatmosfærer // Astrobiologi . - 31. januar 2020. - Vol. 20 , nej. 2 . - doi : 10.1089/ast.2018.1954 .
↑ Fosfin opdaget i Venus-atmosfæren
↑ Er fosfin i massespektrene fra Venus' skyer? Arkiveret 24. oktober 2020 på Wayback Machine , 27. september 2020 ( PDF Arkiveret 1. november 2020 på Wayback Machine )
↑ BepiColombo vil lede efter fosfin på Venus Arkiveret 24. september 2020 på Wayback Machine , 2020
↑ BepiColombo kan muligvis søge efter tegn på liv, når den passerer Venus Arkiveret 4. oktober 2020 ved Wayback Machine , 16. september 2020
↑ Greaves JS et al. Reanalyse af fosfin i Venus' skyer Arkiveret 8. august 2021 på Wayback Machine , 16. november 2020
↑ Greaves JS et al. Om robustheden af fosfinsignaturer i Venus' skyer Arkiveret 13. august 2021 på Wayback Machine , 12. oktober 2020
↑ Det Russiske Videnskabsakademi kaldte opdagelsen af tegn på liv på Venus for en fejltagelse . 3dnews.ru . Hentet 29. januar 2021. Arkiveret fra originalen 29. januar 2021. (ubestemt)
↑ Akins AB et al. Komplikationer i ALMA-detektionen af phosphin på Venus. ApJL 907, L27 (2021)
↑ Lincowski A. P. et al. Påstået påvisning af PH3 i Venus skyer er i overensstemmelse med mesosfærisk SO2. ApJL 908, L44 (2021)
↑ Du bør ikke forklare oprindelsen af phosphin med eksotiske årsager Arkiveret 2. oktober 2020 på Wayback Machine , 22/09/2020
↑ Truonga N., Luni JI Vulkanisk ekstruderet phosphider som en abiotisk kilde til venusisk phosphin Arkiveret 8. august 2021 på Wayback Machine // PNAS. Vol. 118. Nr. 29. 12. juli 2021

Litteratur

Lidin R.A. og andre kemiske egenskaber ved uorganiske stoffer: Proc. tilskud til universiteter. - 3. udg., Rev. - M . : Kemi, 2000. - 480 s. — ISBN 5-7245-1163-0 .

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk catalansk Stor russer Britannica (online)
I bibliografiske kataloger	NDL : 00576134 NKC : ph120291