Fosfin

Fosfin ( vätefosfid , vätefosfid , fosforhydrid , enligt IUPAC-nomenklaturen - fosfan) PH 3 - en färglös giftig gas (under normala förhållanden). Analog av ammoniak NH3. Ren fosfin är luktfri, men prover av den tekniska produkten har en obehaglig lukt som liknar lukten av rutten fisk (vitlök eller stekt lök).

Fysiska egenskaper

färglös gas. Dåligt lösligt i vatten , bildar ett instabilt hydrat med det , som uppvisar mycket svaga grundegenskaper [3] . Vid låga temperaturer bildar det ett fast klatrat 8РН 3 46Н 2 O. Lösligt i bensen , dietyleter , koldisulfid . Vid -133,8 °C bildar den kristaller med ett ansiktscentrerat kubiskt gitter .

Fosfinmolekylen har formen av en trigonal pyramid med C 3 v molekylär symmetri ( dPH = 0,142 nm, ∠HPH = 93,5°). Dipolmomentet är 0,58 D - betydligt mindre än för ammoniak . Vätebindningen mellan PH 3 -molekyler manifesteras praktiskt taget inte, därför är smält- och kokpunkterna för fosfin lägre än för ammoniak.

Får

Fosfin erhålls genom att reagera vit fosfor med varm alkali, till exempel:

{\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 också erhållas genom inverkan av vatten eller syror på fosfider :

{\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))))

Klorväte, vid upphettning, interagerar med vit fosfor:

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

Nedbrytning av fosfoniumjodid:

{\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))

Nedbrytning av fosfonsyra :

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

eller återställ det:

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

Kemiska egenskaper

Fosfin skiljer sig mycket från sin motsvarighet, ammoniak . Dess kemiska aktivitet är högre, den är dåligt löslig i vatten , eftersom basen är mycket svagare. Det senare förklaras av att H–P-bindningarna är svagt polariserade och att ensamparaktiviteten för fosfor (3s 2 ) är lägre än för kväve (2s 2 ) i ammoniak.

I frånvaro av syre, när det värms upp, sönderdelas det till element:

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

Det brinner i luft enligt ekvationen:

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

Visar starka återställande egenskaper:

{\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 av det faktum att:

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

då är följande reaktion möjlig:

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

När fosfin interagerar med starka protondonatorer kan fosfin ge fosfoniumsalter som innehåller PH 4 + -jonen (liknande ammonium ). Fosfoniumsalter, färglösa kristallina ämnen, är extremt instabila, lätt att hydrolyseras .

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

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

Fosfoniumsalter, liksom fosfin i sig, är starka reduktionsmedel .

Spontan förbränning

Absolut rent och torrt fosfin kan inte självantända i luft och antänds endast vid en temperatur på 100-150°C. Fosfin, som till exempel erhålls genom växelverkan mellan fosfider och vatten, har dock alltid en inblandning av difosfin P 2 H 4 , som spontant antänds i luft [4] [5] . I synnerhet kan " strålkastare " [6] [7] visas på detta sätt .

Toxicitet

Fosfin är ett extremt farligt ämne [8] . (faroklass 1). Först och främst påverkar det nervsystemet , stör ämnesomsättningen ; verkar även på blodkärl , andningsorgan , lever , njurar . Lukten av fosfin känns vid en koncentration av 2-4 mg/m³, långvarig inandning vid en koncentration av 10 mg/m³ kan leda till förgiftning med efterföljande död . MPC - 0,1 mg/m³. [ett]

Vid akut fosfinförgiftning i milda fall känner offret smärta i diafragmaområdet , en känsla av kyla och därefter kan bronkit utvecklas. Med måttlig förgiftning är en känsla av rädsla , frossa, kräkningar, tryck över bröstet, kvävning, smärta bakom bröstbenet karakteristiska. I svåra fall kommer neurologiska symtom i förgrunden - bedövande , ostadig gång, ryckningar i armar och ben, mydriasis ; död på grund av förlamning av andnings- eller hjärtmuskeln kan inträffa inom några dagar, och vid höga koncentrationer - omedelbart [1] .

Kronisk förgiftning kan leda till störningar i synen, gång, tal, matsmältning, bronkit, blodsjukdomar och fettdegeneration av levern [1] .

Fosfin som en indikator på utomjordiskt liv

2019 föreslogs fosfin som en biosignaturgas för att söka efter liv på jordliknande exoplaneter , eftersom det på jorden produceras av anaeroba ekosystem. Den svaga sidan av fosfin med tanke på dess användning för sådana ändamål är dess höga reaktivitet, på grund av vilken den höga intensiteten i dess produktion är en förutsättning för framgångsrik detektering av denna gas. För att upptäcka den i atmosfären på en exoplanet kommer det att ta tiotals timmars observation med James Webb- teleskopet [9 ] .

Den 14 september 2020 tillkännagav ett internationellt team av forskare under ledning av Cardiff University -professorn Jane Greaves vid en speciellt sammankallad presskonferens upptäckten av spår av fosfin i Venus atmosfär genom att analysera spektra från ALMA- och JCMT-teleskopen [10] . Ett annat bevis på förekomsten av fosfin i Venus atmosfär kan vara analysen av data från masspektrometern LNMS (Large Probe Neutral Mass Spectrometer) från den automatiska interplanetära stationen Pioneer-13 (eller Pioneer-Venus-2 ) , erhållen i december 1978 på höjder av 60 —50 km [11] . Forskare kunde bekräfta eller förneka närvaron av fosfin i Venus atmosfär med hjälp av MERTIS (Mercury Thermal Infrared Spectrometer) enheten från European Space Agencys Mercury Planetary Orbiter (MPO) uppdrag BepiColombo under en gravitationsmanöver nära Venus i mitten av oktober 2020 [12] [13] . Efter korrigering av fel i beräkningsmetoden och omkalibrering av ALMA-data minskade den observerade fosfinkoncentrationen hos författarna från ~20 ppb ±10 ppb till 1–5 ppb [14] [15] . I januari 2021 dök det upp publikationer om att svaveldioxid av misstag togs för fosfin i Venus atmosfär [16] [17] [18] . Bildandet av fosfin kan bero, förutom den vitala aktiviteten hos vissa organismer, och andra orsaker, såsom interaktionen av svavelsyra med fosfider [19] [20] .

Anteckningar

↑ 1 2 3 4 Skadliga ämnen i industrin / utg. N. V. Lazareva och 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 handledare. - 52:a. - Phoenix, 2017. - S. 441. - 441 sid.
↑ Fosfiner // Chemical Encyclopedia : i 5 volymer / Kap. ed. N.S. Zefirov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1998. - V. 5: Tryptofan - Iatrokemi. — 783 sid. — 10 000 exemplar. — ISBN 5-85270-310-9 .
↑ Guide till oorganisk syntes / ed. G. Brouwer. - M. , 1985. - T. 2. - S. 555.
↑ Helig eld - synen på en skeptiker . Hämtad 17 juli 2012. Arkiverad från originalet 26 juni 2012. (obestämd)
↑ Varning - fosfin! . Hämtad 17 juli 2012. Arkiverad från originalet 1 oktober 2012. (obestämd)
↑ namn= https://docs.cntd.ru_GOST (otillgänglig länk) 12.1.007-76. System för arbetssäkerhetsstandarder (SSBT). Skadliga ämnen. Klassificering och allmänna säkerhetskrav (med ändringsförslag nr 1, 2)
↑ Clara Sousa-Silva et al. Fosfin som en biosignaturgas i exoplanetatmosfärer // Astrobiologi . - 31 januari 2020. - Vol. 20 , nej. 2 . - doi : 10.1089/ast.2018.1954 .
↑ Fosfin upptäckts i Venus atmosfär
↑ Finns fosfin i masspektrat från Venus moln? Arkiverad 24 oktober 2020 på Wayback Machine , 27 september 2020 ( PDF Arkiverad 1 november 2020 på Wayback Machine )
↑ BepiColombo kommer att leta efter fosfin på Venus Arkiverad 24 september 2020 på Wayback Machine , 2020
↑ BepiColombo kanske kan söka efter tecken på liv när den passerar Venus Arkiverad 4 oktober 2020 på Wayback Machine 16 september 2020
↑ Greaves JS et al. Omanalys av fosfin i Venus moln Arkiverad 8 augusti 2021 på Wayback Machine 16 november 2020
↑ Greaves JS et al. Om robustheten hos fosfinsignaturer i Venus moln Arkiverad 13 augusti 2021 på Wayback Machine , 12 oktober 2020
↑ Ryska vetenskapsakademin kallade upptäckten av livstecken på Venus för ett misstag . 3dnews.ru . Hämtad 29 januari 2021. Arkiverad från originalet 29 januari 2021. (obestämd)
↑ Akins AB et al. Komplikationer vid ALMA-detektering av fosfin vid Venus. ApJL 907, L27 (2021)
↑ Lincowski A. P. et al. Påstådd upptäckt av PH3 i Venus moln överensstämmer med mesosfärisk SO2. ApJL 908, L44 (2021)
↑ Du bör inte förklara fosfinets ursprung med exotiska orsaker Arkiverad 2 oktober 2020 på Wayback Machine , 2020-09-22
↑ Truonga N., Luni JI Vulkanextruderade fosfider som en abiotisk källa för venusiskt fosfin Arkiverad 8 augusti 2021 på Wayback Machine // PNAS. Vol. 118. Nr 29. 12 juli 2021

Litteratur

Lidin R.A. och andra kemiska egenskaper hos oorganiska ämnen: Proc. ersättning för universitet. - 3:e uppl., Rev. - M . : Kemi, 2000. - 480 sid. — ISBN 5-7245-1163-0 .

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor katalanska Stor ryss Britannica (online)
I bibliografiska kataloger	NDL : 00576134 NKC : ph120291