Трисульфид мышьяка - Arsenic trisulfide

Трисульфид мышьяка
Образец трисульфида мышьяка как минерала или пигмента
Шаровая и палочная модель элементарной ячейки полимерного трисульфида мышьяка
Трисульфид мышьяка
Имена
Предпочтительное название IUPAC
Трисульфид мышьяка
Другие имена
Сульфид мышьяка (III)

Арипимент

Сульфур мышьяка
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard100.013.744 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 215-117-4
Номер RTECS
  • CG2638000
UNII
Характеристики
В качестве2S3
Молярная масса246.02 г · моль−1
ВнешностьОранжевые кристаллы
Плотность3,43 г см−3
Температура плавления 310 ° С (590 ° F, 583 К)
Точка кипения 707 ° С (1305 ° F, 980 К)
-70.0·10−6 см3/ моль
Структура[1]
P21/п (№ 11)
а = 1147,5 (5) пм, б = 957,7 (4) пм, c = 425,6 (2) пм
α = 90 °, β = 90,68 (8) °, γ = 90 °
пирамидальный (As)
Опасности[3][4]
Пиктограммы GHSAcute Tox. 3Aquatic Acute 1, Aquatic Chronic 1
Сигнальное слово GHSОпасность
H300, H331, H400, H411
NFPA 704 (огненный алмаз)
NIOSH (Пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
[1910.1018] TWA 0,010 мг / м3[2]
REL (Рекомендуемые)
Ca C 0,002 мг / м3 [15 минут][2]
IDLH (Непосредственная опасность)
Ca [5 мг / м3 (как As)][2]
Родственные соединения
Другой анионы
Триоксид мышьяка
Триселенид мышьяка
Другой катионы
Трисульфид фосфора
Трисульфид сурьмы
Сульфид висмута
Родственные соединения
Тетрасульфид тетраарьяка
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Трисульфид мышьяка это неорганическое соединение с формулой В качестве2S3. Это темно-желтое твердое вещество, не растворимое в воде. Также встречается как минерал орпимент (Латинское: auripigment), который использовался в качестве пигмента, называемого королевским желтым. Производится при анализе соединений мышьяка. Это собственный полупроводник p-типа группы V / VI, который проявляет свойства фотоиндуцированного фазового перехода. Другой основной сульфид мышьяка - это As4S4, красно-оранжевое твердое вещество, известное как минерал Realgar.

Структура

В качестве2S3 встречается как в кристаллической, так и в аморфной формах. Обе формы имеют полимерные структуры, состоящие из тригонально-пирамидальный Центры As (III) связаны сульфидными центрами. Сульфидные центры двукратно координированы по двум атомам мышьяка. В кристаллической форме соединение имеет структуру взъерошенного листа.[5] Склеивание листов состоит из силы Ван дер Ваальса. Кристаллическая форма обычно встречается в геологических образцах. Аморфный As2S3 не обладает слоистой структурой, но более сшит. Как и в других очках, здесь нет среднего или дальнего порядка, но первая координационная сфера четко определена. В качестве2S3 является хорошим стеклообразователем и демонстрирует на фазовой диаграмме широкую область стеклообразования.

Характеристики

Это полупроводник, с прямым запрещенная зона 2,7 эВ.[6] Широкая запрещенная зона делает его прозрачным для инфракрасный от 620 нм до 11 мкм.

Синтез

Из элементов

Аморфный As2S3 получается путем сплавления элементов при 390 ° C. При быстром охлаждении реакционного расплава получается стекло. Реакцию можно представить химическим уравнением:

2 As + 3 S → As2S3

Водные осадки

Смотрите также: Качественный неорганический анализ

В качестве2S3 образуется при обработке водных растворов, содержащих As (III), H2S. Мышьяк в прошлом анализировался и анализировался с помощью этой реакции, что привело к осадки из как2S3, который затем взвешивается. В качестве2S3 может даже быть осажден в 6М HCl. В качестве2S3 настолько нерастворим, что не токсичен.

Реакции

При нагревании в вакууме полимерный As2S3 "трещины" с образованием смеси молекулярных частиц, в том числе молекулярного As4S6.[7][8] В качестве4S6 принимает адамантан геометрия, подобная наблюдаемой для P4О6 и, как4О6. Когда пленка из этого материала подвергается воздействию внешнего источника энергии, например тепловой энергии (посредством термического отжига [9]), электромагнитное излучение (например, УФ-лампы, лазеры,[10] электронные пучки)[11]), В качестве4S6 полимеризуется:

2 / n (Как2S3)п ⇌ Как4S6

В качестве2S3 характерно растворяется при обработке водными растворами, содержащими сульфид ионы. Растворенная форма мышьяка представляет собой пирамидальный трианион AsS.3−
3:

В качестве2S3 + 6 NaSH → 2 AsS3−
3 + 3 часа2S

В качестве2S3 ангидрид гипотетической тиомышьяновой кислоты, As (SH)3. При лечении полисульфид ионы, As2S3 растворяется, давая множество разновидностей, содержащих как S-S, так и As-S связи. Одна производная - это S7Жопа−, кольцо, которое содержит экзоциклический сульфидный центр, присоединенный к атому As. В качестве2S3 также растворяется в сильнощелочных растворах с образованием смеси AsS3−
3 и AsO3−
3.[12]

"Жарка" как2S3 в воздухе дает летучие, токсичные производные, это преобразование является одной из опасностей, связанных с очисткой тяжелых металлов руды:

2 Как2S3 + 9 O2 → Как4О6 + 6 СО2

Современное использование

Как неорганический фоторезист

Из-за высокого показатель преломления 2,45 и его большой Твердость по Кнупу по сравнению с органическими фоторезисты, В качестве2S3 был исследован на предмет изготовления фотонные кристаллы с полной фотонной запрещенной зоной. Достижения в методах лазерного формирования рисунка, таких как трехмерная прямая лазерная запись (3-D DLW) и химическая влажная печать.химия травления, позволил использовать этот материал в качестве фоторезиста для изготовления трехмерных наноструктур.[13][14]

В качестве2S3 исследуется на предмет использования в качестве материала фоторезиста высокого разрешения с начала 1970-х годов,[15][16] с использованием водных травителей. Хотя эти водные травители позволяли изготавливать двухмерные структуры с низким аспектным соотношением, они не допускают травления структур с высоким аспектным отношением с трехмерной периодичностью. Некоторые органические реагенты, используемые в органических растворителях, обеспечивают высокую селективность травления, необходимую для создания структур с высоким аспектным отношением и трехмерной периодичностью.

Медицинские приложения

В качестве2S3 и, как4S4 были исследованы в качестве лечения острого промиелоцитарного лейкоза (APL).

Для ИК-передающих очков

Трисульфид мышьяка производится в аморфный форма используется как халькогенидное стекло за инфракрасный оптика. Он прозрачен между 620 нм и 11 мкм. Стекло из трисульфида мышьяка более устойчиво к окислению, чем кристаллический трисульфид мышьяка, что сводит к минимуму опасения по поводу токсичности.[17] Его также можно использовать как акустооптический материал.

Трисульфид мышьяка использовался для характерного восьмиугольного конического носа над инфракрасным искателем de Havilland Firestreak ракета.

Роль в античном мастерстве

Основная статья: орпимент

Сообщается, что древние египтяне использовали натуральный или синтетический орпимент в качестве пигмента в художественной технике и косметике.

Разное

Трисульфид мышьяка также используется в качестве дубление агент. Ранее он использовался с краситель индиго для изготовления карандаша синего цвета, который позволял добавлять темно-синие оттенки на ткань карандашом или кистью.

Осаждение трисульфида мышьяка используется в качестве аналитического теста на присутствие диссимиляционных бактерий, восстанавливающих мышьяк (DARB).[18]

Безопасность

В качестве2S3 настолько нерастворим, что его токсичность невысока. Старые образцы могут содержать значительные количества оксидов мышьяка, которые растворимы и поэтому очень токсичны.

Естественное явление

Орпимент встречается в вулканической среде, часто вместе с другими сульфидами мышьяка, в основном Realgar. Иногда встречается в низкотемпературных гидротермальных жилах вместе с некоторыми другими сульфидными и сульфосолевыми минералами.

Рекомендации

  1. ^ Mullen, D. J. E .; Новацкий, W (1972), «Уточнение кристаллических структур реальгара, AsS и орпимента, As2S3" (PDF), Z. Kristallogr., 136 (1–2): 48–65, Дои:10.1524 / zkri.1972.136.1-2.48.
  2. ^ а б c Карманный справочник NIOSH по химической опасности. "#0038". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ Индекс № 033-002-00-5 Приложения VI, Часть 3, к Регламент (ЕС) № 1272/2008 Европейского парламента и Совета от 16 декабря 2008 г. о классификации, маркировке и упаковке веществ и смесей, изменяющий и отменяющий Директивы 67/548 / EEC и 1999/45 / EC, и изменяющий Регламент (ЕС) № 1907/2006. OJEU L353, 31.12.2008, стр. 1–1355, стр. 427.
  4. ^ «Мышьяк, неорганические соединения (как As)», 29 C.F.R. § 1910.1018, 58 FR 35310, 30 июня 1993 г., с поправками. «Мышьяк (неорганические соединения, как As)», Карманный справочник по химической опасности, Публикация Министерства здравоохранения и социальных служб США (NIOSH) № 2005-149, Вашингтон, округ Колумбия: Правительственная типография, 2005 г., ISBN  9780160727511.
  5. ^ Уэллс, А.Ф. (1984). Структурная неорганическая химия, Оксфорд: Clarendon Press. ISBN  0-19-855370-6.
  6. ^ Сульфид мышьяка (As2S3)
  7. ^ Мартин, Т. (1983). «Кластеры сульфида мышьяка». Твердотельные коммуникации. Elsevier BV. 47 (2): 111–114. Дои:10.1016/0038-1098(83)90620-8. ISSN  0038-1098.
  8. ^ Хаммам, М .; Сантьяго, Дж. Дж. (1986). "Доказательства для4S6 молекула как структурная модель аморфного сульфида мышьяка из масс-спектрометрического анализа ». Твердотельные коммуникации. Elsevier BV. 59 (11): 725–727. Дои:10.1016/0038-1098(86)90705-2. ISSN  0038-1098.
  9. ^ Street, R. A .; Nemanich, R.J .; Коннелл, Г. А. Н. (1978-12-15). «Термоиндуцированные эффекты в напыленных пленках халькогенидов. II. Оптическое поглощение». Физический обзор B. Американское физическое общество (APS). 18 (12): 6915–6919. Дои:10.1103 / Physrevb.18.6915. ISSN  0163-1829.
  10. ^ Зубир, Арно; Ричардсон, Мартин; Риверо, Клара; Шульте, Альфонс; Лопес, Седрик; и другие. (2004-04-01). «Прямая фемтосекундная лазерная запись волноводов в As2S3 тонкие пленки ». Письма об оптике. Оптическое общество. 29 (7): 748–50. Дои:10.1364 / ол.29.000748. ISSN  0146-9592. PMID  15072379.
  11. ^ Нордман, Олли; Нордман, Нина; Пейгамбарян, Насер (1998). "Электронный пучок вызвал изменения показателя преломления и толщины пленки аморфного AsИксS100 − х и, какИксSe100-х фильмы ». Журнал прикладной физики. Издательство AIP. 84 (11): 6055–6058. Дои:10.1063/1.368915. ISSN  0021-8979.
  12. ^ Холлеман, А. Ф .; Виберг, Э. "Неорганическая химия" Academic Press: Сан-Диего, 2001. ISBN  0-12-352651-5.
  13. ^ Wong, S .; Deubel, M .; Pérez-Willard, F .; John, S .; Озин, Г. А .; Wegener, M .; фон Фрейманн, Г. (2006-02-03). «Прямая лазерная запись трехмерных фотонных кристаллов с полной фотонной запрещенной зоной в халькогенидных стеклах». Современные материалы. Вайли. 18 (3): 265–269. Дои:10.1002 / adma.200501973. ISSN  0935-9648.
  14. ^ Вонг, Шон Х .; Тиль, Майкл; Бродерсен, Питер; Фенске, Дитер; Озин, Джеффри А .; Вегенер, Мартин; фон Фрейманн, Георг (2007). "Высокоселективное влажное травление для трехмерных наноструктур высокого разрешения в неорганическом фоторезисте на основе сульфида мышьяка". Химия материалов. Американское химическое общество (ACS). 19 (17): 4213–4221. Дои:10,1021 / см 070756y. ISSN  0897-4756.
  15. ^ Стойчева, Румяна; Симидчиева, Пенка; Бурофф, Атанас (1987). «Температурная зависимость фотодиссоциации a-As2S3». Журнал некристаллических твердых тел. Elsevier BV. 90 (1–3): 541–544. Дои:10.1016 / s0022-3093 (87) 80482-9. ISSN  0022-3093.
  16. ^ Зенкин, С. А .; Мамедов, С.Б .; Михайлов, М.Д .; Туркина, Е. Ю.; Юсупов, И.Ю. Glass Phys. Chem. 1997, 5, стр 393-399.
  17. ^ Паспорт безопасности материала В архиве 7 октября 2007 г. Wayback Machine
  18. ^ Линпин Куай, Арджун А. Наир и Мартин Ф. Польз «Быстрый и простой метод оценки наиболее вероятного количества бактерий, снижающих уровень мышьяка», Appl Environ Microbiol. 2001, т. 67, 3168–3173. Дои:10.1128 / AEM.67.7.3168-3173.2001.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка