Arsine: estrutura, propriedades, nomenclatura e usos - Ciência - 2023

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o arsine ou arsan é um gás incolor e inodoro, embora em contato com o ar adquira um leve cheiro de alho e peixe. O termo arsina não é usado apenas para nomear o composto AsH₃, também é usado para descrever um conjunto de compostos de arsênio orgânico (As) da fórmula AsH_3-xR_x.

Na fórmula, R representa compostos alquil ou aril. Por exemplo, o composto As (C₆H₅)₃ chamada trifenilarsina, é conhecida como arsina.

No entanto, na química inorgânica, há apenas um arsina: AsH₃ (imagem superior). A esfera roxa representa o átomo de arsênio, e as brancas, os átomos de hidrogênio. Embora não mostrado, acima do arsênico existe um par de elétrons livres (··).

A ação tóxica da arsina ocorre principalmente por inalação, uma vez que atravessa a parede alveolar e passa para o sangue. Lá ele atua produzindo hemólise dos eritrócitos, liberando hemoglobina que causa danos aos túbulos renais que levam à disfunção renal.

Estrutura de arseno

Como pode ser visto nas duas imagens superiores, o AsH₃tem uma estrutura piramidal. O átomo de As está localizado no centro da pirâmide, enquanto os três H's em cada um de seus vértices. A hibridização química de As deve normalmente ser sp³ para adotar essa geometria.

A imagem mostra que as ligações As-H têm comprimento de 1,519 Å e os três H's são separados por um ângulo de 91,8º. Este ângulo difere consideravelmente de 107º para a molécula de amônia, NH₃, indicando uma reaproximação entre o H.

Alguns químicos argumentam que isso se deve à diferença nos raios atômicos entre N e As.

Por serem os menores N, os Hs estão mais próximos uns dos outros, aumentando suas repulsões eletrostáticas, que tendem a afastá-los. Enquanto isso, o As é maior, então os Hs estão mais distantes um do outro e as repulsões entre eles são menores, então eles tendem a se separar menos.

Propriedades

Nomes

-Arsine ou Arsan

-Hidreto de arsênio

-Tri-hidreto de arsênio

-Arseneto de hidrogênio

Peso molecular

77,946 g / mol.

Descrição física

Gás incolor.

Odor

É inodoro, mas em contacto com o ar adquire um ligeiro cheiro a alho e peixe. Não é um gás irritante e, além disso, não produz sintomas imediatos; para que as pessoas não percebam sua presença.

Ponto de ebulição

-80,4 ° F a 760 mmHg (-62,5 ° C).

Ponto de fusão

-179 ° F (-116 ° C).

ponto de ignição

-62 ° C (-80 ° F, 211 ° K). Gás altamente inflamável.

Solubilidade

Em água 28 mg / 100 mL (praticamente insolúvel em água). Ligeiramente solúvel em álcool e álcalis. Solúvel em benzeno e clorofórmio.

Densidade

4,93 g / L de gás.

Densidade do vapor

2,66 a 2,695 (em relação ao ar tomado como 1).

Pressão de vapor

11.000 mmHg a 20 ° C

Estabilidade

Quando exposto à luz, o arseno úmido se decompõe rapidamente, depositando o arsênico preto brilhante.

Decomposição

Quando aquecido até a decomposição, ele emite fumaça de arsênio altamente tóxica, acompanhada de gás hidrogênio. Ele se decompõe a 300 ° C.

Calor da vaporização

26,69 kJ / mol.

Entalpia padrão de formação

+ 66,4 kJ / mol.

Nomenclatura

Na seção anterior, foram mencionados outros nomes aceitos para arsina. Por se tratar de um hidreto binário entre o arsênio e o hidrogênio, pode ser denominado com base nas nomenclaturas sistemática, estoque e tradicional.

Na nomenclatura sistemática, eles contam o número de átomos de hidrogênio. Assim, seu nome passa a ser: trihidreto de arsênio.

Seu nome de acordo com a nomenclatura de estoque é muito semelhante, mas acrescentando sua carga com algarismos romanos entre parênteses: hidreto de arsênio (III).

E no que diz respeito à nomenclatura tradicional, seu nome é arsina ou arsano.

Ele também pode ser chamado de arseneto de hidrogênio; no entanto, não é totalmente correto, porque implicaria assumir que o arsênio é mais eletronegativo do que o hidrogênio e participa da ligação como As^3–.

Formulários

Materiais semicondutores

Arsine é usado na fabricação de materiais semicondutores, usados em microeletrônica e lasers de estado sólido. É usado como dopante para silício e germânio. Arsine é usado na fabricação do semicondutor GaAs.

O procedimento utilizado é a deposição química de vapor (CVD) a 700 - 900 ºC, de acordo com a seguinte reação:

Ga (CH₃)₃ + AsH₃ => GaAs + 3CH₄

Armamento químico

Arsine é um gás mortal, por isso foi pensado para uso em guerra química. Mas nunca foi oficialmente usado como arma química, devido à sua alta inflamabilidade e menor eficácia em comparação com outros compostos menos inflamáveis.

No entanto, alguns compostos orgânicos derivados da arsina, muito mais estáveis, têm se mostrado úteis na guerra química, como por exemplo a Lewisita (β-clorovinildicloroarsina).

Ligantes

Arsina é um gás que se inflama no ar, mas seus derivados orgânicos mais estáveis, por exemplo AsR₃ (R = grupos alquil ou aril), são usados como ligantes na química de coordenação de metal.

O Ás (C₆H₅) é um ligante macio e, portanto, é geralmente incorporado em complexos de metal que têm átomos centrais com baixos estados de oxidação (cátions moles).

Efeitos tóxicos

Sua toxicidade é tal que, a uma concentração de 250 ppm no ar, é instantaneamente letal. Pode ser fatal durante uma exposição de 30 minutos, a uma concentração no ar inalado de 25 a 50 ppm.

A maior parte da ação tóxica da arsina ocorre por inalação. É capaz de atravessar a parede alveolar e passar para o sangue, onde exerce sua ação tóxica, que é realizada nos eritrócitos e na função renal.

O envenenamento por arsina é manifestado por distúrbios de consciência, choque, hematúria, icterícia e insuficiência renal.

Ação nos eritrócitos e hemoglobina

A arsina tem várias ações que são exercidas na parede dos glóbulos vermelhos e na hemoglobina. Ela promove a liberação do grupo heme da hemoglobina. A arsina é um agente hemolítico indireto, atua inibindo a ação da catalase.

Isso leva ao acúmulo de peróxido de hidrogênio (H₂OU₂), que causa a ruptura da membrana eritrocitária. Por outro lado, a arsina produz diminuição da concentração intracelular de glutationa reduzida (GSH), que contribui para a destruição da membrana eritrocitária.

A hemólise maciça é fatal e se manifesta por uma redução na concentração sanguínea de hemoglobina e hematócrito; aumento da concentração sérica de hemoglobina e bilirrubina; e hematúria.

A insuficiência renal é consequência da precipitação de hemoglobina na forma de cilindros nos túbulos renais, observada em autópsias. Embora, também tenham sido encontradas evidências, in vitro, de uma ação tóxica direta da arsina em linhagens de células renais em cultura.

Referências

Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (quarta edição). Mc Graw Hill.
Wikipedia. (2018). Arsine. Recuperado de: en.wikipedia.org
Aprendiz de química. (2019). Arsine. Recuperado de: chemistrylearner.com
PubChem. (2019). Arsine. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Cameo Chemicals. (s.f.). Arsine. Recuperado de: cameochemicals.noaa.gov
Instituto Mexicano de Seguro Social. (2005). Envenenamento por arsina. [PDF]. Recuperado de: medigraphic.com