Fosfin

Fosfin ( fosforovodík , fosforovodík , hydrid fosforečný , podle nomenklatury IUPAC - fosfan) PH 3 - bezbarvý toxický plyn (za normálních podmínek). Analog amoniaku NH3. Čistý fosfin je bez zápachu, ale vzorky technického produktu mají nepříjemný zápach podobný zápachu zkažených ryb (česnek nebo smažená cibule).

Fyzikální vlastnosti

bezbarvý plyn. Špatně rozpustný ve vodě , tvoří s ním nestabilní hydrát , který vykazuje velmi slabé zásadité vlastnosti [3] . Při nízkých teplotách tvoří pevný klatrát 8РН 3 46Н 2 O. Rozpustný v benzenu , diethyletheru , sirouhlíku . Při −133,8 °C tvoří krystaly s plošně centrovanou kubickou mřížkou .

Molekula fosfinu má tvar trigonální pyramidy s C3v molekulovou symetrií ( dPH = 0,142 nm, ∠HPH = 93,5°). Dipólový moment je 0,58 D - výrazně menší než u amoniaku . Vodíková vazba mezi molekulami PH 3 se prakticky neprojevuje, proto jsou teploty tání a varu fosfinu nižší než u amoniaku.

Získání

Fosfin se získává reakcí bílého fosforu s horkou zásadou, například:

{\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{\xarrowarrow {70^{\circ }C}}3KH_{2}PO_{2}+PH_{3}\uparrow }}

Lze jej také získat působením vody nebo kyselin na fosfidy :

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

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

Chlorovodík při zahřívání interaguje s bílým fosforem:

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

Rozklad fosfoniumjodidu:

{\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))

Rozklad kyseliny fosfonové :

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

nebo jej obnovit:

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

Chemické vlastnosti

Fosfin se velmi liší od svého protějšku, amoniaku . Jeho chemická aktivita je vyšší, je špatně rozpustný ve vodě , protože báze je mnohem slabší. To se vysvětluje tím, že vazby H–P jsou slabě polarizované a aktivita osamělého páru fosforu (3s 2 ) je nižší než aktivita dusíku (2s 2 ) v amoniaku.

V nepřítomnosti kyslíku se při zahřívání rozkládá na prvky:

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

Na vzduchu hoří podle rovnice:

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

Vykazuje silné regenerační vlastnosti:

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

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

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

Vzhledem k tomu že:

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

pak je možná následující reakce:

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

Při interakci se silnými donory protonů může fosfin poskytovat fosfoniové soli obsahující ionty PH 4 + (podobně jako amonium ). Fosfoniové soli, bezbarvé krystalické látky, jsou extrémně nestabilní, snadno hydrolyzovatelné .

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

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

Fosfoniové soli, stejně jako samotný fosfin, jsou silná redukční činidla .

Spontánní spalování

Absolutně čistý a suchý fosfin není schopen samovznícení na vzduchu a vznítí se až při teplotě 100-150°C. Fosfin, získaný např. interakcí fosfidů s vodou, má však vždy příměs difosfinu P 2 H 4 , který se na vzduchu samovolně vznítí [4] [5] . Zejména se mohou tímto způsobem objevit " zbloudilá světla " [6] [7] .

Toxicita

Fosfin je extrémně nebezpečná látka [8] . (třída nebezpečí 1). Za prvé, ovlivňuje nervový systém , narušuje metabolismus ; působí také na cévy , dýchací orgány , játra , ledviny . Vůně fosfinu je cítit při koncentraci 2-4 mg/m³, delší vdechování při koncentraci 10 mg/m³ může vést k otravě s následnou smrtí . MPC - 0,1 mg/m³. [jeden]

Při akutní otravě fosfinem v mírných případech postižený pociťuje bolest v oblasti bránice , pocit chladu a následně se může rozvinout bronchitida. Při středně těžké otravě je charakteristický pocit strachu , zimnice, zvracení, tlak na hrudi, dušení, bolest za hrudní kostí. V těžkých případech vystupují do popředí neurologické příznaky - omračující , nejistá chůze, záškuby v končetinách, mydriáza ; smrt na ochrnutí dýchacího nebo srdečního svalu může nastat během několika dní a při vysokých koncentracích okamžitě [1] .

Chronická otrava může vést k poruchám zraku, chůze, řeči, trávení, bronchitidě, krevním chorobám a tukové degeneraci jater [1] .

Fosfin jako indikátor mimozemského života

V roce 2019 byl fosfin navržen jako biologický podpisový plyn pro hledání života na exoplanetách podobných Zemi , protože na Zemi je produkován anaerobními ekosystémy. Slabou stránkou fosfinu z hlediska jeho použití pro takové účely je jeho vysoká reaktivita, díky které je vysoká intenzita jeho produkce podmínkou úspěšné detekce tohoto plynu. Jeho odhalení v atmosféře exoplanety bude vyžadovat desítky hodin pozorování pomocí dalekohledu Jamese Webba [9 ] .

14. září 2020 oznámil mezinárodní tým vědců pod vedením profesorky Cardiffské univerzity Jane Greaves na speciálně svolané tiskové konferenci objev stop fosfinu v atmosféře Venuše analýzou spekter z dalekohledů ALMA a JCMT [10] . Dalším důkazem existence fosfinu v atmosféře Venuše může být analýza dat z hmotnostního spektrometru LNMS (Large Probe Neutral Mass Spectrometer) automatické meziplanetární stanice Pioneer-13 (nebo Pioneer-Venus-2 ) , získaných v prosinci 1978 ve výškách 60 —50 km [11] . Přítomnost fosfinu v atmosféře Venuše mohli vědci potvrdit nebo vyvrátit pomocí zařízení MERTIS (Mercury Thermal Infrared Spectrometer) mise BepiColombo Evropské vesmírné agentury , Mercury Planetary Orbiter, během gravitačního manévru poblíž Venuše v polovině října 2020. [12] [13] . Po opravě chyb v metodě výpočtu a rekalibraci dat ALMA klesla u autorů pozorovaná koncentrace fosfinu z ~20 ppb ±10 ppb na 1–5 ppb [14] [15] . V lednu 2021 se objevily publikace, že oxid siřičitý byl v atmosféře Venuše omylem považován za fosfin [16] [17] [18] . Tvorba fosfinu může být způsobena kromě životně důležité aktivity určitých organismů i dalšími důvody, jako je interakce kyseliny sírové s fosfidy [19] [20] .

Poznámky

↑ 1 2 3 4 Škodlivé látky v průmyslu / ed. N. V. Lazareva a I. D. Gadaskina. - M. , 1977. - T. 3. - S. 135-136.
↑ 1 2 3 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0505.html
↑ A.S. Jegorov. Lektor chemie. - 52. - Phoenix, 2017. - S. 441. - 441 s.
↑ Phosphines // Chemická encyklopedie : v 5 svazcích / kap. vyd. N. S. Žefirov . - M . : Velká ruská encyklopedie , 1998. - V. 5: Tryptofan - Iatrochemie. — 783 str. — 10 000 výtisků. — ISBN 5-85270-310-9 .
↑ Průvodce anorganickou syntézou / ed. G. Brouwer. - M. , 1985. - T. 2. - S. 555.
↑ Svatý oheň - pohled skeptika . Získáno 17. července 2012. Archivováno z originálu dne 26. června 2012. (neurčitý)
↑ Pozor – fosfin! . Získáno 17. července 2012. Archivováno z originálu 1. října 2012. (neurčitý)
↑ jméno= https://docs.cntd.ru_GOST (nepřístupný odkaz) 12.1.007-76. Systém norem bezpečnosti práce (SSBT). Škodlivé látky. Klasifikace a obecné požadavky na bezpečnost (se změnami č. 1, 2)
↑ Clara Sousa-Silva a kol. Fosfin jako biosignaturní plyn v atmosférách exoplanet // Astrobiologie . - 31. ledna 2020. - Sv. 20 , č. 2 . - doi : 10.1089/ast.2018.1954 .
↑ Fosfin detekován v atmosféře Venuše
↑ Je fosfin v hmotnostním spektru z mraků Venuše? Archivováno 24. října 2020 na Wayback Machine , 27. září 2020 ( PDF archivováno 1. listopadu 2020 na Wayback Machine )
↑ BepiColombo bude hledat fosfin na Venuši Archivováno 24. září 2020 na Wayback Machine , 2020
↑ BepiColombo může být schopen pátrat po známkách života při průchodu Venuší Archivováno 4. října 2020 na Wayback Machine , 16. září 2020
↑ Greaves JS et al. Reanalysis of phosphine in Venus'clouds Archived 8. srpna 2021 na Wayback Machine , 16. listopadu 2020
↑ Greaves JS et al. O odolnosti fosfinových signatur ve Venušiných oblacích Archivováno 13. srpna 2021 na Wayback Machine , 12. října 2020
↑ Ruská akademie věd označila objev známek života na Venuši za chybu . 3dnews.ru . Získáno 29. ledna 2021. Archivováno z originálu dne 29. ledna 2021. (neurčitý)
↑ Akins AB a kol. Komplikace v ALMA detekci fosfinu na Venuši. ApJL 907, L27 (2021)
↑ Lincowski A. P. a kol. Tvrdená detekce PH3 v oblacích Venuše je v souladu s mezosférickým SO2. ApJL 908, L44 (2021)
↑ Neměli byste vysvětlovat původ fosfinu exotickými příčinami Archivováno 2. října 2020 na Wayback Machine , 22.09.2020
↑ Truonga N., Luni JI Vulkanicky extrudované fosfidy jako abiotický zdroj venušanského fosfinu Archivováno 8. srpna 2021 na Wayback Machine // PNAS. sv. 118. Č. 29. 12. července 2021

Literatura

Lidin R.A. a další Chemické vlastnosti anorganických látek: Proc. příspěvek na vysoké školy. - 3. vydání, Rev. - M .: Chemie, 2000. - 480 s. — ISBN 5-7245-1163-0 .

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velká Katalánština Velký Rus Britannica (online)
V bibliografických katalozích	NDL : 00576134 NKC : ph120291