Фосфин
Фосфи́н (фосфористый водород, фосфид водорода, гидрид фосфора, по номенклатуре IUPAC — фосфан) РН3 — бесцветный ядовитый газ (при нормальных условиях). Чистый фосфин не имеет запаха, но образцы технического продукта обладают неприятным запахом, похожим на запах тухлой рыбы (чеснока).
Фосфин | |||
---|---|---|---|
![]() | |||
Общие | |||
Систематическое наименование |
Фосфин | ||
Хим. формула | PH3 | ||
Физические свойства | |||
Состояние | газ | ||
Молярная масса | 34,00 г/моль | ||
Плотность | 1,379 г/л, газ (25 °C) | ||
Энергия ионизации | 9,96 ± 0,01 эВ[2] | ||
Термические свойства | |||
Температура | |||
• плавления | −133,8 °C | ||
• кипения | −87,8 °C | ||
Пределы взрываемости | 1,79 ± 0,01 об.%[2] | ||
Энтальпия | |||
• образования | 5,4 кДж/моль | ||
Давление пара | 41,3 ± 0,1 атм[2] | ||
Химические свойства | |||
Растворимость | |||
• в воде | 31,2 мг/100 мл (17 °C) | ||
Классификация | |||
Рег. номер CAS | [7803-51-2] | ||
PubChem | 24404 | ||
Рег. номер EINECS | 232-260-8 | ||
SMILES | |||
InChI | |||
RTECS | SY7525000 | ||
ChEBI | 30278 | ||
Номер ООН | 2199 | ||
ChemSpider | 22814 | ||
Безопасность | |||
Предельная концентрация | 0,1 мг/м³.[1] | ||
Токсичность | Чрезвычайно токсичен, СДЯВ | ||
Краткие характер. опасности (H) |
H220, H280, H314, H330, H400 |
||
Меры предостор. (P) |
P210, P260, P273, P280, P284, P305+P351+P338 |
||
Сигнальное слово | опасно | ||
Пиктограммы СГС |
![]() ![]() ![]() ![]() |
||
NFPA 704 | |||
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
![]() |
Физические свойстваПравить
Бесцветный газ. Плохо растворяется в воде, образует с ней неустойчивый гидрат, который проявляет очень слабые основные свойства[3]. При низких температурах образует твёрдый клатрат 8РН3·46Н2О. Растворим в бензоле, диэтиловом эфире, сероуглероде. При −133,8 °C образует кристаллы с гранецентрированной кубической решёткой.
Молекула фосфина имеет форму тригональной пирамиды c молекулярной симметрией C3v (dPH = 0,142 нм, ∠HPH = 93,5°). Дипольный момент составляет 0,58 Д — существенно меньше, чем у аммиака. Водородная связь между молекулами PH3 практически не проявляется, поэтому температуры плавления и кипения фосфина ниже, чем у аммиака.
ПолучениеПравить
Фосфин получают при взаимодействии белого фосфора с горячей щёлочью, например:
Также его можно получить воздействием воды или кислот на фосфиды:
Хлористый водород при нагревании взаимодействует с белым фосфором:
Разложение йодида фосфония:
Разложение фосфоновой кислоты:
или её восстановление:
Химические свойстваПравить
Фосфин сильно отличается от своего аналога, аммиака. Его химическая активность выше, он плохо растворим в воде, как основание значительно слабее. Последнее объясняется тем, что связи H−P поляризованы слабо и активность неподелённой пары электронов у фосфора (3s2) ниже, чем у азота (2s2) в аммиаке.
В отсутствие кислорода при нагревании разлагается на элементы:
На воздухе горит согласно уравнению:
Проявляет сильные восстановительные свойства:
В связи с тем, что:
то возможно протекание следующей реакции:
При взаимодействии с сильными донорами протонов фосфин может давать соли фосфония, содержащие ион PH4+ (аналогично аммонию). Соли фосфония, бесцветные кристаллические вещества, крайне неустойчивы, легко гидролизуются.
Соли фосфония, как и сам фосфин, являются сильными восстановителями.
СамовозгораниеПравить
Абсолютно чистый и сухой фосфин не способен к самовоспламенению на воздухе и загорается только при температуре 100—150°. Однако фосфин, получающийся, например, при взаимодействии фосфидов с водой, всегда имеет примесь дифосфина P2H4, который на воздухе самовоспламеняется[4][5]. В частности, таким образом могут появляться «блуждающие огни»[6][7].
ТоксичностьПравить
Фосфин относится к чрезвычайно опасным веществам[8]. (Класс опасности 1). Поражает в первую очередь нервную систему, нарушает обмен веществ; также действует на кровеносные сосуды, органы дыхания, печень, почки. Запах фосфина ощущается при концентрации 2—4 мг/м³, длительное вдыхание при концентрации 10 мг/м³ может привести к отравлению с последующим летальным исходом. ПДК — 0,1 мг/м³.[1]
При остром отравлении фосфином в лёгких случаях пострадавший ощущает боль в области диафрагмы, чувство холода, впоследствии может развиться бронхит. При среднетяжёлом отравлении характерны чувство страха, озноб, рвота, стеснение в груди, удушье, боль за грудиной. В тяжёлых случаях на первый план выходят неврологические симптомы — оглушение, неверная походка, подёргивания в конечностях, мидриаз; cмерть от паралича дыхания или сердечной мышцы может наступить через несколько дней, а при высоких концентрациях — мгновенно[1].
Хроническое отравление может привести к расстройствам зрения, походки, речи, пищеварения, к бронхиту, болезням крови и жировому перерождению печени[1].
Фосфин как индикатор внеземной жизниПравить
В 2019 году фосфин был предложен в качестве биосигнатурного газа для поиска жизни на землеподобных экзопланетах, поскольку на Земле он производится анаэробными экосистемами. Слабой стороной фосфина с точки зрения использования в таких целях является его высокая реакционная способность, из-за чего условием успешного детектирования этого газа выступает высокая интенсивность его производства. Для его обнаружения в атмосфере экзопланеты понадобятся десятки часов наблюдения с помощью телескопа «Джеймс Уэбб»[9].
14 сентября 2020 года международная группа учёных под руководством профессора Университета Кардиффа Джейн Гривз объявила на специально созванной для этого пресс-конференции об открытии в атмосфере Венеры следов фосфина путём анализа спектров с телескопов ALMA и JCMT[10]. Однако образование фосфина может быть обусловлено, кроме жизнедеятельности неких организмов, и другими причинами, например взаимодействием серной кислоты с фосфидами[11].
Ещё одним доказательством существования в атмосфере Венеры фосфина может служить анализ данных масс-спектрометра LNMS (Large Probe Neutral Mass Spectrometer) автоматической межпланетной станции «Пионер-13»(или «Пионер-Венера-2»), полученных в декабре 1978 года на высотах 60—50 км[12]. Подтвердить или опровергнуть наличие фосфина в атмосфере Венеры учёные планируют с помощью прибора MERTIS (Mercury Thermal Infrared Spectrometer) аппарата Европейского космического агентства Mercury Planetary Orbiter (MPO) миссии «БепиКоломбо» в ходе гравитационного манёвра вблизи Венеры, намеченного на середину октября 2020 года[13][14]. В январе 2021 г. появились публикации о том, что по ошибке за фосфин в атмосфере Венеры был принят сернистый газ.[15]
ПримечанияПравить
- ↑ 1 2 3 4 Вредные вещества в промышленности / под ред. Н. В. Лазарева и И. Д. Гадаскиной. — М., 1977. — Т. 3. — С. 135—136.
- ↑ 1 2 3 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0505.html
- ↑ А.С. Егоров. Репетитор по химии. — 52-ое. — Феникс, 2017. — С. 441. — 441 с.
- ↑ Фосфины // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. Н. С. Зефиров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5: Триптофан—Ятрохимия. — 783 с. — 10 000 экз. — ISBN 5-85270-310-9.
- ↑ Руководство по неорганическому синтезу / ред. Г. Брауэр. — М., 1985. — Т. 2. — С. 555.
- ↑ Благодатный огонь — взгляд скептика
- ↑ Осторожно — фосфин!
- ↑ name=https://docs.cntd.ru_ГОСТ (недоступная ссылка) 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности (с Изменениями N 1, 2)
- ↑ Clara Sousa-Silva et al. Phosphine as a Biosignature Gas in Exoplanet Atmospheres (англ.) // Astrobiology. — 31 Jan 2020. — Vol. 20, no. 2. — doi:10.1089/ast.2018.1954.
- ↑ Phosphine Detected In The Atmosphere of Venus
- ↑ Не стоит объяснять происхождение фосфина экзотическими причинами, 22.09.2020
- ↑ Is Phosphine in the Mass Spectra from Venus’ Clouds?, 27 Sep 2020 (PDF)
- ↑ «БепиКоломбо» поищет фосфин на Венере, 2020
- ↑ BepiColombo may be able to search for signs of life as it passes Venus, 16 September 2020
- ↑ В Российской академии наук назвали ошибкой обнаружение признаков жизни на Венере . 3dnews.ru. Дата обращения: 29 января 2021.
ЛитератураПравить
- Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.