Fosfină

Fosfina ( acido fosforic , hidrogen fosfurat , hidrură de fosfor , conform nomenclaturii IUPAC - fosfan) PH 3 - un gaz toxic incolor (în condiții normale). Analog al amoniacului NH3. Fosfina pură este inodoră, dar mostrele de produs tehnic au un miros neplăcut asemănător cu mirosul de pește putred (usturoi sau ceapă prăjită).

Proprietăți fizice

gaz incolor. Puțin solubil în apă , formează cu acesta un hidrat instabil , care prezintă proprietăți de bază foarte slabe [3] . La temperaturi scăzute, formează un clatrat solid 8РН 3 46Н 2 O. Solubil în benzen , dietil eter , disulfură de carbon . La -133,8 °C, formează cristale cu o rețea cubică centrată pe față .

Molecula de fosfină are forma unei piramide trigonale cu simetrie moleculară C 3 v ( dPH = 0,142 nm, ∠HPH = 93,5°). Momentul dipol este cu 0,58 D - semnificativ mai mic decât cel al amoniacului . Legătura de hidrogen dintre moleculele de PH 3 practic nu se manifestă, prin urmare punctele de topire și de fierbere ale fosfinei sunt mai mici decât cele ale amoniacului.

Obținerea

Fosfina se obține prin reacția fosforului alb cu alcalii fierbinți, de exemplu:

{\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 }}

Poate fi obținut și prin acțiunea apei sau a acizilor asupra fosfurilor :

{\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))))

Clorura de hidrogen, atunci când este încălzită, interacționează cu fosforul alb:

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

Descompunerea iodurii de fosfoniu:

{\mathsf {PH_{4}I\ {\xrightarrow {>80^{\circ }C))\ PH_{3}+HI))

{\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))

Descompunerea acidului fosfonic :

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

sau restaurați-l:

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

Proprietăți chimice

Fosfina este foarte diferită de omologul său, amoniacul . Activitatea sa chimică este mai mare, este slab solubilă în apă , deoarece baza este mult mai slabă. Acesta din urmă se explică prin faptul că legăturile H-P sunt slab polarizate și activitatea perechii singure a fosforului (3s 2 ) este mai mică decât cea a azotului (2s 2 ) în amoniac.

În absența oxigenului, atunci când este încălzit, se descompune în elemente:

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

Arde în aer conform ecuației:

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

Prezintă proprietăți puternice de restaurare:

{\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))

Datorită faptului că:

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

atunci este posibilă următoarea reacție:

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

Când interacționează cu donatori puternici de protoni , fosfina poate da săruri de fosfoniu care conțin ionul PH 4 + (similar cu amoniul ). Sărurile de fosfoniu, substanțe cristaline incolore, sunt extrem de instabile, ușor de hidrolizat .

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

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

Sărurile de fosfoniu, ca și fosfina însăși, sunt agenți reducători puternici .

Arderea spontană

Fosfina absolut pură și uscată nu este capabilă de autoaprindere în aer și se aprinde numai la o temperatură de 100-150°C. Totuși, fosfina, obținută, de exemplu, prin interacțiunea fosfurilor cu apa, are întotdeauna un amestec de difosfină P 2 H 4 , care se aprinde spontan în aer [4] [5] . În special, „ lumini rătăcitoare ” [6] [7] pot apărea în acest fel .

Toxicitate

Fosfina este o substanță extrem de periculoasă [8] . (clasa de pericol 1). În primul rând, afectează sistemul nervos , perturbă metabolismul ; actioneaza si asupra vaselor de sange , organelor respiratorii , ficatului , rinichilor . Mirosul de fosfină se simte la o concentrație de 2-4 mg/m³, inhalarea prelungită la o concentrație de 10 mg/m³ poate duce la otrăvire cu moartea ulterioară . MPC - 0,1 mg / m³. [unu]

În otrăvirea acută cu fosfină, în cazuri ușoare, victima simte durere în zona diafragmei , o senzație de frig și, ulterior, se poate dezvolta bronșită. Cu otrăvire moderată, un sentiment de frică , frisoane, vărsături, constricție în piept, sufocare, durere în spatele sternului sunt caracteristice. În cazurile severe, simptomele neurologice apar în prim -plan - mers uimitor , instabil, spasme la nivelul membrelor, midriază ; moartea prin paralizie a muşchiului respirator sau cardiac poate apărea în câteva zile, iar la concentraţii mari – instantaneu [1] .

Otrăvirea cronică poate duce la tulburări de vedere, mers, vorbire, digestie, bronșită, boli de sânge și degenerare grasă a ficatului [1] .

Fosfina ca indicator al vieții extraterestre

În 2019, fosfina a fost propusă ca gaz biosemnificativ pentru a căuta viață pe exoplanete asemănătoare Pământului , deoarece pe Pământ este produsă de ecosistemele anaerobe . Partea slabă a fosfinei din punctul de vedere al utilizării sale în astfel de scopuri este reactivitatea sa ridicată, datorită căreia intensitatea ridicată a producției sale este o condiție pentru detectarea cu succes a acestui gaz. Pentru a-l detecta în atmosfera unei exoplanete, va fi nevoie de zeci de ore de observare folosind telescopul James Webb [9 ] .

Pe 14 septembrie 2020, o echipă internațională de oameni de știință condusă de profesorul de la Universitatea Cardiff Jane Greaves a anunțat, la o conferință de presă special convocată, descoperirea unor urme de fosfină în atmosfera lui Venus prin analiza spectrelor de la telescoapele ALMA și JCMT [10] . O altă dovadă a existenței fosfinei în atmosfera lui Venus poate fi analiza datelor din spectrometrul de masă LNMS (Large Probe Neutral Mass Spectrometer) al stației interplanetare automate Pioneer-13 (sau Pioneer-Venus-2 ) , obținută în decembrie. 1978 la altitudini de 60 —50 km [11] . Oamenii de știință ar putea confirma sau infirma prezența fosfinei în atmosfera lui Venus folosind dispozitivul MERTIS (Mercury Thermal Infrared Spectrometer) al misiunii Mercury Planetary Orbiter (MPO) a Agenției Spațiale Europene , BepiColombo , în timpul unei manevre gravitaționale în apropierea lui Venus la mijlocul lunii octombrie 2020. [12] [13 ] . După corectarea erorilor în metoda de calcul și recalibrarea datelor ALMA, concentrația de fosfină observată a scăzut la autori de la ~20 ppb ±10 ppb la 1–5 ppb [14] [15] . În ianuarie 2021, au apărut publicații că dioxidul de sulf a fost luat în mod eronat pentru fosfină în atmosfera lui Venus [16] [17] [18] . Formarea fosfinei se poate datora, pe lângă activitatea vitală a anumitor organisme, și altor motive, precum interacțiunea acidului sulfuric cu fosfuri [19] [20] .

Note

↑ 1 2 3 4 Substanţe nocive în industrie / ed. N. V. Lazareva și I. D. Gadaskina. - M. , 1977. - T. 3. - S. 135-136.
↑ 1 2 3 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0505.html
↑ A.S. Egorov. Profesor de chimie. - al 52-lea. - Phoenix, 2017. - S. 441. - 441 p.
↑ Fosfine // Enciclopedia chimică : în 5 volume / Cap. ed. N. S. Zefirov . - M . : Marea Enciclopedie Rusă , 1998. - V. 5: Triptofan - Iatrochimie. — 783 p. — 10.000 de exemplare. — ISBN 5-85270-310-9 .
↑ Ghid pentru sinteza anorganică / ed. G. Brouwer. - M. , 1985. - T. 2. - S. 555.
↑ Holy Fire - punctul de vedere al unui sceptic . Preluat la 17 iulie 2012. Arhivat din original la 26 iunie 2012. (nedefinit)
↑ Atenție - fosfină! . Preluat la 17 iulie 2012. Arhivat din original la 1 octombrie 2012. (nedefinit)
↑ nume= https://docs.cntd.ru_GOST (link inaccesibil) 12.1.007-76. Sistemul standardelor de securitate a muncii (SSBT). Substanțe dăunătoare. Clasificare și cerințe generale de siguranță (cu amendamentele nr. 1, 2)
↑ Clara Sousa-Silva et al. Fosfina ca gaz de semnătură biologică în atmosferele exoplanetelor // Astrobiologie . - 31 ian 2020. - Vol. 20 , nr. 2 . - doi : 10.1089/ast.2018.1954 .
↑ Fosfină detectată în atmosfera lui Venus
↑ Este fosfina în spectrele de masă din norii lui Venus? Arhivat 24 octombrie 2020 la Wayback Machine , 27 septembrie 2020 ( PDF arhivat la 1 noiembrie 2020 la Wayback Machine )
↑ BepiColombo va căuta fosfină pe Venus Arhivat 24 septembrie 2020 la Wayback Machine , 2020
↑ BepiColombo poate să caute semne de viață pe lângă Venus Arhivat 4 octombrie 2020 la Wayback Machine , 16 septembrie 2020
↑ Greaves JS și colab. Reanaliza fosfinei în norii lui Venus Arhivat 8 august 2021 la Wayback Machine , 16 noiembrie 2020
↑ Greaves JS și colab. Despre robustețea semnăturilor de fosfină în norii lui Venus Arhivat 13 august 2021 la Wayback Machine , 12 octombrie 2020
↑ Academia Rusă de Științe a numit descoperirea semnelor de viață pe Venus o greșeală . 3dnews.ru . Preluat la 29 ianuarie 2021. Arhivat din original la 29 ianuarie 2021. (nedefinit)
↑ Akins AB și colab. Complicații în detectarea ALMA a fosfinei la Venus. ApJL 907, L27 (2021)
↑ Lincowski A. P. și colab. Detectarea pretinsă a PH3 în norii lui Venus este în concordanță cu SO2 mezosferic. ApJL 908, L44 (2021)
↑ Nu ar trebui să explicați originea fosfinei cu cauze exotice Arhivat 2 octombrie 2020 la Wayback Machine , 22.09.2020
↑ Truonga N., Luni JI Fosfuri extrudați vulcanic ca sursă abiotică de fosfină venusiană Arhivat 8 august 2021 la Wayback Machine // PNAS. Vol. 118. Nr. 29. 12 iulie 2021

Literatură

Lidin R.A. și alte proprietăți chimice ale substanțelor anorganice: Proc. indemnizație pentru universități. - Ed. a 3-a, Rev. - M . : Chimie, 2000. - 480 p. — ISBN 5-7245-1163-0 .

Dicționare și enciclopedii	mare danez Mare catalană Rusă mare Britannica (online)
În cataloagele bibliografice	NDL : 00576134 NKC : ph120291