アルシン
アルシン（英語: arsine）とは、化学式が AsH3 と表される、ヒ素と水素の化合物である。水素化ヒ素（英語: arsenic hydride）や、ヒ化水素 (英語: hydrogen arsenide) とも呼ばれる。
| アルシン | |
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アルサン（系統名） | |
別称 ヒ化水素 水素化ヒ素 | |
| 識別情報 | |
| CAS登録番号 | 7784-42-1 
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| EC番号 | 232-066-3 |
| 特性 | |
| 化学式 | AsH3 |
| モル質量 | 77.9454 g/mol |
| 外観 | 無色気体 |
| 密度 | 4.93 g/l, 気体、1.640 g/mL (−64 ℃, 液体) |
| 融点 |
−117 °C, 156 K, -179 °F |
| 沸点 |
−62.5 °C, 211 K, -81 °F |
| 水への溶解度 | 0.07 g/100 ml (25 ℃) |
| 酸解離定数 pKa | 25 |
| 構造 | |
| 分子の形 | 三角錐形 |
| 双極子モーメント | 0.20 D |
| 熱化学 | |
| 標準生成熱 ΔfH |
+66.44 kJ mol−1 |
| 標準モルエントロピー S |
222.78 J mol−1K−1 |
| 標準定圧モル比熱, Cp |
38.07 J mol−1K−1 |
| 危険性 | |
| EU分類 | 非常に強い可燃性 (F+) 猛毒 (T+) 有害 (Xn) 環境への危険性 (N) |
| NFPA 704 |
 4
4
2
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| Rフレーズ | R12, R26, R48/20, R50/53 |
| Sフレーズ | (S1/2), S9, S16, S28, S33, S36/37, S45, S60, S61 |
| 引火点 | 可燃性気体 |
| 関連する物質 | |
| 関連する水素化合物 | アンモニア ホスフィン スチビン ビスムチン |
| 特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。 | |
性質 編集
アルシンの化学式はAsH3であるため、その分子量は、77.95である。アルシンの常圧における融点は-116 ℃、沸点は-62 ℃なので、常温常圧では気体として存在する。なお、気体のアルシンに色は無い。
立体構造はアンモニアに近いが、水素の結合角はアンモニアのそれよりも小さく直角に近い。極性溶媒に溶け易く、有機溶媒に溶け難い。しかし、窒素の電気陰性度が3.0のアンモニアとは異なり、ヒ素の電気陰性度は2.0なのに対して、水素の電気陰性度は2.1と、極性が弱いためアルシンは水素結合を作らない。
アルシンは還元作用を示し、例えば、硝酸銀水溶液に通ずると銀を遊離する。なお、その標準酸化還元電位は以下の通りである。
- E º = -0.225 V
濃厚な硝酸銀水溶液では、ヒ化銀を含む黄色の複塩 Ag3As·3AgNO3 が沈殿する。このように、そもそも還元性を示す物質なので、強力な酸化剤とは、爆発的に反応する。したがって、引火し易く、爆発に至る場合もあるので、取り扱いには注意を要する[注 1]。
なお、酸素との反応、すなわち、燃焼すると、水及び三酸化ヒ素を生じる。
そもそもアルシンは比較的不安定な化合物であり、熱・光・水分によって分解され、ヒ素と水素を生じる。
毒性 編集
ヒトに対してアルシンは猛毒であり、アメリカ合衆国産業衛生専門家会議（ACGIH）の勧告によるアルシンの許容濃度は、時間加重平均濃度にて 0.005 ppmである。アルシンを大量に吸入した場合、血液・腎臓に影響が出て、最悪の場合には死に至る。
アルシンの曝露された結果の症状は、数時間から数日遅れて現れる場合もあるため、その間は医学的な経過観察が必要とされる。
合成 編集
この合成法によって合成したアルシンは、ニンニクに似た特徴的な臭気を持つとされるが、このニンニク臭は、不純物のテルルによる匂いだとも言われる。
また、ヒ素を含む試料に、触媒として亜鉛を加えて、そこに希硫酸を作用させるとアルシンが発生する。このようにして発生させたアルシンを、水素ガスと共に燃焼させて、その炎を冷たいガラス、または、磁製皿に触れさせると、単体のヒ素が付着し、光沢のある「ヒ素鏡」ができる。これはマーシュ法と呼ばれるヒ素の検出法の1つである。
なお、これは積極的な合成法ではないものの、シェーレグリーンと呼ばれる顔料を、カビやバクテリアが分解すると、アルシンが発生し得る。
用途 編集
ヒ化ガリウム（GaAs）やヒ化インジウム（InAs）等の化合物半導体の原料として重要である。アルシンを原料としての半導体製造においては、有機金属気相成長法（MOCVD）やガスソース分子線エピタキシー法（GS-MBE）が用いられる。原料ガスとしてアルシンを管内に送り込む方法で、均等に層を積み上げる成長工程を担う[2]。
有機アルシン 編集
有機化学において、水素化ヒ素を親化合物とし、一般式が RR1R2As（各置換基は H または有機基）と表される一連の誘導体も、俗に「アルシン」と呼ばれる。トリフェニルアルシン（(C6H5)3As）などは、配位子としての用途がある。
脚注 編集
注釈 編集
出典 編集
- ^ “ICSC 0222 - アルシン”. 2024年1月5日閲覧。
- ^ “MOCVD装置”. 大陽日酸. 2016年9月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。2023年11月14日閲覧。