Trichlorek arsenu

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Trichlorek arsenu
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny

AsCl3

Masa molowa

181,28 g/mol

Wygląd

bezbarwna oleista ciecz[2]

Identyfikacja
Numer CAS

7784-34-1

PubChem

24570

Podobne związki
Inne aniony

AsF3, AsBr3, AsI3

Inne kationy

NCl3, PCl3, SbCl3, BiCl3

Pochodne arsenoorganiczne

luizyt, etylodichloroarsyna

Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Trichlorek arsenu (nazwa Stocka: chlorek arsenu(III)), AsCl3nieorganiczny związek chemiczny z grupy chlorków, połączenie arsenu na III stopniu utlenienia z chlorem.

Budowa cząsteczki[edytuj | edytuj kod]

Trichlorek arsenu ma budowę piramidalną o symetrii C3v i zawiera jedną wolną parę elektronową. Wiązania As–Cl mają charakter kowalencyjny, a ich długość wynosi 2,16–2,17 Å, zaś kąt Cl–As–Cl mierzy 97–98°. Wartości te są prawie identyczne w fazie stałej i gazowej[7].

Otrzymywanie[edytuj | edytuj kod]

Trichlorek arsenu można otrzymać kilkoma metodami:

As2O3 + 6NaCl + 3H2SO42AsCl3 + 3Na2SO4 + 3H2O
As2O3 + 6HCl ⇄ 2AsCl3 + 3H2O
  • chlorowaniem As2O3 gazowym chlorem[12]:
11As2O3 + 12Cl28AsCl3 + 6(As2O5·2As2O3)
2As2O3 + 3S2Cl28AsCl3 + 6SO2 + 9S[12][14]
lub
4As2O3 + 6S2Cl24AsCl3 + 3SO2[2]
  • w reakcji arsenu pierwiastkowego z chlorem; reakcja ta jest egzotermiczna i prowadzi zwykle do zapłonu arsenu, który pali się następnie w strumieniu chloru[2]; metoda ta jest nieekonomiczna i nie jest stosowana na skalę przemysłową[11]:
2As + 3Cl22AsCl3

Właściwości[edytuj | edytuj kod]

Właściwości fizyczne[edytuj | edytuj kod]

Trichlorek arsenu w warunkach normalnych jest bezbarwną, stosunkowo lotną cieczą o temperaturze krzepnięcia −16 °C i temperaturze wrzenia 130 °C[5]. Krystalizuje w układzie rombowym[7] tworząc bezbarwne kryształy o perłowym połysku[2]. Ma niską lepkość (1,23 cP), umiarkowanie wysoką stałą dielektryczną (12,8) i niską właściwą przewodność elektryczną, 1,4×10−7 S/m[6].

Właściwości chemiczne[edytuj | edytuj kod]

Schematyczny kształt anionu AsCl4 (kolorem żółtym wyróżniono wolną parę elektronową)[6]

Trichlorek arsenu ulega jedynie śladowej autodysocjacji[6]:

2AsCl3AsCl+2 + AsCl4,

na co wskazuje duży opór elektryczny czystego związku. Tym niemniej jest on silnym akceptorem jonów halogenkowych, np. chlorkowych, z którymi tworzy aniony AsCl4 o symetrii C2v. Znane są też aniony kompleksowe AsCl3−6[6].

W obecności wody AsCl3 hydrolizuje do kwasu arsenawego[13] (w efekcie czego dymi na powietrzu[2]):

AsCl3 + 3H2OH3AsO3 + 3HCl

Reakcja ta, w przeciwieństwie do hydrolizy PCl3, jest odwracalna, a dodatek HCl przesuwa ją w lewo[13]. Umożliwia to syntezę AsCl3 z As2O3 i stężonego kwasu solnego[12].

AsCl3 reaguje też z alkoholami, alkoholanami i fenolami, tworząc odpowiednie estry lub – w zależności od stosunku reagentów – chloroestry, np. [6]:

EtOH + AsCl3EtOAsCl2 + HCl
2EtONa + AsCl3(EtO)2AsCl + 2NaCl
3PhOH + AsCl3(PhO)3As + 3HCl

Z aminami daje amidy, np. [6]:

6Et2NH + AsCl3As(NEt2)3 + 3Et2NH·HCl

W reakcji z bromkiem boru tworzy tribromek arsenu, który z uwagi na stały stan skupienia w warunkach normalnych i wolniejszy rozkład na powietrzu jest w niektórych reakcjach otrzymywania arsenowych pochodnych lepszym zamiennikiem AsCl3[15].

Historia[edytuj | edytuj kod]

W czasie I wojny światowej trichlorek arsenu był wykorzystywany w mieszaninach z innymi substancjami w pociskach chemicznych głównie przez Francję. Mieszanina o nazwie Vincennite stosowana we francuskich pociskach numer 4 składała się z kwasu pruskiego (50%), trichlorku arsenu (30%), chlorku cyny(IV) (15%) i chloroformu (5%), a mieszanina Vitrite (lub Vivrite) w pociskach 4B – z chlorocyjanu (70%) i AsCl3 (30%)[16]. Dodawanie trichlorku arsenu miało na celu, poza możliwym zwiększeniem toksyczności, poprawienie właściwości fizycznych całej mieszaniny. Stosowanie takiej amunicji nie okazało się jednak skuteczne[17]. AsCl3 był również składnikiem oleju arsynowego[18].

W tym samym czasie AsCl3 stosowano do otrzymywania innych arsenoorganicznych bojowych środków trujących[19], m.in. luizytu opisanego w 1904 roku przez Juliusa Nieuwlanda[20][21]:

AsCl3 + C2H2ClCHCHAsCl2 (w obecności AlCl3 jako katalizatora)

Pracą Niewulanda zainteresował się wówczas Winford Lee Lewis pracujący dla amerykańskiej armii i wykazał, że w rzeczywistości w reakcji tej powstaje mieszanina trzech podobnych związków – luizytu A, B i C[19]. Trichlorek arsenu wykorzystywano również m.in. do produkcji difenylochloroarsyny w reakcji z trifenyloarsyną[17] i adamsytu z difenyloaminy[22].

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

Trichlorek arsenu wykorzystywany jest jako rozpuszczalnik niewodny o dużej stałej dielektrycznej[12] oraz jako substrat do syntezy wielu związków arsenoorganicznych i chlorowych pochodnych arsyn[11], w tym także leków, insektycydów i bojowych środków trujących[4], np. etylodichloroarsyny[23]:

Pb(C2H5)4 + 4AsCl34C2H5AsCl2 + PbCl4

Z powodu możliwości użycia go jako prekursora bojowych środków trujących, znajduje się w wykazie 2B Konwencja o zakazie broni chemicznej[24] i liście prekursorów Grupy Australijskiej[25].

Wykorzystywany jest także do domieszkowania przy produkcji półprzewodników oraz do otrzymywania metalicznego arsenu wysokiej czystości[11].

Zagrożenia[edytuj | edytuj kod]

Trichlorek arsenu jest związkiem silnie trującym (bardziej toksycznym niż można by to było przewidywać z zawartości arsenu)[26], który może przedostać się do organizmu poprzez inhalację, spożycie i absorpcję przez skórę[4] (która jest większa niż u większości związków arsenu)[27]. Doustna dawka śmiertelna dla szczura wynosi 48 mg/kg[5]. Jest kancerogenem[28].

Jego transport drogą lotniczą jest zabroniony przepisami IATA[29].

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. Richard D. Albright: Cleanup of Chemical and Explosive Munitions: Locating, Identifying Contaminants, and Planning for Environmental Remediation of Land and Sea Military Ranges and Ordnance Dumpsites. William Andrew, 2008, s. 57. ISBN 978-0-8155-1540-1.
  2. a b c d e f g h P.W. Schenk: Arsenic trichloride. W: Handbook of Preparative Inorganic Chemistry. Georg Brauer (red.). New York, London: Academic Press, 1963, s. 596.
  3. a b c d e f David R. Lide (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-49, 6-51, 9-51, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
  4. a b c d D. Hank Ellison, Handbook of Chemical and Biological Warfare Agents, wyd. 2, Boca Raton: CRC Press, 2008, s. 204, ISBN 978-0-8493-1434-6 (ang.).
  5. a b c d e f Arsenic(III) chloride (nr 200077) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Polski. [dostęp 2012-01-26]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  6. a b c d e f g Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw: Chemistry of the Elements. Oxford, New York: Pergamon Press, 1984, s. 651–655. ISBN 0-08-022057-6.
  7. a b c Jean Galy, Renee Enjalbert, Pierre Lecante, Andrzej Burian. AsCl3: From the Crystalline to the Liquid State. XRD (176 < T (K) < 250) and WAXS (295 K) Studies. „Inorganic Chemistry”. 41 (4), s. 693–698, 2002. DOI: 10.1021/ic0102788. 
  8. James House: Inorganic Chemistry. Elsevier, 2013, s. 172. ISBN 978-0-12-385110-9.
  9. a b związki arsenu z wyjątkiem wymienionych w innym miejscu niniejszego załącznika, [w:] Classification and Labelling Inventory [online], Europejska Agencja Chemikaliów [dostęp 2015-03-28] (ang.).
  10. Trichlorek arsenu (nr 200077) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2012-01-26]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  11. a b c d e Sabina C. Grund, Kunibert Hanusch, Hans Uwe Wolf: Arsenic and arsenic compounds. W: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH, 2005. DOI: 10.1002/14356007.a03_113.
  12. a b c d e Philip John Durrant, Bryl Durrant: Zarys współczesnej chemii nieorganicznej. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1965, s. 846.
  13. a b c C. Chambers, A.K. Holliday: Modern Inorganic Chemistry. London: Butterworths, 1975, s. 252. OCLC 1858753.
  14. R.C. Smith. Manufacture of Arsenic Trichloride. „Journal of Industrial & Engineering Chemistry”. 11 (2), s. 109–110, 1919. DOI: 10.1021/ie50110a009. 
  15. P.M. Druce, M.F. Lappert. Boron halides as reagents in inorganic syntheses. Part II. A further general method for the preparation of anhydrous bromides and iodides: halogen exchange reactions. „J. Chem. Soc. A”, s. 3595–3599, 1971. DOI: 10.1039/J19710003595.  Cyt. za: Francisco J. Arnaiz, Mariano J. Miranda: 31. Arsenic(III) Bromide. W: Inorganic Syntheses. Dimitri Coucouvanis (red.). T. 33. John Wiley & Sons, 2002, s. 203. ISBN 0-471-22450-2.
  16. Charles E. Heller. Chemical Warfare in World War I: The American Experience, 1917–1918. „Leavenworth Papers”. No. 10, s. 15, 1984. Fort Leavenworth: Combat Studies Institute. ISSN 0195-3451. 
  17. a b Amos A. Fries, Clarence J. West: Chemical Warfare. New York: McGraw-Hill Book Company, 1921, s. 15, 182.
  18. Leszek Konopski, Historia broni chemicznej, Warszawa: Bellona, 2009, s. 53, ISBN 978-83-11-11643-6.
  19. a b Karolin K. Kroening, Renee N. Easter, Douglas D. Richardson, Stuart A. Willison, Joseph A. Caruso: Analysis of Chemical Warfare Degradation Products. John Wiley & Sons, 2011, s. 6–7. ISBN 978-1-119-99369-8.
  20. Julius Arthur Nieuwland: Some Reactions of Acetylene (rozprawa doktorska). Notre Dame (Indiana, USA): University of Notre Dame, 1904, s. 123–124. [dostęp 2013-08-31].
  21. J.A. Vilensky, K. Redman. British anti-Lewisite (dimercaprol): An amazing history. „Ann Emerg Med”. 41 (3), s. 378–383, 2003. DOI: 10.1067/mem.2003.72. PMID: 12605205. 
  22. Riot Control Agents. Issues in Toxicology, Safety, and Health. Boca Raton: CRC Press, 2004, s. 33. ISBN 0-415-29902-0.
  23. Preparations of blister agents. W: Jared Ledgard: A Laboratory History of Chemical Agents. 2006, s. 120. ISBN 978-0-615-13645-5. [dostęp 2011-02-26]. (ang.).
  24. Schedule 2. Chemical Weapons Convention. Organizacja ds. Zakazu Broni Chemicznej. [dostęp 2015-03-21]. (ang.).
  25. Export Control List: Chemical Weapons Precursors. Grupa Australijska. [dostęp 2013-09-03]. (ang.).
  26. Chemical Warfare Agents. Toxicology and Treatment, Timothy C. Marrs (red.), Robert L. Maynard (red.), Frederick R. Sidell (red.), wyd. 2, John Wiley & Sons, 2007, s. 667, ISBN 978-0-470-01359-5 (ang.).
  27. Jerrold B. Leikin, Frank P. Paloucek: Poisoning and Toxicology Handbook. Wyd. 4. New York: Informa Healthcare, 2008, s. 753. ISBN 978-1-4200-4479-9.
  28. Pradyot Patnaik, Handbook of Inorganic Chemicals, London: McGraw-Hill, 2003, s. 68–69, ISBN 0-07-049439-8 (ang.).
  29. Phillip Carson, Clive Mumford: Hazardous Chemicals Handbook. Wyd. 2. Butterworth-Heinemann, 2002, s. 472. ISBN 0-7506-4888-0.

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]