Стиби́н (сурьмя́нистый водоро́д) — неорганическое бинарное химическое соединение сурьмы с водородом, очень ядовитый легковоспламеняющийся газ, имеющий чесночный запах. Химическая формула H₃Sb. Гомологичен арсину, фосфину и аммиаку, по химическим и токсикологическим свойствам схож с арсином.
История получения/изучения Стибин по химическим свойствам очень похож на арсин — это было обнаружено с помощью пробы Марша, то есть качественной высокочувствительной пробы на арсин, проведённой в присутствии мышьяка. Проба была разработана около 1836 года Джеймсом Маршем. Газ заметен в стеклянной трубке и разлагается посредством нагрева до температуры Присутствие мышьяка было указано по образованию осадка в нагретой части. Образование чёрного налёта (так называемого «сурьмянистого зеркала») на стекле в прохладной части оборудования указывает на присутствие сурьмы.
В 1837 году Льюис Томсон и Пфафф независимо обнаружили стибин. Однако его свойства долгое время оставались слабо изученными, поскольку лабораторная приборная база того времени не соответствовала изучаемому предмету. Только в 1876 году Фрэнсис Джонс протестировал несколько методов синтеза, а в 1901 году Альфредом Стоком было изучено большинство свойств стибина.
Свойства
Физические Бесцветный легковоспламеняющийся газ с неприятным запахом, ядовит. Стандартная энергия Гиббса составляет . Стандартная энтропия образования составляет
Химические Сильный восстановитель.
Химические свойства H3Sb схожи с арсином. Реагирует с растворами солей тяжёлых непереходных элементов (Ag^+, Pb^{2+}).
Неустойчивость стибина типична для соединений тяжёлых элементов с водородом, например, арсина AsH3, теллурида водорода H2Te, станнана SnH4.
Стибин медленно разлагается на сурьму и водород уже при комнатной температуреН. А. Галактионова. Водород в металлах. — М.: Государственное научно-техническое издательство по чёрной и цветной металлургии, 1959 г. и быстро при температуре выше Процесс идёт легче, чем разложение арсина Глинка Н. Л.. Общая химия: Учебное пособие для вузов (под. ред. В. А. Рабиновича, издание 16-е, исправленное и дополненное). ― Л.: Химия, 1973 г. ― 720 стр.. Разложение от автокатализа может быть взрывоопасным:
2 H3Sb ->[200~\ce{^oC}] 3 H2{}+ 2 Sb.
Образует катион стибония H4Sb^+ (аналог аммония)
Стибин легко окисляется кислородом (или даже воздухом), а также озоном:
4 SbH3 + 3O2(воздух) \,\xrightarrow{KOMH.} 4 Sb + 6H2O;.
2SbH3 + O3 \xrightarrow{-90^{o}C\,\leq\,t^{o}\,\leq\,-50^{o}C} 3H2O + 2Sb (жёлтая).
Стибин может быть депротонирован. В этой реакции выделяется аммиак и дигидроантимонид натрия:
H3Sb + NaNH2 -> NaH2Sb + NH3.
Получение Cтибин gолучают в виде нестабильного газа при действии кислот на антимониды магния, цинка.
При реакции антимонида магния с избытком разбавленной соляной кислоты получается стибин и хлорид магния:
Mg3Sb2 + 6 HCl -> 2 H3Sb + 3 MgCl2.
Кроме того, соединения, содержащие Sb−3 реагируют с образующими в растворе протоны веществами (даже с водой):
Na3Sb + 3 H2O -> H3Sb + 3 NaOH.
Также получается при воздействии на гидроксид сурьмы(III) атомарным водородом:
Sb(OH)3 + 6 H -> H3Sb + 3 H2O.
Оба метода получения имеют недостаток, заключающейся в том, что в результате реакций газообразный стибин получается в смеси с водородом. Очистка от водорода производится охлаждением газа ниже при этом стибин конденсируется.
Методами получения стибина безпримеси водорода являются реакция катиона Sb^{3+} с веществами, содержащими формальный анион H^− с образованием Sb^{-3} и H^{+}:
4 Sb2O3 + 6 LiAlH4 -> 8 H3Sb + 3 Li2O + 3 Al2O3.
Или гидрированием хлорида сурьмы (III) с использованием борогидрида натрия в эфирных растворителях:
4 SbCl3 + 3 NaBH4 -> 4 H3Sb + 3 NaCl + 3 BCl3.
Та же реакция в водном растворе:
SbCl3 + 3 NaBH4 -> H_3Sb + 3 NaCl + 3 BH3.
Применение Стибин используется в полупроводниковой промышленности с добавкой небольших количеств сурьмы с использованием процесса химического осаждения паров (ССЗ).
Также сообщается, что стибин используется как фумигант, но его нестабильность и быстрая выветриваемость неудобна по сравнению с применением более традиционного фумиганта — фосфина.
Опасность применения
Стибин чрезвычайно ядовит: ЛД50 свыше для мышей. По механизму отравления и опасности для человека аналогичен арсину.
Токсикологические свойства Отличается по токсичности от других соединений сурьмы, но аналогичен арсину. Стибин связывается с гемоглобином эритроцитов и разрушает их.
В большинстве случаев отравление стибином не схоже отравлением арсином. Исследования действия на животных показывают, что их токсичность примерно равна.
Первые признаки отравления, которые могут появиться через несколько часов после контакта со стибином: головные боли; головокружение и тошнота, а затем симптомы гемолитической анемии (высокий уровень неконъюгированного билирубина); гемоглобинурия; нефропатия.
См. также
Сурьма Арсин Фосфин Висмутин Высокотоксичные вещества
Примечания
Категория:Соединения сурьмы Категория:Антимониды Категория:Бинарные соединения Категория:Гидриды Категория:Газы