stringtranslate.com

Трисульфид мышьяка

Трисульфид мышьяканеорганическое соединение формулы As 2 S 3 . Это темно-желтое твердое вещество, нерастворимое в воде. Он также встречается в виде минерального аурипигмента (лат. auripigmentum), который использовался в качестве пигмента, называемого Королевским желтым. Его производят при анализе соединений мышьяка. Это собственный полупроводник p-типа группы V/VI, обладающий свойствами фотоиндуцированного фазового перехода. [ нужны разъяснения ]

Состав

As 2 S 3 встречается как в кристаллической, так и в аморфной формах. Обе формы характеризуются полимерными структурами, состоящими из тригональных пирамидальных центров As(III), связанных сульфидными центрами. Сульфидные центры двукратно координированы с двумя атомами мышьяка. В кристаллической форме соединение имеет гофрированную листовую структуру. [5] Связь между листами состоит из сил Ван-дер-Ваальса . Кристаллическая форма обычно встречается в геологических образцах. Аморфный As 2 S 3 не имеет слоистой структуры, но более сшит. Как и в других очках , здесь нет среднего или дальнего порядка, но четко выражена первая координационная сфера. As 2 S 3 является хорошим стеклообразователем и имеет на своей фазовой диаграмме широкую область стеклоообразования .

Характеристики

Это полупроводник с прямой запрещенной зоной 2,7 эВ. [6] Широкая запрещенная зона делает его прозрачным для инфракрасного света в диапазоне от 620 нм до 11 мкм.

Синтез

Из элементов

Аморфный As 2 S 3 получается сплавлением элементов при 390 °С. Быстрое охлаждение реакционного расплава дает стеклование. Реакцию можно представить химическим уравнением:

2 Ас + 3 С → Ас 2 С 3

Водные осадки

As 2 S 3 образуется при обработке водных растворов, содержащих As(III), H 2 S . Ранее с помощью этой реакции анализировали и анализировали мышьяк, что приводило к осаждению As 2 S 3 , который затем взвешивали. As 2 S 3 можно даже осадить в 6 М HCl. Поскольку 2 S 3 настолько нерастворим, что не токсичен.

Реакции

При нагревании в вакууме полимерный As 2 S 3 «растрескивается», образуя смесь молекулярных частиц, в том числе молекулярный As 4 S 6 . [7] [8] As 4 S 6 принимает геометрию адамантана , как это наблюдается для P 4 O 6 и As 4 O 6 . Когда пленка из этого материала подвергается воздействию внешнего источника энергии, такого как тепловая энергия (посредством термического отжига [9] ), электромагнитное излучение (т.е. УФ-лампы, лазеры, [10] электронные лучи) [11] ), As 4 S 6 полимеризуется:

2 (As 2 S 3 ) nn As 4 S 6

As 2 S 3 характерно растворяется при обработке водными растворами, содержащими сульфид- ионы. [ необходимы разъяснения ] Растворенная разновидность мышьяка представляет собой пирамидальный анион тритиоарсенита AsS. 3-3:

As 2 S 3 + 6 NaSH → 2 AsS3-3+ 3 H 2 S [ нужны разъяснения ]

As 2 S 3 представляет собой ангидрид гипотетической тритиомышьяковистой кислоты As(SH) 3 . При обработке полисульфид- ионами As 2 S 3 растворяется с образованием различных частиц, содержащих как связи S–S, так и As–S. Одним из производных является S 7 As-S - , восьмичленное кольцо, которое содержит 7 атомов S и 1 атом As, а также экзоциклический сульфидный центр, присоединенный к атому As. As 2 S 3 растворяется также в сильнощелочных растворах с образованием смеси AsS . 3-3и АсО3-3. [12]

«Обжиг». Поскольку 2 S 3 на воздухе дает летучие, токсичные производные, такое превращение представляет собой одну из опасностей, связанных с переработкой руд тяжелых металлов :

2 As 2 S 3 + 9 O 2 → As 4 O 6 + 6 SO 2

Современное использование

В качестве неорганического фоторезиста

Благодаря высокому показателю преломления 2,45 и большой твердости по Кнупу по сравнению с органическими фоторезистами As 2 S 3 был исследован для изготовления фотонных кристаллов с полной фотонной запрещенной зоной. Достижения в методах лазерного формирования рисунка, такие как трехмерная прямая лазерная запись (3-D DLW) и химическое мокрое травление , позволили использовать этот материал в качестве фоторезиста для изготовления трехмерных наноструктур. [13] [14]

Поскольку 2 S 3 исследовался на предмет использования в качестве фоторезиста высокого разрешения с начала 1970-х годов, [15] [16] использовали водные травители. Хотя эти водные травители позволяют изготавливать двумерные структуры с низким соотношением сторон, они не позволяют травить структуры с высоким соотношением сторон с трехмерной периодичностью. Некоторые органические реагенты, используемые в органических растворителях, обеспечивают высокую селективность травления, необходимую для создания структур с высоким соотношением сторон и трехмерной периодичностью.

Медицинские применения

As 2 S 3 и As 4 S 4 исследовались в качестве средств лечения острого промиелоцитарного лейкоза (APL).

Для ИК-передающих очков

Трисульфид мышьяка, полученный в аморфной форме, используется в качестве халькогенидного стекла в инфракрасной оптике . Он прозрачен для света с длиной волны от 620 нм до 11 мкм. Стекло из трисульфида мышьяка более устойчиво к окислению, чем кристаллический трисульфид мышьяка, что сводит к минимуму проблемы токсичности. [17] Его также можно использовать в качестве акустооптического материала.

Трисульфид мышьяка использовался для изготовления характерной восьмигранной конической носовой части инфракрасной ГСН ракеты de Havilland Firestreak .

Роль в древнем искусстве

Сообщается, что древние египтяне использовали аурипигмент, натуральный или синтетический, в качестве пигмента в искусстве и косметике.

Разнообразный

Трисульфид мышьяка также используется в качестве дубителя . Раньше его использовали вместе с красителем индиго для получения синего карандаша, который позволял добавлять темно-синие оттенки к ткани с помощью карандаша или кисти.

Осаждение трисульфида мышьяка используется в качестве аналитического теста на наличие диссимиляционных мышьяквосстанавливающих бактерий (DARB). [18]

Безопасность

Поскольку 2 S 3 настолько нерастворим, что его токсичность невелика. Старые образцы могут содержать значительные количества растворимых и, следовательно, высокотоксичных оксидов мышьяка.

Естественное явление

Аурипигмент встречается в вулканических средах, часто вместе с другими сульфидами мышьяка, преимущественно с реальгаром . Иногда он встречается в низкотемпературных гидротермальных жилах вместе с некоторыми другими сульфидными и сульфосолевыми минералами.

Рекомендации

  1. ^ Маллен, DJE; Новацкий, В. (1972), «Уточнение кристаллических структур реальгара, AsS и аурипигмента, As2S3» (PDF) , Z. Kristallogr. , 136 (1–2): 48–65, doi :10.1524/zkri.1972.136.1-2.48.
  2. ^ abc Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0038». Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ Индексный номер. 033-002-00-5 Приложения VI, Часть 3, к Регламенту (ЕС) № 1272/2008 Европейского Парламента и Совета от 16 декабря 2008 г. о классификации, маркировке и упаковке веществ и смесей, внесении изменений и отмене Директив. 67/548/EEC и 1999/45/EC, а также вносящий поправки в Регламент (ЕС) № 1907/2006. OJEU L353, 31.12.2008, стр. 1–1355, стр. 427.
  4. ^ «Мышьяк, неорганические соединения (в виде As)», 29 CFR § 1910.1018, 58 FR 35310, 30 июня 1993 г., с поправками. «Мышьяк (неорганические соединения в виде As)», Карманный справочник по химическим опасностям, Публикация Министерства здравоохранения и социальных служб США (NIOSH) № 2005–149, Вашингтон, округ Колумбия: Государственная типография, 2005, ISBN 9780160727511.
  5. ^ Уэллс, AF (1984). Структурная неорганическая химия, Оксфорд: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6
  6. ^ Сульфид мышьяка (As2S3)
  7. ^ Мартин, ТП (1983). «Кластеры сульфида мышьяка». Твердотельные коммуникации . Эльзевир Б.В. 47 (2): 111–114. дои : 10.1016/0038-1098(83)90620-8. ISSN  0038-1098.
  8. ^ Хаммам, М.; Сантьяго, Джей-Джей (1986). «Доказательства существования молекулы As 4 S 6 как структурной модели аморфного сульфида мышьяка на основе масс-спектрометрического анализа». Твердотельные коммуникации . Эльзевир Б.В. 59 (11): 725–727. дои : 10.1016/0038-1098(86)90705-2. ISSN  0038-1098.
  9. ^ Стрит, РА; Неманич, Р.Дж. ; Коннелл, ГАН (15 декабря 1978 г.). «Термически индуцированные эффекты в испаренных халькогенидных пленках. II. Оптическое поглощение». Физический обзор B . Американское физическое общество (APS). 18 (12): 6915–6919. doi : 10.1103/physrevb.18.6915. ISSN  0163-1829.
  10. ^ Зубир, Арно; Ричардсон, Мартин; Риверо, Клара; Шульте, Альфонс; Лопес, Седрик; и другие. (1 апреля 2004 г.). «Прямая фемтосекундная лазерная запись волноводов в тонких пленках As 2 S 3 ». Оптические письма . Оптическое общество. 29 (7): 748–50. дои : 10.1364/ол.29.000748. ISSN  0146-9592. ПМИД  15072379.
  11. ^ Нордман, Олли; Нордман, Нина; Пейгамбарян, Насер (1998). «Изменения показателя преломления и толщины аморфных пленок As x S 100-x и As x Se 100-x, вызванные электронным лучом ». Журнал прикладной физики . Издательство АИП. 84 (11): 6055–6058. дои : 10.1063/1.368915. ISSN  0021-8979.
  12. ^ Холлеман, А.Ф.; Виберг, Э. «Неорганическая химия» Academic Press: Сан-Диего, 2001. ISBN 0-12-352651-5
  13. ^ Вонг, С.; Дойбель, М.; Перес-Уиллард, Ф.; Джон, С.; Озин, Г.А.; Вегенер, М.; фон Фрейманн, Г. (3 февраля 2006 г.). «Прямая лазерная запись трехмерных фотонных кристаллов с полной фотонной запрещенной зоной в халькогенидных стеклах». Передовые материалы . Уайли. 18 (3): 265–269. дои : 10.1002/adma.200501973. ISSN  0935-9648. S2CID  53527218.
  14. ^ Вонг, Шон Х.; Тиль, Майкл; Бродерсен, Питер; Фенске, Дитер; Озин, Джеффри А.; Вегенер, Мартин; фон Фрейманн, Георг (2007). «Высокоселективное влажное травление для трехмерных наноструктур высокого разрешения в цельнонеорганическом фоторезисте из сульфида мышьяка». Химия материалов . Американское химическое общество (ACS). 19 (17): 4213–4221. дои : 10.1021/cm070756y. ISSN  0897-4756.
  15. ^ Стойчева, Румяна; Симидчиева, Пенка; Бурофф, Атанас (1987). «Температурная зависимость фотодиссоциации a-As2S3». Журнал некристаллических твердых тел . Эльзевир Б.В. 90 (1–3): 541–544. дои : 10.1016/s0022-3093(87)80482-9. ISSN  0022-3093.
  16. ^ Зенкин, С.А.; Мамедов, С.Б.; Михайлов, доктор медицинских наук; Туркина Е. Ю.; Юсупов, И.Ю. Физика стекла. хим. 1997, 5, стр. 393-399.
  17. Паспорт безопасности материала. Архивировано 7 октября 2007 г., в Wayback Machine.
  18. ^ Линпинг Куай, Арджун А. Наир и Мартин Ф. Польц «Быстрый и простой метод оценки наиболее вероятного количества бактерий, восстанавливающих мышьяк», Appl Environ Microbiol. 2001, вып. 67, 3168–3173. doi :10.1128/AEM.67.7.3168-3173.2001.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки