Трисульфид мышьяка – неорганическое 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 ]
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 .
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.
Аморфный As 2 S 3 получается сплавлением элементов при 390 °С. Быстрое охлаждение реакционного расплава дает стеклование. Реакцию можно представить химическим уравнением:
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.
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:
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 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 :
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.
As 2 S 3 и As 4 S 4 исследовались в качестве средств лечения острого промиелоцитарного лейкоза (APL).
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 .
Сообщается, что древние египтяне использовали аурипигмент, натуральный или синтетический, в качестве пигмента в искусстве и косметике.
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]
Поскольку 2 S 3 настолько нерастворим, что его токсичность невелика. Старые образцы могут содержать значительные количества растворимых и, следовательно, высокотоксичных оксидов мышьяка.
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.