Fosfina

Fosfina ( fosfuro de hidrógeno , fosfuro de hidrógeno , hidruro de fósforo , según la nomenclatura IUPAC - fosfano) PH 3 - un gas tóxico incoloro (en condiciones normales). Análogo del amoníaco NH3. La fosfina pura es inodora, pero las muestras del producto técnico tienen un olor desagradable similar al olor a pescado podrido (ajo o cebolla frita).

Propiedades físicas

gas incoloro. Poco soluble en agua , forma con ella un hidrato inestable , que exhibe propiedades básicas muy débiles [3] . A bajas temperaturas, forma un clatrato sólido 8РН 3 46Н 2 O. Soluble en benceno , éter dietílico , disulfuro de carbono . A -133,8 °C, forma cristales con una red cúbica centrada en las caras .

La molécula de fosfina tiene la forma de una pirámide trigonal con simetría molecular C 3 v ( dPH = 0,142 nm, ∠HPH = 93,5°). El momento dipolar es de 0,58 D , significativamente menor que el del amoníaco . El enlace de hidrógeno entre las moléculas de PH 3 prácticamente no se manifiesta, por lo que los puntos de fusión y ebullición de la fosfina son más bajos que los del amoníaco.

Conseguir

La fosfina se obtiene haciendo reaccionar fósforo blanco con álcali caliente, por ejemplo:

{\mathsf {2P_{4}+3Ca(OH)_{2}+6H_{2}O\ {\xrightarrow {70^{\circ }C))\ 2PH_{3}\uparrow +3Ca( H_{2}PO_{2})_{2}}}

{\mathsf {P_{4}+3KOH+3H_{2}O{\xrightarrow {70^{\circ }C}}3KH_{2}PO_{2}+PH_{3}\uparrow }}

También se puede obtener por la acción del agua o de los ácidos sobre los fosfuros :

{\displaystyle {\mathsf {Ca_{3}P_{2}+6H_{2}O\ {\xrightarrow {\ \ }}\ 2PH_{3}\uparrow +3Ca(OH)_{2))))

{\displaystyle {\mathsf {Mg_{3}P_{2}+6HCl\ {\xrightarrow {\ \ }}\ 2PH_{3}\uparrow +3MgCl_{2))))

El cloruro de hidrógeno, cuando se calienta, interactúa con el fósforo blanco:

{\displaystyle {\mathsf {P_{4}+6HCl\ {\xrightarrow {300^{\circ }C))\ 2PH_{3}+2PCl_{3))))

Descomposición de yoduro de fosfonio:

{\mathsf {PH_{4}I\ {\xrightarrow {>80^{\circ }C))\ PH_{3}+HI))

{\displaystyle {\mathsf {PH_{4}I+H_{2}O\ \rightleftarrows \ PH_{3}\uparrow +H_{3}O^{+}+I^{-))))

{\mathsf {PH_{4}I+NaOH\ \rightleftarrows \ PH_{3}\uparrow +NaI+H_{2}O))

Descomposición del ácido fosfónico :

{\mathsf {4H_{2}(PHO_{3})\ {\xrightarrow {170-200^{\circ }C))\ PH_{3}\uparrow +3H_{3}PO_{4)) }

o restaurarlo:

{\mathsf {H_{3}PO_{3}+3Zn+6HCl\ {\xrightarrow {}}\ PH_{3}\uparrow +3ZnCl_{2}+3H_{2}O))

Propiedades químicas

La fosfina es muy diferente de su contraparte, el amoníaco . Su actividad química es mayor, es poco soluble en agua , ya que la base es mucho más débil. Esto último se explica por el hecho de que los enlaces H-P están débilmente polarizados y la actividad de par solitario del fósforo (3s 2 ) es menor que la del nitrógeno (2s 2 ) en el amoníaco.

En ausencia de oxígeno, cuando se calienta, se descompone en elementos:

{\displaystyle {\mathsf {2PH_{3}\ {\xrightarrow {\mathit {t))}\ 2P+3H_{2))))

Se quema en el aire según la ecuación:

{\displaystyle {\mathsf {PH_{3}+2O_{2}\ {\xrightarrow {\ \ ))\ H_{3}PO_{4))))

Muestra fuertes propiedades restauradoras:

{\mathsf {PH_{3}+3H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {\ \ ))\ H_{2}(PHO_{2})+3SO_{2}\uparrow +\ 3H_ {2}O}}

{\mathsf {PH_{3}+8HNO_{3}\ {\xrightarrow {\ \ }}\ H_{3}PO_{4}+8NO_{2}\uparrow +\ 4H_{2}O))

{\mathsf {PH_{3}+2I_{2}+2H_{2}O\ {\xrightarrow {\ \ ))\ H(PH_{2}O_{2})+4HI))

Debido al hecho de que:

{\mathsf {4H_{2}(PHO_{3})\ {\xrightarrow {170-200^{\circ }C))\ PH_{3}\uparrow +3H_{3}PO_{4)) }

entonces es posible la siguiente reacción:

{\mathsf {PH_{3}+4H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {200^{\circ }C))\ H_{3}PO_{4}+4SO_{2}\uparrow +4H_{2}O}}

Cuando interactúa con fuertes donantes de protones , la fosfina puede dar sales de fosfonio que contienen el ion PH 4 + (similar al amonio ). Las sales de fosfonio, sustancias cristalinas incoloras, son extremadamente inestables, fácilmente hidrolizadas .

{\mathsf {PH_{3}+HCl\ {\xrightarrow {30^{\circ }C))\ PH_{4}Cl))

{\mathsf {PH_{3}+HI\ {\xrightarrow {\ \ }}\ PH_{4}I}}

Las sales de fosfonio, como la propia fosfina, son fuertes agentes reductores .

Combustión espontánea

La fosfina absolutamente pura y seca no es capaz de autoencenderse en el aire y se enciende solo a una temperatura de 100-150°C. Sin embargo, la fosfina, obtenida, por ejemplo, por la interacción de fosfuros con agua, siempre tiene una mezcla de difosfina P 2 H 4 , que se enciende espontáneamente en el aire [4] [5] . En particular, las " luces perdidas " [6] [7] pueden aparecer de esta manera .

Toxicidad

La fosfina es una sustancia extremadamente peligrosa [8] . (clase de peligro 1). En primer lugar, afecta el sistema nervioso , altera el metabolismo ; también actúa sobre los vasos sanguíneos , órganos respiratorios , hígado , riñones . El olor a fosfina se siente a una concentración de 2-4 mg/m³, la inhalación prolongada a una concentración de 10 mg/m³ puede provocar una intoxicación con la muerte posterior . MPC - 0,1 mg/m³. [una]

En la intoxicación aguda por fosfina en casos leves, la víctima siente dolor en el área del diafragma , una sensación de frío y, posteriormente, puede desarrollarse bronquitis. Con envenenamiento moderado, son característicos una sensación de miedo , escalofríos, vómitos, opresión en el pecho, asfixia, dolor detrás del esternón. En casos severos, los síntomas neurológicos llegan a la delantera : aturdimiento , marcha inestable, espasmos en las extremidades, midriasis ; la muerte por parálisis del músculo respiratorio o cardíaco puede ocurrir en unos pocos días y en altas concentraciones, instantáneamente [1] .

El envenenamiento crónico puede provocar trastornos de la visión, la marcha, el habla, la digestión, bronquitis, enfermedades de la sangre y degeneración grasa del hígado [1] .

La fosfina como indicador de vida extraterrestre

En 2019, se propuso la fosfina como gas de firma biológica para buscar vida en exoplanetas similares a la Tierra , ya que en la Tierra es producida por ecosistemas anaeróbicos . El lado débil de la fosfina desde el punto de vista de su uso para tales fines es su alta reactividad, por lo que la alta intensidad de su producción es una condición para la detección exitosa de este gas. Para detectarlo en la atmósfera de un exoplaneta, serán necesarias decenas de horas de observación con el telescopio James Webb [9 ] .

El 14 de septiembre de 2020, un equipo internacional de científicos dirigido por la profesora de la Universidad de Cardiff, Jane Greaves, anunció en una conferencia de prensa convocada especialmente el descubrimiento de rastros de fosfina en la atmósfera de Venus mediante el análisis de los espectros de los telescopios ALMA y JCMT [10] . Otra prueba de la existencia de fosfina en la atmósfera de Venus puede ser el análisis de los datos del espectrómetro de masas LNMS (Large Probe Neutral Mass Spectrometer) de la estación interplanetaria automática Pioneer-13 (o Pioneer-Venus-2 ) , obtenidos en diciembre. 1978 a altitudes de 60 a 50 km [11] . Los científicos pudieron confirmar o negar la presencia de fosfina en la atmósfera de Venus utilizando el dispositivo MERTIS (Espectrómetro infrarrojo térmico de mercurio) de la misión BepiColombo del Mercury Planetary Orbiter (MPO) de la Agencia Espacial Europea durante una maniobra gravitacional cerca de Venus a mediados de octubre de 2020 [12] [13 ] . Después de corregir errores en el método de cálculo y recalibrar los datos de ALMA, la concentración de fosfina observada disminuyó en los autores de ~20 ppb ±10 ppb a 1–5 ppb [14] [15] . En enero de 2021, aparecieron publicaciones de que el dióxido de azufre se tomó erróneamente por fosfina en la atmósfera de Venus [16] [17] [18] . La formación de fosfina puede deberse, además de a la actividad vital de ciertos organismos, ya otras razones, como la interacción del ácido sulfúrico con los fosfuros [19] [20] .

Notas

↑ 1 2 3 4 Sustancias nocivas en la industria / ed. N. V. Lazareva e I. D. Gadaskina. - M. , 1977. - T. 3. - S. 135-136.
↑ 1 2 3 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0505.html
↑ AS Egórov. Tutora de química. - 52. - Phoenix, 2017. - S. 441. - 441 p.
↑ Fosfinas // Enciclopedia química : en 5 volúmenes / Cap. edición N. S. Zefirov . - M .: Gran Enciclopedia Rusa , 1998. - V. 5: Triptófano - Iatroquímica. — 783 pág. — 10.000 copias. — ISBN 5-85270-310-9 .
↑ Guía de síntesis inorgánica / ed. G. Brower. - M. , 1985. - T. 2. - S. 555.
↑ Holy Fire: la visión de un escéptico . Consultado el 17 de julio de 2012. Archivado desde el original el 26 de junio de 2012. (indefinido)
↑ ¡Cuidado, fosfina! . Consultado el 17 de julio de 2012. Archivado desde el original el 1 de octubre de 2012. (indefinido)
↑ nombre= https://docs.cntd.ru_GOST (enlace inaccesible) 12.1.007-76. Sistema de normas de seguridad en el trabajo (SSBT). Sustancias nocivas. Clasificación y requisitos generales de seguridad (con Enmiendas No. 1, 2)
↑ Clara Sousa-Silva et al. La fosfina como gas de firma biológica en atmósferas de exoplanetas // Astrobiología . - 31 de enero de 2020. - Vol. 20 , núm. 2 . -doi : 10.1089/ ast.2018.1954 .
↑ Fosfina detectada en la atmósfera de Venus
↑ ¿Está la fosfina en los espectros de masas de las nubes de Venus? Archivado el 24 de octubre de 2020 en Wayback Machine , 27 de septiembre de 2020 ( PDF Archivado el 1 de noviembre de 2020 en Wayback Machine )
↑ BepiColombo buscará fosfina en Venus . Archivado el 24 de septiembre de 2020 en Wayback Machine , 2020.
↑ BepiColombo puede ser capaz de buscar signos de vida cuando pasa por Venus . Archivado el 4 de octubre de 2020 en Wayback Machine , el 16 de septiembre de 2020.
↑ Greaves JS et al. Nuevo análisis de fosfina en las nubes de Venus Archivado el 8 de agosto de 2021 en Wayback Machine , el 16 de noviembre de 2020
↑ Greaves JS et al. Sobre la solidez de las firmas de fosfina en las nubes de Venus Archivado el 13 de agosto de 2021 en Wayback Machine , el 12 de octubre de 2020
↑ La Academia Rusa de Ciencias calificó de error el descubrimiento de signos de vida en Venus . 3dnews.ru . Consultado el 29 de enero de 2021. Archivado desde el original el 29 de enero de 2021. (indefinido)
↑ Akins AB et al. Complicaciones en la detección de fosfina con ALMA en Venus. ApJL 907, L27 (2021)
↑ Lincowski A. P. et al. La detección reclamada de PH3 en las nubes de Venus es consistente con el SO2 mesosférico. ApJL 908, L44 (2021)
↑ No deberías explicar el origen de la fosfina con causas exóticas . Archivado el 2 de octubre de 2020 en Wayback Machine , 22/09/2020.
↑ Truonga N., Luni JI Fosfuros extruidos volcánicamente como fuente abiótica de fosfina venusina . Archivado el 8 de agosto de 2021 en Wayback Machine // PNAS. vol. 118. Núm. 29. 12 de julio de 2021

Literatura

Lidin R.A. y otras Propiedades químicas de sustancias inorgánicas: Proc. asignación para universidades. - 3ra ed., rev. - M. : Química, 2000. - 480 p. — ISBN 5-7245-1163-0 .

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