アルシン

アルシン
IUPAC名 アルサン（系統名）
別称 ヒ化水素 水素化ヒ素
識別情報
CAS登録番号	7784-42-1
EC番号	232-066-3
特性
化学式	AsH3
モル質量	77.9454 g/mol
外観	無色気体
密度	4.93 g/l, 気体、1.640 g/mL (−64 ℃, 液体)
融点	−117 °C, 156 K, -179 °F
沸点	−62.5 °C, 211 K, -81 °F
水への溶解度	0.07 g/100 ml (25 ℃)
酸解離定数 pKa	25
構造
分子の形	三角錐形
双極子モーメント	0.20 D
熱化学
標準生成熱 ΔfHo	+66.44 kJ mol−1
標準モルエントロピー So	222.78 J mol−1K−1
標準定圧モル比熱, Cpo	38.07 J mol−1K−1
危険性
EU分類	非常に強い可燃性 (F+) 猛毒 (T+) 有害 (Xn) 環境への危険性 (N)
NFPA 704	4 4 2
Rフレーズ	R12, R26, R48/20, R50/53
Sフレーズ	(S1/2), S9, S16, S28, S33, S36/37, S45, S60, S61
引火点	可燃性気体
関連する物質
関連する水素化合物	アンモニア ホスフィン スチビン ビスムチン
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

アルシン（英語: arsine）とは、化学式が AsH₃ と表される、ヒ素と水素の化合物である。水素化ヒ素（英語: arsenic hydride）や、ヒ化水素 (英語: hydrogen arsenide) とも呼ばれる。

性質

アルシンの化学式はAsH₃であるため、その分子量は、77.95である。アルシンの常圧における融点は-116 ℃、沸点は-62 ℃なので、常温常圧では気体として存在する。なお、気体のアルシンに色は無い。

立体構造はアンモニアに近いが、水素の結合角はアンモニアのそれよりも小さく直角に近い。極性溶媒に溶け易く、有機溶媒に溶け難い。しかし、窒素の電気陰性度が3.0のアンモニアとは異なり、ヒ素の電気陰性度は2.0なのに対して、水素の電気陰性度は2.1と、極性が弱いためアルシンは水素結合を作らない。

アルシンは還元作用を示し、例えば、硝酸銀水溶液に通ずると銀を遊離する。なお、その標準酸化還元電位は以下の通りである。

${\displaystyle {\ce {As\ +3H^{+}\ +3{\mathit {e}}^{-}=AsH3\ ,}}}$ E º = -0.225 V

${\displaystyle {\ce {2AsH3\ + 12AgNO3\ + 3H2O -> 12Ag\ + As2O3\ + 12HNO3}}}$

濃厚な硝酸銀水溶液では、ヒ化銀を含む黄色の複塩 Ag₃As·3AgNO₃ が沈殿する。このように、そもそも還元性を示す物質なので、強力な酸化剤とは、爆発的に反応する。したがって、引火し易く、爆発に至る場合もあるので、取り扱いには注意を要する^{[注 1]}。

なお、酸素との反応、すなわち、燃焼すると、水及び三酸化ヒ素を生じる。

そもそもアルシンは比較的不安定な化合物であり、熱・光・水分によって分解され、ヒ素と水素を生じる。

毒性

ヒトに対してアルシンは猛毒であり、アメリカ合衆国産業衛生専門家会議（英語版、イタリア語版）（ACGIH）の勧告によるアルシンの許容濃度は、時間加重平均濃度にて 0.005 ppmである。アルシンを大量に吸入した場合、血液・腎臓に影響が出て、最悪の場合には死に至る。

アルシンの曝露された結果の症状は、数時間から数日遅れて現れる場合もあるため、その間は医学的な経過観察が必要とされる。

合成

例えば、ヒ化カルシウム（英語版、ドイツ語版、オランダ語版、ロシア語版）に希硫酸を作用させると発生する。

${\displaystyle {\ce {Ca3As2\ + 3H2SO4 -> 2AsH3\ + 3CaSO4}}}$

この合成法によって合成したアルシンは、ニンニクに似た特徴的な臭気を持つとされるが、このニンニク臭は、不純物のテルルによる匂いだとも言われる。

また、ヒ素を含む試料に、触媒として亜鉛を加えて、そこに希硫酸を作用させるとアルシンが発生する。このようにして発生させたアルシンを、水素ガスと共に燃焼させて、その炎を冷たいガラス、または、磁製皿に触れさせると、単体のヒ素が付着し、光沢のある「ヒ素鏡」ができる。これはマーシュ法と呼ばれるヒ素の検出法の1つである。

なお、これは積極的な合成法ではないものの、シェーレグリーンと呼ばれる顔料を、カビやバクテリアが分解すると、アルシンが発生し得る。

用途

ヒ化ガリウム（GaAs）やヒ化インジウム（InAs）等の化合物半導体の原料として重要である。アルシンを原料としての半導体製造においては、有機金属気相成長法（MOCVD）やガスソース分子線エピタキシー法（GS-MBE）が用いられる。原料ガスとしてアルシンを管内に送り込む方法で、均等に層を積み上げる成長工程を担う^[2]。

有機アルシン

有機化学において、水素化ヒ素を親化合物とし、一般式が RR¹R²As（各置換基は H または有機基）と表される一連の誘導体も、俗に「アルシン」と呼ばれる。トリフェニルアルシン（(C₆H₅)₃As）などは、配位子としての用途がある。

脚注

注釈

出典

関連項目

• ホスフィン（PH₃）
• 水素化アンチモン（SbH₃）
• 水素化ビスマス（BiH₃）

表 話 編 歴 水素の化合物
二元化合物	CH4 SiH4 GeH4 SnH4 PbH4 HAt HBr HCl HF HI HN3 H2O H2O2 H2O3 H2S H2S2 H2Se H2Te NH3 PH3 AsH3 SbH3 BiH3
多元化合物	H[AuCl4] HBF4 HCN H2CS3 H[CuCl2] H2[CuCl4] HNC H2[PtCl4] H2[PtCl6] HSCN H2SiF6 HSNC オキソ酸 H3AsO4 H5As3O10 HBiO3 HBO2 H3BO3 HBrO HBrO2 HBrO3 HBrO4 HClO HClO2 HClO3 HClO4 HClO5 H2CrO4 H2Cr2O7 H2CO3 H2CO4 HFO HIO HIO3 HIO4 H5IO6 HMnO4 H2MoO4 HNCO HNO2 HNO3 HNO4 H2N2O2 HOCN HCNO HPH2O2 H2PHO3 H3PO3 H3PO4 H3PO5 H4P2O7 H4P2O8 H5P3O10 HReO4 HRuO4 H2RuO4 H2SeO3 H2SeO4 H2SeO5 H2SiO3 H4SiO4 H2Si2O5 H2SO4 H2SO5 H2S2O3 H2S2O4 H2S2O6 H2S2O7 H2S2O8 HTcO4 H2TeO3 H6TeO6 HVO3 H3VO4 H4V2O7 H2WO4 H2XeO4
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