三氢化砷

砷化氢或胂，是最简单的砷化合物，化学式为AsH3，可燃、能自燃。它是砷和氢的高毒性分子衍生物。尽管它毒性很强，在半导体工业中仍广泛使用，也可用于合成各种有机砷化合物。标准状态下，AsH3是一种无色，密度高于空气，可溶于水（200 mL/L）及多种有机溶剂的气体。它本身无臭，但空气中有大约0.5ppm的胂存在时，它便可被空气氧化产生轻微类似大蒜的气味。常温下胂很稳定，分解成氢和砷的速度非常慢，但温度高于230°C时，它便迅速分解。还有几个因素也会影响胂分解的速度，其中包括:湿度、光的存在以及催化剂（铝）的存在。AsH3分子呈键角H-As-H为91.8°的三角锥体，且三条As-H键长度相等，为1.519 Å。胂还可以指分子式为AsH3-xRx的有机砷化合物，其中 R 可以是芳基或烷基。例如:三苯胂（As(C6H5)3）是胂的一种。AsH3在1775年由卡尔·威廉·舍勒发现。他通过锌和酸反应所生成的游离态氢还原三氧化二砷来制备砷化氢。这个化学反应是马氏试砷法的前奏。AsH3通常通过含+3价As的物质及含-1价H的物质反应制取。亦可通过-3价As与质子试剂的化学反应来制备此气体：AsH3的化学性质介于PH3及SbH3之间。与一些较重的氢化物一样（例如SbH3、H2Te和SnH4），AsH3不稳定（动力学上较稳定，但热力学上不稳定）。分解反应是马氏试砷法的基础（见下文）。仍以SbH3作比较，AsH3易被O2或空气氧化：砷化氢与强氧化剂（例如高锰酸钾、次氯酸钠或硝酸等）剧烈反应。砷化氢是制备纯净或接近纯净的砷的金属复合物的原料。例如属于二锰系列的2AsH，其中核心Mn2AsH是平面的。古特蔡特测砷法（Gutzeit test）是一个利用AsH3与Ag+的化学反应来测试砷的特有方法。 虽然此测试在分析化学中已不再使用，但我们仍以以下的反应作为一个例子来解释AsH3在“软”金属阳离子中的吸引力。在古特蔡特测砷法中，含水的砷化合物（一般是亚砷酸盐）被锌和H2SO4还原便会生成AsH3。此气体将逸出并通入AgNO3溶液或粉末状的AgNO3中。固体AgNO3与AsH3反应生成黄色的Ag4AsNO3，而 AsH3与AgNO3溶液反应则生成黄色的Ag颗粒溶胶，不稳定。As-H键有酸性，可被去质子化。这个性质经常被利用：AsH3与三烷基铝发生相应的反应时，会生成三聚物3，当中的R=(CH3)3C。 此反应与利用AsH3制备GaAs的反应机理有关，见下。一般认为AsH3是非碱性的，但可被超酸质子化，生成四面体形离子+。砷化氢与卤素（氟及氯）或它们的化合物（例如：三氯化氮）的化学反应非常危险，可导致爆炸。虽然H2As-AsH2及H2As-As(H)-AsH2可被探测到，但与PH3不同，AsH3很难形成稳定的链。联胂在-100°C以上不稳定。AsH3可用于合成与微电子学及固态激光有关的半导体材料。与磷相似，砷是硅及锗的n-掺染物。 更重要的用途是以AsH3为原料，在700-900°C通过化学气相沉积来制造半导体材料砷化镓（GaAs）：早在第二次世界大战前，AsH3就已计划用于化学战。由于该气体无色，几乎无臭，且密度是空气的2.5倍，因此非常适合在化学战中用作覆盖效应搜索。其致命浓度远低于能闻到蒜头气味的浓度。尽管如此，与光气相比它非常易燃且效果较低，因此从未正式用作武器。另一方面，有几种基于砷化氢的有机化合物，例如：路易斯毒气（氯乙烯氯胂）、亚当毒气（二苯胺氯胂）、克拉克一号毒气（二苯胺氯胂）、克拉克二号毒气（二苯氰化胂）等则曾用于化学战中。AsH3在司法科学中亦非常著名，因为它可用于砷中毒的探测。旧的（但特别敏感的）马氏试砷法样品中含砷时便会释放出砷化氢。 此方法大约在1836年由詹姆士·马西发明。它是基于受害者身体（通常在胃部）的含砷样本与无砷锌及稀硫酸的反应：如样本含砷，气态砷化氢便会生成。其后气体通过玻璃管，在250-300°C的温度下分解。若装置中加热部分有砷镜生成，便表明砷的存在。而若装置的清凉部分有黑镜沉淀物生成，则表明锑的存在。十九世纪末至二十世初，马氏试砷法曾广泛使用，但现在被更多经过改善的、更复杂的技术取代，例如：用于司法领域的中子活化分析。砷化氢的毒性与其他砷化合物的毒性非常不同。虽然曾有记录因皮肤接触而中毒，但主要途径还是吸入后中毒。砷化氢使红血球中的血红素凝固，使它易被身体破坏。吸入砷化氢的第一症状是头痛、晕眩及反胃，需数小时后才能感觉到。其后，症状有溶血性贫血(高水平的非结合胆红素)、血红素尿和肾病。在最严重的情况下，对肾脏的伤害可持续很长时间。吸入250ppm的砷化氢便会迅速死亡，而曝露在30ppm的砷化氢中30分钟亦可致命。长期曝露于10ppm的砷化氢也可致命。曝露于0.5ppm的砷化氢后会出现中毒症状。虽然我们可以合理地假设砷化氢与其他砷化合物有共通点，长期曝露可导致砷中毒，但目前只有少量关于砷化氢的慢性毒性的资料。AsBr3 · AsCl3 · AsCl5 · AsF3 · AsF5 · AsH3 · AsI3 · As2O3 · As2O5 · As2S3 · As2S5 · As2Se3 · As4S4