ฟอสฟีน
| ฟอสฟีน | |
|---|---|
| |
 |
 |
| ชื่อตาม IUPAC | Phosphane |
| ชื่ออื่น | Phosphamine Phosphorus trihydride Phosphorated hydrogen |
| เลขทะเบียน | |
| เลขทะเบียน CAS | [7803-51-2][CAS] |
| PubChem | |
| EC number | |
| UN number | 2199 |
| ChEBI | |
| RTECS number | SY7525000 |
| SMILES | |
| InChI | |
| Gmelin Reference | 287 |
| ChemSpider ID | |
| คุณสมบัติ | |
| สูตรเคมี | PH3 |
| มวลต่อหนึ่งโมล | 33.99758 g/mol |
| ลักษณะทางกายภาพ | แก๊สไร้สี |
| กลิ่น | กลิ่นเหมือนปลาหรือกระเทียม[1] |
| ความหนาแน่น | 1.379 g/l, gas (25 °C) |
| จุดหลอมเหลว |
-132.8 °C, 140 K, -207 °F |
| จุดเดือด |
-87.7 °C, 185 K, -126 °F |
| ความสามารถละลายได้ ใน น้ำ | 31.2 mg/100 ml (17 °C) |
| ความสามารถละลายได้ | ละลายน้ำได้ในแอลกอฮอล์, อีเทอร์, CS2 ค่อนข้างละลายน้ำในเบนซีน, คลอโรฟอร์ม, เอทานอล |
| ความดันไอ | 41.3 atm (20 °C)[1] |
| ดัชนีหักเหแสง (nD) | 2.144 |
| ความหนืด | 1.1×10−5 Pa⋅s |
| โครงสร้าง | |
| รูปร่างโมเลกุล | พีระมิดฐานสามเหลี่ยม |
| Dipole moment | 0.58 D |
| อุณหเคมี | |
| Std enthalpy of formation ΔfH |
5 kJ/mol[2] |
| Standard molar entropy S |
210 J/mol⋅K[2] |
| ความจุความร้อนจำเพาะ | 37 J/mol⋅K |
| ความอันตราย | |
| GHS pictograms |    
|
| NFPA 704 |
 4
4
2
|
| จุดวาบไฟ | แก๊สติดไฟ |
| Explosive limits | 1.79–98%[1] |
| U.S. Permissible exposure limit (PEL) |
TWA 0.3 ppm (0.4 mg/m3)[1] |
| LD50 | 3.03 mg/kg (หนู, ปาก) |
| สารประกอบอื่นที่เกี่ยวข้องกัน | |
| แคทไอออนที่เกี่ยวข้อง | |
| สารประกอบที่เกี่ยวข้อง | |
| หากมิได้ระบุเป็นอื่น ข้อมูลข้างต้นนี้คือข้อมูลสาร ณ ภาวะมาตรฐานที่ 25 °C, 100 kPa | |
| สถานีย่อย:เคมี | |
ฟอสฟีน (ชื่อไอยูแพ็ก: ฟอสเฟน) เป็นสารประกอบที่มีสูตรเคมีว่า PH3 จัดอยู่ในกลุ่มนิกโตเจนไฮไดรด์ เป็นแก๊สที่มีคุณสมบัติไร้สี ติดไฟได้ และเป็นพิษอย่างยิ่ง ฟอสฟีนบริสุทธิ์ไม่มีกลิ่น แต่ตัวอย่างเกรดเทคนิคจะมีกลิ่นไม่พึงประสงค์อย่างแรงเหมือนกระเทียมหรือปลาเน่า เนื่องจากมีอนุพันธ์ของฟอสฟีนและไดฟอสฟีน (P2H4) PH3 จะติดไฟได้เองในอากาศเมื่อมี P2H4
นอกจากนี้ฟอสฟีนยังเป็นชื่อของกลุ่มสารประกอบออร์แกโนฟอสฟอรัสที่มีฟอสเฟนโดยที่อะตอมไฮโดรเจนถูกแทนที่ด้วยอนุพันธ์อินทรีย์ มีสูตรทั่วไป PR3 ออร์แกโนฟอสฟีนมีความสำคัญเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาโดยที่เป็นคอมเพล็กซ์กับไอออนโลหะหลายตัว
ประวัติ[แก้]
ฟิลิป เฌนฌ็องบร์ (fr) ซึ่งเป็นลูกศิษย์ของอ็องตวน ลาวัวซีเยสามารถสังเคราะห์ฟอสฟีนได้เป็นครั้งแรกจากการต้มฟอสฟอรัสขาวในสารละลายโพแทสเซียมคาร์บอเนตในน้ำ[3][NB 1]
เนื่องจากฟอสฟีนเกี่ยวข้องกับธาตุฟอสฟอรัส ในสมัยก่อนจึงเชื่อกันว่าฟอสฟีนเป็นรูปแก๊สของธาตุฟอสฟอรัส อย่างไรก็ตาม ลาวัวซีเยพบใน ค.ศ. 1789 ว่าเป็นสารประกอบระหว่างฟอสฟอรัสและไฮโดรเจน และเรียกฟอสฟีนว่า phosphure d'hydrogène หรือฟอสไฟด์ของไฮโดรเจน[NB 2]
ใน ค.ศ. 1844 ปอล เทนาร์ ลูกชายของนักเคมีชาวฝรั่งเศส ลูย ฌัก เทนาร์ ได้ใช้อุปกรณ์ควบแน่นเพื่อแยกไดฟอสฟีนออกจากฟอสฟีนซึ่งเตรียมจากแคลเซียมฟอสไฟด์ และแสดงให้เห็นว่า P2H4 เป็นสาเหตุของความสามารถในการติดไฟได้เองของ PH3 และยังเป็นสาเหตุของคราบฟิล์มสีส้ม-น้ำตาลที่ปรากฏบนพื้นผิวอันเนื่องมาจากปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน[4] เขาคิดว่าสูตรทางเคมีของไดฟอสฟีนคือ PH2 ซึ่งอยู่ระหว่างธาตุฟอสฟอรัส พอลิเมอร์สายยาวของฟอสฟีน และฟอสฟีน แคลเซียมฟอสไฟด์ (Ca3P2) ผลิต P2H4 ในปริมาณมากกว่าฟอสไฟด์ชนิดอื่นเนื่องจากพันธะฟอสฟอรัส–ฟอสฟอรัสที่มีอยู่แล้วในสารตั้งต้น
คำว่า "ฟอสฟีน" แต่เดิมใช้เรียกกลุ่มสารประกอบอินทรีย์ฟอสฟอรัสใน ค.ศ. 1857 ในลักษณะเดียวกับเอมีน (NR3)[NB 3][5] ชื่อ "ฟอสฟีน" ถูกนำไปใช้เรียกแก๊ส PH3 ใน ค.ศ. 1865 หรือก่อนหน้านั้น[6]
โครงสร้างและคุณสมบัติทางเคมี[แก้]
โมเลกุลของ PH3 มีรูปร่างเป็นพีระมิดฐานสามเหลี่ยมซึ่งสมมาตรแบบ C3v พันธะฟอสฟอรัส–ไฮโดรเจนยาว 1.42 Å มุมพันธะไฮโดรเจน–ฟอสฟอรัส–ไฮโดรเจน 93.5° โมเมนต์ขั้วคู่ของพันธะเท่ากับ 0.58 D ซึ่งเมื่ออะตอมไฮโดรเจนถูกแทนที่ด้วยหมู่เมทิลจะทำให้โมเมนต์ขั้วคู่เพิ่มขึ้นเป็น 1.10 D ใน CH3PH2 1.23 D ใน (CH3)2PH และ 1.19 D ใน (CH3)3P ในทางกลับกัน ในเอมีนแนวโน้มเป็นไปในทางตรงกันข้าม โดยโมเมนต์ขั้วคู่จะลดลงเมื่ออะตอมไฮโดรเจนถูกแทนที่ ค่าโมเมนต์ขั้วคู่ที่ต่ำและมุมพันธะที่เกือบเป็นมุมฉากทำให้สรุปได้ว่าพันธะฟอสฟอรัส–ไฮโดรเจนใน PH3 เป็นลักษณะ pσ(P) – sσ(H) ในขณะที่ออร์บิทัล 3s ของอะตอมฟอสฟอรัสมีส่วนร่วมในการสร้างพันธะกับอะตอมไฮโดรเจนน้อยมาก ด้วยเหตุนี้จึงอาจสรุปได้ว่าอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวของฟอสฟีนน่าจะอยู่ในออร์บิทัล 3s ของอะตอมฟอสฟอรัส ค่าเคมิคัลชิฟต์ของอะตอมฟอสฟอรัสจากการวิเคราะห์ 31P NMR สอดคล้องกับข้อสรุปที่ว่าอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวอยู่ในออร์บิทัล 3s (Fluck, 1973) โครงสร้างอิเล็กตรอนลักษณะนี้ทำให้ฟอสฟีนเป็นนิวคลีโอไฟล์ที่อ่อน เป็นเบสอ่อน (pKaH = –14)[7] และสร้างพันธะไฮโดรเจนอย่างอ่อน[8]
PH3 ละลายน้ำได้เล็กน้อย (0.22 cm3 (แก๊ส) ในน้ำ 1 cm3) แต่ละลายได้ดีในตัวทำละลายไม่มีขั้วเนื่องจากพันธะฟอสฟอรัส–ไฮโดรเจนที่ไม่มีขั้ว แม้ว่าในทางทฤษฎีฟอสฟีนจะเป็นทั้งกรดและเบสในน้ำ แต่ความสามารถในการเป็นกรดหรือเบสในน้ำนั้นค่อนข้างต่ำ ฟอสฟีนเมื่อรับโปรตอนในกรดจะกลายเป็นฟอสโฟเนียมไอออน (PH+4) และเมื่อเสียโปรตอนในเบสจะกลายเป็นฟอสฟาไนด์ไอออน (PH−2) โดยมีค่าคงที่สมดุลของเบส Kb เท่ากับ 4×10−28 และของกรด Ka เท่ากับ 41.6×10−29
ปฏิกิริยากับน้ำ[แก้]
ฟอสฟีนสามารถทำปฏิกิริยากับน้ำที่อุณหภูมิและความดันสูงได้กรดฟอสฟอริกและไฮโดรเจน[9][10]
- PH3 + 4H2O H3PO4 + 4H2
ปฏิกิริยาการเผาไหม้[แก้]
เมื่อฟอสฟีนเผาไหม้ในอากาศจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์ (P2O5) ซึ่งทำปฏิกิริยากับน้ำได้กรดฟอสฟอริก[11][9]
- 2PH3 + 4O2 → P2O5 + 3H2O
หมายเหตุ[แก้]
- ↑ ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับประวัติของฟอสฟีนสามารถอ่านเพิ่มเติมได้ที่:
- The Encyclopædia Britannica (1911 edition), vol. 21, p. 480: Phosphorus: Phosphine. เก็บถาวร 4 พฤศจิกายน 2015 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน
- Thomas Thomson, A System of Chemistry, 6th ed. (London, England: Baldwin, Cradock, and Joy, 1820), vol. 1, p. 272. เก็บถาวร 4 พฤศจิกายน 2015 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน
- ↑ หมายเหตุ:
- ในหนังสือ Traité élémentaire de chimie เล่มที่ 1 หน้า 222 (เก็บถาวร 24 เมษายน 2017 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน; Paris, France: Cuchet, 1789) ลาวัวซีเยเรียกสารประกอบระหว่างฟอสฟอรัสและไฮโดรเจนว่า phosphure d'hydrogène หรือไฮโดรเจนฟอสไฟด์ อย่างไรก็ตาม ในหน้า 216 (เก็บถาวร 24 เมษายน 2017 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน) เขาเรียกสารประกอบของไฮโดรเจนและฟอสฟอรัสว่า Combinaison inconnue หรือของผสมที่ยังไม่ทราบ แต่ในเชิงอรรถเขากล่าวว่าปฏิกิริยาระหว่างไฮโดรเจนกับกำมะถันและกับฟอสฟอรัส "Ces combinaisons ont lieu dans l'état de gaz & il en résulte du gaz hydrogène sulfurisé & phosphorisé" (การประสมกันดังนี้เกิดขึ้นในสถานะแก๊ส และผลที่ได้ก็คือแก๊สไฮโดรเจนที่ถูกเติมกำมะถันและฟอสฟอรัสลงไป)
- ในฉบับแปลภาษาอังกฤษของหนังสือเล่มดังกล่าวโดยรอเบิร์ต เคอร์ ใน ค.ศ. 1790 Elements of Chemistry (Edinburgh, Scotland: William Creech, 1790) เคอร์แปลวลี phosphure d'hydrogène ของลาวัวซีเยว่า "phosphuret of hydrogen" (หน้า 204) และในหน้า 216 ของหนังสือต้นฉบับภาษาฝรั่งเศสซึ่งลาวัวซีเยไม่ได้ตั้งชื่อเรียกสารนี้ เคอร์แปลว่า "hydruret of phosphorus, or phosphuret of hydrogen" (หน้า 198) เคอร์แปลวลี Combinaison inconnue ว่า "ยังไม่ทราบจนถึงขณะนี้" และแปลเชิงอรรถของลาวัวซีเยว่า "การประสมกันดังนี้เกิดขึ้นในสถานะแก๊ส และทำให้เกิดแก๊สออกซิเจนที่ถูกเติมกำมะถันและฟอสฟอรัสลงไปตามลำดับ" ซึ่งเป็นข้อผิดพลาดของเคอร์เองเนื่องจากในต้นฉบับใช้คำว่า hydrogène ข้อผิดพลาดดังกล่าวนี้ได้รับการแก้ไขในฉบับพิมพ์ครั้งถัดมา
- ↑ ใน ค.ศ. 1857 เอากุสท์ วิลเฮ็ลม์ ฟ็อน ฮ็อฟมันได้เผยแพร่การสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ของฟอสฟอรัส ซึ่งเขาตั้งชื่อว่า "ไตรเมทิลฟอสฟีน" และ "ไตรเอทิลฟอสฟีน" ล้อกันกับ "เอมีน" (สารประกอบอินทรีย์ไนโตรเจน) "อาร์ซีน" (สารประกอบอินทรีย์สารหนู หรืออาร์ซนิก) และ "สติบีน" (สารประกอบอินทรีย์พลวง หรือสติเบียม)
อ้างอิง[แก้]
- ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. "#0505". National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
- ↑ 2.0 2.1 Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles (6th ed.). Houghton Mifflin. p. A22. ISBN 978-0-618-94690-7.
- ↑ Gengembre (1783) "Mémoire sur un nouveau gas obtenu, par l'action des substances alkalines, sur le phosphore de Kunckel" (Memoir on a new gas obtained by the action of alkaline substances on Kunckel's phosphorus), Mémoires de mathématique et de physique, 10 : 651–658.
- ↑ Paul Thénard (1844) "Mémoire sur les combinaisons du phosphore avec l'hydrogène" เก็บถาวร 15 ตุลาคม 2015 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน (Memoir on the compounds of phosphorus with hydrogen), Comptes rendus, 18 : 652–655.
- ↑ A.W. Hofmann; Auguste Cahours (1857). "Researches on the phosphorus bases". Proceedings of the Royal Society of London (8): 523–527. เก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 10 February 2022. สืบค้นเมื่อ 19 November 2020.
(From page 524:) The bases Me3P and E3P, the products of this reaction, which we propose to call respectively trimethylphosphine and triethylphosphine, ...
- ↑ William Odling, A Course of Practical Chemistry Arranged for the Use of Medical Students, 2nd ed. (London, England: Longmans, Green, and Co., 1865), pp. 227, 230.
- ↑ Streitwieser, Andrew; Heathcock, Clayton H.; Kosower, Edward M. (2017). Introduction to Organic Chemistry. New Delhi: Medtech (Scientific International, reprint of revised 4th edition, Macmillan, 1998). p. 828. ISBN 9789385998898.
- ↑ Sennikov, P. G. (1994). "Weak H-Bonding by Second-Row (PH3, H2S) and Third-Row (AsH3, H2Se) Hydrides". Journal of Physical Chemistry. 98 (19): 4973–4981. doi:10.1021/j100070a006.
- ↑ 9.0 9.1 MATERIAL SAFETY DATA SHEET: PHOSPHINE/HYDROGEN GAS MIXTURE (PDF) (Report). Matheson TRI-GAS, inc. September 8, 2008. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 2022-07-05. สืบค้นเมื่อ 2022-10-28.
- ↑ Rabinowitz, Joseph; Woeller, Fritz; Flores, Jose; Krebsbach, Rita (November 1969). "Electric Discharge Reactions in Mixtures of Phosphine, Methane, Ammonia and Water". Nature (ภาษาอังกฤษ). 224 (5221): 796–798. doi:10.1038/224796a0. ISSN 1476-4687.
- ↑ "Phosphine: Lung Damaging Agent | NIOSH | CDC". www.cdc.gov (ภาษาอังกฤษแบบอเมริกัน). 2021-07-08. สืบค้นเมื่อ 2022-07-04.
อ่านเพิ่ม[แก้]
- Fluck, E. (1973). "The Chemistry of Phosphine". Topics in Current Chemistry. Fortschritte der Chemischen Forschung. 35: 1–64. doi:10.1007/BFb0051358. ISBN 3-540-06080-4.
- World Health Organisation (1988). Phosphine and Selected Metal Phosphides. Environmental Health Criteria. Vol. 73. Geneva: Joint sponsorship of UNEP, ILO and WHO.
แหล่งข้อมูลอื่น[แก้]
 |
คอมมอนส์ มีภาพและสื่อเกี่ยวกับ: ฟอสฟีน |
