Применение мышьяка, сурьмы и висмута

Неорганические и органические производные мышьяка применяют в сельском хозяйстве для борьбы с вредными насекомыми и грызунами, а в медицине в качестве лекарственных препаратов. Арсениды галлия и р-элементов используются в электронике как полупроводниковые материалы. Сурьму и висмут применяют в составе разнообразных сплавов для придания им специфических физических и химических свойств. Так олово, содержащее небольшие количества сурьмы, устойчиво к «оловянной чуме», а присадки сурьмы в свинце повышают его коррозионную стойкость. Сурьма и висмут входят в состав многих легкоплавких сплавов (припоев). Оксиды элементов находят применение в производстве керамики и стекла. Галогениды мышьяка и сурьмы применяют как катализаторы при получении многих органических веществ.

Соединения сурьмы, висмута и, особенно мышьяка, чрезвычайно токсичны.

Соединения мышьяка, сурьмы и висмута в степени окисления 3

Соединения As, Sb и Bi, где проявляется степень окисления (-3) арсениды, стибиды (антимониды) и висмутиды можно разделить на солеподобные и металлоподобные. Солеподобные соединения образуются с s-металлами I и II групп (K₃As, Ca₃Sb₂, Mg₃Bi₂ и др.). Такие вещества легко разлагаются водой или кислотами (см. получение ЭН₃). Металлоподобные соединения часто не имеют стехиометрического состава, большинство из них обладают металлической (электронной) проводимостью, а арсениды и стибиды р-элементов и элементов подгруппы цинка являются полупроводниками, например, арсенид галлия (GaAs).

Ослабление неметаллических признаков в ряду As, Sb и Bi проявляется также в соединениях с водородом ЭН₃. Их молекулы имеют такое же строение, как и молекулы NH₃ и РН₃:

Однако валентные углы НЭН близки к 90^о, что позволяет сделать вывод об отсутствии гибридизации атомных орбиталей у центрального атома. Поэтому молекулы практически не проявляют электронодонорных и основных свойств. AsH₃, SbH₃ и BiH₃ не взаимодействуют с водой и даже с очень сильными кислотами.

Арсин AsH₃, стибин SbH₃ и висмутин BiH₃ в обычных условиях это газообразные вещества с резким запахом, практически нерастворимые в воде, очень токсичны, особенно арсин.

Водородные соединения As, Sb и Bi термически неустойчивы (Н^о_обр.0) и уже при комнатной температуре AsH₃ и SbH₃ медленно разлагаются, а BiH₃ — очень быстро, вследствие чего свойства BiH₃ недостаточно изучены.

2ЭН₃ > 2Э + 3Н₂.

ЭН₃ можно получить действием разбавленных кислот на арсениды, стибиды и висмутиды:

Mg₃Э₂ + 6HCl > 3MgCl₂ + 2ЭH₃,.

а также действием цинка на подкисленные растворы соединений мышьяка и сурьмы:

As2O3 + 6Zn + 6H2SO4 > 2AsH3+ 6ZnSO4 + 3H2O.

Арсин AsH₃, стибин SbH₃ и висмутин BiH₃ проявляют сильные восстановительные свойства. Они горят на воздухе:

2ЭН₃ + 3О₂ >Э₂О₃ + 3Н₂О и легко окисляются галогенами, серой, перманганатом калия, нитратом серебра (I):

2AsH₃ + 12AgNO₃ +3H₂O > 12Ag + As₂O₃ + 12HNO₃.

В молекулах арсина и стибина связь практически неполярна, поэтому в зависимости от условий характер поляризации атомов As и Sb может изменяться. Поэтому H₃Э проявляют также свойства гидридов.