Arsenwasserstoff

Im Ersten Weltkrieg wurde Arsenwasserstoff als Grünkreuz-Kampfstoff eingesetzt.

Technisch wird Arsenwasserstoff in einstufiger Reaktion durch saure Hydrolyse von Arseniden hergestellt. Üblich und sehr einfach durchzuführen ist beispielsweise die Hydrolyse von Zinkarsenid in nicht-oxidierender, wässriger Säure (beispielsweise Schwefelsäure):[1]

${\displaystyle \mathrm {Zn_{3}As_{2}+3\,H_{2}SO_{4}\ \longrightarrow \ 3\,ZnSO_{4}+2\,AsH_{3}} }$

Bei sorgfältiger Auswahl der Ausgangsstoffe lässt sich auf diesem Weg sehr reiner Arsenwasserstoff erzeugen.[9] Als Nebenprodukt entsteht das oberhalb von −100 °C instabile Diarsan. Weiterhin liefert auch die Hydrierung von Arsen(III)-chlorid (AsCl₃) mittels LiAlH₄ oder NaBH₄ reinen Arsenwasserstoff.

Aus Arsen(III)-oxid lässt sich Arsenwasserstoff mittels naszierendem Wasserstoff gewinnen:[1]

${\displaystyle \mathrm {As_{2}O_{3}\ +\ 6\ Zn\ +\ 6\ H_{2}SO_{4}\longrightarrow } }$${\displaystyle \mathrm {\ 2\ AsH_{3}\ +\ 6\ ZnSO_{4}\ +\ 3\ H_{2}O} }$

Weiter liefern die Umsetzungen von Calcium- und Natriumarsenid mit Wasser Arsin. Wird statt regulärem Wasser Deuteriumoxid verwendet, so entsteht Arsin-d₃.[10]

${\displaystyle {\ce {Na3As + 3 H2O -> AsH3 + 3 NaOH}}}$

${\displaystyle {\ce {Na3As + 3 D2O -> AsD3 + 3 NaOD}}}$

Sowie die Umsetzung von Natriumarsenid mit Ammoniumbromid in flüssigem Ammoniak.[11]

Auch die elektrochemische Herstellung von Arsenwasserstoff ist ein gangbarer Weg, der schnell an Bedeutung gewinnt. Die elektrochemische Synthese erlaubt die relativ gezielte Ad-hoc-Herstellung definierter Arsenwasserstoff-Mengen. Die ersten Patente zur elektrochemischen Herstellung von Arsenwasserstoff und anderen Hydriden wurden bereits zu Beginn der 1990er Jahre veröffentlicht.

Trotz seiner Vergangenheit als chemische Waffe ist Arsenwasserstoff heute ein gebräuchliches technisches Produkt. In der Halbleitertechnik wird Arsenwasserstoff als Dotiergas im großen Stil und nicht unbedeutender Menge im Rahmen der thermischen Dotierung von Silicium im Diffusionsprozess und bei der Ionenimplantation eingesetzt.

Die Entsorgung von Arsenwasserstoff-Rückständen ist sehr problematisch, da nicht nur Arsenwasserstoff selbst, sondern auch alle Arsenwasserstoff-Folgeprodukte extrem toxisch oder gesundheitsschädlich sind. Üblich ist die Adsorption an Aktivkohle. Nach Gebrauch muss die beladene Aktivkohle als Sondermüll in speziellen Tiefdeponien endgelagert werden.

Bei Vergiftung wird in Notfallkliniken Dimercaptopropansulfonsäure (DMPS): Dimaval oder Dimercaptopropansulfonat als Gegengift verabreicht. Es handelt sich dabei um (RS)-2,3-Dimercapto-1-propansulfonsäure. Von einigen Ärzten wird DMPS jedoch als wirkungslos angesehen.

Arsenwasserstoff ist die toxischste Arsenverbindung. Ist man einer Konzentration von 20 mg/m³ länger als 50 Minuten ausgesetzt, so wirkt diese tödlich (letale Konzentration). 3–10 mg/m³ rufen nach mehreren Stunden Vergiftungserscheinungen hervor. Es ist insbesondere darauf zu achten, dass Notfallmaßnahmen bei Verdacht auf einen Kontakt mit Arsenwasserstoff sofort durchgeführt werden, da die durch Arsenwasserstoff ausgelöste Hämolyse zeitverzögert auftreten kann. Notfallkliniken sind in der Regel bei der Behandlung einer sehr selten vorkommenden Arsenwasserstoffvergiftung überfordert. Die verfügbare Literatur gibt keine eindeutigen Handlungsanweisungen. Nutzer sollten sich daher unbedingt vorher mit der nächsten Notfallklinik für die Behandlung in einem Notfall abstimmen.

Ersetzt man beim Arsenwasserstoff AsH₃ ein bis drei Wasserstoffatome durch organische funktionelle Gruppen, so entstehen organische Arsane.

• Liste chemischer Kampfstoffe, Blutkampfstoff

• airliquide: Arsin

1. Eintrag zu Arsenwasserstoff. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 15. Juli 2014.
2. Eintrag zu Arsenwasserstoff in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 8. Januar 2021. (JavaScript erforderlich)
3. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Dipole Moments, S. 9-51.
4. P. G. Sennikov, V. E. Shkrunin, D. A. Raldugin, K. G. Tokhadze: Weak Hydrogen Bonding in Ethanol and Water Solutions of Liquid Volatile Inorganic Hydrides of Group IV-VI Elements (SiH₄, GeH₄, PH₃, AsH₃, H₂S, and H₂Se). 1. IR Spectroscopy of H Bonding in Ethanol Solutions in Hydrides. In: The Journal of Physical Chemistry. Band 100, Nr. 16, Januar 1996, S. 6415–6420, doi:10.1021/jp953245k.
5. Eintrag zu Arsine im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
6. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte, abgerufen am 2. November 2015.
7. Eintrag zu Arsine in der ChemIDplus-Datenbank der United States National Library of Medicine (NLM), abgerufen am 17. August 2021. (Seite nicht mehr abrufbar, Inhalt nun verfügbar via PubChem ID 23969)
8. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-5.
9. G. Brauer (Hrsg.): Handbook of Preparative Inorganic Chemistry. 2nd ed., vol. 1, Academic Press 1963, S. 593–595.
10. John E. Drake and Chris Riddle: Arsine and arsine-d₃. In: F. A. Cotton (Hrsg.): Inorganic Syntheses. Band 13. McGraw-Hill Book Company, Inc., 1972, ISBN  07-013208-9 (defekt), S. 14–17 (englisch).
11. G. O. Doak, G. Gilbert Long, Leon D. Freedman: Arsenic Compounds. In: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley & Sons, Inc., 2000, S. 2 f., doi:10.1002/0471238961.0118190504150111.a01.