ثلاثي كبريتيد الزرنيخ

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

ثلاثي كبريتيد الزرنيخ مركب غير عضوي صيغته الكيميائية As₂S₃ . وهو مادة صلبة صفراء داكنة غير قابلة للذوبان في الماء. يوجد أيضًا على شكل معدن الأوربيمينت ( باللاتينية: auripigmentum)، والذي استُخدم كصبغة تُعرف باسم أصفر الملك. يُنتج هذا المركب أثناء تحليل مركبات الزرنيخ. وهو شبه موصل من النوع p، ينتمي إلى المجموعة الخامسة/السادسة، ويُظهر خصائص تغير الطور المُستحث ضوئيًا.

بناء

يوجد As₂S₃ في كلٍ من الشكل البلوري والشكل غير المتبلور. يتميز كلا الشكلين ببنية بوليمرية تتكون من مراكز As ( III) هرمية ثلاثية مرتبطة بمراكز كبريتيد. ترتبط مراكز الكبريتيد بذرتي زرنيخ. في الشكل البلوري، يتخذ المركب بنية صفائحية متموجة. [ 5 ] تتكون الروابط بين الصفائح من قوى فان دير فالس . يُوجد الشكل البلوري عادةً في العينات الجيولوجية. لا يمتلك As₂S₃ غير المتبلور بنية طبقية، ولكنه أكثر تشابكًا. ومثل أنواع الزجاج الأخرى ، لا يوجد ترتيب متوسط ​​أو طويل المدى، ولكن مجال التناسق الأول محدد جيدًا. يُعد As₂S₃ مُكوِّنًا جيدًا للزجاج ، ويُظهر منطقة واسعة لتكوين الزجاج في مخطط الطور الخاص به .

ملكيات

هو شبه موصل ، ذو فجوة نطاق مباشرة تبلغ 2.7 إلكترون فولت. [ 6 ] فجوة النطاق الواسعة تجعله شفافًا للأشعة تحت الحمراء بين 620  نانومتر و11  ميكرومتر.

توليف

من العناصر

يُحضّر كبريتيد الزرنيخ غير المتبلور (As₂S₃ ) عن طريق صهر العناصر عند درجة حرارة 390 درجة مئوية. ويؤدي التبريد السريع لمصهور التفاعل إلى تكوين الزجاج. ويمكن تمثيل التفاعل بالمعادلة الكيميائية التالية: 

2 As + 3 S → As 2 S 3

الترسيب المائي

يتكون As₂S₃ عند معالجة المحاليل المائية المحتوية على الزرنيخ الثلاثي (As(III)) بحمض الكبريتيك ( H₂S ) . وقد استُخدم هذا التفاعل سابقًا لتحليل الزرنيخ وقياس تركيزه، حيث ينتج عنه ترسيب As₂S₃ الذي يُوزن بعد ذلك. ويمكن ترسيب As₂S₃ حتى في حمض الهيدروكلوريك بتركيز 6 مولار . ونظرًا لقلة ذوبانه ، فإن As₂S₃ غير سام .

ردود الفعل

عند تسخينه في الفراغ، يتشقق بوليمر As₂S₃ ليعطي خليطًا من الأنواع الجزيئية، بما في ذلك جزيئات As₄S₆ . [ 7 ] [ 8 ] يتخذ As₄S₆ هندسة الأدمانتان ، كما هو الحال في P₄O₆ و As₄O₆ . عند تعريض طبقة رقيقة من هذه المادة لمصدر طاقة خارجي، مثل الطاقة الحرارية (عن طريق التلدين الحراري [ 9 ] ) ، أو الإشعاع الكهرومغناطيسي (مثل مصابيح الأشعة فوق البنفسجية ، والليزر [ 10 ] ، وحزم الإلكترونات [ 11 ] ) ، فإن As₄S₆ يتجمع في بلمرة .

2 (As 2 S 3 ) n ⇌ n As 4 S 6

يذوب As2S3 بشكل مميز عند معالجته بمحاليل مائية تحتوي على أيونات الكبريتيد. ويكون نوع الزرنيخ المذاب هو أنيون ثلاثي ثيوأرسينيت الهرمي AsS3−3 .

As₂S₃ + ​​6NaSH → 2AsS₃⁻³ + 3H₂S​​​

As₂S₃ هو أنهيدريد حمض ثلاثي ثيوأرسينوس الافتراضي، As (SH) ₃. عند معالجته بأيونات متعدد الكبريتيد، يذوب As₂S₃ ليعطي أنواعًا مختلفة تحتوي على روابط S – S وAs–S. أحد هذه المشتقات هو S₇As − S⁻ ، وهو حلقة ثمانية الأضلاع تحتوي على 7 ذرات كبريت وذرة زرنيخ واحدة، ومركز كبريتيد خارجي مرتبط بذرة الزرنيخ. يذوب As₂S₃ أيضًا في المحاليل القلوية القوية ليعطي خليطًا من AsS₃⁻³ و AsO₃⁻³ . [ 12 ]

يؤدي "التحميص" As 2 S 3 في الهواء إلى مشتقات متطايرة وسامة، ويُعد هذا التحويل أحد المخاطر المرتبطة بتكرير خامات المعادن الثقيلة :

2 As₂S₃ + ​​9 O₂ → As₄O₆ + 6 SO₂​​

الاستخدامات المعاصرة

كمقاوم ضوئي غير عضوي

نظراً لمعامل انكساره العالي الذي يبلغ 2.45 وصلابته الكبيرة وفقاً لمقياس كنوب مقارنةً بالمقاومات الضوئية العضوية ، فقد دُرست مادة As₂S₃ لتصنيع البلورات الضوئية ذات فجوة النطاق الضوئي الكاملة. وقد أتاحت التطورات في تقنيات النقش بالليزر ، مثل الكتابة المباشرة ثلاثية الأبعاد بالليزر (3-D DLW) والكيمياء الرطبة للحفر ، استخدام هذه المادة كمقاوم ضوئي لتصنيع هياكل نانوية ثلاثية الأبعاد. [ 13 ] [ 14 ]

منذ أوائل سبعينيات القرن الماضي ، خضع مركب 2S3 للدراسة لاستخدامه كمادة مقاومة ضوئية عالية الدقة، [ 15 ] [ 16 ] باستخدام محاليل حفر مائية. ورغم أن هذه المحاليل المائية سمحت بتصنيع هياكل ثنائية الأبعاد ذات نسبة أبعاد منخفضة، إلا أنها لم تسمح بحفر هياكل ذات نسبة أبعاد عالية ودورية ثلاثية الأبعاد. في المقابل، تسمح بعض الكواشف العضوية، المستخدمة في مذيبات عضوية، بالانتقائية العالية للحفر اللازمة لإنتاج هياكل ذات نسبة أبعاد عالية ودورية ثلاثية الأبعاد.

التطبيقات الطبية

تمت دراسة As 2 S 3 و As 4 S 4 كعلاجات لسرطان الدم النخاعي الحاد (APL).

للزجاج الناقل للأشعة تحت الحمراء

يُستخدم ثلاثي كبريتيد الزرنيخ المُصنّع في صورة غير متبلورة كزجاج كالكوجينيد في البصريات تحت الحمراء . وهو شفاف للضوء ذي الأطوال الموجية بين 620 نانومتر و11 ميكرومتر. يتميز زجاج ثلاثي كبريتيد الزرنيخ بمقاومته العالية للأكسدة مقارنةً بثلاثي كبريتيد الزرنيخ المتبلور، مما يقلل من المخاوف المتعلقة بالسمية. [ 17 ] كما يُمكن استخدامه كمادة صوتية بصرية .  

تم استخدام ثلاثي كبريتيد الزرنيخ للطرف المخروطي المميز ذي الثمانية جوانب فوق الباحث بالأشعة تحت الحمراء لصاروخ دي هافيلاند فايرستريك .

دور في الفن القديم

وبحسب ما ورد، استخدم المصريون القدماء الزرنيخ الأصفر، الطبيعي أو الصناعي، كصبغة في الفنون ومستحضرات التجميل.

متنوع

يُستخدم ثلاثي كبريتيد الزرنيخ أيضاً كعامل دباغة . وكان يُستخدم سابقاً مع صبغة النيلة لإنتاج اللون الأزرق الداكن، مما سمح بإضافة درجات اللون الأزرق الداكن إلى القماش باستخدام قلم رصاص أو فرشاة.

يُستخدم ترسيب ثلاثي كبريتيد الزرنيخ كاختبار تحليلي للكشف عن وجود بكتيريا اختزال الزرنيخ غير المتجانسة (DARB). [ 18 ]

أمان

نظرًا لأن 2S3 غير قابل للذوبان بدرجة كبيرة ، فإن سميته منخفضة. قد تحتوي العينات القديمة على كميات كبيرة من أكاسيد الزرنيخ، وهي قابلة للذوبان وبالتالي شديدة السمية.

ظاهرة طبيعية

يوجد الأوربيمينت في البيئات البركانية، وغالبًا ما يكون مصحوبًا بكبريتيدات الزرنيخ الأخرى، وخاصةً الريالغار . يُنتج في دودة الألفينيليد بارالفينيلا هيسليري ، الموجودة في الفتحات الحرارية المائية في أعماق المحيط الهادئ الغربي. يصل تركيز الأوربيمينت الناتج إلى حوالي 10 ملغم/غرام من الوزن الطازج للجسم بالكامل، أي ما يقارب عشرة أضعاف تركيزه في أي نسيج بيولوجي آخر معروف. [ 19 ]

مراجع

  1. ↑ مولين، دي جيه إي؛ نواكي، دبليو (1972)، "تحسين البنية البلورية للريالجار، AsS، والأوربيمينت، As2S3 " ( ملف PDF) ، مجلة علم البلورات ، 136 ( 1-2 ): 48-65 ، رمز Bibcode : 1972ZK....136...48M ، doi : 10.1524/zkri.1972.136.1-2.48.
  2. ↑ رقم الفهرس 033-002-00-5 من الملحق السادس، الجزء 3، للائحة (EC) رقم 1272/2008 الصادرة عن البرلمان الأوروبي والمجلس بتاريخ 16 ديسمبر 2008 بشأن تصنيف المواد والخلائط ووضع العلامات عليها وتغليفها، المعدلة والملغية للتوجيهين 67/548/EEC و1999/45/EC، والمعدلة للائحة (EC) رقم 1907/2006 . الجريدة الرسمية للاتحاد الأوروبي L353، 31 ديسمبر 2008، الصفحات1-1355في الصفحة427.       
  3. ↑ "الزرنيخ، المركبات غير العضوية (بصيغة As)"، 29  C.FR §  1910.1018 ، 58 FR 35310، 30 يونيو 1993، بصيغته المعدلة. "الزرنيخ (المركبات غير العضوية، بصيغة As)". دليل الجيب للمخاطر الكيميائية . منشور وزارة الصحة والخدمات الإنسانية الأمريكية (NIOSH) رقم 2005-149. واشنطن العاصمة: مكتب الطباعة الحكومي. 2005. ISBN  9780160727511..
  4. 1 2 3 دليل الجيب الخاص بالمعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) حول المخاطر الكيميائية. "#0038" . المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH).
  5. ↑ ويلز، أ. ف. (1984). الكيمياء اللاعضوية البنيوية، أكسفورد: مطبعة كلارندون. ISBN 0-19-855370-6.
  6. ↑ كبريتيد الزرنيخ (As2S3)
  7. ↑ مارتن، تي بي (1983). "تجمعات كبريتيد الزرنيخ". اتصالات الحالة الصلبة . 47 (2). إلسيفير بي في: 111-114 . رمز Bibcode : 1983SSCom..47..111M . doi : 10.1016/0038-1098(83)90620-8 . ISSN 0038-1098 . 
  8. ↑ حمام، م.؛ سانتياغو، ج. ج. (1986). "دليل على أن جزيء As4S6 نموذج بنيوي لكبريتيد الزرنيخ غير المتبلور من تحليل مطياف الكتلة". اتصالات الحالة الصلبة . 59 (11). إلسيفير بي في: 725-727 . رمز Bibcode : 1986SSCom..59..725H . doi : 10.1016/0038-1098(86)90705-2 . ISSN 0038-1098 . 
  9. ↑ ستريت، آر إيه؛ نيمانيك، آر جيه ؛ كونيل، جي إيه إن (15 ديسمبر 1978). "التأثيرات الحرارية في أغشية الكالكوجينيد المتبخرة. الجزء الثاني: الامتصاص الضوئي". مجلة Physical Review B ، المجلد 18 ، العدد 12. الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS): 6915-6919 . رمز Bibcode : 1978PhRvB..18.6915S . doi : 10.1103/physrevb.18.6915 . ISSN 0163-1829 . 
  10. ↑ زوبير، أرنو؛ ريتشاردسون، مارتن؛ ريفيرو، كلارا؛ شولت، ألفونس؛ لوبيز، سيدريك؛ ريتشاردسون، كاثلين؛ هو، نيكولاس؛ فالي، ريال (1 أبريل 2004). "الكتابة المباشرة للموجات الضوئية باستخدام ليزر الفيمتو ثانية في أغشية رقيقة من كبريتيد الزرنيخ الثلاثي ". رسائل البصريات . 29 (7). الجمعية البصرية: 748-750 . رمز Bibcode : 2004OptL...29..748Z . doi : 10.1364/ol.29.000748 . ISSN 0146-9592 . PMID 15072379 .  
  11. ↑ نوردمان، أولي؛ نوردمان، نينا؛ بيغامباريان، ناصر (1998). "التغيرات التي يُحدثها شعاع الإلكترون في معامل الانكسار وسُمك طبقة أغشية As x S 100−x وAs x Se 100−x غير المتبلورة ". مجلة الفيزياء التطبيقية . 84 (11). منشورات AIP: 6055–6058 . doi : 10.1063/1.368915 . ISSN 0021-8979 . 
  12. ↑ هولمان، أ. ف.؛ ويبرغ، إ. "الكيمياء غير العضوية". دار النشر الأكاديمية: سان دييغو، 2001. ISBN 0-12-352651-5.
  13. ↑ وونغ، س.؛ ديوبل، م.؛ بيريز-ويلارد، ف.؛ جون، س.؛ أوزين، ج.أ.؛ فيجنر، م.؛ فون فرايمان، ج. (2006-02-03). "الكتابة المباشرة بالليزر للبلورات الضوئية ثلاثية الأبعاد ذات فجوة نطاق ضوئي كاملة في زجاج الكالكوجينيد" . المواد المتقدمة . 18 (3). وايلي: 265-269 . Bibcode : 2006AdM....18..265W . doi : 10.1002/adma.200501973 . ISSN 0935-9648 . S2CID 53527218 .  
  14. ↑ وونغ، شون هـ.؛ ثيل، مايكل؛ برودرسن، بيتر؛ فينسكي، ديتر؛ أوزين، جيفري أ.؛ فيجنر، مارتن؛ فون فريمان، جورج (2007). "الحفر الرطب الانتقائي للغاية لهياكل نانوية ثلاثية الأبعاد عالية الدقة في مقاوم ضوئي غير عضوي بالكامل من كبريتيد الزرنيخ". كيمياء المواد . 19 (17). الجمعية الكيميائية الأمريكية (ACS): 4213-4221 . doi : 10.1021/cm070756y . ISSN 0897-4756 . 
  15. ↑ ستويتشيفا، روميانا؛ سيميدتشيفا، بينكا؛ بوروف، أتاناس (1987). "تأثير درجة الحرارة على التفكك الضوئي لـ α-As2S3". مجلة المواد الصلبة غير المتبلورة . 90 ( 1-3 ). دار النشر إلسيفير: 541-544 . doi : 10.1016/s0022-3093(87)80482-9 . ISSN 0022-3093 . 
  16. ^ زينكين، سا. محمدوف، س.ب. ميخائيلوف، دكتور في الطب؛ توركينا، إي يو؛ يوسوبوف، آي يو. فيزياء الزجاج. الكيمياء. 1997، 5، ص 393-399.
  17. ↑ صحيفة بيانات سلامة المواد، مؤرشفة بتاريخ 7 أكتوبر 2007، في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
  18. ↑ لينبينغ كواي، أرجون أ. ناير، ومارتن ف. بولز "طريقة سريعة وبسيطة لتقدير العدد الأكثر احتمالاً للبكتيريا المختزلة للزرنيخ" مجلة علم الأحياء الدقيقة البيئية والتطبيقية. 2001، المجلد 67، 3168-3173. doi : 10.1128/AEM.67.7.3168-3173.2001 .
  19. ^ وانغ، هاو؛ تساو، لي؛ تشانغ، هوان. تشونغ، تشاوشان؛ تشو، لي؛ ليان، تشاو؛ وانغ، شياو تشنغ؛ تشن، هاو؛ وانغ، مينشياو؛ تشانغ، شين؛ لي ، تشاولون (26/08/2025). سو، يي هسين (محرر). "تقوم دودة التنفيس الحرارية المائية في أعماق البحار بإزالة سموم الزرنيخ والكبريت عن طريق التمعدن الحيوي داخل الخلايا من الأوربيمنت (As2S3)" . بلوس علم الأحياء . 23 (8) هـ3003291. دوى : 10.1371/journal.pbio.3003291 . ردمك 1545-7885 . بمك 12380324 . بميد 40857221 .   

للمزيد من القراءة