आर्सिन

आर्सिन (आईयूपीएसी नाम: आर्सेन) एक  अकार्बनिक यौगिक  है, जिसका  रासायनिक सूत्र  AsH3 होता है। यह ज्वलनशील, पायरोफोरिक और अत्यधिक विषैली पनिक्टोजन हाइड्राइड गैस आर्सेनिक के सबसे सरल यौगिकों में से एक होती है। इसकी घातक क्षमता के अतिरिक्त, यह अर्धचालक उद्योग में ऑर्गोआर्सेनिक यौगिकों के संश्लेषण के लिए कुछ अनुप्रयोगों को प्राप्त करती है। आर्सिन शब्द का प्रयोग सामान्य रूप से AsH3−xRx सूत्र के ऑर्गेनोआर्सेनिक यौगिकों के एक वर्ग का वर्णन करने के लिए किया जाता है, जहां R = आर्यल  या ऐल्किल होता है। उदाहरण के लिए, As(C6H5)3 जिसे ट्राइफेनिलारसिन कहा जाता है, तथा आर्सिन के नाम से निर्दिष्ट किया जाता है।

सामान्य गुण
अपनी मानक अवस्था में आर्सिन एक रंगहीन सघन-वायु गैस होती है, जो पानी तथा कई कार्बनिक विलयन में (20% मे 20 °C) तक अल्प विलेय होती है। जबकि आर्सिन स्वयं एक गंधहीन होता है,  हवा द्वारा इसके ऑक्सीकरण के कारण जब यौगिक 0.5 ppm से ऊपर उपस्थित होता है, तो हल्की  लहसुन  या मछली जैसी गंध सूंघना संभव होता है।

भाग प्रति दस लाख। यह यौगिक काइनेटिक रूप से स्थिर होता है। कमरे के तापमान पर यह केवल धीरे-धीरे विघटित होता है। सीए के तापमान पर 230 °C आर्सेनिक और हाइड्रोजन के लिए अपघटन मार्श परीक्षण (नीचे देखें) का आधार बनने के लिए पर्याप्त त्वरित होता है। तथा स्टिबाइन के बराबर आर्सिन का अपघटन ऑटोकैटलिटिक के रूप मे होता है, क्योंकि प्रतिक्रिया के दौरान मुक्त आर्सेनिक उसी प्रतिक्रिया के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है। कई अन्य कारक, जैसे आर्द्रता प्रकाश की उपस्थिति तथा कुछ उत्प्रेरक (अर्थात्  एल्यूमिना) अपघटन की दर को सुविधाजनक बनाते हैं।

AsH3 एक पिरामिड अणु है, जिसमें H-As-H कोण 91.8° और तीन समतुल्य As-H बंध हैं, जिनमें से प्रत्येक की लंबाई 1.519 Å होती है।

आविष्कार और संश्लेषण
AsH3 सामान्य रूप से H− समकक्षों के साथ As3+ स्रोतों की प्रतिक्रिया द्वारा संयोजित किया जाता है।
 * 4 AsCl3 + 3 NaBH4 → 4 AsH3 + 3 NaCl + 3 BCl3

जैसा कि 1775 में रिपोर्ट किया गया था,कि कार्ल शीले  ने अम्ल की उपस्थिति में जिंक के साथ  आर्सेनिक (III) ऑक्साइड  को कम किया गया।  यह प्रतिक्रिया नीचे वर्णित मार्श परीक्षण की प्रस्तावना को प्रदर्शित कारती है।

वैकल्पिक रूप से As3− के स्रोत भी इस गैस का उत्पादन करने के लिए प्रोटोनिक अभिकर्मकों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। तथा जिंक आर्सेनाइड और सोडियम आर्सेनाइड उपयुक्त पूर्ववर्ती होते हैं।
 * Zn3As2 + 6 H+ → 2 AsH3 + 3 Zn2+
 * Na3As + 3 HBr → AsH3 + 3 NaBr

प्रतिक्रियाएं
AsH3 के रासायनिक गुणों की समझ अच्छी तरह से विकसित होती है, तथा निक्टोजन समकक्षों जैसे, PH3 और SbH3 के व्यवहार के औसत के आधार पर अनुमान लगाया जा सकता है।

थर्मल अपघटन
एक भारी हाइड्राइड के लिए विशिष्ट (जैसे, SbH3, H2Te, SnH4), AsH3 अपने तत्वों के संबंध में अस्थिर होता है। तथा दूसरे शब्दों में, AsH3 काइनेटिक रूप से स्थिर है, परन्तु थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर नहीं होते है।
 * 2 AsH3 → 3 H2 + 2 As

यह अपघटन प्रतिक्रिया नीचे वर्णित मार्श परीक्षण का आधार है, जो तात्विक As का पता लगाता है।

ऑक्सीकरण
SbH3 की सादृश्यता को जारी रखते हुए, AsH3 सांद्र O2 या हवा में तनु O2 की सांद्रता द्वारा सरलता पूर्वक ऑक्सीकृत हो जाता है।
 * 2 AsH3 + 3 O2 → As2O3 + 3 H2O

पोटेशियम परमैंगनेट, सोडियम हाइपोक्लोराइट, या नाइट्रिक अम्ल  जैसे तीक्ष्ण ऑक्सीकरण पदार्थो की उपस्थिति में आर्सिन शीघ्र रूप से प्रतिक्रिया करता है।

धात्विक व्युत्पन्नों का अग्रदूत
AsH3 का उपयोग नग्न या लगभग नग्न के धातु परिसरों के अग्रदूत के रूप में किया जाता है। दृष्टांत दिमैंगनीज प्रजाति [(C5H5)Mn(CO)2]2AsH है, जिसमें Mn2AsH पूर्ण समतलीय होते है।

गुट्जाइट परीक्षण
आर्सेनिक के लिए एक विशिष्ट परीक्षण में Ag+ के साथ AsH3 की प्रतिक्रिया सम्मिलित होती है, जिसे आर्सेनिक के लिए गुट्जाइट परीक्षण कहा जाता है। यद्यपि यह परीक्षण विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में अप्रचलित हो गया है, अंतर्निहित प्रतिक्रियाएं नरम धातु के पिंजरों के लिए AsH3 की आत्मीयता को और स्पष्ट करती हैं। गुट्जाइट परीक्षण में, AsH3 जलीय आर्सेनिक यौगिकों की कमी से उत्पन्न होता है, सामान्य रूप से आर्सेनाइट H2SO4 की उपस्थिति में Zn के साथ, विकसित गैसीय AsH3 को फिर AgNO3 के संपर्क में या तो पाउडर या समाधान के रूप में रखा जाता है। ठोस AgNO3 के साथ, AsH3 पीला Ag4AsNO3 उत्पन्न करने के लिए प्रतिक्रिया करता है, जबकि AsH3 AgNO3 के विलयन के साथ अभिक्रिया करके काला Ag3As देता है।

अम्ल-क्षार अभिक्रिया
As-H बांड के अम्लीय गुणों का अधिकांश शोषण किया जाता है। इस प्रकार, AsH3 को अवक्षेपित किया जा सकता है।
 * AsH3 + NaNH2 → NaAsH2 + NH3

एल्युमिनियम ट्राईकाइल के साथ अभिक्रिया करने पर, AsH3 ट्राइमेरिक [R2AlAsH2]3 देता है, जहाँ R = (CH3)3C. यह प्रतिक्रिया उस तंत्र के लिए प्रासंगिक होते है, जिसके द्वारा GaAs AsH3 को बनते है। (नीचे देखें)

AsH3 को सामान्य रूप से गैर-क्षारीय माना जाता है, लेकिन टेट्राहेड्रल प्रजातियों [AsH4]+ के पृथक लवण देने के लिए इसे अतिअम्ल द्वारा प्रोटोनेट किया जा सकता है।{{sup|

हलोजन यौगिकों के साथ अभिक्रिया
हैलोजन (फ्लोरीन और क्लोरीन) या उनके कुछ यौगिकों, जैसे नाइट्रोजन ट्राइक्लोराइड  के साथ आर्सिन की प्रतिक्रिया अत्यधिक खतरनाक होती है और इसके परिणामस्वरूप विस्फोट हो सकता है।

श्रेणी
PH3 के व्यवहार के विपरीत, AsH3 स्थिर श्रृंखला नहीं बनाता है, हालांकि डायर्सिन या डायरसेन H2As-AsH2, और यहां तक ​​कि त्रिरसेन H2As–As(H)–AsH2 का पता लगाया गया है। कि डायरसिन -100 °C से ऊपर अस्थिर होता है।

माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोग
AsH3 का उपयोग माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स और ठोस अवस्था लेसरों से संबंधित अर्धचालक सामग्री के संश्लेषण में किया जाता है। फॉस्फोरस से संबंधित अर्धचालक, आर्सेनिक सिलिकॉन और जर्मेनियम के लिए एक एन-डोपेंट है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि 700-900 डिग्री सेल्सियस पर रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) द्वारा सेमीकंडक्टर  गैलियम आर्सेनाइड  बनाने के लिए AsH3 का उपयोग किया जाता है।
 * Ga(CH3)3 + AsH3 → GaAs + 3 CH4

माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए, उप-वायुमंडलीय गैस स्रोत के माध्यम से आर्सिन प्रदान किया जा सकता है। इस प्रकार के गैस संपुष्टि में, आर्सिन गैस सिलेंडर के अंदर एक ठोस माइक्रोपोरस अधिशोषक पर अधिशोषित होता है। यह विधि गैस को बिना दबाव के संग्रहित करने की अनुमति प्रदान करता है, जिससे सिलेंडर से आर्सिन गैस के क्षरण का खतरा बहुत कम हो जाता है। इस उपकरण के साथ, गैस सिलेंडर वाल्व द्वार में वैक्यूम लगाने से आर्सिन प्राप्त होता है। अर्धचालक के निर्माण के लिए, यह विधि संभव है, क्योंकि आयन समाविष्ट जैसी प्रक्रियाएं उच्च वैक्यूम के तहत काम करती हैं।

रासायनिक युद्ध
द्वितीय विश्व युद्ध से पहले AsH3 को संभावित रासायनिक युद्ध  हथियार के रूप में प्रस्तावित किया गया था। गैस रंगहीन, लगभग गंधहीन और हवा से 2.5 गुना अधिक सघन होती है, जैसा कि रासायनिक युद्ध में कंबलिंग प्रभाव के लिए आवश्यक है। इसकी लहसुन जैसी गंध को सूंघने के लिए आवश्यक सांद्रता की तुलना में यह बहुत कम सांद्रता में भी घातक होती है। इन विशेषताओं के अतिरिक्त गैर-ज्वलनशील वैकल्पिक फॉसजीन की तुलना में इसकी उच्च ज्वलनशीलता और इसकी कम प्रभावकारिता के कारण, आर्सिन को आधिकारिक रूप से एक हथियार के रूप में उपयोग नहीं किया गया था। दूसरी तरफ आर्सीन पर आधारित कई कार्बनिक यौगिक, जैसे  लेविसाइट (β-क्लोरोविनाइलडाइक्लोरोअर्सिन), एडामसाइट (डिफेनिलमाइनक्लोरोअर्सिन), क्लार्क 1 (डाइफेनिलक्लोरार्सिन) और क्लार्क 2 (डाइफेनिलक्लोरोआर्सिन) रासायनिक युद्ध में उपयोग के लिए प्रभावी रूप से विकसित किए गए हैं।

फोरेंसिक विज्ञान और मार्श परीक्षण
AsH3 फोरेंसिक विज्ञान  में भी अच्छी तरह से जाना जाता है, क्योंकि यह आर्सेनिक विषाक्तता का पता लगाने में एक रासायनिक मध्यवर्ती होता है। पुराना (लेकिन अत्यंत संवेदनशील) मार्श परीक्षण आर्सेनिक की उपस्थिति में AsH3 उत्पन्न करता है। जेम्स मार्श (रसायनज्ञ)  द्वारा 1836 में प्रकाशित यह प्रक्रिया पीड़ित के शरीर (सामान्य रूप से पेट की सामग्री) के As युक्त प्रारूप को As मुक्त जस्ता और तनु सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ इलाज करने पर आधारित है। यदि प्रारूप में आर्सेनिक गैसीय आर्सिन सम्मिलित है। गैस को कांच की नली में प्रवाहित किया जाता है तथा 250-300 डिग्री सेल्सियस के लगभग गर्म करके विघटित किया जाता है। उपकरण के गर्म हिस्से में जमा के संभवन से As की उपस्थिति का संकेत मिलता है। दूसरी ओर उपकरण के ठंडे हिस्से में एक काले दर्पण के जमाव का दिखना ऐन्टिमनी की उपस्थिति को संकेत करता है। तथा अत्यधिक अस्थिर SbH3 कम तापमान पर भी विघटित हो जाता है।

19वीं शताब्दी के अंत और 20वीं की प्रारम्भ तक मार्श परीक्षण का व्यापक रूप से उपयोग किया गया था। वर्तमान मे फोरेंसिक क्षेत्र में परमाणु स्पेक्ट्रोस्कोपी, विवेचनात्मक रूप से युग्मित प्लाज्मा और एक्स-रे प्रतिदीप्ति विश्लेषण जैसी अधिक परिष्कृत तकनीकें कार्यरत हैं। हालांकि 20वीं शताब्दी के मध्य में आर्सेनिक के ट्रेस स्तरों का पता लगाने के लिए  न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण का उपयोग किया गया था, लेकिन तब से यह आधुनिक फोरेंसिक में उपयोग से बाहर हो गया है।

विष विज्ञान
आर्सीन की विषाक्तता अन्य आर्सेनिक यौगिकों से भिन्न होती है। अनावृत्ति(एक्सपोजर) का मुख्य मार्ग साँस लेना है, हालांकि त्वचा के संपर्क के बाद विषाक्तता का भी वर्णन किया गया है। आर्सिन लाल रक्त कोशिकाओं में हीमोग्लोबिन पर आक्षेप करता है, जिससे उन्हें शरीर द्वारा नष्ट कर दिया जाता हैं।

एक्सपोजर के पहले लक्षण जो स्पष्ट होने में कई घंटे लग सकते हैं, सिरदर्द, चक्कर और उबकाई आदि हैं, इसके बाद हेमोलिटिक एनीमिया (असंबद्ध बिलीरुबिन  के उच्च स्तर), हीमोग्लोबिनुरिया  और नेफ्रोपैथी  के लक्षण हैं। गंभीर मामलों में, गुर्दे को नुकसान लंबे समय तक बना रह सकता है।

250 ppm की आर्सिन सांद्रता का एक्सपोजर तेजी से घातक है: 25-30 ppm की सांद्रता 30 मिनट के एक्सपोजर के लिए घातक होती है, और 10 ppm की सांद्रता लंबे समय तक एक्सपोजर समय पर घातक हो सकती है। विषाक्तता के लक्षण 0.5 पीपीएम की सांद्रता के संपर्क में आने के बाद दिखाई देते हैं। आर्सिन की पुरानी विषाक्तता के बारे में बहुत कम जानकारी होती है, हालांकि यह मान लेना उचित है, कि अन्य आर्सेनिक यौगिकों के साथ सामान्य रूप से लंबे समय तक संपर्क में रहने से आर्सेनिकोसिस  हो सकता है।

आर्सिन दो अलग-अलग तरीकों से निमोनिया का कारण बन सकता है या तो तीव्र चरण की व्यापक सूजन पॉलीमॉर्फोन्यूक्लियर ल्यूकोसाइट्स के साथ व्यापक रूप से अंतः संचारण कर सकती है, और एडीमा ल्यूकोसाइट्स के साथ रिंग में बदल सकती है, उनकी एपिथीलियम विकृत हो सकती है, तथा उनकी दीवारें अंतः संचारण कर सकती हैं, और प्रत्येक ब्रोन्कियोल का केंद्र हो सकता है। न्यूमोनिक समेकन का छोटा फोकस या नोड्यूल और दूसरे स्थिति में सम्मिलित क्षेत्र व्यावहारिक रूप से सदैव मध्य और ऊपरी प्रकोष्ठ की पूर्वकाल युक्तियाँ होती हैं, जबकि इन प्रकोष्ठ के पीछे के हिस्से और पूरे निचले प्रकोष्ठ हवा युक्त होते हैं और वातस्फीति की स्थिति, कभी-कभी थोड़ी भीड़ के साथ, कभी-कभी बिना किसी के साथ, जिसके परिणामस्वरूप मृत्यु हो सकती है। इसे संयुक्त राज्य अमेरिका में एक अत्यंत खतरनाक पदार्थ के रूप में वर्गीकृत किया गया है, जैसा कि यूएस आपातकालीन योजना और समुदाय को जानने का अधिकार अधिनियम (42 यूएससी 11002) की धारा 302 में परिभाषित किया गया है, और यह उन सुविधाओं द्वारा सख्त रिपोर्टिंग आवश्यकताओं के अधीन है, जो उत्पादन, भंडारण या इसे महत्वपूर्ण मात्रा में उपयोग किया जाता है।

यह भी देखें

 * कैकोडायलिक अम्ल
 * कैकोडाइल ऑक्साइड
 * देवर्दा की मिश्रधातु भी प्रयोगशाला में आर्सिन का उत्पादन करती थी।
 * अत्यधिक जहरीली गैसों की सूची
 * मार्श परीक्षण, पहले AsH3 का विश्लेषण करने के लिए प्रयोग किया जाताथा।
 * जेम्स मार्श ने 1836 में परीक्षण का आविष्कार किया जो अब उनके नाम पर है।
 * स्टिबाइन
 * शील्स ग्रीन, 19वीं सदी की प्रारम्भ में लोकप्रिय रूप से उपयोग किया जाने वाला वर्णक है।

बाहरी संबंध

 * International Chemical Safety Card 0222
 * IARC Monograph "Arsenic and Arsenic Compounds"
 * NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
 * Data on arsine from Air Liquide
 * Data on arsine from Air Liquide