Idruro di antimonio

L'idruro di antimonio o stibina è il composto inorganico con formula SbH₃. È il principale idruro covalente dell'antimonio ed è l'analogo più pesante di ammoniaca e fosfina. In condizioni normali è un gas incolore con un odore disgustoso simile a quello del solfuro di idrogeno (uova marce). È un gas estremamente tossico.

Storia

La stibina fu preparata per la prima volta indipendentemente da Lewis Thompson e Christoph Heinrich Pfaff nel 1837. Occorse però molto tempo prima che le proprietà di questa sostanza tossica fossero determinate. Nel 1876 Francis Jones esaminò vari metodi di preparazione, ma solo a partire dail 1901 Alfred Stock riuscì a determinare varie proprietà della stibina.

Struttura molecolare e configurazione elettronica

SbH₃ è un composto molecolare; la struttura della molecola è piramidale, analogamente all'ammoniaca. Gli angoli di legame Sb–H sono di 91,6° e le distanze Sb–H sono di 170.4 pm.

Sintesi

SbH₃ è in genere preparato facendo reagire composti di Sb³⁺ con generatori di ioni H^–:

$2\mathrm{S}\mathrm{b}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4⟶4\mathrm{S}\mathrm{b}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+\frac{3}{2}\mathrm{L}\mathrm{i}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\frac{3}{2}\mathrm{A}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$

$4\mathrm{S}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4⟶4\mathrm{S}\mathrm{b}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}+3\mathrm{B}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3$

In alternativa si possono far reagire composti di Sb^3– con reagenti protonici (come l'acqua stessa):

$\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_3\mathrm{S}\mathrm{b}+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{S}\mathrm{b}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}$

Reattività

Le proprietà chimiche di SbH₃ assomigliano a quelle dell'arsina (AsH₃): Analogamente a tipici idruri pesanti come AsH₃, H₂Te e SnH₄, anche SbH₃ è instabile rispetto alla dissociazione negli elementi costituenti. Il gas si decompone lentamente a temperatura ambiente, e più rapidamente a 200 °C:

$2\mathrm{S}\mathrm{b}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3⟶3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{S}\mathrm{b}$

La decomposizione è autocatalitica e può essere esplosiva.

SbH₃ è facilmente ossidato da ossigeno o anche dall'aria:

$2\mathrm{S}\mathrm{b}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{O}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{S}\mathrm{b}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

SbH₃ è meno basico di PH₃ ma può essere protonato con superacidi:

$\mathrm{S}\mathrm{b}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}\mathrm{F}+\mathrm{S}\mathrm{b}\mathrm{F}{\phantom{A}}_5⟶[\mathrm{S}\mathrm{b}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4]{\phantom{A}}^{+}[\mathrm{S}\mathrm{b}\mathrm{F}{\phantom{A}}_6]{\phantom{A}}^{-}$

Con basi molto forti SbH₃ può anche essere deprotonato:

$\mathrm{S}\mathrm{b}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{S}\mathrm{b}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3$

Usi

SbH₃ di elevata purezza è usato nell'industria dei semiconduttori per drogare il silicio con il processo di deposizione chimica da vapore.

Tossicità / Indicazioni di sicurezza

SbH₃ è un gas molto infiammabile e altamente tossico, ma è così instabile che è difficile trovarlo al di fuori dei laboratori. La stibina va utilizzata con grande cautela, con adeguati indumenti protettivi e maschera, lontano da fiamme libere e scintille. Può causare una grave reazione allergica respiratoria. Per contatto cutaneo o inalazione può provocare la morte. Sintomi di sovraesposizione includono mal di testa, debolezza, nausea, dolore addominale, dolore lombare, ittero, e irritazione dei polmoni. La stibina ha un'azione emolitica e danneggia il sangue, il fegato, i reni e il sistema nervoso centrale.

Bibliografia

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