Arsane

Arsane (Arsenwasserstoffe) sind chemische Verbindungen aus den Elementen Arsen und Wasserstoff bzw. deren Derivate. Die Arsane kann man ebenso wie die verschiedenen Kohlenwasserstoffe in eine homologe Reihe einordnen. Die allgemeine Summenformel lautet As_nH_n+2.[1] Es sind jedoch auch cyclische und polycyclische Arsane As_nH_n+m (m = 0, −2, −4, −6, …) bekannt, die strukturell den Phosphanen P_nH_n+m entsprechen, aber wegen ihrer Instabilität nicht fassbar sind (es existieren jedoch isolierbare Organyl- und Silylderivate). Es existieren zudem Organylarsane R_nAsX_3−n, sowie Oligo- und Polyarsanorganyle As_mR_n (m > 1) mit Ketten, Ringen, Käfigen aus miteinander einfach oder doppelt verknüpften As-Atomen.[2]

Allgemeine Strukturformel von Arsanen: R¹, R², R³ = organische Reste, H

Die Bezeichnung Arsenwasserstoff wird ebenso für den häufigsten Vertreter dieser Stoffgruppe verwendet, das Monoarsan.

Die einzelnen Vertreter der früher als Arsine bezeichneten Verbindungen werden nun als substituiertes Arsan bezeichnet,[1] beispielsweise CH₃CH₂AsH₂ als Ethylarsan und C₁₈H₁₅As als Triphenylarsan.

Zur Vermeidung von Mehrdeutigkeiten soll im Deutschen generell auf die traditionellen Namen Arsin usw. verzichtet werden.[3]

Nomenklatur

Angelehnt an die Nomenklatur der Wasserstoff-Verbindungen des Hauptgruppennachbarn Phosphor (Phosphane) wird die Anzahl der Arsen-Atome in den Verbindungen mit einem vorangestellten griechischen Zahlwort angegeben. Die Anzahl der Wasserstoff-Atome wird bei der Namensgebung der Einfachheit halber nicht berücksichtigt. Beispiel: Diarsan, As₂H₄.

Der Name eines gesättigten Arsenhydrids, bei dem ein oder mehrere Arsenatome die Bindungszahl 5 aufweisen, wird durch Ausstatten der Lokanten mit einem Präfix und dem λ⁵ Symbol am Namen des entsprechenden Arsans gebildet.[1] Allgemein werden die – nur in Form von Derivaten existierenden – wasserstoffreicheren und -ärmeren Stammhydride, bei welchem die Zahl der H-Atome von der 3 abweicht, durch ein vor dem betreffenden Elementwasserstoffnamen gesetztes, durch einen Strich getrenntes Zeichen λⁿ benannt.[2]

Beispiel: H₂AsAsHAsH₂ Triarsan, H₄AsAsH₃AsH₄ 1λ⁵,2λ⁵,3λ⁵-Triarsan

Geschichte

Louis Claude Cadet de Gassicourt erhitzte 1760 Arsenik im Beisein von Kaliumacetat. Dabei entstand ein Gemisch aus Kakodyl (Tetramethyldiarsan) und Kakodyloxid (Oxybis-dimethylarsan).

Gewinnung und Darstellung

Tertiäre Arsane (ausgehend vom Monoarsan werden alle drei Wasserstoff-Atome gegen organische Reste ausgetauscht: AsH₃ → AsR₃) können aus Arsen(III)-chlorid mit Hilfe metallorganischer Reagenzien wie Grignard-Verbindungen gewonnen werden:

$\mathrm {AsCl_{3}+3H_{3}CMgBr\rightarrow 3Mg^{2+}+3Cl^{-}+3Br^{-}+(H_{3}C)_{3}As}$

Eigenschaften

Arsane sind sehr instabile Verbindungen. Zurzeit sind nur drei unsubstituierte Verbindungen bekannt:

Monoarsan, dieses wird manchmal auch einfach Arsan oder nach alter Nomenklatur noch Arsin genannt.
Diarsan
Triarsan

Sie sind nicht beständig gegenüber Luftsauerstoff. Zum Teil entzünden sie sich spontan. Sie reagieren leicht mit Alkylhalogeniden unter Anlagerung von einem weiteren Alkylrest zu einem quartären, das heißt vier organische Reste tragenden Arsoniumsalz:

$\mathrm {(H_{3}C)_{3}As+H_{3}CBr\rightarrow (H_{3}C)_{4}As^{+}+Br^{-}}$

Arsane sind schwache Lewis-Basen. Mit Übergangsmetallen können sie eine Vielzahl von Komplexen bilden, mit Sauerstoff, Schwefel und Halogenen Verbindungen des Typs R₃AsO, R₃AsS und R₃AsCl₂.

Literatur

A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 830.

Einzelnachweise

Eintrag zu arsanes. In: IUPAC (Hrsg.): Compendium of Chemical Terminology. The “Gold Book”. doi:10.1351/goldbook.A00447 – Version: 2.3.3.
Eintrag zu arsines. In: IUPAC (Hrsg.): Compendium of Chemical Terminology. The “Gold Book”. doi:10.1351/goldbook.A00452 – Version: 2.3.3.
Arnold F. Holleman, Egon Wiberg: Lehrbuch der anorganischen Chemie. de Gruyter, 2007, ISBN 978-3-11-012641-9, S. 831, 854, 857, 2023 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
Wolfgang Liebscher, Ekkehard Fluck: Die systematische Nomenklatur der anorganischen Chemie. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-58368-1, S. 16 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

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[IUPAC-1] Eintrag zu arsanes. In: IUPAC (Hrsg.): Compendium of Chemical Terminology. The “Gold Book”. doi:10.1351/goldbook.A00447 – Version: 2.3.3.
Eintrag zu arsines. In: IUPAC (Hrsg.): Compendium of Chemical Terminology. The “Gold Book”. doi:10.1351/goldbook.A00452 – Version: 2.3.3.

[Arnold_F._Holleman,_Egon_Wiberg-2] Arnold F. Holleman, Egon Wiberg: Lehrbuch der anorganischen Chemie. de Gruyter, 2007, ISBN 978-3-11-012641-9, S. 831, 854, 857, 2023 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[Wolfgang_Liebscher,_Ekkehard_Fluck-3] Wolfgang Liebscher, Ekkehard Fluck: Die systematische Nomenklatur der anorganischen Chemie. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-58368-1, S. 16 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).