三塩化ヒ素

三塩化ヒ素(Arsenic trichloride)は、AsCl₃という化学式を持つ無機化合物である。毒性を持つ油状の物質で無色であるが、不純物を含むものは黄色を呈する。有機ヒ素化合物を製造する際の中間体となる^[1]。

三塩化ヒ素
別称 Arsenic(III) chloride, Arsenous trichloride, Butter of arsenic, de Valagin's solution
識別情報
CAS登録番号	7784-34-1
PubChem	24570
ChemSpider	22974
RTECS番号	CG1750000
SMILES Cl[As](Cl)Cl
InChI InChI=1S/AsCl3/c2-1(3)4  Key: OEYOHULQRFXULB-UHFFFAOYSA-N  InChI=1/AsCl3/c2-1(3)4 Key: OEYOHULQRFXULB-UHFFFAOYAG
特性
化学式	AsCl3
モル質量	181.28 g/mol
外観	無色液体
密度	2.163 g/cm3
融点	-16.2 °C, 257 K, 3 °F
沸点	130.2 °C, 403 K, 266 °F
水への溶解度	分解
溶解度	アルコール、エーテル、塩酸、臭化水素酸に可溶
屈折率 (nD)	1.6006
粘度	9.77 x 10-6 Pa s
危険性
EU分類	非常に高い毒性 (T+) 環境に対する危険性 (N)
NFPA 704	0 3 0
Rフレーズ	R23/25, R50/53
Sフレーズ	(S1/2), S20/21, S28, S45, S60, S61
半数致死量 LD50	48 mg/kg
関連する物質
その他の陰イオン	三酸化二ヒ素
その他の陽イオン	塩化アンチモン
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

構造

三塩化ヒ素は、C_3v対称性を持つピラミッド状の分子である。As-Cl結合は2.161Åの長さで、Cl-As-Clの角は98°25'±30である^[2][3]。三塩化ヒ素は、ν1(A1) 416、ν2(A1) 192、ν3 393、ν4(E) 152 cm^-1の4つの通常振動モードを持つ^[4]。三塩化ヒ素はほぼ共有結合であり、そのため融点は低い。

合成

三塩化ヒ素は、三酸化二ヒ素を塩化水素で処理し、その後蒸留することによって製造される。

${\displaystyle {\ce {As2O3\ + 6HCl -> 2AsCl3\ + 3H2O}}}$

また、ヒ素を80〜85℃で塩素化することによっても得られるが、この方法には、ヒ素元素が必要である^[1]。

${\displaystyle {\ce {2As\ + 3Cl2 -> 2AsCl3}}}$

酸化ヒ素と一塩化硫黄の反応によっても得られる。この方法は単純な器具しか必要とせず、また効率よく進む^[5]。

${\displaystyle {\ce {2As2O3\ + 6S2Cl2 -> 4AsCl3\ + 3SO2\ + 9S}}}$

反応

水による加水分解で、亜ヒ酸と塩酸になる。

${\displaystyle {\ce {AsCl3\ + 3H2O -> As(OH)3\ + 3 HCl}}}$

三塩化ヒ素は三塩化リンよりも感湿性が弱いが、それでも湿気を含んだ空気中では気化する^[6]。

三酸化二ヒ素で処理することで、無機ポリマーのAsOClを形成する。塩素源の下では、三塩化ヒ素は [AsCl₄]^-を含む塩を形成する。臭化カリウムやヨウ化カリウムと反応させると、それぞれ三臭化ヒ素や三ヨウ化ヒ素が得られる。有機ヒ素化合物の合成に有益で、三塩化ヒ素からトリフェニルアルシンが合成される^[7]。

${\displaystyle {\ce {AsCl3\ + 6Na\ + 3C6H5Cl\ -> As(C6H5)3\ + 6NaCl}}}$

安全性

ヒ素化合物は非常に毒性が高いが、三塩化ヒ素はその揮発性や溶解性のために、特に毒性が高い。

出典

1. Sabina C. Grund, Kunibert Hanusch, Hans Uwe Wolf "Arsenic and Arsenic Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, VCH-Wiley, 2008, Weinheim.doi:10.1002/14356007.a03_113.pub2
2. P. Kisliuk; C. H. Townes. "The Microwave Spectra and Molecular Structure of Phosphorus and Arsenic Trichloride". J. Chem. Physics 1950, 18.
3. Jean Galy; Renee Enjalbertl Pierre Lecante; Andrzej Burian "AsCl₃: From the crystalline to the liquid state. XRD (176< T (K) < 250) and WAXS (295K) studies" Inorg. Chem 2002, volume 41, pp. 693-698.doi:10.1021/ic0102788
4. Klapoetke, Thomas M. "The vibrational spectrum of arsenic trichloride" Main Group Metal Chemistry 1997, volume 20, pp. 81-83.
5. R. C. Smith, "Manufacture of Arsenic trichloride" The Journal of Industrial and Engineering Chemistry 1919, volume 11, pp. 109-110. doi:10.1021/ie50110a009
6. Holleman, A. F.; Wiberg, E. Inorganic Chemistry Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
7. Shriner, R. L.; Wolf, C. N. (1963). "Tetraphenylarsonium Chloride Hydrochloride". Organic Syntheses (英語).; Collective Volume, vol. 4, p. 910. Describes the preparation of As(C₆H₅)₃.