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스티빈

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목차

1. 개요

스티빈(SbH3)은 아르신(AsH3)과 유사한 성질을 가진 무색의 기체로, 마늘 냄새가 난다. 불안정하여 실온에서 천천히 분해되며, 200°C에서는 빠르게 분해되어 폭발할 수 있다. 산소나 공기 중에서도 쉽게 산화되며, 염소, 진한 질산, 오존과 격렬하게 반응한다. 반도체 산업에서 도핑제로 사용되며, 과거에는 훈증제로 사용되기도 했다. 1837년 독립적으로 발견되었으며, 1901년 알프레드 슈톡에 의해 대부분의 특성이 밝혀졌다. 매우 유독하며, 적혈구에 영향을 미쳐 용혈성 빈혈, 혈색소뇨, 신병증을 유발할 수 있다. 유기 스티빈은 수소화 안티몬을 모체로 하는 유도체를 의미한다.

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스티빈 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
식별 정보
CAS 등록번호7803-52-3
ChemSpider ID8992
InChI1/Sb.3H/rH3Sb/h1H3
InChIKeyOUULRIDHGPHMNQ-LQMOCBGJAH
ChEBI30288
EINECS620-578-3
PubChem CID9359
RTECSWJ0700000
UN 번호2676
UNII0VKZ97K3UB
Gmelin795
SMILES[SbH3]
표준 InChI1S/Sb.3H
표준 InChIKeyOUULRIDHGPHMNQ-UHFFFAOYSA-N
일본화학물질사전 번호J95.847F
물리적 성질
밀도5.48 g/L (기체)
용해도약간 용해됨
용해되는 용매에탄올
기타 용해성용해됨
녹는점-88 °C
끓는점-17 °C
짝산스티보니움
증기압>1 atm (20°C)
구조
분자 모양삼각 피라미드형
쌍극자 모멘트해당 없음
위험성
주요 위험극도로 유독하고 가연성이 높음
NFPA 704건강: 4
화재: 4
반응성: 3
GHS 그림 문자GHS02
GHS06
GHS08
신호어위험
유해 문구H220: 극도로 가연성 가스
H330: 흡입하면 치명적임
H370: 장기에 손상을 일으킴
예방 문구P210: 열, 스파크, 화염, 뜨거운 표면으로부터 멀리하시오. - 금연.
P260: (분진·흄·가스·미스트·증기·스프레이)를 흡입하지 마시오.
P264: 취급 후에는 손을 철저히 씻으시오.
P270: 이 제품을 사용할 때에는 먹거나, 마시거나 흡연하지 마시오.
P307+P311: 노출되었거나 노출이 우려되면 의료 조치를 받으시오.
P321: 특별한 치료가 필요함 (라벨 참조).
P377: 누출되는 가스 화재: 누출을 안전하게 막을 수 없다면 불을 끄지 마시오.
P381: 누출 시 즉시 모든 점화원을 제거하시오.
P403: 환기가 잘 되는 곳에 보관하시오.
P405: 잠금장치가 있는 곳에 저장하시오.
P501: (내용물/용기를) 관련 규정에 따라 폐기하시오.
인화점가연성 기체
허용 노출 기준 (PEL)시간 가중 평균 (TWA) 0.1 ppm (0.5 mg/m3)
즉시 생명 및 건강에 위험한 농도 (IDLH)5 ppm
권장 노출 기준 (REL)시간 가중 평균 (TWA) 0.1 ppm (0.5 mg/m3)
최소 치사 농도 (LCLo)쥐: 100 ppm (1시간)
기니피그: 92 ppm (1시간)
개: 40 ppm (1시간)
관련 화합물
관련 화합물암모니아
포스핀
아르신
비스무틴
트리페닐스티빈

2. 성질

끓는점 -18°C, 녹는점 -88°C이며, 비중은 2.26 g/mL (-25°C)이다. CAS 등록 번호는 [7803-52-3]이다. 마늘 냄새가 나는 무색의 기체이다. 물에는 녹기 어렵고, 에탄올에 녹는다.

실온에서는 서서히, 200°C에서는 급격히 분해되어 금속성 안티몬과 수소를 생성한다. 이 분해 반응은 자기 촉매적으로 일어나 폭발적인 반응이 될 수 있다.

: 2SbH3 -> 3H2\ + 2Sb

스티빈은 산소 또는 공기와도 반응하며 빠르게 산화된다.

: 2SbH3\ + 3O2 -> Sb2O3\ + 3H2O

염소, 진한 질산, 오존과 격렬하게 반응한다.

스티빈의 화학적 성질은 알신과 유사하다.[10] 스티빈은 전형적인 분자량이 큰 수소화물 (예: 비소화수소 (알신)나 텔루르화 수소, 수소화 주석 (스타난))이며, 해당 원소에 대해 불안정하다. 스티빈은 염기성을 나타내지 않지만, 탈프로톤화될 수 있다.

: SbH3\ + NaNH2 -> NaSbH2\ + NH3

2. 1. 물리적 성질

SbH3의 화학적 성질은 AsH3과 유사하다.[5] 무거운 수소화물(예: AsH3, H2Te, SnH4)의 전형적인 특성으로, SbH3는 구성 원소에 비해 불안정하다. 이 기체는 실온에서 천천히 분해되지만 200°C에서는 빠르게 분해된다.

:2 SbH3 → 3 H2 + 2 Sb

이 분해는 자가 촉매 작용을 하며 폭발적일 수 있다.

SbH3는 O2 또는 공기 중에서도 쉽게 산화된다.

:2 SbH3 + 3 O2 → Sb2O3 + 3 H2O

SbH3는 염기성을 나타내지 않지만 탈양성자화될 수 있다.

:SbH3 + NaNH2 → NaSbH2 + NH3

NaSbH2 염은 소듐 스티비나이드라고 하며, 스티비나이드 음이온 SbH2-를 포함한다. 끓는점 -18℃, 녹는점 -88℃이며, 비중은 2.26 g/mL (-25℃)이다. CAS 등록 번호는 [7803-52-3]이다. 마늘 냄새가 나는 무색의 기체이다. 물에는 녹기 어렵고, 에탄올에 녹는다.

실온에서는 서서히, 200°C에서는 급격히 분해되어 금속성 안티몬과 수소를 생성한다. 이 분해 반응은 자기 촉매적으로 일어나 폭발적인 반응이 될 수 있다.

: 2SbH3 → 3H2 + 2Sb

스티빈은 산소 또는 공기와도 반응하며 빠르게 산화된다.

: 2SbH3 + 3O2 → Sb2O3 + 3H2O

염소, 진한 질산, 오존과 격렬하게 반응한다. 스티빈의 화학적 성질은 알신과 유사하다.[10] 스티빈은 전형적인 분자량이 큰 수소화물 (예: 비소화수소 (알신)나 텔루르화 수소, 수소화 주석 (스타난))이며, 해당 원소에 대해 불안정하다. 스티빈은 염기성을 나타내지 않지만, 탈프로톤화될 수 있다.

: SbH3 + NaNH2 → NaSbH2 + NH3

2. 2. 화학적 성질

SbH3의 화학적 성질은 AsH3과 유사하다.[5] 무거운 수소화물(예: AsH3, H2Te, SnH4)의 전형적인 특성으로, SbH3는 구성 원소에 비해 불안정하다. 이 기체는 실온에서 천천히 분해되지만 200°C에서는 빠르게 분해된다.

:2 SbH3 → 3 H2 + 2 Sb

이 분해는 자가 촉매 작용을 하며 폭발적일 수 있다.

SbH3는 O2 또는 공기 중에서도 쉽게 산화된다.

:2 SbH3 + 3 O2 → Sb2O3 + 3 H2O

SbH3는 염기성을 나타내지 않지만 탈양성자화될 수 있다.

:SbH3 + NaNH2 → NaSbH2 + NH3

NaSbH2 염은 소듐 스티비나이드라고 하며, 스티비나이드 음이온 SbH2-를 포함한다. 끓는점 -18°C, 녹는점 -88°C이며, 비중은 2.26 g/mL (-25°C)이다. CAS 등록 번호는 [7803-52-3]이다. 마늘 냄새가 나는 무색의 기체이다. 물에는 녹기 어렵고, 에탄올에 녹는다.

실온에서는 서서히, 200°C에서는 급격히 분해되어 금속성 안티몬과 수소를 생성한다. 이 분해 반응은 자기 촉매적으로 일어나 폭발적인 반응이 될 수 있다.

:2SbH3 → 3H2 + 2Sb

스티빈은 산소 또는 공기와도 반응하며 빠르게 산화된다.

:2SbH3 + 3O2 → Sb2O3 + 3H2O

염소, 진한 질산, 오존과 격렬하게 반응한다.

스티빈의 화학적 성질은 알신과 유사하다.[10] 스티빈은 전형적인 분자량이 큰 수소화물 (예: 비소화수소 (알신)나 텔루르화 수소, 수소화 주석 (스타난))이며, 해당 원소에 대해 불안정하다.

스티빈은 염기성을 나타내지 않지만, 탈프로톤화될 수 있다.

:SbH3 + NaNH2 → NaSbH2 + NH3

3. 제조

Stibine영어(䏲중국어)는 일반적으로 Sb3+ 공급원과 H- 화학 당량의 반응으로 제조된다.[4]

:2 Sb2O3 + 3 LiAlH4 → 4 SbH3 + 1.5 Li2O + 1.5 Al2O3

:4 SbCl3 + 3 NaBH4 → 4 SbH3 + 3 NaCl + 3 BCl3

또는 Sb3− 공급원이 양성자 시약(심지어 물)과 반응하여 이 불안정한 기체를 생성한다.

:Na3Sb + 3 H2O → SbH3 + 3 NaOH

4. 용도

스티빈은 반도체 산업에서 화학 기상 증착(CVD) 공정을 통해 소량의 안티몬을 도핑하기 위해 실리콘에 사용된다. 또한 에피택셜 층에서 실리콘 도펀트로도 사용되었다. SbH3를 훈증제로 사용했다는 보고도 있지만, 불안정성과 준비의 어려움으로 인해 더 일반적인 훈증제인 포스핀에 비해 사용이 제한적이다.

반도체 재료 제조에도 사용된다.

5. 역사

1837년 루이스 톰슨과 파프는 스비신을 독립적으로 발견했다. 유독성 기체의 특성을 파악하는 데는 상당한 시간이 걸렸는데, 이는 적절한 합성이 이루어지지 않았기 때문이다. 1876년 프랜시스 존스는 여러 합성 방법을 시험했지만,[6] 1901년 알프레드 슈톡이 스비신의 대부분의 특성을 밝혀냈다.[7][8]

6. 위험성 및 독성

SbH영어는 불안정하고 가연성인 기체이다. 매우 유독하며, 쥐에서 LC50이 100 ppm이다.

스티빈의 독성은 다른 안티몬 화합물과는 구별되지만, 아르신의 독성과 유사하다.[9] 스티빈은 적혈구의 헤모글로빈에 결합하여 신체에 의해 파괴되도록 한다. 스티빈 중독의 대부분의 사례는 아르신 중독을 동반했지만, 동물 연구에 따르면 독성은 동일하다. 노출의 첫 징후는 몇 시간이 지나야 나타날 수 있으며, 두통, 현기증, 메스꺼움이 나타나고, 그 뒤에 용혈성 빈혈 (비결합 빌리루빈의 높은 수치), 혈색소뇨 및 신병증의 증상이 나타난다.

인체에 대해서는 소량으로도 용혈 작용을 나타내며, 간장, 신장 독성이며, 신경 독, 호흡기 독이다. 또한 격렬하게 반응하여 화재, 폭발을 일으키므로 취급에 주의가 필요하다.

음극 재료에 안티몬이 첨가된 납축전지는 충전 시 미량의 스티빈을 발생시키므로 축전지실과 같이 대량의 납축전지를 취급하는 경우에는 환기에 주의할 필요가 있다.

7. 유기 스티빈

유기 화학에서 수소화 안티몬을 모체 화합물로 하고, 일반식이 RR1R2Sb (치환기는 H 또는 유기기)로 표시되는 유도체를 스티빈이라고 부른다.

참조

[1] 서적 CRC Handbook of Chemistry and Physics CRC Press 2018-06-18
[2] 문서 PGCH
[3] 문서 IDLH
[4] 논문 Synthesis of the Hydrides of Germanium, Phosphorus, Arsenic, and Antimony by the Solid-Phase Reaction of the Corresponding Oxide with Lithium Aluminum Hydride
[5] 서적 Inorganic Chemistry Academic Press
[6] 논문 On Stibine https://zenodo.org/r[...]
[7] 논문 Die Reindarstellung des Antimonwasserstoffes https://zenodo.org/r[...]
[8] 논문 Ueber den Antimonwasserstoff und das gelbe Antimon https://zenodo.org/r[...]
[9] 웹사이트 Fiche toxicologique n° 202 : Trihydrure d'antimoine http://www.inrs.fr/d[...] Institut national de recherche et de sécurité (INRS)
[10] 서적 Inorganic Chemistry Academic Press
[11] 논문 Synthesis of the Hydrides of Germanium, Phosphorus, Arsenic, and Antimony by the Solid-Phase Reaction of the Corresponding Oxide with Lithium Aluminum Hydride
[12] 서적 CRC Handbook of Chemistry and Physics https://archive.org/[...] CRC Press 2018-06-18
[13] 문서 PGCH
[14] 문서 IDLH


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