Зарин

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Зарин
Sarin Structural Formulae V.1.svg
Оптичні ізомери зарину
Назва за IUPAC (RS)-пропан-2-ілметилфосфонофлуоридат
Інші назви 2-флуорометилфосфорилоксипропан, ізопропілметилфторфосфонат
Ідентифікатори
Номер CAS 107-44-8
PubChem 7871
SMILES
InChI
Властивості
Молекулярна формула C4H10FO2P
Молярна маса 140,093 г/моль
Зовнішній вигляд безбарвна рідина без смаку
Запах без запаху
Густина 1,102 г/см³
Тпл -57 °C
Ткип 147 °C
Розчинність (вода) гідролізується
Показник заломлення (nD) 1,3790
В'язкість 1,82 сП (20 °C)
Небезпеки
ЛД50 24 мг/кг (шкіра)
Класифікація ЄС Extremely Toxic (T+), Corrosive (C)
NFPA 704
NFPA 704.svg
1
4
0
Якщо не зазначено інше, дані приведені для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Зари́н — органічна сполука, ізопропіловий етер метилфлуорофосфонової кислоти CH3P(O)(F)OCH(CH3)2. За звичайних умов є безбарвною рідиною без смаку і запаху, надзвичайно токсичною. У військових цілях застосовується як бойова отруйна речовина нервово-паралітичної дії.

Має військові позначення: GB (США), трилон 46, T46, трилон 144, T144 (Німеччина). На боєприпасах кодується трьома зеленими кільцями.

Історія[ред.ред. код]

Вперше речовину GB синтезували у 1939 році в лабораторії німецького хіміка Герхарда Шрадера під шифром «зарин». Цю назву пов'язують із комбінацією перших літер у прізвищах співробітників IG Farbenindustrie Г. Шрадера, О. Амброса та управління озброєнь Сухопутних військ Ф. Ріттера (нім. Schrader, Ambros, Ritter).

Фізичні властивості[ред.ред. код]

Зарин є безбарвною, прозорою рідиною без запаху і смаку. Він змішується з водою і органічними розчинниками в усіх співвідношеннях. При нагріванні до температури кипіння частково розкладається, тому його переганяють у вакуумі. Є більш стійким до короткочасного підвищенням температур, аніж табун.

Газуватий і рідкий зарин легко сорбується пористими матеріалами (деревиною, бетоном, цеглою, тканиною), вбирається пофарбованими поверхнями і гумою.

Леткість зарину складає: 4100 мг/м³ (0 °C), 16091 мг/м³ (20 °C), 22000 мг/м³ (25 °C), 29800 мг/м³ (30 °C).

Отримання[ред.ред. код]

Методи синтезу зарину відрізняються в залежності від використовуваної фосфоровмісної сировини. Так, використовується дихлороангідрид, дифлуороангідрид метилфосфонової кислоти та їхня суміш, а також диізопропіловий етер метилфосфонової кислоти. Усі наведені сполуки можна отримати з хлориду фосфору(III).

Для синтезу дихлороангідриду метилфосфонової кислоти в якості проміжних речовин отримують фосфіти (фосфонати). Так, для отримання диметилфосфіту достатньо перемішать хлорид фосфору(III) із безводним метанолом за температури 0—20 °C:

\mathrm{ PCl_3 + 2CH_3OH \xrightarrow{0-20^oC} \ (CH_3O)_2POH + CH_3Cl + 2HCl }

Отриманий диметилфосфіт під дією агентів хлорування (SOCl2, COCl2, PCl5) переводять у дихлороангідрид метилфосфонової кислоти, а далі, після обробки безводним фтороводнем, — у дифлуороангідрид (утворюється еквімолярна суміш хлоро- і флуоропохідної):

Synthesis Sarin 2a.svg

Відомий також синтез дихлороангідриду без стадії утворення фосфонатів — взаємодія трихлориду фосфору із хлорометаном і хлоридом алюмінію в органічному розчиннику. Утворену комплексну сполуку розкладають при дії охолодженої води, а краще концентрованої хлоридної кислоти при -30 °C і виділяють з розчину дихлороангідрид:

\mathrm{ PCL_3 + CH_3Cl + AlCl_3 \longrightarrow [CH_3PCl_3]^+[AlCl_4]^-}
\mathrm{ [CH_3PCl_3]^+[AlCl_4]^- + 4H_2O \longrightarrow CH_3P(O)Cl_2 + Al(OH)_3 + 5HCl}

Даний спосіб ліг в основу реакції Кіннера — Перрена і став підґрунтям для синтезу багатьох фосфороорганічних сполук.

Для отримання зарину проводять взємодію дифлуорангідриду з ізопропанолом. Наявний у реакційній суміші дихлороангідрид так само реагує із утворенням зарину. Вихід кінцевого продукту складає близько 85%:

Synthesis Sarin 2b.svg

Хімічні властивості[ред.ред. код]

Зарин гідролізується із утворенням ізопропілового етеру метилфосфонової кислоти та фтороводню:

\mathrm{ CH_3P(O)(F)OCH(CH_3)_2 + H_2O \leftrightarrow CH_3P(O)(OH)OCH(CH_3)_2 + HF}

Швидкість гідролізу залежить від pH середовища. Так, за pH 1,8 період напівгідролізу складає 7,5 годин, 5 годин за pH 9. При концентрації розчину менше 14 мг/л період півгідролізу складає 54 години. При температурах, вищих за 25 °C, гідроліз здатен самопришвидшується через каталітичну дію його продуктів. Це пояснюється дисоціацією ізопропілового етеру, отриманого в ході гідролізу, із утворенням іонів H+, котрі можуть утворювати водневі зв'язки з атомами флуору, послаблюючи їхню взаємодію із атомом фосфору та сприяючи розриву зв'язку F-P із подальшим гідролізом. Додавання до розчину зарину будь-яких кислот веде до збільшення швидкості гідролізу.

Розчини лугів впливають на хід гідролізу ще більше, ніж кислоти, оскільки гідроксид-іон має більшу нуклеофільність порівняно із недисоційованою молекулою води:

\mathrm{ NaOH \leftrightarrow Na^+ + OH^-}
\mathrm{ CH_3P(O)(F)OCH(CH_3)_2 + OH^- \longrightarrow CH_3P(O)(OH)OCH(CH_3)_2 + F^-}
\mathrm{ Na^+ + F^- \longrightarrow NaF}
\mathrm{ CH_3P(O)(OH)OCH(CH_3)_2 + NaOH \leftrightarrow CH_3P(O)(ONa)OCH(CH_3)_2 + H_2O}

Таким чином розчини кислот і лугів можна застосовувати для нейтралізації зарину.

Водні розчини аміаку та амінів діють на зарин майже аналогічно до лугів. Феноляти і алкоголяти дегазують зарин дуже легко (навіть у сухому стані).

При нагріванні зарину вище 100 °C він починає розкладатися і поблизу точки кипіння розкладається майже повністю. Основними продуктами, що утворюються внаслідок піролізу, є пропен та флуороангдрид метилфосфонової кислоти. В залежності від умов проведення піролізу можуть також утворюватися 2-флуоропропан, олігомер метилфосфонового ангідриду CH3PO(O) та деякі продукти подальшого розпаду.

Токсичність[ред.ред. код]

Використання піддослідного кролика для визначення витоків зарину

Зарин є у 4—5 разів отруйнішим за табун. Отруєнням може бути спричинене вдиханням пари, проникненням крізь шкіру (особливо через поранення). Зарин легко проникає до організму крізь слизову оболонку очей та дихальних шляхів. Також він легко поглинається предметами довкілля, цеглою, тканиною і в подальшому може викликати отруєння. Це збільшує ризик отруєння людей, що залишили зону ураження, але не позбулися забрудненого зарином одягу, особистих речей тощо. За сприятливих погодних умов зарин може перебувати у місцевості у вигляді рідини до 5 діб, його пара є ефективною протягом 20 годин. У зимовий час стійкість зарин зменшується до двох діб.

За концентрацій 0,0002—0,002 мг/л та при його дії протягом 2 хвилин наступає легке отруєння, яке, тим не менш, веде до втрати працездатності на 4—5 діб і супроводжується звуженням зіниць, пітливість, утрудненим диханням, збільшенням, слиновиділення. Дії зарину такої ж концентрації протягом 15 хвилин може стати летальною. Важкі отруєння трапляються за концентрацій 0,005—0,01 мг/л і дії протягом 5 хвилин, вони викликають міоз, судоми м'язів, запаморочення голови, підвищене слиновиділення, а також можуть призвести до смерті. При дії протягом 2—5 хвилин зарину із концентрацією 0,02—0,05 мг/л людина помирає від зупинки серця вже за 15—20 хвилин.

Захист[ред.ред. код]

Ефективним захистом від зарину є фільтрувальний протигаз. Для уникнення сорбції зарину на одязі необхідно використовувати захисні костюми. При потраплянні зарину на шкіру або одяг слід якомога швидше нейтралізувати його, використовуючи індивідуальні протихімічні пакети.

У випадку появи симптомів отруєння зарином необхідно одразу ввести підшкірно вбо внутрішньом'язово розчини атропіну, афіну чи будаксиму. Введений не пізніше, ніж за 10 хвилин після ураження, засіб здатен нейтралізувати летальну дозу. За необхідності можна провести штучне дихання.

Для знезараження предметів, приміщень та одягу придатними є водні розчини лугів, аміаку, пероксиду водню, а також розчин гідроксиламіну у слабколужному середовищі.

Див. також[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]

Джерела[ред.ред. код]

  • Hoenig S. L. Compendium of Chemical Warfare Agents. — New York: Springer, 2007. — 222 p. — ISBN 0-387-34626-0. (англ.)
  • CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide. — 86th. — Boca Raton (FL): CRC Press, 2005. — 2656 p. — ISBN 0-8493-0486-5. (англ.)
  • Александров В., Емельянов В. Отравляющие вещества. — 2-е изд, переработанное и доп. — М.: Военное издательство, 1990. — 272 с. (рос.)
  • Франке З. Химия отравляющих веществ. — М.: Химия, 1973. — Т. 1. — 440 с. (рос.)