Zinkarsenid (Zn3As2) – egenskaper, framställning och giftighet
Zinkarsenid är en kemisk förening. Dess kemiska formel är Zn3 As2. Den innehåller zink- och arsenidjoner.
Egenskaper
Zn3As2 är ett grått till silvergrått, fast ämne som i fri form ofta är sprött. Det är ett II–V‑halvledarmaterial med elektroniska egenskaper som gör det intressant för forskning inom materialvetenskap och optoelektronik. Föreningen är generellt olöslig i vatten men kan reagera vid kontakt med syror eller starka oxiderande medel.
Framställning
Zinkarsenid kan framställas genom direkt kombination av grundämnena vid upphettning: man värmer arsenik tillsammans med zink så att ämnena reagerar och bildar Zn3As2. I laboratorier och vid materialforskning förekommer även andra metoder, till exempel kemisk ångtransport, termisk syntes under kontrollerade atmosfäriska förhållanden eller utfällning från lösningar följt av värmebehandling. Val av metod påverkar ofta kristallkvalitet och defektstruktur.
Reaktivitet och kemiska egenskaper
Zinkarsenid reagerar med syror och kan då frigöra mycket giftig arsingas (arsin, AsH3). En förenklad reaktion vid tillsats av saltsyra är exempelvis:
Zn3As2 + 6 HCl → 3 ZnCl2 + 2 AsH3
Oxidering i fuktig miljö kan omvandla arsenid till mer lösliga arsenat‑arter, vilka är miljö- och hälsofarliga.
Giftighet och hälsorisker
Zn3As2 är giftigt på grund av sitt arsenikinnehåll. Alla arsenikföreningar är potentiellt farliga vid inandning, intag eller långvarig hudkontakt. Exponering kan ge akut förgiftning (illamående, kräkningar, mag‑tarm‑besvär, andningssvårigheter) och kronisk exponering kan leda till hudförändringar, lever‑ och njurskador samt ökad cancerrisk.
Hantera med försiktighet
- Använd personlig skyddsutrustning (handskar, skyddsglasögon, laboratorierock) och arbeta i dragskåp för att undvika damm eller gasutveckling.
- Undvik kontakt med syror och andra ämnen som kan bilda arsingas.
- Vid spill: begränsa spridning, undvik dammbildning och samla upp med lämpligt absorberande material under dragskåp. Följ lokala bestämmelser för farligt avfall.
- Vid misstänkt förgiftning: flytta den drabbade till frisk luft, ta av förorenade kläder och kontakta sjukvård omgående; informera om arsenikexponering.
Användning och tillämpningar
Zn3As2 har främst betydelse inom materialforskning som ett exempel på ett II–V‑halvledarmaterial. Det har studerats med avseende på elektroniska och optiska egenskaper, kristallografi och som referensmaterial i experimentella studier. Kommersiella och storskaliga användningsområden är begränsade, dels på grund av arsenikens giftighet.
Analys och identifiering
Vanliga metoder för karakterisering av zinkarsenid inkluderar röntgendiffraktion (XRD) för bestämning av kristallstruktur, elektronmikroskopi (SEM/TEM) kombinerat med energidispersiv röntgenspektrometri (EDS) för elementanalys samt optiska/elektriska mätningar för att bestämma halvledaregenskaper.
Sammanfattningsvis är Zn3As2 ett intressant men giftigt halvledarmaterial. Hantering kräver noggrann riskbedömning och lämpliga säkerhetsrutiner för att minimera exponering och miljöpåverkan.
