Арсениды

АРСЕНИДЫ (от лат. arsenicum-мышьяк), соед. As с более электроположит. элементами. Известны для всех металлов (и полуметаллов), кроме Sb, Bi, Pb и Tl.

А. - кристаллич. высокоплавкие соед. с металлич. блеском, обычно серебристо-белого или светло-серого цвета (иногда желтого или красного). Обладают полупроводниковой, полуметаллич. или металлич. (низшие А.) проводимостью. Нек-рые А. переходных металлов, напр. Cr₂As и Fe₂As, - антиферромагнетики. Высокими точками Нееля отличаются CrAs (823 К), Mn₂As (580 К). MnAs - ферромагнетик. Нек-рые А., напр. MoAs₂, Pd₂As, при Т < 1 К становятся сверхпроводниками.

Щелочные металлы образуют А. типов MAs и M₃As, для Na и К известны NaAs₅ и KAs₂. Из элементов подгруппы 1б Сu образует плавящийся конгруэнтно Cu₃As наряду с др. низшими (напр., Cu₈As, Cu₆As) и высшими (напр., CuAs) А. Элементы II группы образуют А. типа M₃As₂, плавящиеся конгруэнтно, и высшие MAs₂ (М - Be, Cd, Zn), MAs₃ и MAs₄ (М - щел.-зем. металл).

Элементы подгруппы IIIa, кроме Т1, образуют плавящиеся конгруэнтно моноарсениды MAs, кристаллизующиеся в структуре сфалерита. Это-полупроводники с понижающимися от В к In т-рами плавления и уменьшающейся шириной запрещенной зоны. Для В известен также низший арсенид B₆As. Арсениды РЗЭ изучены мало. наиб. характерны для них моноарсениды MAs со структурой типа NaCl, диарсениды MAs₂, а также M₃As₄. наиб. число А. (8) известно для Еu. Для U и Th известны А. типов MAs, M₃As₄ и MAs₂, а также U₂As.

Элементы подгруппы IVa (кроме С и Рb) образуют плавящиеся конгруэнтно MAs. Для Si и Ge также известны MAs₂, для Sn - Sn₃As₄. Для элементов подгруппы Ti характерны соед. M₄As, MAs, MAs₂. Переходные металлы V-VII групп образуют А. состава M₃As, M₂As, M₅As₂, MAs, MAs₂. Для этих элементов характерна тенденция к уменьшению числа образующихся А. при переходе от четвертого периода к пятому и шестому. Число А. уменьшается также при переходе от V к VII группе и снова увеличивается при переходе к подгруппе NL наиб. число А. известно для V (7) и для Ni (8), тогда как для Re и Os - только по одному (Re₃As₇ и OsAs₂).

Существуют двойные арсениды: MM'As (напр., NaCdAs и FeMnAs), MM₂'As₂(CaNi₂As₂ и др.), M^IIM^IVAs₂ (напр., CdGeAs₂) и др. Известны тройные интерметаллич. соед. и соли со сложными анионами, напр. XAs₄ (X = Ge, Si, Zn, Co и др.), способными образовывать цепочечные, слоистые и каркасные структуры. К А. близки соед. с двумя электроотрицат. элементами в молекуле. Это арсенофосфиды MAsP и арсенохалькогениды, в частности арсеносульфиды MAsS. Большинство из них - полупроводники.

А. щелочных металлов гидролизуются водой с выделением AsH₃. Арсениды щел-зем. металлов с водой реагируют медленно, легко - с разб. к-тами. А. тяжелых металлов (d-элементов), как правило, с водой практически не взаимод., реагируют с к-тами и при сплавлении - со щелочами. С увеличением содержания As в молекуле хим. стойкость А. увеличивается. При действии окислителей или при нагр. на воздухе А. окисляются до арсенатов(Ш) или As₂O₃. Высшие А. при нагр. отщепляют часть As.

Известно ок. 25 прир. минералов, относящихся к А.; важнейшие из них - смальтин CoAs₃__x, кобальтин CoAsS, никелин NiAs, лелингит FeAs₂, арсенопирит FeAsS, сперрилит PtAs₂.

А. получают чаще всего сплавлением As с соответствующим металлом в вакууме, инертной атмосфере, под давлением пара As или под слоем флюса, напр. В₉О₃, а также действием пара As на металлы. Для получения мелких кристаллов или пленок используют хим. транспортные р-ции. А. могут быть получены взаимод. AsCl₃ с металлами, AsH₃ с их оксидами, р-рами солей или с металлоорг. соед., сплавлением As с галогенидами металлов, восстановлением арсенантов(V) или арсенатов(Ш) металлов водородом, взаимод. As с р-рами металлов в жидком NH₃ и др.

А. применяют в осн. как полупроводниковые материалы. Св-ва важнейших А. приведены в таблице.

Арсенид алюминия Al As-серые кристаллы с металлич. блеском, решетка кубическая типа сфалерита (а =0,5662нм); неустойчив во влажном воздухе, водой и разб. к-тами разлагается с выделением AsH₃. Полупроводниковый материал для солнечных батарей, компонент твердых р-ров с GaAs и др. соединениями типа A^IIIB^V, используемых в лазерах, фотодиодах и др.

Арсенид никеля NiAs - бронзово-желтые или светло-красные кристаллы с металлич. блеском, решетка гексагональная (а = 0,3963 нм, с = 0,5049 нм, z = 2, пространств. группа Р6₃/mmс); обладает металлич. проводимостью. Перспективен как компонент эвтектич. композиций с GaAs и InAs для приборов, действие к-рых основано на магнито-резистивном эффекте, для детекторов ИК-излучения и др. Перспективные полупроводниковые материалы-Zn₃As₂, Cd₃As₂, CdAs₂, а также А. типа CdSiAs₂. См. также Галлия арсенид, Индия арсенид.

Осн. опасность при работе с А. представляет AsH₃, образующийся при взаимод. А. с влагой воздуха, при их травлении и т. п.

Лит. см. при статьях Мышьяк, Полупроводники. П. И. Федоров.