2) цинка
3) хлорида кальция
4) нитрата серебра
Правильный ответ — атомарный (так называемый активный, или в момент выделения ) водород. В аппарате Марша соединения мышьяка восстанавливаются до арсина — летучего гидрида мышьяка AsH3, в котором мышьяк находится в степени окисления −3. Этот этап имеет принципиальное значение: образование летучего арсина позволяет отделить мышьяк от нелетучих компонентов исследуемого материала и направить продукт реакции в нагреваемую часть прибора.
Атомарный водород образуется in situ при взаимодействии цинка с кислотой; цинк является источником электронов и участвует в генерации активных восстановительных эквивалентов, но непосредственным восстановителем соединений мышьяка в классическом описании метода считается именно атомарный водород. В дальнейшем AsH3 при прохождении через нагретую трубку разлагается с образованием элементарного мышьяка, который осаждается в виде характерного темного или серо-черного мышьякового зеркала .
Хлорид кальция и нитрат серебра не обеспечивают восстановление мышьяка до арсина. Нитрат серебра может использоваться в других аналитических реакциях, а хлорид кальция — как осушитель, однако ни один из них не является активным восстановительным фактором реакции Марша. Диагностическая ценность метода повышается при наличии контрольного опыта и проведении дифференциальных проб, поскольку сходный летучий гидрид способен образовывать сурьма.
| Этап или фактор | Химическая сущность | Практическое значение |
|---|---|---|
| Кислая среда и цинк | Генерация активного водорода на поверхности цинка при его взаимодействии с кислотой | Создание условий для восстановления соединений мышьяка |
| Восстановление мышьяка | Соединения As(III) и As(V) последовательно восстанавливаются до AsH3 | Образование летучего арсина — ключевой аналитический этап |
| Роль цинка | Источник электронов и субстрат для образования водорода; не является конечным продуктом восстановления мышьяка | Объясняет, почему в правильном ответе указывается атомарный водород, а не цинк |
| Нагревание арсина | 2AsH3 → 2As + 3H2 | Формирование элементарного мышьякового зеркала в нагретой трубке |
| Признак мышьяка | Темный налет элементарного мышьяка на холодной части трубки | Подтверждает перенос мышьяка в составе летучего соединения |
| Дифференциация от сурьмы | Сурьма также образует летучий стибин SbH3 и металлический налет | Требуются дополнительные химические пробы, включая оценку растворимости зеркала; мышьяковый налет обычно растворяется в гипохлорите |
| Контроль исследования | Холостой опыт с теми же реактивами без исследуемого материала | Исключает загрязнение реактивов и ложноположительный результат |
Метод Марша относится к классическим химико-токсикологическим методам обнаружения мышьяка и имеет преимущественно качественное значение. Арсин чрезвычайно токсичен, поэтому проведение реакции требует герметичного прибора, вытяжной вентиляции и исключения поступления газа в рабочую зону. В современной судебно-химической практике результаты классической реакции целесообразно подтверждать инструментальными методами, например атомно-абсорбционной спектрометрией или масс-спектрометрией с индуктивно связанной плазмой.