АЛУМИНИЕВ ФОСФИД (AIP): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ, РИСКОВЕ - ХИМИЯ - 2025

В алуминиев фосфид е неорганично съединение, състояща се от алуминиев атом (А) и фосфорен атом, (Р). Химическата му формула е AlP. Това е твърдо тъмно сиво или, ако е много чисто, жълто. Това е изключително токсично съединение за живи същества.

Алуминиевият фосфид реагира с влагата и образува фосфин или фосфан PH ₃, който е отровен газ. Поради тази причина, AlP не трябва да влиза в контакт с вода. Реагира силно с киселини и алкални разтвори.

Алуминиев фосфид. همان. Източник: Wikimedia Commons.

В миналото се е използвал за елиминиране на вредители като насекоми и гризачи на места, където се съхранявали зърнени култури и други селскостопански продукти. Въпреки това, поради високата си опасност тя е забранена в повечето страни по света.

В момента неговата полезност в областта на електрониката се изследва теоретично с помощта на компютри, които изчисляват възможността за получаване на полупроводникови нанотръби AlP, тоест изключително малки тръби, които могат да предават електричество само при определени условия.

Алуминиевият фосфид е много опасно съединение, с него трябва да се работи с предпазни средства като ръкавици, очила, респиратори и защитно облекло.

структура

Алуминиевият фосфид AlP се образува от съединението на алуминиев атом Al и фосфорен атом P. Връзката между двете е ковалентна и тройна, следователно е много силна.

Алуминият в AlP има окислително състояние +3, а фосфорът има валентност -3.

Структура на алуминиев фосфид, при която може да се наблюдава тройната връзка между атомите на алуминий (Al) и фосфор (P). Клаудио Пистили. Източник: Wikimedia Commons.

номенклатура

- Алуминиев фосфид

Имоти

Физическо състояние

Тъмно сиво или тъмно жълто или зелено кристално твърдо вещество. Кубични кристали.

Молекулно тегло

57.9553 g / mol

Точка на топене

2550 ºC

плътност

2,40 g / cm ³ при 25 ° C

разтворимост

Разлага се във вода.

Химични свойства

Реагира с влага до получаване фосфин или фосфан PH ₃, който е запалим и отровен съединение. Фосфинът или фосфанът се запалва при контакт с въздуха, освен ако е налице излишна вода.

Реакцията на алуминиевия фосфид с вода е следната:

Алуминиев фосфид + вода → алуминиев хидроксид + фосфин

AlP + 3 H ₂ O → Al (OH) ₃ + PH ₃ ↑

Търговските презентации имат алуминиев карбонат Al ₂ (CO ₃) _{3, за} да се предотврати самозапалването на фосфина, което се случва, когато AlP влиза в контакт с влага във въздуха.

AlP е стабилен, когато е сух. Реагира бурно с киселини и алкални разтвори.

Алуминиевият фосфид AlP не се разтопява, възвишава или термично се разлага при температури до 1000 ° C. Дори при тази температура налягането му на пара е много ниско, тоест не се изпарява при тази температура.

При нагряване до разлагане той отделя токсични фосфорни оксиди. При контакт с метали, може да отделят запалими газове водородни Н ₂.

Други свойства

Когато е чист, той показва жълтеникаво оцветяване, когато е смесен с остатъци от реакцията на препарата, той представлява цвят от сиво до черно.

Ниската му летливост изключва, че има някаква миризма, така че миризмата на чесън, която понякога излъчва, се дължи на фосфина PH _3, който се образува при наличие на влажност.

Получаване

Алуминиевият фосфид може да се получи чрез нагряване на смес от прахообразен алуминиев метал (Al) и червен фосфорен елемент (P).

Поради афинитета на фосфор (P) към кислорода (O ₂) и на алуминия (Al) за кислорода и азота (N ₂), реакцията трябва да се проведе в атмосфера, свободна от тези газове, като атмосфера водород (H ₂) или природен газ.

Реакцията започва с бързо загряване на зона на сместа, докато реакцията започне, което е екзотермично (по време на реакцията се отделя топлина). От този момент реакцията протича бързо.

Алуминий + Фосфор → Алуминиев фосфид

4 Al + P ₄ → 4 AlP

Приложения

При елиминиране на вредители (преустановена употреба)

Алуминиевият фосфид е бил използван в миналото като инсектицид и като убиец на гризачи. Въпреки че е забранен заради токсичността си, той все още се използва в някои части на света.

Използва се за опушване в затворени помещения, където се намират преработени или непреработени селскостопански хранителни продукти (като зърнени култури), храни за животни и нехранителни продукти.

Целта е да се контролират насекоми и гризачи, които нападат съхраняваните предмети, независимо дали са годни за консумация или не.

Той позволява да се контролират гризачи и насекоми в не домашни, селскостопански или неземеделски райони, пръскане на открито или в техните гнезда и гнезда, за да се предотврати предаването на определени заболявания.

Плъхове и мишки са вредители, които нападат местата за съхранение на зърнени култури. Преди няколко години те се биеха с алуминиев фосфид. Автор: Андреас Н. Източник: Pixabay.

Гризачите бяха контролирани чрез поставяне на алуминиев фосфид в техните гнезда. Автор: Foto-Rabe Източник: Pixabay

Неговата форма на използване се състои в излагане на AlP на въздух или влажност, тъй като _{се отделя} фосфин или фосфан PH _3, което поражда увреждане на много органи на вредителя, които трябва да бъдат елиминирани.

Насекомите също бяха убити с AlP алуминиев фосфид. Автор: Майкъл Подгер. Източник: Unsplash.

В други приложения

Алуминиевият фосфид AlP се използва като източник на фосфин или фосфан PH ₃ и се използва в полупроводникови изследвания.

Фосфан или фосфин PH ₃, съединение, което се образува, когато алуминиев фосфид ALP влиза в контакт с вода. NEUROtiker. Източник: Wikimedia Commons.

Теоретично изследване на AlP нанотръби

Проведени са теоретични изследвания върху образуването на алуминиев фосфиден AlP нанотръби. Нанотръбите са много малки и много тънки цилиндри, които могат да се видят само с електронен микроскоп.

AlP нанотръби с бор

Теоретичните изследвания, проведени чрез изчислителни изчисления, показват, че примесите, които биха могли да се добавят към нанотръбите на AlP, могат да променят теоретичните свойства на тях.

Например, изчислено е, че добавянето на бор (В) атоми към AlP нанотръбите може да ги превърне в полупроводници от тип p. Полупроводникът е материал, който се държи като проводник на електричество или като изолатор в зависимост от електрическото поле, на което е подложен.

И полупроводник от тип p е, когато към материала се добавят примеси, в този случай АлП е изходният материал, а боровите атоми биха били примесите. Полупроводниците са полезни за електрониката.

AlP нанотръби с променена структура

Някои учени са извършили изчисления, за да определят ефекта от промяна на структурата на кристалната решетка на нанотръбите от AlP от шестоъгълна към октаедрична.

Те откриха, че манипулирането на структурата на кристалната решетка може да се използва за регулиране на проводимостта и реактивността на AlP нанотръбите и да ги проектират така, че да бъдат полезни за електрониката и оптиката.

Рискове

Контактът с алуминиев фосфид може да раздразни кожата, очите и лигавиците. При поглъщане или вдишване това е токсично. Може да се абсорбира през кожата с токсични ефекти.

Ако AlP влезе в контакт с вода, той реагира и образува фосфин или фосфан PH _3, което е изключително запалимо, тъй като се запалва при контакт с въздух. Следователно може да избухне. Освен това фосфинът причинява смъртта на хора и животни.

Тъй като алуминиевият фосфид е евтин пестицид, употребата му е честа причина за отравяне при хората и носи висока степен на смъртност.

Алуминиевият фосфид е изключително опасен. Автор: OpenClipart-Vectors. Източник: Pixabay

Той реагира с влажността на лигавиците и с киселина HCl солната в стомаха, образуване на силно токсични фосфан газ PH ₃. Следователно, чрез вдишване и поглъщане, фосфинът се образува в тялото, с фатални последици.

Поглъщането му причинява кървене на стомашно-чревния тракт, сърдечно-съдов колапс, невропсихични разстройства, дихателна и бъбречна недостатъчност в рамките на няколко часа.

АлП е много токсичен за всички сухоземни и водни животни.

Препратки

1. Национална медицинска библиотека на САЩ. (2019). Алуминиев фосфид. Възстановени от pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Sjögren, B. et al. (2007 г.). Алуминий. Други алуминиеви съединения. В Наръчник за токсикологията на металите (трето издание). Възстановени от sciencedirect.com.
3. Gupta, RC и Crissman, JW (2013). Оценка на безопасността, включително актуални и възникващи проблеми в токсикологичната патология. Човешки риск. В Наръчника по токсикологична патология на Хашек и Русо (Трето издание). Възстановени от sciencedirect.com.
4. Бял, WE и Bushey, AH (1944). Алуминиев фосфид - Приготвяне и състав. Journal of The American Chemical Society 1944, 66, 10, 1666-1672. Възстановено от pubs.acs.org.
5. Мирзай, Мариам и Мирзай, Махмуд. (2011 г.). Теоретично проучване на легирани с бор алуминиеви фосфидни нанотръби. Изчислителна и теоретична химия 963 (2011) 294-297. Възстановени от sciencedirect.com.
6. Такахаши, Л. и Такахаши, К. (2018). Настройка на електронната структура на нанотръба от алуминиев фосфид чрез конфигуриране на решетъчната геометрия. ACS Appl. Нано Матер. 2018, 1, 501-504. Възстановено от pubs.acs.org.
7. Гупта, ПК (2016). Токсични ефекти на пестициди (агрохимикали). Алуминиев фосфид. В основите на токсикологията. Възстановени от sciencedirect.com.