ФОСФІД АЛЮМІНІЮ (АІП): СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ВИКОРИСТАННЯ, РИЗИКИ - ХІМІЯ - 2025

Фосфід алюмінію являє собою неорганічну сполуку , що складається з атома алюмінію (А) , і атом фосфору (Р). Його хімічна формула - AlP. Це твердий темно-сірий або, якщо дуже чистий, жовтий. Це надзвичайно токсична сполука для живих істот.

Фосфід алюмінію реагує з вологою, утворюючи фосфін або фосфан PH ₃ , який є отруйним газом. З цієї причини AlP не повинен контактувати з водою. Сильно реагує з кислотами та лужними розчинами.

Фосфід алюмінію. همان. Джерело: Wikimedia Commons.

У минулому його застосовували для усунення шкідників, таких як комахи та гризуни, в місцях зберігання зернових та інших сільськогосподарських продуктів. Однак через високу небезпеку він був заборонений у більшості країн світу.

В даний час його корисність у галузі електроніки теоретично досліджується за допомогою комп'ютерів, які обчислюють можливість отримання напівпровідникових нанотрубок AlP, тобто надзвичайно малих трубок, які можуть передавати електрику лише за певних умов.

Фосфід алюмінію - дуже небезпечна сполука, з ним слід поводитися із засобами безпеки, такими як рукавички, окуляри, респіратори та захисний одяг.

Будова

Фосфід алюмінію AlP утворюється об'єднанням атома алюмінію Al і атома фосфору P. Зв’язок між обома є ковалентним і потрійним, тому він дуже міцний.

Алюміній в AlP має стан окислення +3, а фосфор - валентність -3.

Структура фосфіду алюмінію, де можна спостерігати потрійний зв’язок між атомами алюмінію (Al) та фосфору (P). Клаудіо Пістіллі. Джерело: Wikimedia Commons.

Номенклатура

- Фосфід алюмінію

Властивості

Фізичний стан

Темно-сірий або темно-жовтий або зелений кристалічний твердий матеріал. Кубічні кристали.

Молекулярна маса

57,9553 г / моль

Точка плавлення

2550 ºC

Щільність

2,40 г / см ³ при 25 ° С

Розчинність

Розкладається у воді.

Хімічні властивості

Реагує з вологою, отримуючи фосфін або фосфан PH _3, який є горючим і отруйним з'єднанням. Фосфін або фосфан мимовільно запалюються при контакті з повітрям, за винятком надлишку води.

Реакція фосфіду алюмінію з водою полягає в наступному:

Фосфід алюмінію + вода → гідроксид алюмінію + фосфін

AlP + 3 H ₂ O → Al (OH) ₃ + PH ₃ ↑

У комерційних презентаціях є карбонат алюмінію Al ₂ (CO ₃ ) ₃ для запобігання самозаплавлення фосфіну, що відбувається при контакті AlP з вологою в повітрі.

AlP стійкий при висиханні. Бурно реагує з кислотами та лужними розчинами.

Фосфід алюмінію AlP не плавиться, не підвищується або термічно не розкладається при температурі до 1000 ° C. Навіть при цій температурі його тиск пари дуже низький, тобто при цій температурі він не випаровується.

При нагріванні до розкладання він виділяє токсичні оксиди фосфору. При контакті з металами він може виділяти горючі водневі гази Н ₂ .

Інші властивості

Коли він чистий, він проявляє жовтувате забарвлення, при змішуванні з залишками реакції препарату він представляє колір від сірого до чорного.

Його низька летючість виключає наявність у нього будь-якого запаху, тому запах часнику, який він іноді випромінює, обумовлений фосфіном PH _3, який утворюється при наявності вологості.

Отримання

Фосфід алюмінію можна отримати нагріванням суміші порошкоподібного металу алюмінію (Al) та червоного фосфорного елемента (P).

Через спорідненість фосфору (P) до кисню (O ₂ ) та алюмінію (Al) до кисню та азоту (N ₂ ) реакцію слід проводити в атмосфері, вільній від цих газів, таких як атмосфера водень (H ₂ ) або природний газ.

Реакцію починають шляхом швидкого нагрівання зони суміші до початку реакції, яка є екзотермічною (під час реакції виробляється тепло). З цього моменту реакція швидко протікає.

Алюміній + Фосфор → Фосфід алюмінію

4 Al + P ₄ → 4 AlP

Програми

У боротьбі зі шкідниками (припинення використання)

Фосфід алюмінію в минулому використовувався як інсектицид і як вбивця гризунів. Однак, хоча його заборонили за токсичність, він все ще використовується в деяких частинах світу.

Застосовується для фумігації в обмежених приміщеннях, де знаходяться оброблені або необроблені сільськогосподарські харчові продукти (наприклад, зернові), корми для тварин та непродовольчі товари.

Метою є контроль над комахами та гризунами, які атакують збережені предмети, будь вони їстівні чи ні.

Це дозволяє контролювати гризунів та комах у неприбуткових, сільськогосподарських чи несільськогосподарських районах, обприскуючи надворі або в їх норах та гніздах, щоб запобігти їх передачі певних захворювань.

Щури та миші - це шкідники, які атакують місця зберігання злаків. Деякі роки тому вони боролися з фосфідом алюмінію. Автор: Андреас Н. Джерело: Pixabay.

Гризунів контролювали, поміщаючи фосфід алюмінію в свої нори. Автор: Foto-Rabe Джерело: Pixabay.

Її форма використання полягає в опроміненні AlP повітрям або вологістю, оскільки виділяється фосфін або фосфан PH _3, який пошкоджує багато органів шкідника, які повинні бути усунені.

Комахи також були вбиті фосфатом алюмінію AlP. Автор: Майкл Подгер. Джерело: Unsplash.

В інших додатках

Фосфід алюмінію AlP використовується як джерело фосфіну або фосфану PH ₃ і використовується в напівпровідникових дослідженнях.

Фосфан або фосфін PH ₃ - сполука, яка утворюється при контакті фосфіду алюмінію з AlP з водою. NEUROtiker. Джерело: Wikimedia Commons.

Теоретичне дослідження нанотрубок AlP

Проведено теоретичні дослідження щодо утворення нанотрубок фосфіду алюмінію фосфіду алюмінію. Нанотрубки - це дуже маленькі і дуже тонкі циліндри, які можна побачити лише за допомогою електронного мікроскопа.

Нанотрубки AlP з бором

Теоретичні дослідження, проведені за допомогою обчислювальних розрахунків, показують, що домішки, які можна було б додати до нанотрубок AlP, могли змінити теоретичні властивості цих.

Наприклад, підраховано, що додавання атомів бору (В) до нанотрубок AlP може перетворити їх у напівпровідники типу p. Напівпровідник - це матеріал, який поводиться як провідник електрики або як ізолятор залежно від електричного поля, якому він піддається.

І напівпровідником типу p є те, коли до матеріалу додаються домішки, в цьому випадку AlP є вихідним матеріалом, а атоми бору були б домішками. Напівпровідники корисні для електроніки.

Нанотрубки AlP зі зміненою структурою

Деякі вчені провели розрахунки для визначення ефекту зміни структури кристалічної решітки нанотрубок AlP з шестикутної на октаедричну.

Вони виявили, що маніпуляція структурою кристалічної решітки може бути використана для регулювання провідності та реакційної здатності нанотрубок AlP та проектування їх як корисних для електроніки та оптики.

Ризики

Контакт з фосфідом алюмінію може подразнювати шкіру, очі та слизові оболонки. При ковтанні або вдиханні це токсично. Може поглинатися через шкіру з токсичною дією.

Якщо контакт AlP контактує з водою, він реагує і утворює фосфін або фосфан PH _3, який надзвичайно горючий, оскільки він запалюється при контакті з повітрям. Отже, він може вибухнути. Крім того, фосфін спричиняє загибель людей і тварин.

Оскільки фосфід алюмінію є недорогим пестицидом, його вживання є частою причиною отруєнь у людей і несе високий рівень смертності.

Фосфід алюмінію надзвичайно небезпечний. Автор: OpenClipart-Vectors. Джерело: Pixabay.

Він реагує з вологістю слизових оболонок і з соляною кислотою HCl у шлунку, утворюючи дуже токсичний газ фосфану PH ₃ . Тому при вдиханні та прийомі всередину в організмі утворюється фосфін із смертельним наслідком.

Його прийом всередину викликає кровотечу шлунково-кишкового тракту, серцево-судинний колапс, нервово-психічні розлади, дихальну та ниркову недостатність протягом декількох годин.

АльП дуже токсичний для всіх наземних і водних тварин.

Список літератури

1. Національна медична бібліотека США. (2019). Фосфід алюмінію. Відновлено з pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Sjögren, B. та ін. (2007). Алюміній. Інші сполуки алюмінію У посібнику з токсикології металів (третє видання). Відновлено з sciencedirect.com.
3. Gupta, RC та Crissman, JW (2013). Оцінка безпеки, включаючи поточні та виникаючі проблеми в токсикологічній патології. Ризик для людини. У посібнику з токсикологічної патології Хашека та Руссо (Третє видання). Відновлено з sciencedirect.com.
4. Білий, МИ та Бушей, АН (1944). Фосфід алюмінію - одержання та склад. Журнал Американського хімічного товариства 1944, 66, 10, 1666-1672. Відновлено з pubs.acs.org.
5. Мірзай, Маріам і Мірзай, Махмуд. (2011 р.). Теоретичне дослідження нанотрубок фосфіду алюмінію, легованих бором. Обчислювальна та теоретична хімія 963 (2011) 294-297. Відновлено з sciencedirect.com.
6. Такахасі, Л. та Такахасі, К. (2018). Налаштування електронної структури нанотрубки фосфіду алюмінію через конфігурацію геометрії решітки. Додаток ACS Нано Матер. 2018, 1, 501-504. Відновлено з pubs.acs.org.
7. Гупта, ПК (2016). Токсична дія пестицидів (агрохімікатів). Фосфід алюмінію. Основи токсикології. Відновлено з sciencedirect.com.