ALUMINIJEV FOSFID (AIP): STRUKTURA, LASTNOSTI, UPORABE, TVEGANJA - KEMIJA - 2026

Aluminijev fosfid je anorganska spojina, sestavljena iz aluminijeve atom (A-ji) in atom fosforja (P). Njegova kemijska formula je AlP. Je trdna temno siva ali, če zelo čista, rumena. Je izjemno strupena spojina za živa bitja.

Aluminijev fosfid reagira z vlago in tvori fosfin ali fosfan PH ₃ , ki je strupen plin. Zaradi tega AlP ne sme priti v stik z vodo. Močno reagira s kislinami in alkalnimi raztopinami.

Aluminijev fosfid. همان. Vir: Wikimedia Commons.

V preteklosti so ga uporabljali za odstranjevanje škodljivcev, kot so žuželke in glodalci, v krajih, kjer so bila skladiščena žitna zrna in drugi kmetijski proizvodi. Vendar je bil zaradi velike nevarnosti prepovedan v večini držav sveta.

Trenutno se njegova uporabnost na področju elektronike teoretično preučuje z uporabo računalnikov, ki izračunajo možnost pridobivanja polprevodniških nanocevk AlP, torej izjemno majhnih cevi, ki lahko oddajajo električno energijo le pod določenimi pogoji.

Aluminijev fosfid je zelo nevarna spojina, z njim je treba ravnati z varnostnimi orodji, kot so rokavice, očala, respiratorji in zaščitna oblačila.

Struktura

Aluminijev fosfid AlP nastane z združitvijo aluminijevega atoma Al in atoma fosforja P. Veza med obema je kovalentna in trojna, zato je zelo močna.

Aluminij v AlP ima oksidacijsko stanje +3, fosfor pa valenco -3.

Struktura aluminijevega fosfida, kjer je mogoče opaziti trojno vez med atomi aluminija (Al) in fosforja (P). Claudio Pistilli. Vir: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

- Aluminijev fosfid

Lastnosti

Fizično stanje

Temno siva ali temno rumena ali zelena kristalna trdna snov. Kubični kristali.

Molekularna teža

57.9553 g / mol

Tališče

2550 ºC

Gostota

2,40 g / cm ³ pri 25 ° C

Topnost

Razpade v vodi.

Kemijske lastnosti

Reagira z vlago, da daje fosfin ali fosfan PH _3, ki je vnetljiva in strupena spojina. Fosfin ali fosfan se ob stiku z zrakom spontano vžgeta, razen če je prisotna odvečna voda.

Reakcija aluminijevega fosfida z vodo je naslednja:

Aluminijev fosfid + voda → aluminijev hidroksid + fosfin

AlP + 3 H ₂ O → Al (OH) ₃ + PH ₃ ↑

Komercialne predstavitve vsebujejo aluminijev karbonat Al ₂ (CO ₃ ) _3, ki preprečuje samovžig fosfina, ki pride, ko AlP pride v stik z vlago v zraku.

AlP je stabilen, ko je suh. Burno reagira s kislinami in alkalnimi raztopinami.

Aluminijev fosfid AlP se ne stopi, vzvišeno ali toplotno razpade pri temperaturah do 1000 ° C. Tudi pri tej temperaturi je njegov parni tlak zelo nizek, torej pri tej temperaturi ne izhlapi.

Ko se segreje do razpada, oddaja strupene fosforjeve okside. V stiku s kovinami, lahko oddajajo vnetljive vodikovega plinov H ₂ .

Druge lastnosti

Ko je čista, pokaže rumenkasto obarvanost, ko se pomeša z ostanki reakcijske pripravke, pa obarva barvo od sive do črne.

Njegova nizka hlapnost izključuje kakršen koli vonj, zato vonj po česnu, ki ga včasih oddaja, nastane zaradi fosfina PH _3, ki nastane ob prisotnosti vlage.

Pridobitev

Aluminijev fosfid lahko dobimo s segrevanjem mešanice aluminijaste kovine v prahu (Al) in rdečega fosfornega elementa (P).

Zaradi afinitete fosforja (P) za kisik (O ₂ ) in aluminija (Al) za kisik in dušik (N ₂ ) je treba reakcijo izvesti v atmosferi brez teh plinov, kot je ozračje vodik (H ₂ ) ali zemeljski plin.

Reakcijo začnemo s hitrim segrevanjem cone zmesi, dokler se reakcija ne začne, kar je eksotermično (med reakcijo nastaja toplota). Od tega trenutka se reakcija hitro odvija.

Aluminij + fosfor → Aluminijev fosfid

4 Al + P ₄ → 4 AlP

Prijave

Za odpravljanje škodljivcev (prekinitev uporabe)

Aluminijev fosfid se je v preteklosti uporabljal kot insekticid in kot morilec glodalcev. Kljub temu, da je bila zaradi svoje strupenosti prepovedana, se še vedno uporablja v nekaterih delih sveta.

Uporablja se za zaplinjevanje v zaprtih prostorih, kjer najdemo predelane ali nepredelane kmetijske prehrambene izdelke (na primer žita), krmo za živali in neživila.

Cilj je nadzor nad žuželkami in glodalci, ki napadajo shranjene predmete, ne glede na to, ali so užitni ali ne.

Omogoča zatiranje glodalcev in žuželk na domačih, kmetijskih ali nekmetijskih območjih, škropljenje na prostem ali v njihovih brazdah in gnezdih, da prepreči prenašanje nekaterih bolezni.

Podgane in miši so škodljivci, ki napadajo skladišča žit. Pred leti so se borili z aluminijevim fosfidom. Avtor: Andreas N. Vir: Pixabay.

Glodalce smo nadzirali s postavljanjem aluminijevega fosfida v svoje brazde. Avtor: Foto-Rabe Vir: Pixabay.

Njegova oblika uporabe vključuje izpostavljenost AlP zraku ali vlagi, saj _{se sprošča} fosfin ali fosfan PH _3, ki poškoduje številne organe škodljivca, ki jih je treba odstraniti.

Insekti so bili ubiti tudi z aluminijevim fosfidom AlP. Avtor: Michael Podger. Vir: Unsplash.

V drugih aplikacijah

Aluminijev fosfid AlP se uporablja kot vir fosfina ali fosfana PH ₃ in se uporablja pri polprevodniških raziskavah.

Fosfan ali fosfin PH ₃ , spojina, ki nastane, ko aluminij fosfid AlP pride v stik z vodo. NEUROtiker. Vir: Wikimedia Commons.

Teoretična raziskava nanocevk AlP

Izvedene so teoretične študije o tvorbi nanocevk AlP-fosfida iz aluminija. Nanocevke so zelo majhne in zelo tanke jeklenke, ki jih je vidno le z elektronskim mikroskopom.

AlP nanocevke z borom

Teoretične študije, izvedene z računskimi izračuni, kažejo, da lahko nečistoče, ki bi jih lahko dodali nanocevkam AlP, spremenijo teoretične lastnosti le-teh.

Na primer, ocenjujejo, da bi dodajanje atomov bora (B) nanocevkam AlP lahko spremenilo v polprevodnike p tipa. Polprevodnik je material, ki se ponaša kot prevodnik električne energije ali kot izolator, odvisno od električnega polja, ki mu je podvržen.

Polprevodnik p-tipa je, ko materialu dodamo nečistoče, v tem primeru je AlP začetni material in atomi bora bi bili nečistoče. Polprevodniki so uporabni za uporabo v elektroniki.

AlP nanocevke s spremenjeno strukturo

Nekateri znanstveniki so opravili izračune, da bi ugotovili učinek spreminjanja strukture kristalne rešetke nanocevk AlP iz šesterokotne v oktaedrsko.

Ugotovili so, da lahko manipulacijo s strukturo kristalne rešetke prilagodimo prevodnost in reaktivnost nanocevk AlP in jih oblikujemo tako, da so uporabne za uporabo elektronike in optike.

Tveganja

Stik z aluminijevim fosfidom lahko draži kožo, oči in sluznico. Pri zaužitju ali vdihavanju je strupen. Lahko se absorbira skozi kožo s strupenimi učinki.

Če AlP pride v stik z vodo, reagira in tvori fosfin ali fosfan PH _3, ki je izredno vnetljiv, saj se vname pri stiku z zrakom. Zato lahko eksplodira. Poleg tega fosfin povzroči smrt ljudi in živali.

Ker je aluminijev fosfid poceni pesticid, je njegova uporaba pogost vzrok zastrupitve pri ljudeh in nosi visoko stopnjo umrljivosti.

Aluminijev fosfid je izjemno nevaren. Avtor: OpenClipart-Vectors. Vir: Pixabay.

Reagira z vlažnostjo sluznic in s klorovodikovo kislino HCl v želodcu, tako da tvori zelo strupen plin fosfan PH ₃ . Zato se z vdihavanjem in zaužitjem v telesu tvori fosfin s smrtnimi učinki.

Njegovo zaužitje povzroči krvavitev prebavil, kardiovaskularni kolaps, nevropsihiatrične motnje, odpoved dihal in ledvic v nekaj urah.

AlP je zelo strupen za vse kopenske in vodne živali.

Reference

1. Ameriška nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Aluminijev fosfid. Obnovljeno iz pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Sjögren, B. et al. (2007). Aluminij. Druge aluminijeve spojine. V priročniku o toksikologiji kovin (tretja izdaja). Pridobljeno od sciencedirect.com.
3. Gupta, RC in Crissman, JW (2013). Ocena varnosti, vključno s trenutnimi in nastajajočimi težavami v toksikološki patologiji. Tveganje za človeka. V priročniku za toksikološko patologijo Haschek in Rousseaux (tretja izdaja). Pridobljeno od sciencedirect.com.
4. White, WE in Bushey, AH (1944). Aluminijev fosfid - Priprava in sestava. Časopis The American Chemical Society 1944, 66, 10, 1666-1672. Pridobljeno iz pubs.acs.org.
5. Mirzaei, Maryam in Mirzaei, Mahmoud. (2011). Teoretična študija nanocevk z aluminijevim fosfidom, dopiranih z borom. Računalniška in teoretična kemija 963 (2011) 294-297. Pridobljeno od sciencedirect.com.
6. Takahashi, L. in Takahashi, K. (2018). Uglaševanje elektronske strukture nanocevke iz aluminijevega fosfida s pomočjo konfiguracije rešetkaste geometrije. ACS Appl. Nano Mater 2018, 1, 501–504. Pridobljeno iz pubs.acs.org.
7. Gupta, PK (2016). Toksični učinki pesticidov (agrokemičnih snovi). Aluminijev fosfid. V Osnove toksikologije. Pridobljeno od sciencedirect.com.