FOSFOREK GLINU (AIP): STRUKTURA, WŁAŚCIWOŚCI, ZASTOSOWANIA, ZAGROŻENIA - CHEMIA - 2025

Fosforek glinu jest nieorganicznym związkiem składającym się z atomu glinu (A) I atom fosforu (P). Jego wzór chemiczny to AlP. Jest to jednolicie ciemnoszary lub, jeśli jest bardzo czysty, żółty. Jest to niezwykle toksyczny związek dla istot żywych.

Fosforan glinu reaguje z wilgocią, tworząc fosfinę lub fosfan PH ₃ , który jest trującym gazem. Z tego powodu AlP nie może mieć kontaktu z wodą. Silnie reaguje z kwasami i roztworami alkalicznymi.

Fosforek glinu. همان. Źródło: Wikimedia Commons.

W przeszłości był używany do eliminowania szkodników, takich jak owady i gryzonie, w miejscach przechowywania ziarna zbóż i innych produktów rolnych. Jednak ze względu na duże zagrożenie został zakazany w większości krajów świata.

Obecnie teoretycznie badana jest jego przydatność w dziedzinie elektroniki za pomocą komputerów obliczających możliwość otrzymania półprzewodnikowych nanorurek AlP, czyli niezwykle małych rur, które mogą przesyłać energię elektryczną tylko w określonych warunkach.

Fosforek glinu jest bardzo niebezpiecznym związkiem, dlatego należy obchodzić się z nim przy użyciu sprzętu ochronnego, takiego jak rękawice, okulary, respiratory i odzież ochronna.

Struktura

Fosforek glinu AlP powstaje przez połączenie atomu glinu Al i atomu fosforu P. Wiązanie między nimi jest kowalencyjne i potrójne, dlatego jest bardzo silne.

Aluminium w AlP ma stopień utlenienia +3, a fosfor ma wartościowość -3.

Struktura fosforku glinu, w której można zaobserwować potrójne wiązanie między atomami glinu (Al) i fosforu (P). Claudio Pistilli. Źródło: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

- Fosforek glinu

Nieruchomości

Stan fizyczny

Ciemnoszara lub ciemnożółta lub zielona krystaliczna substancja stała. Sześcienne kryształy.

Waga molekularna

57,9553 g / mol

Temperatura topnienia

2550 ºC

Gęstość

2,40 g / cm ³ w temperaturze 25 ° C

Rozpuszczalność

Rozkłada się w wodzie.

Właściwości chemiczne

Reaguje z wilgocią, dając fosfinę lub fosfan PH _3, który jest łatwopalnym i trującym związkiem. Fosfina lub fosforan zapalają się samorzutnie w kontakcie z powietrzem, chyba że występuje nadmiar wody.

Reakcja fosforku glinu z wodą wygląda następująco:

Fosforan glinu + Woda → Wodorotlenek glinu + Fosfina

AlP + 3 H ₂ O → Al (OH) ₃ + PH ₃ ↑

Prezentacje komercyjne zawierają węglan glinu Al ₂ (CO ₃ ) _3, aby zapobiec samozapłonowi fosfiny, który występuje, gdy AlP wchodzi w kontakt z wilgocią zawartą w powietrzu.

AlP jest stabilny po wyschnięciu. Reaguje gwałtownie z kwasami i roztworami alkalicznymi.

Fosforan glinu AlP nie topi się, nie sublimuje ani nie rozkłada termicznie w temperaturach do 1000 ° C. Nawet w tej temperaturze jego prężność par jest bardzo niska, to znaczy nie paruje w tej temperaturze.

Po podgrzaniu w celu rozkładu wydziela toksyczne tlenki fosforu. W kontakcie z metalami może wydzielać palne gazy wodoru H ₂ .

Inne właściwości

Czysty ma żółtawe zabarwienie, zmieszany z pozostałościami reakcji preparatu przyjmuje kolor od szarego do czarnego.

Jego niska lotność wyklucza to, że ma jakikolwiek zapach, więc zapach czosnku, który czasami wydziela, jest spowodowany fosfiną PH _3, która tworzy się w obecności wilgoci.

Otrzymywanie

Fosforan glinu można otrzymać przez ogrzewanie mieszaniny sproszkowanego metalu glinu (Al) i czerwonego elementu luminoforu (P).

Ze względu na powinowactwo fosforu (P) do tlenu (O ₂ ) oraz glinu (Al) do tlenu i azotu (N ₂ ), reakcję należy prowadzić w atmosferze wolnej od tych gazów, takiej jak atmosfera wodór (H ₂ ) lub gaz ziemny.

Reakcję rozpoczyna się od szybkiego podgrzania strefy mieszaniny, aż do rozpoczęcia reakcji, która jest egzotermiczna (podczas reakcji wytwarzane jest ciepło). Od tego momentu reakcja przebiega szybko.

Aluminium + Fosfor → Fosforan glinu

4 Al + P ₄ → 4 AlP

Aplikacje

W eliminacji szkodników (zaprzestanie stosowania)

Fosforek glinu był używany w przeszłości jako środek owadobójczy i zabijający gryzonie. Jednak mimo że został zakazany ze względu na swoją toksyczność, nadal jest używany w niektórych częściach świata.

Służy do fumigacji w zamkniętych przestrzeniach, w których znajdują się przetworzone lub nieprzetworzone produkty rolno-spożywcze (takie jak zboża), pasze dla zwierząt i produkty niespożywcze.

Celem jest kontrola owadów i gryzoni, które atakują przechowywane przedmioty, niezależnie od tego, czy są jadalne, czy nie.

Pozwala zwalczać gryzonie i owady na terenach niezamieszkanych, rolniczych lub nierolniczych, opryskiwać na zewnątrz lub w ich norach i gniazdach, aby zapobiec przenoszeniu przez nie niektórych chorób.

Szczury i myszy to szkodniki atakujące miejsca przechowywania zbóż. Kilka lat temu walczyli z nimi fosforek glinu. Autor: Andreas N. Źródło: Pixabay.

Gryzonie zostały zwalczone przez umieszczenie w ich norach fosforku glinu. Autor: Foto-Rabe. Źródło: Pixabay.

Jego forma użycia polega na wystawieniu AlP na działanie powietrza lub wilgoci, ponieważ _{wydziela się} fosfina lub fosfan PH _3, co powoduje uszkodzenie wielu organów szkodnika, które należy wyeliminować.

Owady zabito także fosforem glinu AlP. Autor: Michael Podger. Źródło: Unsplash.

W innych aplikacjach

Fosforek glinu AlP jest używany jako źródło fosfiny lub fosfanu PH ₃ i jest używany w badaniach półprzewodników.

Fosfan lub fosfina PH ₃ , związek, który powstaje, gdy fosforek glinu AlP wchodzi w kontakt z wodą. NEUROtiker. Źródło: Wikimedia Commons.

Teoretyczne badanie nanorurek AlP

Przeprowadzono badania teoretyczne dotyczące tworzenia nanorurek z fosforku glinu AlP. Nanorurki to bardzo małe i bardzo cienkie cylindry, które można zobaczyć tylko pod mikroskopem elektronowym.

Nanorurki AlP z borem

Badania teoretyczne przeprowadzone za pomocą obliczeń obliczeniowych pokazują, że zanieczyszczenia, które mogłyby zostać dodane do nanorurek AlP, mogą zmienić ich właściwości teoretyczne.

Na przykład szacuje się, że dodanie atomów boru (B) do nanorurek AlP może przekształcić je w półprzewodniki typu p. Półprzewodnik to materiał, który zachowuje się jak przewodnik prądu lub izolator w zależności od pola elektrycznego, któremu jest poddany.

A półprzewodnik typu p występuje, gdy zanieczyszczenia są dodawane do materiału, w tym przypadku AlP jest materiałem wyjściowym, a atomy boru byłyby zanieczyszczeniami. Półprzewodniki są przydatne w zastosowaniach elektronicznych.

Nanorurki AlP o zmienionej strukturze

Niektórzy naukowcy przeprowadzili obliczenia, aby określić wpływ zmiany struktury sieci krystalicznej nanorurek AlP z heksagonalnej na oktaedryczną.

Odkryli, że manipulowanie strukturą sieci krystalicznej można wykorzystać do dostosowania przewodnictwa i reaktywności nanorurek AlP i ​​zaprojektowania ich tak, aby były przydatne w zastosowaniach elektronicznych i optycznych.

Ryzyka

Kontakt z fosforanem glinu może podrażniać skórę, oczy i błony śluzowe. W przypadku połknięcia lub wdychania jest toksyczny. Może być wchłaniany przez skórę z efektem toksycznym.

Jeśli AlP wejdzie w kontakt z wodą, reaguje i tworzy fosfinę lub fosfan PH _3, który jest wyjątkowo łatwopalny, ponieważ zapala się w kontakcie z powietrzem. Dlatego może eksplodować. Ponadto fosfina powoduje śmierć ludzi i zwierząt.

Ponieważ fosforek glinu jest niedrogim pestycydem, jego stosowanie jest częstą przyczyną zatruć ludzi i powoduje wysoką śmiertelność.

Fosforan glinu jest niezwykle niebezpieczny. Autor: OpenClipart -ectors. Źródło: Pixabay.

Reaguje z wilgocią błon śluzowych i kwasem solnym HCl w żołądku tworząc bardzo toksyczny gaz fosforanowy PH ₃ . Dlatego przy wdychaniu i spożyciu w organizmie tworzy się fosfina, która ma śmiertelne skutki.

Jego połknięcie w ciągu kilku godzin powoduje krwawienie z przewodu pokarmowego, zapaść sercowo-naczyniową, zaburzenia neuropsychiatryczne, niewydolność oddechową i nerek.

AlP jest bardzo toksyczny dla wszystkich zwierząt lądowych i wodnych.

Bibliografia

1. Amerykańska Narodowa Biblioteka Medyczna. (2019). Fosforek glinu. Odzyskany z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Sjögren, B. i in. (2007). Aluminium. Inne związki glinu. W Handbook on the Toxicology of Metals (wydanie trzecie). Odzyskany z sciencedirect.com.
3. Gupta, RC i Crissman, JW (2013). Ocena bezpieczeństwa, w tym obecne i pojawiające się problemy w patologii toksykologicznej. Ryzyko ludzkie. W Handbook of Toxicology Pathology Hascheka i Rousseaux (wydanie trzecie). Odzyskany z sciencedirect.com.
4. White, WE i Bushey, AH (1944). Fosforan glinu - przygotowanie i skład. Journal of The American Chemical Society 1944, 66, 10, 1666-1672. Odzyskany z pubs.acs.org.
5. Mirzaei, Maryam i Mirzaei, Mahmoud. (2011). Teoretyczne badanie nanorurek z fosforku glinu domieszkowanych borem. Chemia obliczeniowa i teoretyczna 963 (2011) 294-297. Odzyskany z sciencedirect.com.
6. Takahashi, L. i Takahashi, K. (2018). Dostrajanie struktury elektronowej nanorurki z fosforku glinu poprzez konfigurację geometrii kraty. ACS Appl. Nano Mater. 2018, 1, 501-504. Odzyskany z pubs.acs.org.
7. Gupta, PK (2016). Toksyczne działanie pestycydów (agrochemikaliów). Fosforan glinu. W Podstawach toksykologii. Odzyskany z sciencedirect.com.