פוספיד אלומיניום (AIP): מבנה, תכונות, שימושים, סיכונים - כִּימִיָה - 2025

זָרַחַת האלומיניום היא תרכובת אורגנית המורכבת מאטום אלומיניום (של פלוני) לבין אטום זרחן (P). הנוסחה הכימית שלו היא AlP. זה אפור כהה מוצק או, אם טהור מאוד, צהוב. זהו תרכובת רעילה ביותר עבור יצורים חיים.

פוספיד אלומיניום מגיב עם לחות ויוצר פוספין או פוספן PH ₃ , שהם גז רעיל. מסיבה זו אסור ש- AlP לבוא במגע עם מים. מגיב חזק עם חומצות ופתרונות אלקליין.

פוספיד אלומיניום. همان. מקור: Wikimedia Commons.

הוא שימש בעבר בכדי לחסל מזיקים כמו חרקים ומכרסמים במקומות בהם אוחסנו דגני דגנים ומוצרים חקלאיים אחרים. עם זאת, בגלל הסכנה הגבוהה שלו היא נאסרה ברוב מדינות העולם.

נכון לעכשיו, התועלת בתחום האלקטרוניקה נחקרת באופן תיאורטי באמצעות מחשבים המחשבים את האפשרות להשיג צינורות צינורות AlP-מוליכים למחצה, כלומר צינורות קטנים במיוחד שיכולים להעביר חשמל רק בתנאים מסוימים.

פוספיד אלומיניום הוא תרכובת מסוכנת מאוד, יש לטפל בו עם ציוד בטיחות כמו כפפות, משקפיים, הנשמה ובגדי מגן.

מִבְנֶה

הפוספיד האלומיניום AlP נוצר על ידי איחוד אטום אלומיניום Al ואטום זרחן P. הקשר בין שניהם הוא קוולנטי ומשולש, ולכן הוא חזק מאוד.

לאלומיניום ב- AlP יש מצב חמצון של +3 ולזרחן יש ערך של -3.

מבנה של פוספיד אלומיניום בו ניתן לראות את הקשר המשולש בין אטומי אלומיניום (Al) וזרחן (P). קלאודיו פיסטילי. מקור: Wikimedia Commons.

מִנוּחַ

- פוספיד אלומיניום

נכסים

מצב פיזי

אפור כהה או צהוב כהה או ירוק גביש מוצק. גבישים מעוקבים.

משקל מולקולרי

57.9553 גרם / מול

נקודת המסה

2550 מעלות צלזיוס

צְפִיפוּת

2.40 גרם / ס"מ ³ בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס

מְסִיסוּת

זה מתפרק במים.

תכונות כימיות

מגיב עם לחות למתן פוספין או פוספן PH ₃ שהוא תרכובת דליקה ורעילה. פוספין או פוספן מתלקח באופן ספונטני במגע עם אוויר, למעט אם ישנם עודפי מים.

התגובה של פוספיד אלומיניום עם מים היא כדלקמן:

אלומיניום פוספיד + מים → אלומיניום הידרוקסיד + פוספין

AlP + 3 H ₂ O → Al (OH) ₃ + PH ₃ ↑

במצגות המסחריות יש אלומיניום קרבונט Al ₂ (CO ₃ ) ₃ למניעת הכרה אוטומטית של פוספין המתרחשת כאשר AlP בא במגע עם לחות באוויר.

AlP יציב כאשר הוא יבש. מגיב באלימות עם חומצות ופתרונות אלקליין.

אלומיניום פוספיד AlP אינו נמס, נשגב או מתפרק תרמית בטמפרטורות גבוהות עד 1000 מעלות צלזיוס. גם בטמפרטורה זו לחץ האדים שלה נמוך מאוד, כלומר הוא לא מתאדה באותה טמפרטורה.

כשהוא מחומם לפירוק הוא פולט תחמוצות זרחן רעילות. במגע עם מתכות הוא יכול לפלוט גזי מימן דליקים H ₂ .

נכסים אחרים

כאשר הוא טהור הוא מראה על צבע צהבהב, כאשר הוא מעורבב עם שאריות של תגובת ההכנה הוא מציג צבע מאפור לשחור.

התנודתיות הנמוכה שלו אינה מעלה שיש לו ריח כלשהו, ​​ולכן ריח השום שהוא לפעמים פולט נובע מהפוספין PH ₃ שנוצר בנוכחות לחות.

להשיג

ניתן להשיג פוספיד אלומיניום על ידי חימום של תערובת של מתכת אלומיניום אבקה (Al) ואלמנט זרחן אדום (P).

בגלל הזיקה של זרחן (P) לחמצן (O ₂ ) ושל האלומיניום (Al) לחמצן וחנקן (N ₂ ), התגובה חייבת להתבצע באטמוספרה נטולת גזים אלה, כמו אטמוספרה. מימן (H ₂ ) או גז טבעי.

התגובה מתחילה על ידי חימום מהיר של אזור מהתערובת עד שמתחילה התגובה, שהיא אקזוטרית (נוצר חום במהלך התגובה). מאותו הרגע התגובה מתרחשת במהירות.

אלומיניום + זרחן → אלומיניום פוספיד

4 Al + P ₄ → 4 AlP

יישומים

בחיסול מזיקים (שימוש מופסק)

פוספיד אלומיניום שימש בעבר כחומר הדברה וכרוצח מכרסמים. עם זאת, למרות שהוא נאסר בגלל רעילותו, הוא עדיין משמש בחלקים מסוימים של העולם.

הוא משמש לחיטוי בחללים סגורים בהם נמצאים מוצרי מזון חקלאיים מעובדים או לא מעובדים (כמו דגנים), מזון לבעלי חיים ומוצרי מזון שאינם מזון.

המטרה היא לשלוט בחרקים ומכרסמים שתוקפים פריטים מאוחסנים, בין אם הם אכילים ובין אם לא.

הוא מאפשר לשלוט על מכרסמים וחרקים באזורים שאינם ביתיים, חקלאיים או לא חקלאיים, ריסוס בחוץ או במאורותיהם ובקניהם כדי למנוע מהם להעביר מחלות מסוימות.

חולדות ועכברים הם מזיקים התוקפים מקומות אחסון דגני בוקר. לפני כמה שנים נלחמו בזרחן מאלומיניום. מחבר: אנדראס נ. מקור: Pixabay.

המכרסמים נשלטו על ידי הנחת פוספיד אלומיניום במאורותיהם. מחבר: פוטו-רייבה. מקור: Pixabay.

צורת השימוש בו מורכבת מחשיפת AlP לאוויר או לחות, מכיוון שמשוחרר פוספין או פוספן PH _3, מה שפוגע באיברים רבים של המזיק שיש לבטלו.

החרקים נהרגו גם עם זרחן אלומיניום AlP. מחבר: מייקל פודגר. מקור: Unsplash.

ביישומים אחרים

אלפוס פוספיד AlP משמש כמקור לפוספין או פוספן PH ₃ ומשמש במחקר מוליכים למחצה.

פוספן או פוספין PH ₃ , תרכובת שנוצרת כאשר אלומיניום פוספיד AlP בא במגע עם מים. NEUROtiker. מקור: Wikimedia Commons.

חקירה תיאורטית של צינורות AlP

מחקרים תיאורטיים בוצעו על היווצרות צינורות אל-פוספיד אלומיניום. צינורות ננו הם צילינדרים קטנים ודקים מאוד שניתן לראותם רק באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים.

צינורות AlP עם בורון

מחקרים תיאורטיים שבוצעו באמצעות חישובים חישוביים מראים כי הזיהומים שניתן להוסיף לננו-צינורות AlP עשויים לשנות את המאפיינים התיאורטיים של אלה.

לדוגמה, ההערכה היא כי הוספת אטומי בורון (B) ל צינורות AlP עלולה להפוך אותם למוליכים למחצה מסוג p. מוליך למחצה הוא חומר שמתנהג כמוליך חשמל או כמבודד תלוי בשדה החשמלי אליו הוא נתון.

ומוליך למחצה מסוג p הוא כאשר מוסיפים זיהומים לחומר, במקרה זה AlP הוא חומר המוצא ואטומי בורון יהיו הזיהומים. מוליכים למחצה מועילים ליישומי אלקטרוניקה.

צינורות AlP עם מבנה שונה

כמה מדענים ביצעו חישובים כדי לקבוע את ההשפעה של שינוי מבנה הסריג הגבישי של צינורות צינור AlP משושה לאוקטאהדרלה.

הם מצאו שניתן להשתמש במניפולציה של מבנה הסריג הגבישי כדי להתאים את המוליכות והתגובה של צינורות AlP ולעצב אותם כך שיהיו שימושיים ליישומי אלקטרוניקה ואופטיקה.

סיכונים

מגע עם פוספיד אלומיניום עלול לגרות את העור, העיניים והריריות. אם נבלע או נשאף זה רעיל. ניתן להיספג דרך העור עם השפעות רעילות.

אם AlP בא במגע עם מים הוא מגיב ויוצר פוספין או פוספן PH ₃ שהוא דליק ביותר שכן הוא מתלקח במגע עם אוויר. מכאן שהוא יכול להתפוצץ. יתר על כן, פוספין גורם למותם של בני אדם ובעלי חיים.

מכיוון שזרחן אלומיניום הוא חומר הדברה זול, השימוש בו הוא גורם שכיח להרעלה בקרב אנשים ונושא שיעור תמותה גבוה.

פוספיד אלומיניום מסוכן ביותר. מחבר: OpenClipart-Vectors. מקור: Pixabay.

זה מגיב עם הלחות של הריריות ועם חומצה הידרוכלורית HCl בקיבה, ויוצר את הגז הפוספני הרעיל מאוד PH ₃ . לכן על ידי שאיפה ועל ידי בליעה נוצר פוספין בגוף, עם השפעות קטלניות.

בליעתו גורמת לדימום במערכת העיכול, להתמוטטות לב וכלי דם, הפרעות נוירופסיכיאטריות, אי ספיקת נשימה וכליות תוך מספר שעות.

AlP רעיל מאוד לכל בעלי החיים היבשתיים והמים.

הפניות

1. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב. (2019). פוספיד אלומיניום. התאושש מ- pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Sjögren, B. et al. (2007). אֲלוּמִינְיוּם. תרכובות אלומיניום אחרות. בספר יד על טוקסיקולוגיה של מתכות (המהדורה השלישית). התאושש מ- sciencedirect.com.
3. Gupta, RC ו- Crissman, JW (2013). הערכת בטיחות כולל בעיות נוכחיות ומתפתחות במפתולוגיה טוקסיקולוגית. סיכון אנושי. בספרו של חסק ורוסו פתולוגיה טוקסיקולוגית (מהדורה שלישית). התאושש מ- sciencedirect.com.
4. White, WE ו- Bushey, AH (1944). פוספיד אלומיניום - הכנה והרכב. כתב העת של החברה האמריקאית לכימיקלים 1944, 66, 10, 1666-1672. התאושש מ- pubs.acs.org.
5. מירזאיי, מרים ומיריי, מחמוד. (2011). מחקר תיאורטי על צינורות צינורות אלומיניום זרוקים בורון. כימיה חישובית ותיאורטית 963 (2011) 294-297. התאושש מ- sciencedirect.com.
6. טקהאשי, ל. וטקהאשי, ק '(2018). כוונון המבנה האלקטרוני של צינור נוזל אלומיניום באמצעות תצורה של גיאומטריה הסריג. ACS Appl. ננו מטר. 2018, 1, 501-504. התאושש מ- pubs.acs.org.
7. גופטה, PK (2016). השפעות רעילות של חומרי הדברה (אגרוכימיה). פוספיד אלומיניום. ביסודות הטוקסיקולוגיה. התאושש מ- sciencedirect.com.