FOSFÁT HLINITÝ (AIP): ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, POUŽITIE, RIZIKÁ - CHÉMIA - 2024

Fosfid hlinitý je anorganická zlúčenina skladajúca sa z atómu hliníka (A je) a atóm fosforu (P). Jeho chemický vzorec je AlP. Je to pevná tmavošedá alebo, ak je veľmi čistá, žltá. Je to mimoriadne toxická zlúčenina pre živé bytosti.

Fosfid hlinitý reaguje s vlhkosťou za vzniku fosfínu alebo fosforovodík PH ₃ , čo je jedovatý plyn. Z tohto dôvodu nesmie AlP prísť do styku s vodou. Silne reaguje s kyselinami a zásaditými roztokmi.

Fosfát hlinitý. همان. Zdroj: Wikimedia Commons.

V minulosti sa používal na odstránenie škodcov, ako je hmyz a hlodavce, na miestach, kde sa skladovali obilné zrná a iné poľnohospodárske výrobky. Kvôli jeho vysokému nebezpečenstvu bol však vo väčšine krajín sveta zakázaný.

V súčasnosti sa jeho užitočnosť v oblasti elektroniky teoreticky skúma pomocou počítačov, ktoré vypočítavajú možnosť získania polovodičových AlP nanotrubičiek, tj extrémne malých elektrónok, ktoré dokážu prenášať elektrinu iba za určitých podmienok.

Fosfát hlinitý je veľmi nebezpečná zlúčenina, preto sa s ním musí manipulovať pomocou bezpečnostných zariadení, ako sú rukavice, okuliare, respirátory a ochranný odev.

štruktúra

Fosfát hlinitý AlP je tvorený spojením atómu hliníka Al a atómu fosforu P. Väzba medzi oboma je kovalentná a trojitá, preto je veľmi silná.

Hliník v AlP má oxidačný stav +3 a fosfor má valenciu -3.

Štruktúra fosfidu hlinitého, kde je možné pozorovať trojitú väzbu medzi atómami hliníka (Al) a fosforu (P). Claudio Pistilli. Zdroj: Wikimedia Commons.

názvoslovie

- Fosfid hlinitý

vlastnosti

Fyzický stav

Tmavo šedá alebo tmavožltá alebo zelená kryštalická tuhá látka. Kubické kryštály.

Molekulová hmotnosť

57,9553 g / mol

Bod topenia

2550 ° C

Hustota

2,40 g / cm ³ pri 25 ° C

rozpustnosť

Rozkladá sa vo vode.

Chemické vlastnosti

Reaguje s vlhkosťou, čím sa získa fosfinovou alebo fosforovodík PH ₃ , ktorý je horľavý a jedovaté zlúčeniny. Fosfín alebo fosfán sa pri kontakte so vzduchom spontánne vznieti, s výnimkou prípadu, ak je prítomný nadbytok vody.

Reakcia fosfidu hlinitého s vodou je nasledovná:

Fosfid hlinitý + voda → Hydroxid hlinitý + fosfín

ALP + 3 H ₂ O → AI (OH) ₃ + PH ₃ ↑

Komerčné prezentácie majú hliníkové uhličitan Al ₂ (CO ₃ ) ₃ , aby sa zabránilo samovznietenia fosfínu, ktorý nastane pri ALP príde do styku s vlhkosťou vo vzduchu.

AlP je stabilný, keď je suchý. Prudko reaguje s kyselinami a zásaditými roztokmi.

Fosforečnan hlinitý AlP sa neroztavuje, nesublimuje ani tepelne nerozkladá pri teplotách až 1000 ° C. Aj pri tejto teplote je jeho tlak pary veľmi nízky, to znamená, že sa pri tejto teplote neodparuje.

Pri zahrievaní do rozkladu sa uvoľňujú toxické oxidy fosforu. Pri styku s kovmi, môže sa vyvíjajú horľavé plyny vodíka H ₂ .

Ďalšie vlastnosti

Ak je čistý, má žltkasté sfarbenie, keď je zmiešaný so zvyškami z reakčnej zmesi, predstavuje sivú až čiernu farbu.

Jeho nízka prchavosť vylučuje, že má akýkoľvek zápach, takže cesnaková vôňa, ktorú niekedy emituje, je spôsobená fosfínom PH _3, ktorý sa vytvára v prítomnosti vlhkosti.

získanie

Fosfát hlinitý sa môže získať zahrievaním zmesi práškového hliníka (Al) a červeného fosforu (P).

Vzhľadom na svoju afinitu fosforu (P) pre kyslík (O ₂ ), a že z hliníka (Al) pre kyslík a dusík (N ₂ ), musí sa reakcia uskutočňuje v atmosfére bez týchto plynov, ako je napríklad atmosféra atóm vodíka (H ₂ ), alebo zemný plyn.

Reakcia sa začne rýchlym zahrievaním zóny zmesi až do začatia reakcie, ktorá je exotermická (počas reakcie sa vytvára teplo). Od tejto chvíle reakcia prebieha rýchlo.

Hliník + fosfor → fosfornan hlinitý

4 AI + P ₄ → 4 ALP

aplikácia

Pri odstraňovaní škodcov (prerušené používanie)

Fosforečnan hlinitý sa v minulosti používal ako insekticíd a ako zabijak pre hlodavce. Napriek tomu, že bol zakázaný pre svoju toxicitu, stále sa používa v niektorých častiach sveta.

Používa sa na fumigáciu v uzavretých priestoroch, kde sa nachádzajú spracované alebo nespracované poľnohospodárske potravinové výrobky (napríklad obilniny), krmivo pre zvieratá a nepotravinárske výrobky.

Cieľom je ovládať hmyz a hlodavce, ktoré napádajú uložené predmety, či už sú jedlé alebo nie.

Umožňuje kontrolovať hlodavce a hmyz v iných ako domácich, poľnohospodárskych alebo nepoľnohospodárskych oblastiach, postrekovať vonku alebo v ich nory a hniezda, aby sa zabránilo prenosu určitých chorôb.

Potkany a myši sú škodcami, ktorí napádajú miesta na skladovanie obilnín. Pred niekoľkými rokmi sa bojovalo s fosfidom hlinitým. Autor: Andreas N. Zdroj: Pixabay.

Hlodavce sa kontrolovali umiestnením fosforu hlinitého do nory. Autor: Foto-Rabe. Zdroj: Pixabay.

Jeho forma použitia spočíva v vystavení AlP vzduchu alebo vlhkosti, pretože _{sa uvoľňuje} fosfín alebo fosfán PH3 _, čo spôsobuje poškodenie mnohých orgánov škodcu, ktorý sa má eliminovať.

Hmyz bol tiež usmrtený pomocou AlP fosfidu hlinitého. Autor: Michael Podger. Zdroj: Unsplash.

V iných aplikáciách

Fosfid hlinitý ALP sa používa ako zdroj fosfinového alebo fosfán PH ₃ a je používaný v polovodičovom výskumu.

Fosfán alebo fosfín PH ₃ , zlúčenina, ktorá sa vytvára, keď fosforečnan hlinitý AlP príde do kontaktu s vodou. NEUROtiker. Zdroj: Wikimedia Commons.

Teoretické skúmanie AlP nanotrubíc

Boli vykonané teoretické štúdie týkajúce sa tvorby nanorúrok AlP fosforečnanu hlinitého. Nanotrubice sú veľmi malé a veľmi tenké valce, ktoré sú viditeľné iba pomocou elektrónového mikroskopu.

AlP nanotrubice s bórom

Teoretické štúdie uskutočňované pomocou výpočtových výpočtov ukazujú, že nečistoty, ktoré by sa mohli pridať do AlP nanotrubíc, by mohli zmeniť ich teoretické vlastnosti.

Napríklad sa odhaduje, že pridanie atómov bóru (B) k AlP nanotrubiciam by ich mohlo zmeniť na polovodiče typu p. Polovodič je materiál, ktorý sa správa ako vodič elektriny alebo ako izolátor v závislosti od elektrického poľa, ktorému je vystavený.

A polovodič typu p je, keď sú do materiálu pridané nečistoty, v tomto prípade je AlP východiskovým materiálom a atómy bóru by boli nečistoty. Polovodiče sú užitočné pre elektronické aplikácie.

AlP nanotrubice so zmenenou štruktúrou

Niektorí vedci vykonali výpočty, aby určili účinok zmeny štruktúry kryštálovej mriežky AlP nanotrubíc z hexagonálneho na osemstenný.

Zistili, že manipulácia štruktúry kryštálovej mriežky by sa mohla použiť na úpravu vodivosti a reaktivity AlP nanotrubíc a ich navrhnutie tak, aby boli užitočné pre aplikácie elektroniky a optiky.

riziká

Kontakt s fosfátom hlinitým môže dráždiť pokožku, oči a sliznice. Pri požití alebo vdýchnutí je toxický. Môže sa vstrebávať cez pokožku s toxickými účinkami.

Ak AlP príde do styku s vodou, reaguje a vytvára fosfín alebo fosfán PH _3, ktorý je mimoriadne horľavý, pretože sa pri kontakte so vzduchom vznieti. Preto môže explodovať. Ďalej fosfín spôsobuje smrť ľudí a zvierat.

Pretože fosfid hlinitý je lacným pesticídom, jeho použitie je častou príčinou otravy u ľudí a má vysokú úmrtnosť.

Fosfid hlinitý je mimoriadne nebezpečný. Autor: OpenClipart-Vectors. Zdroj: Pixabay.

Reaguje s vlhkosťou slizníc a s kyselinou chlorovodíkovou chlorovodíkovej v žalúdku, ktoré tvoria vysoko toxický plyn fosfán PH ₃ . Vdýchnutím a požitím sa preto v tele vytvára fosfín so smrteľnými účinkami.

Jeho požitie spôsobuje krvácanie gastrointestinálneho traktu, kardiovaskulárny kolaps, neuropsychiatrické poruchy, zlyhanie dýchacích ciest a obličiek v priebehu niekoľkých hodín.

AlP je veľmi toxický pre všetky suchozemské a vodné živočíchy.

Referencie

1. Americká národná lekárska knižnica. (2019). Fosfát hlinitý. Získané z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Sjögren, B. a kol. (2007). Hliník. Ostatné zlúčeniny hliníka. V Príručke o toxikológii kovov (3. vydanie). Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
3. Gupta, RC a Crissman, JW (2013). Posúdenie bezpečnosti vrátane aktuálnych a vznikajúcich problémov v toxikologickej patológii. Ľudské riziko. V publikácii Haschek and Rousseaux's Handbook of Toxicology Pathology (3. vydanie). Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
4. White, WE a Bushey, AH (1944). Fosfid hlinitý - príprava a zloženie. Journal of The American Chemical Society 1944, 66, 10, 1666-1672. Obnovené z adresy pubs.acs.org.
5. Mirzaei, Maryam a Mirzaei, Mahmoud. (2011). Teoretická štúdia nanotrubíc fosfidu hlinitého dopovaného bórom. Počítačová a teoretická chémia 963 (2011) 294-297. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
6. Takahashi, L. a Takahashi, K. (2018). Vyladenie elektronickej štruktúry nanorúrky z fosforečnanu hlinitého pomocou konfigurácie mriežkovej geometrie. ACS Appl. Nano Mater. 2018, 1, 501-504. Obnovené z adresy pubs.acs.org.
7. Gupta, PK (2016). Toxické účinky pesticídov (agrochemikálie). Fosfid hlinitý. V základoch toxikológie. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.