فوسفيد الألومنيوم (AIP): الهيكل ، الخصائص ، الاستخدامات ، المخاطر - كيمياء - 2025

و فوسفيد الألومنيوم هو مركب غير العضوية التي تتكون من ذرة الألومنيوم (A) وذرة الفوسفور (P). صيغته الكيميائية هي AlP. إنه لون رمادي غامق صلب أو أصفر إذا نقي للغاية إنه مركب شديد السمية للكائنات الحية.

يتفاعل فوسفيد الألومنيوم مع الرطوبة لتكوين الفوسفين أو الفوسفان PH ₃ ، وهو غاز سام. لهذا السبب ، يجب ألا يتلامس AlP مع الماء. يتفاعل بقوة مع الأحماض والمحاليل القلوية.

فوسفيد الألومنيوم. همان. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

تم استخدامه في الماضي للقضاء على الآفات مثل الحشرات والقوارض في الأماكن التي يتم فيها تخزين حبوب الحبوب والمنتجات الزراعية الأخرى. ومع ذلك ، نظرًا لخطورتها العالية ، فقد تم حظرها في معظم دول العالم.

حاليًا ، يتم التحقيق نظريًا في فائدتها في مجال الإلكترونيات باستخدام أجهزة الكمبيوتر التي تحسب إمكانية الحصول على الأنابيب النانوية شبه الموصلة AlP ، أي الأنابيب الصغيرة للغاية التي يمكنها نقل الكهرباء فقط في ظل ظروف معينة.

يعتبر فوسفيد الألومنيوم مركبًا خطيرًا للغاية ويجب التعامل معه بمعدات السلامة مثل القفازات والنظارات وأجهزة التنفس الصناعي والملابس الواقية.

بناء

يتكون فوسفيد الألومنيوم AlP من اتحاد ذرة الألومنيوم Al وذرة الفوسفور P. الرابطة بين كليهما تساهمية وثلاثية ، لذلك فهي قوية جدًا.

الألومنيوم في AlP له حالة أكسدة +3 ، والفوسفور له تكافؤ -3.

هيكل فوسفيد الألومنيوم حيث يمكن ملاحظة الرابطة الثلاثية بين ذرات الألومنيوم (Al) والفوسفور (P). كلاوديو بيستيلي. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

التسمية

- فوسفيد الألومنيوم

الخصائص

الحالة الفيزيائية

رمادي غامق أو أصفر داكن أو صلب بلوري أخضر. بلورات مكعبة.

الوزن الجزيئي الغرامي

57.9553 جم / مول

نقطة الانصهار

2550 درجة مئوية

كثافة

2.40 جم / سم ³ عند 25 درجة مئوية

الذوبان

يتحلل في الماء.

الخواص الكيميائية

يتفاعل مع الرطوبة ليعطي الفوسفين أو الفوسفان PH ₃ وهو مركب سام وقابل للاشتعال. يشتعل الفوسفين أو الفوسفان تلقائيًا عند ملامسته للهواء ، إلا في حالة وجود ماء زائد.

يكون تفاعل فوسفيد الألومنيوم مع الماء كما يلي:

فوسفيد الألومنيوم + ماء ← هيدروكسيد الألومنيوم + فوسفين

AlP + 3 H ₂ O → Al (OH) ₃ + PH ₃ ↑

تحتوي العروض التجارية على كربونات الألومنيوم Al ₂ (CO ₃) ₃ لمنع الاشتعال الذاتي للفوسفين الذي يحدث عندما يتلامس AlP مع الرطوبة في الهواء.

AlP مستقر عندما يجف. يتفاعل بعنف مع الأحماض والمحاليل القلوية.

لا يذوب فوسفيد الألومنيوم AlP أو يتفوق أو يتحلل حرارياً عند درجات حرارة تصل إلى 1000 درجة مئوية. حتى في هذه الدرجة ، يكون ضغط بخارها منخفضًا جدًا ، أي لا يتبخر عند درجة الحرارة هذه.

عند تسخينها للتحلل تنبعث منها أكاسيد الفوسفور السامة. عند ملامستها للمعادن ، يمكن أن تنبعث منها غازات الهيدروجين القابلة للاشتعال H ₂.

خصائص أخرى

عندما يكون نقيًا يظهر لونًا مصفرًا ، عند مزجه مع بقايا تفاعل التحضير فإنه يظهر لونًا من الرمادي إلى الأسود.

تقلبه المنخفض يستبعد أن يكون له أي رائحة ، لذا فإن رائحة الثوم التي ينبعث منها أحيانًا ترجع إلى الفوسفين PH ₃ الذي يتكون في وجود الرطوبة.

الحصول

يمكن الحصول على فوسفيد الألومنيوم عن طريق تسخين خليط من معدن الألمنيوم المسحوق (Al) وعنصر الفوسفور الأحمر (P).

بسبب تقارب الفوسفور (P) للأكسجين (O ₂) والألمنيوم (Al) للأكسجين والنيتروجين (N ₂) ، يجب إجراء التفاعل في جو خالٍ من هذه الغازات ، مثل الغلاف الجوي الهيدروجين (H ₂) أو الغاز الطبيعي.

يبدأ التفاعل بتسخين منطقة من الخليط بسرعة حتى يبدأ التفاعل ، وهو طارد للحرارة (تنتج الحرارة أثناء التفاعل). من تلك اللحظة يستمر رد الفعل بسرعة.

الألومنيوم + الفوسفور ← فوسفيد الألومنيوم

4 Al + P ₄ → 4 AlP

التطبيقات

في القضاء على الآفات (توقف الاستخدام)

تم استخدام فوسفيد الألومنيوم في الماضي كمبيد للحشرات وكقاتل للقوارض. ومع ذلك ، على الرغم من حظره لسميته ، إلا أنه لا يزال يستخدم في بعض أنحاء العالم.

يتم استخدامه للتبخير في الأماكن الضيقة حيث توجد منتجات غذائية زراعية معالجة أو غير مصنعة (مثل الحبوب) وأعلاف الحيوانات والمنتجات غير الغذائية.

الهدف هو السيطرة على الحشرات والقوارض التي تهاجم المواد المخزنة سواء أكانت صالحة للأكل أم لا.

يسمح بمكافحة القوارض والحشرات في المناطق غير المنزلية أو الزراعية أو غير الزراعية ، والرش في الهواء الطلق أو في جحورها وأعشاشها لمنعها من نقل بعض الأمراض.

الجرذان والفئران هي آفات تهاجم أماكن تخزين الحبوب. قبل بضع سنوات تمت مكافحتهم بفوسفيد الألومنيوم. المؤلف: أندرياس ن. المصدر: Pixabay.

تم التحكم في القوارض عن طريق وضع فوسفيد الألومنيوم في جحورها. المؤلف: فوتو راب. المصدر: Pixabay.

يتكون شكل استخدامه من تعريض AlP للهواء أو الرطوبة ، حيث _{يتم إطلاق} الفوسفين أو الفوسفان PH _{3 ،} مما يؤدي إلى تلف العديد من أعضاء الآفات المراد القضاء عليها.

كما تم قتل الحشرات باستخدام فوسفيد الألومنيوم AlP. المؤلف: مايكل بودجر. المصدر: Unsplash.

في تطبيقات أخرى

يستخدم فوسفيد الألومنيوم AlP كمصدر للفوسفين أو الفوسفان PH ₃ ويستخدم في أبحاث أشباه الموصلات.

الفوسفان أو الفوسفين PH ₃ ، وهو مركب يتشكل عندما يتلامس فوسفيد الألومنيوم AlP مع الماء. نيوروتيكير. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

التحقيق النظري للأنابيب النانوية AlP

تم إجراء دراسات نظرية على تكوين الأنابيب النانوية لفوسفيد الألومنيوم AlP. الأنابيب النانوية عبارة عن أسطوانات صغيرة جدًا ورفيعة جدًا لا يمكن رؤيتها إلا بالمجهر الإلكتروني.

الأنابيب النانوية AlP مع البورون

تظهر الدراسات النظرية التي أجريت من خلال الحسابات الحسابية أن الشوائب التي يمكن إضافتها إلى الأنابيب النانوية AlP يمكن أن تغير الخصائص النظرية لهذه.

على سبيل المثال ، يُقدَّر أن إضافة ذرات البورون (B) إلى الأنابيب النانوية AlP يمكن أن يحولها إلى أشباه موصلات من النوع p. أشباه الموصلات هي مادة تتصرف كموصل للكهرباء أو كعازل اعتمادًا على المجال الكهربائي الذي تتعرض له.

وأشباه الموصلات من النوع p هي عندما تُضاف الشوائب إلى المادة ، وفي هذه الحالة تكون AlP هي المادة الأولية وتكون ذرات البورون هي الشوائب. أشباه الموصلات مفيدة للتطبيقات الإلكترونية.

الأنابيب النانوية AlP ذات الهيكل المتغير

أجرى بعض العلماء حسابات لتحديد تأثير تغيير البنية الشبكية البلورية للأنابيب النانوية AlP من الشكل السداسي إلى ثماني السطوح.

وجدوا أنه يمكن استخدام التلاعب في البنية الشبكية البلورية لضبط الموصلية والتفاعلية للأنابيب النانوية AlP وتصميمها لتكون مفيدة لتطبيقات الإلكترونيات والبصريات.

المخاطر

يمكن أن يؤدي التلامس مع فوسفيد الألومنيوم إلى تهيج الجلد والعينين والأغشية المخاطية. إذا تم ابتلاعه أو استنشاقه فهو سام. يمكن امتصاصه من خلال الجلد مع تأثيرات سامة.

إذا تلامس AlP مع الماء فإنه يتفاعل ويشكل الفوسفين أو الفوسفان PH ₃ وهو شديد الاشتعال لأنه يشتعل عند ملامسته للهواء. ومن ثم يمكن أن تنفجر. علاوة على ذلك ، يتسبب الفوسفين في موت البشر والحيوانات.

نظرًا لأن فوسفيد الألومنيوم هو مبيد حشري غير مكلف ، فإن استخدامه هو سبب شائع للتسمم لدى الناس وينتج عنه معدل وفيات مرتفع.

فوسفيد الألومنيوم خطير للغاية. المؤلف: OpenClipart-Vectors. المصدر: Pixabay.

يتفاعل مع رطوبة الأغشية المخاطية ومع حمض الهيدروكلوريك حمض الهيدروكلوريك في المعدة ، مكونًا غاز الفوسفان شديد السمية PH ₃. لذلك ، عن طريق الاستنشاق والابتلاع ، يتشكل الفوسفين داخل الجسم ، مما يؤدي إلى تأثيرات قاتلة.

يسبب ابتلاعه نزيفًا في الجهاز الهضمي ، وانهيارًا للقلب والأوعية الدموية ، واضطرابات عصبية نفسية ، وفشلًا تنفسيًا وفشلًا كلويًا في غضون ساعات قليلة.

AlP شديد السمية لجميع الحيوانات البرية والمائية.

المراجع

1. المكتبة الوطنية الأمريكية للطب. (2019). فوسفيد الألومنيوم. تعافى من pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. سجوجرن ، ب. وآخرون. (2007). الألومنيوم. مركبات الألمنيوم الأخرى. في كتيب عن سموم المعادن (الطبعة الثالثة). تعافى من sciencedirect.com.
3. جوبتا ، آر سي وكريسمان ، جي دبليو (2013). تقييم السلامة بما في ذلك القضايا الحالية والناشئة في علم أمراض السموم. المخاطر البشرية. في كتيب Haschek and Rousseaux لعلم أمراض السموم (الطبعة الثالثة). تعافى من sciencedirect.com.
4. وايت ، WE و Bushey ، AH (1944). فوسفيد الألومنيوم - التحضير والتركيب. مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 1944 ، 66 ، 10 ، 1666-1672. تعافى من pubs.acs.org.
5. مرزعي ، مريم ، مرزعي ، محمود. (2011). دراسة نظرية للأنابيب النانوية لفوسفيد الألومنيوم المشبع بالبورون. الكيمياء الحسابية والنظرية 963 (2011) 294-297. تعافى من sciencedirect.com.
6. تاكاهاشي ، إل وتاكاهاشي ، ك. (2018). ضبط الهيكل الإلكتروني لأنابيب نانوية من فوسفيد الألومنيوم من خلال تكوين الهندسة الشبكية. تطبيق ACS. نانو ماتر. 2018 ، 1 ، 501-504. تعافى من pubs.acs.org.
7. جوبتا ، بي كيه (2016). التأثيرات السامة لمبيدات الآفات (الكيماويات الزراعية). فوسفيد الألومنيوم. في أساسيات علم السموم. تعافى من sciencedirect.com.