อลูมิเนียมฟอสไฟด์ (AIP): โครงสร้างคุณสมบัติการใช้งานความเสี่ยง - เคมี - 2026

อลูมิเนียมฟอสเป็นสารอนินทรีประกอบด้วยอะตอมอลูมิเนียม (A) และอะตอมฟอสฟอรัส (P) สูตรทางเคมีคือ AlP เป็นสีเทาเข้มทึบหรือสีเหลืองถ้าบริสุทธิ์มาก เป็นสารประกอบที่มีพิษร้ายแรงต่อสิ่งมีชีวิต

อลูมิเนียมฟอสไฟด์ทำปฏิกิริยากับความชื้นกลายเป็นฟอสฟีนหรือฟอสเฟน PH ₃ซึ่งเป็นก๊าซพิษ ด้วยเหตุนี้ AlP จึงต้องไม่สัมผัสกับน้ำ ทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับกรดและสารละลายด่าง

อลูมิเนียมฟอสไฟด์. همان ที่มา: Wikimedia Commons

ในอดีตเคยถูกใช้เพื่อกำจัดศัตรูพืชเช่นแมลงและสัตว์ฟันแทะในสถานที่ที่เก็บเมล็ดธัญพืชและผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรอื่น ๆ อย่างไรก็ตามเนื่องจากมีความอันตรายสูงจึงถูกแบนในหลายประเทศทั่วโลก

ปัจจุบันประโยชน์ในด้านอิเล็กทรอนิกส์กำลังได้รับการตรวจสอบทางทฤษฎีโดยใช้คอมพิวเตอร์ที่คำนวณความเป็นไปได้ในการได้รับท่อนาโน AlP ของเซมิคอนดักเตอร์นั่นคือท่อขนาดเล็กมากที่สามารถส่งกระแสไฟฟ้าได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการเท่านั้น

อลูมิเนียมฟอสไฟด์เป็นสารประกอบที่อันตรายมากต้องใช้อุปกรณ์เพื่อความปลอดภัยเช่นถุงมือแว่นตาเครื่องช่วยหายใจและชุดป้องกัน

โครงสร้าง

AlP อลูมิเนียมฟอสไฟด์เกิดจากการรวมตัวกันของอะตอมอะลูมิเนียม Al และอะตอมของฟอสฟอรัส P. พันธะระหว่างทั้งสองคือโคเวเลนต์และสามจึงมีความแข็งแรงมาก

อลูมิเนียมใน AlP มีสถานะออกซิเดชั่นเป็น +3 และฟอสฟอรัสมีความจุ -3

โครงสร้างของอลูมิเนียมฟอสไฟด์ที่สามารถสังเกตเห็นพันธะสามเท่าระหว่างอะตอมของอลูมิเนียม (Al) และฟอสฟอรัส (P) Claudio Pistilli ที่มา: Wikimedia Commons

ศัพท์เฉพาะ

- อลูมิเนียมฟอสไฟด์

คุณสมบัติ

สภาพร่างกาย

ของแข็งผลึกสีเทาเข้มหรือเหลืองเข้มหรือเขียว ลูกบาศก์คริสตัล

น้ำหนักโมเลกุล

57.9553 ก. / โมล

จุดหลอมเหลว

2550 ºC

ความหนาแน่น

2.40 g / cm ³ที่ 25 ° C

การละลาย

มันสลายตัวในน้ำ

คุณสมบัติทางเคมี

ทำปฏิกิริยากับความชื้นเพื่อให้ฟอสฟีนหรือฟอสเฟน PH ₃ซึ่งเป็นสารประกอบที่ไวไฟและเป็นพิษ ฟอสฟีนหรือฟอสเฟนติดไฟได้เองเมื่อสัมผัสกับอากาศยกเว้นในกรณีที่มีน้ำมากเกินไป

ปฏิกิริยาของอลูมิเนียมฟอสไฟด์กับน้ำมีดังนี้:

อลูมิเนียมฟอสไฟด์ + น้ำ→อลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ + ฟอสฟีน

AlP + 3 H ₂ O →อัล (OH) ₃ + PH ₃ ↑

การนำเสนอเชิงพาณิชย์มีอะลูมิเนียมคาร์บอเนต Al ₂ (CO ₃ ) ₃เพื่อป้องกันการสลายตัวของฟอสฟีนโดยอัตโนมัติที่เกิดขึ้นเมื่อ AlP สัมผัสกับความชื้นในอากาศ

AlP เสถียรเมื่อแห้ง ทำปฏิกิริยารุนแรงกับกรดและสารละลายด่าง

อลูมิเนียมฟอสไฟด์ AlP ไม่ละลายซึมหรือสลายตัวด้วยความร้อนที่อุณหภูมิสูงถึง 1,000 ° C แม้ในอุณหภูมินี้ความดันไอจะต่ำมาก แต่ก็ไม่ระเหยที่อุณหภูมินั้น

เมื่อได้รับความร้อนจนสลายตัวจะปล่อยฟอสฟอรัสออกไซด์ที่เป็นพิษ ในการติดต่อกับโลหะก็สามารถปล่อยก๊าซไฮโดรเจนซึ่งไวไฟ H 2

คุณสมบัติอื่น ๆ

เมื่อบริสุทธิ์จะมีสีออกเหลืองเมื่อผสมกับส่วนที่เหลือของปฏิกิริยาการเตรียมจะมีสีจากสีเทาเป็นสีดำ

ความผันผวนต่ำไม่รวมว่ามีกลิ่นใด ๆ ดังนั้นกลิ่นกระเทียมที่ปล่อยออกมาบางครั้งเกิดจากฟอสฟีน PH ₃ที่เกิดขึ้นเมื่อมีความชื้น

การได้รับ

อลูมิเนียมฟอสไฟด์สามารถหาได้โดยการให้ความร้อนกับส่วนผสมของโลหะอลูมิเนียมผง (Al) และองค์ประกอบของสารเรืองแสงสีแดง (P)

เนื่องจากความสัมพันธ์ของฟอสฟอรัส (P) สำหรับออกซิเจน (O ₂ ) และอลูมิเนียม (Al) สำหรับออกซิเจนและไนโตรเจน (N ₂ ) ปฏิกิริยาจะต้องดำเนินการในบรรยากาศที่ปราศจากก๊าซเหล่านี้เช่นบรรยากาศ ไฮโดรเจน (H ₂ ) หรือก๊าซธรรมชาติ

ปฏิกิริยาเริ่มต้นโดยการให้ความร้อนโซนของส่วนผสมอย่างรวดเร็วจนกระทั่งปฏิกิริยาเริ่มขึ้นซึ่งมีการคายความร้อน (เกิดความร้อนระหว่างปฏิกิริยา) จากนั้นปฏิกิริยาก็ดำเนินไปอย่างรวดเร็ว

อลูมิเนียม + ฟอสฟอรัส→อลูมิเนียมฟอสฟอรัส

4 Al + P ₄ → 4 AlP

การประยุกต์ใช้งาน

ในการกำจัดศัตรูพืช (เลิกใช้แล้ว)

ในอดีตเคยใช้อะลูมิเนียมฟอสไฟด์เป็นยาฆ่าแมลงและเป็นยาฆ่าหนู อย่างไรก็ตามแม้ว่าจะถูกห้ามเนื่องจากความเป็นพิษ แต่ก็ยังคงใช้ในบางส่วนของโลก

ใช้สำหรับการรมควันในพื้นที่ จำกัด ซึ่งพบผลิตภัณฑ์อาหารทางการเกษตรที่ผ่านกระบวนการหรือยังไม่ได้แปรรูป (เช่นธัญพืช) อาหารสัตว์และผลิตภัณฑ์ที่ไม่ใช่อาหาร

เป้าหมายคือการควบคุมแมลงและสัตว์ฟันแทะที่โจมตีสิ่งของที่เก็บไว้ไม่ว่าจะกินได้หรือไม่ก็ตาม

ช่วยให้สามารถควบคุมสัตว์ฟันแทะและแมลงในพื้นที่นอกบ้านเกษตรกรรมหรือนอกเกษตรกรรมฉีดพ่นกลางแจ้งหรือในโพรงและรังเพื่อป้องกันไม่ให้แพร่กระจายโรคบางชนิด

หนูและหนูเป็นศัตรูพืชที่โจมตีสถานที่เก็บธัญพืช หลายปีก่อนพวกเขาต่อสู้กับอลูมิเนียมฟอสไฟด์ ผู้แต่ง: Andreas N. ที่มา: Pixabay

สัตว์ฟันแทะถูกควบคุมโดยการวางอลูมิเนียมฟอสไฟด์ไว้ในโพรงของพวกมัน ผู้แต่ง: Foto-Rabe. ที่มา: Pixabay

รูปแบบการใช้งานประกอบด้วยการให้ AlP สัมผัสกับอากาศหรือความชื้นเนื่องจากฟอสฟีนหรือฟอสเฟน PH _{3 ถูกปล่อยออกมา}ซึ่งสร้างความเสียหายต่ออวัยวะหลายส่วนของศัตรูพืชที่จะกำจัด

แมลงยังถูกฆ่าด้วย AlP aluminium phosphide ผู้แต่ง: Michael Podger ที่มา: Unsplash

ในการใช้งานอื่น ๆ

อลูมิเนียมฟอสไฟด์ AlP ใช้เป็นแหล่งของฟอสฟีนหรือฟอสเฟน PH ₃และกำลังใช้ในการวิจัยเซมิคอนดักเตอร์

ฟอสฟอรัสหรือฟอสฟีน PH ₃ซึ่งเป็นสารประกอบที่เกิดขึ้นเมื่ออะลูมิเนียมฟอสไฟด์ AlP สัมผัสกับน้ำ NEUROtiker ที่มา: Wikimedia Commons

การตรวจสอบทางทฤษฎีของท่อนาโน AlP

มีการศึกษาทางทฤษฎีเกี่ยวกับการก่อตัวของท่อนาโนอะลูมิเนียมฟอสไฟด์ AlP ท่อนาโนเป็นกระบอกสูบขนาดเล็กและบางมากซึ่งสามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเท่านั้น

ท่อนาโน AlP พร้อมโบรอน

การศึกษาทางทฤษฎีที่ดำเนินการโดยการคำนวณเชิงคำนวณแสดงให้เห็นว่าสิ่งสกปรกที่สามารถเพิ่มเข้าไปในท่อนาโน AlP สามารถเปลี่ยนคุณสมบัติทางทฤษฎีของสิ่งเหล่านี้ได้

ตัวอย่างเช่นมีการประมาณว่าการเพิ่มอะตอมโบรอน (B) ลงในท่อนาโน AlP อาจทำให้พวกมันกลายเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด p เซมิคอนดักเตอร์เป็นวัสดุที่ทำหน้าที่เป็นตัวนำไฟฟ้าหรือเป็นฉนวนขึ้นอยู่กับสนามไฟฟ้าที่ตกอยู่ภายใต้

และเซมิคอนดักเตอร์ประเภท p คือเมื่อสิ่งสกปรกถูกเพิ่มเข้าไปในวัสดุในกรณีนี้ AlP เป็นวัสดุเริ่มต้นและอะตอมของโบรอนจะเป็นสิ่งเจือปน อุปกรณ์กึ่งตัวนำมีประโยชน์สำหรับงานอิเล็กทรอนิกส์

ท่อนาโน AlP ที่มีโครงสร้างเปลี่ยนแปลง

นักวิทยาศาสตร์บางคนได้ทำการคำนวณเพื่อหาผลของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างตาข่ายคริสตัลของท่อนาโน AlP จากหกเหลี่ยมเป็นแปดเหลี่ยม

พวกเขาพบว่าการปรับเปลี่ยนโครงสร้างตาข่ายคริสตัลสามารถใช้เพื่อปรับค่าการนำไฟฟ้าและปฏิกิริยาของท่อนาโน AlP และออกแบบให้เป็นประโยชน์สำหรับการใช้งานด้านอิเล็กทรอนิกส์และเลนส์

ความเสี่ยง

การสัมผัสกับอลูมิเนียมฟอสไฟด์อาจทำให้ผิวหนังตาและเยื่อเมือกระคายเคืองได้ หากกลืนกินหรือหายใจเข้าไปจะเป็นพิษ สามารถดูดซึมผ่านผิวหนังที่มีพิษ.

หาก AlP สัมผัสกับน้ำจะทำปฏิกิริยาและสร้างฟอสฟีนหรือฟอสเฟน PH ₃ซึ่งติดไฟได้ง่ายมากเมื่อติดไฟเมื่อสัมผัสกับอากาศ ดังนั้นจึงสามารถระเบิดได้ นอกจากนี้ฟอสฟีนยังทำให้มนุษย์และสัตว์เสียชีวิต

เนื่องจากอลูมิเนียมฟอสไฟด์เป็นสารกำจัดศัตรูพืชที่มีราคาไม่แพงการใช้จึงเป็นสาเหตุของการเกิดพิษในคนและมีอัตราการเสียชีวิตสูง

อลูมิเนียมฟอสไฟด์เป็นอันตรายอย่างยิ่ง ผู้เขียน: OpenClipart-Vectors ที่มา: Pixabay

มันจะทำปฏิกิริยากับความชื้นของเยื่อเมือกและกับ HCl กรดไฮโดรคลอในกระเพาะอาหารรูปก๊าซพิษมาก phosphane PH 3 ดังนั้นโดยการหายใจเข้าไปและโดยการกลืนกินฟอสฟีนจึงถูกสร้างขึ้นภายในร่างกายซึ่งมีผลเสียถึงแก่ชีวิต

การกลืนกินทำให้เลือดออกในระบบทางเดินอาหารหัวใจและหลอดเลือดยุบความผิดปกติของระบบประสาทระบบทางเดินหายใจและไตวายภายในไม่กี่ชั่วโมง

AlP เป็นพิษร้ายแรงต่อสัตว์บกและสัตว์น้ำทุกชนิด

อ้างอิง

1. หอสมุดแพทยศาสตร์แห่งชาติสหรัฐอเมริกา (2019) อลูมิเนียมฟอสไฟด์. กู้คืนจาก pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Sjögren, B. et al. (2007) อลูมิเนียม สารประกอบอลูมิเนียมอื่น ๆ ในคู่มือพิษวิทยาของโลหะ (พิมพ์ครั้งที่สาม) กู้คืนจาก sciencedirect.com.
3. Gupta, RC และ Crissman, JW (2013). การประเมินความปลอดภัยรวมถึงปัญหาในปัจจุบันและที่เกิดขึ้นใหม่ทางพยาธิวิทยาทางพิษวิทยา ความเสี่ยงของมนุษย์ ในคู่มือพยาธิวิทยาพิษวิทยาของ Haschek และ Rousseaux (ฉบับพิมพ์ครั้งที่สาม) กู้คืนจาก sciencedirect.com.
4. White, WE และ Bushey, AH (2487) อลูมิเนียมฟอสไฟด์ - การเตรียมและส่วนประกอบ วารสารสมาคมเคมีอเมริกัน 2487, 66, 10, 1666-1672 กู้คืนจาก pubs.acs.org.
5. Mirzaei, Maryam และ Mirzaei, Mahmoud (2011) การศึกษาทางทฤษฎีของท่อนาโนอลูมิเนียมฟอสไฟด์ที่เจือด้วยโบรอน เคมีเชิงคำนวณและทฤษฎี 963 (2554) 294-297. กู้คืนจาก sciencedirect.com.
6. Takahashi, L. และ Takahashi, K. (2018). การปรับโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของท่อนาโนอลูมิเนียมฟอสไฟด์ผ่านการกำหนดค่าเรขาคณิตตาข่าย ACS Appl. นาโนเมเทอร์. 2561, 1, 501-504 กู้คืนจาก pubs.acs.org.
7. Gupta, PK (2016). พิษของสารกำจัดศัตรูพืช (เคมีเกษตร) อลูมิเนียมฟอสฟอรัส ในพื้นฐานของพิษวิทยา. กู้คืนจาก sciencedirect.com.