Фосфид алюминия - удивительное вещество, обладающее уникальными химическими и физическими свойствами. Широко используется в сельском хозяйстве и промышленности, но при этом токсично и опасно для человека и окружающей среды.
История открытия и получения фосфида алюминия
Впервые фосфид алюминия был получен в 19 веке немецким химиком Теодором Шроттером. Он проводил опыты по взаимодействию алюминия с фосфором при высокой температуре и обнаружил образование кристаллического вещества состава AlP.
Фосфид алюминия образует желтовато-серые кристаллы кубической сингонии, пространственная группа F 4 3m, параметры ячейки a = 0,542 нм, Z = 4.
Основным промышленным методом получения фосфида алюминия является алюмотермический способ. Он заключается в взаимодействии алюминиевого порошка с фосфором при нагревании. Получаемый фосфид алюминия должен обладать высокой чистотой. Это необходимо для того, чтобы при взаимодействии с водой выделялся только токсичный газ фосфин без воспламеняющихся на воздухе примесей:
AlP + 3H2O → Al(OH)3 + PH3
В пестицидные препараты на основе фосфида алюминия часто добавляют парафин и карбамат аммония для замедления разложения и снижения взрывоопасности.
Физические и химические свойства
Фосфид алюминия представляет собой белое или светло-желтое твердое кристаллическое вещество. Оно практически нерастворимо в органических растворителях, а с водой реагирует с выделением летучего ядовитого газа фосфина:
- Молекулярная масса - 57,9552 г/моль
- Температура плавления - >1000°C
- Плотность - 2,57 г/см3
Реакция с водой
При взаимодействии с водой фосфид алюминия разлагается с выделением летучего ядовитого газа фосфина. Реакция идет по уравнению:
AlP + 3H2O → Al(OH)3 + PH3
Скорость разложения зависит от температуры и влажности. Чем выше эти параметры, тем быстрее разлагаются таблетки и гранулы фосфида алюминия. Полное разложение происходит за 12-48 часов.
Взрывоопасные свойства
Выделяющийся фосфин образует с воздухом взрывоопасные смеси. Для снижения риска в препараты добавляют вещества, замедляющие выделение газа. К ним относятся парафин, карбамат аммония и другие.
Основную опасность фосфида алюминия представляет токсичный газ фосфин, который выделяется при контакте с влагой. Поэтому работа с этим веществом требует строгого соблюдения мер безопасности.
При остром отравлении фосфином возможны головные боли, рвота, потеря сознания. Хроническое отравление приводит к поражению печени, легких, почек.
Фосфид алюминия формула
Химическая формула фосфида алюминия - AlP. Это бинарное неорганическое соединение, состоящее из атомов алюминия и фосфора.
Основная область применения фосфида алюминия - использование в качестве фумиганта для борьбы с вредителями запасов зерна. Также применяется в полупроводниковой промышленности и производстве сплавов.
Механизм действия на вредителей
Токсическое действие фосфина на насекомых и других вредителей запасов зерна связано с нарушением клеточного дыхания. Фосфин блокирует перенос электронов от кислорода к внутренним органам насекомых.
Кроме того, было показано, что фосфин действует на нервную систему насекомых, вызывая паралич. В результате нарушается работа мышц и прекращается дыхание.
Факторы эффективности
Для высокой инсектицидной активности фосфина необходимо:
- Достаточное содержание кислорода
- Оптимальная температура и влажность
- Герметичность помещения для предотвращения утечки газа
При несоблюдении этих условий эффективность обработки фосфидом алюминия резко снижается.
Резистентность насекомых
Из-за частого применения фосфида алюминия у некоторых видов вредителей выработалась резистентность - устойчивость к действию этого вещества.
Вероятней всего, это связано с мутациями, изменяющими структуру клеточных мембран насекомых. В результате затрудняется проникновение токсичных молекул фосфина в клетки.
Рекомендации по применению
Чтобы избежать возникновения резистентности, необходимо строго соблюдать регламенты применения фосфида алюминия: рекомендованные дозировки, время экспозиции, периодичность обработок.
Из-за высокой токсичности и взрывоопасности к транспортировке и хранению фосфида алюминия предъявляются специальные требования.
Упаковка
Фосфид алюминия упаковывают в герметичные емкости: жестяные банки, алюминиевые тубы, мешки из плотных полимерных пленок. Это предотвращает контакт с влагой воздуха и разложение вещества.
Хранят фосфид алюминия в сухих, хорошо вентилируемых помещениях, вдали от источников огня и тепла. Необходимо исключить попадание воды и сырости.
Транспортировка
При транспортировке соблюдают правила перевозки опасных грузов. Обязательна специальная маркировка тары. Персонал должен пройти инструктаж и иметь средства защиты.
Производство фосфида алюминия
В промышленности фосфид алюминия получают алюмотермическим методом. Сырьем служат алюминий и фосфор.
Крупнейшими производителями являются Китай, Индия, США. Мировой объем производства составляет десятки тысяч тонн в год и продолжает расти.
Наряду с фосфидом алюминия для борьбы с вредителями запасов применяют и другие инсектицидные средства:
- Фосфид магния
- Фосфид цинка
- Цианпиретроиды
- Неоникотиноиды
Преимущества и недостатки
Альтернативные фосфиду алюминия инсектициды менее токсичны и взрывоопасны. Однако у некоторых из них выше риск возникновения резистентности у вредителей.
Ведутся работы по созданию комбинированных инсектицидных препаратов, содержащих несколько действующих веществ. Это позволит снизить риски резистентности и расширить спектр действия.
Утилизация отходов
При утилизации твердых отходов фосфида алюминия важно исключить контакт с водой и влагой, чтобы предотвратить выделение фосфина.
Наиболее безопасный метод - захоронение в герметичных емкостях на специализированных полигонах токсичных промышленных отходов.
