Фосфид магния - уникальное неорганическое соединение с удивительными свойствами. Давайте разберемся, что это за вещество, откуда оно берется и для чего его используют.
Что такое фосфид магния
Фосфид магния - это бинарное химическое соединение магния и фосфора с химической формулой Mg3P2. По внешнему виду это твердое кристаллическое вещество от белого до желтого цвета со слабым чесночным запахом.
Фосфид магния образует ярко-желтые кубические кристаллы кубические сингонии, пространственная группа I a3 , параметры ячейки a = 1,201 нм, Z = 16.
В чистом виде фосфид магния не растворяется в воде, этаноле, бензоле и других органических растворителях. Однако он способен активно взаимодействовать с водой и кислотами.
Химический состав и строение
В состав молекулы фосфида магния входят:
- Магний (Mg) - 39,21% по массе;
- Фосфор (P) - 60,79% по массе.
Строение молекулы определяется наличием ионной связи между атомами магния и фосфора. Фосфид магния относится к классу неорганических солей.
Получение фосфида магния
В лабораторных условиях фосфид магния можно получить по следующим методам:
- Нагревание смеси порошков магния и красного фосфора в токе водорода или аргона при температуре около 800°С:
3Mg + 2P → Mg3P2
- Сжигание смеси магния и фосфата кальция:
8Mg + Ca3(PO4)2 → Mg3P2 + 3CaO + 5MgO
В промышленном масштабе для синтеза фосфида магния чаще всего используется метод электролиза расплава хлорида магния с добавлением фосфорной кислоты при температуре около 700°С.
Химические свойства фосфида магния
Фосфид магния проявляет восстановительные свойства, легко окисляется и активно реагирует с некоторыми веществами.
Фосфид магния с водой и кислотами
При взаимодействии с водой происходит гидролиз фосфида магния с образованием газообразного фосфина:
Mg3P2 + 6H2O → 3Mg(OH)2 + 2PH3↑
Аналогичная реакция идет с различными кислотами, например с соляной кислотой:
Mg3P2 + 6HCl → 3MgCl2 + 2PH3↑
Скорость этой реакции и выделения фосфина зависит от температуры, влажности среды и других условий. Поэтому фосфид магния широко используется в качестве фумиганта.
| Реагент 1 | Реагент 2 | Продукт 1 | Продукт 2 |
| Mg3P2 | 6HCl | 3MgCl2 | 2PH3↑ |
Как видно из приведенных уравнений, при взаимодействии фосфида магния с кислотами образуются соли магния и газообразный фосфин PH3.
Применение фосфида магния
Фосфид магния благодаря своим уникальным свойствам находит применение в разных областях.
Использование в сельском хозяйстве
В сельском хозяйстве фосфид магния широко используется в качестве фумиганта для борьбы с вредителями запасов зерна, а также для дезинфекции складских помещений.
Препараты на основе фосфида магния разрешены для фумигации зерноперерабатывающих предприятий (экспозиция 2 сут.), незагруженных зернохранилищ, сухих овощей, крупы и муки в складах или под пленкой, а также семенного, продовольственного и фуражного зерна насыпью до 2,5–3 м в складах или затаренного в мешки под пленкой
Подробнее о применении фосфида магния в сельском хозяйстве можно прочитать в специализированных источниках.
Производство сплавов
Еще одно важное применение фосфида магния - использование в металлургии для производства различных сплавов магния, в частности магниевых сплавов с алюминием, цинком, марганцем.
Фосфид магния serve as источник фосфора, который является мощным раскислителем и модификатором для улучшения механических свойств сплавов.
Также фосфид магния может входить в состав флюсов, применяемых при пайке алюминиевых сплавов.
В дальнейшем планируется рассмотреть другие области использования фосфида магния, включая пиротехнику, производство катализаторов и полупроводников.
Пиротехника на основе фосфида магния
Благодаря способности быстро реагировать с выделением газа и тепла, фосфид магния нашел применение в пиротехнике.
Составы для дымовых шашек
В дымовых шашках и гранатах используются пиротехнические составы на основе фосфида магния, хлоратов и органических красителей. При инициировании состава происходит быстрая экзотермическая реакция с образованием большого объема дыма.
Сигнальные огни
Морские и авиационные сигнальные огни часто содержат фосфид магния в качестве источника быстрого выделения большого количества тепла в ограниченном объеме. Это позволяет получить яркое свечение на длительное время.
Катализаторы на основе фосфида магния
Фосфид магния также применяется в качестве катализатора различных органических реакций, в том числе для гидрирования и гидрогенизации.
Гидрогенизация ненасыщенных соединений
Нанесенные на оксид магния катализаторы с фосфидом магния эффективно используются для гидрогенизации алкенов, алкинов, нитросоединений и других ненасыщенных органических веществ.
Синтез метанола
Перспективно применение катализаторов на основе фосфида магния для синтеза метанола из синтез-газа (CO + H2). Активные центры магния способствуют хемосорбции и активации молекул СО и Н2.
Производство полупроводников
В электронной промышленности фосфид магния используется как источник фосфора при производстве фосфида галлия (GaP) - полупроводникового материала для светоизлучающих диодов и лазеров.
Легирование кремния
Фосфид магния применяется также для легирования монокристаллов кремния методом газофазной диффузии. Это позволяет управлять электрофизическими свойствами кремния для изготовления солнечных батарей и других полупроводниковых приборов.
Другие области применения фосфида магния
Фосфид магния находит применение и в некоторых других отраслях промышленности и науки.
Производство зажигательных составов
Благодаря способности активно реагировать с выделением тепла, фосфид магния используется в производстве зажигательных бомб и снарядов. Он входит в состав термитных смесей вместе с окислителями типа перхлоратов или нитратов.
Источник фосфора в органическом синтезе
Гидролиз фосфида магния можно использовать для получения фосфина, который в свою очередь является удобным реагентом для синтеза различных органических фосфорсодержащих веществ, включая инсектициды, пластификаторы, моющие средства.
Аналитическая химия
В аналитической химии применяют реакцию фосфида магния с кислотой для выделения и определения содержания фосфина в воздухе, природном газе и других газовых смесях.
Токсичность фосфида магния
Несмотря на широкое применение, фосфид магния обладает высокой токсичностью, связанной с выделением ядовитого газа фосфина (PH3).
Воздействие фосфина на здоровье
Фосфин оказывает сильное раздражающее и общетоксическое действие. Отравление проявляется в головных болях, головокружении, тошноте, рвоте.
Симптомы могут появиться через несколько часов после воздействия. В тяжелых случаях возможен летальный исход от отека легких или остановки дыхания.
