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磷化氫

鎖定
磷化氫,是一種無機化合物,化學式為PH3,是一種無色、劇毒、易燃的儲存於鋼瓶內的液化壓縮氣體。純淨的磷化氫氣體是無色無味的,但在金屬磷化物產生磷化氫氣體時常帶有乙炔味或者大蒜味或者腐魚味。如果遇到痕量其他磷的氫化物如聯膦,會引起自燃。吸入磷化氫會對心臟、呼吸系統、腎、腸胃、神經系統和肝臟造成影響。
中文名
磷化氫
外文名
Phosphine
Phosphane [7] 
別    名
磷烷
化學式
PH3
分子量
33.998
CAS登錄號
7803-51-2
EINECS登錄號
232-260-8
熔    點
-133.8 ℃
沸    點
-87.5 ℃
水溶性
不溶於熱水,微溶於冷水 [7] 
密    度
1.379 kg/m³(氣態) [6] 
外    觀
無色無味的氣體
安全性描述
S28;S36/37;S45;S61;S53
危險性符號
T+;F+;N
危險性描述
R12;R17;R26;R34;R50

磷化氫理化性質

磷化氫物理性質

密度
1.379kg/m3(氣態) [6] 
熔點
-133.8℃
沸點
-87.5℃
臨界温度
52℃
臨界壓力
6.58MPa
溶解性
微溶於水,溶於乙醇、乙醚
性狀
純淨的磷化氫是無色無味的氣體,但在金屬磷化物產生磷化氫氣體時常帶有乙炔味或者大蒜味或者腐魚味

磷化氫化學性質

1、能與氧氣劇烈反應,生成磷酸;與大部分鹵素反應,生成五鹵化磷,三鹵化磷的混合產物及氫鹵酸。
2、通過灼熱金屬塊生成磷化物,放出氫氣:
3、與銅、銀、金及他們的鹽類反應。
磷化氫不足:
磷化氫過量:
4、與空氣混合物爆炸下限:1.79%(26g/m3)。空氣中含痕量P2H4可自燃,濃度達到一定程度時可發生爆炸。
5、高於500℃分解為磷和氫:
6、PH3具有強還原性,能還原多種金屬化合物,如與CuSO4溶液作用生成Cu3P,與AgNO3溶液作用生成Ag等:
許多非金屬化合物也能被PH3還原,如濃H2SO4被還原為S和SO2
7、在鹽酸中,PH3能和甲醛反應:
,產物被用作棉織物的防火劑。
8、微溶於水,其水溶液呈弱鹼性且鹼性弱於
注意:由於在元素氫化物中,週期表第四、五主族氫寫在後(如CH4,NH3),六七主族寫在前(如H2O,HF),是習慣的寫法 ,所以磷化氫寫成PH3而不是H3P。 [1] 

磷化氫製備方法

1.在一個3L的四頸燒瓶上分別安裝氫氣導入管,滴液漏斗,迴流冷凝器和温度計。冷凝器上方依次聯接着一個用冰冷卻的冷阱,裝填固體KOH的乾燥管,四個氣體捕集器冷阱及一個氣體分餾的冷阱,每個冷阱的分餾情況用壓力計來調節。所用的氫經過冷卻至-180℃,填充活性炭的冷阱後,再通過載鉑石棉脱氧。在燒瓶中裝入三分之一的白磷,接着滴入KOH稀溶液,用氫氣將系統中的空氣驅淨後,加熱到60℃。生成的氣體和水蒸氣與快速氫氣流一起經迴流冷凝管,乾燥管後可將絕大部分水分除去。剩餘的水分在後面的冷阱中分離掉。冷阱的温度分別是:-90℃(1),-100℃(2),-180℃(3、4)。故P2H4主要凝集在1,2中,PH3冷凝在3,4中。將PH3再從3,4中再分餾出來,取最低沸點餾分。實驗結束後,燒瓶中的物質必須在氫氣流中冷卻,並用氫氣流將整個系統中的PH3驅淨後才可拆卸開來。用水將燒瓶中的磷洗到完全不含鹼。 [7] 
2.將粒狀的與玻璃小片放入三頸圓底燒瓶中混合,從滴液漏斗中將氫氧化鉀溶液滴入。即可排出非常純的PH3。如果鹼加得很慢或不加時,有混進P2H4的可能。 [7] 

磷化氫應用領域

1.用於半導體器件和集成電路生產的外延、離子注入和摻雜。還用於有機合成。
2.用於縮合催化劑,聚合引發劑及製備磷的有機化合物等。 [7] 

磷化氫計算化學數據

數據 [7] 
1、疏水參數計算參考值(XlogP):-0.1
2、氫鍵供體數量:0
3、氫鍵受體數量:0
4、可旋轉化學鍵數量:0
5、互變異構體數量:無
6、拓撲分子極性表面積(TPSA):0
7、重原子數量:1
8、表面電荷:0
9、複雜度:0
10、同位素原子數量:0
11、確定原子立構中心數量:0
12、不確定原子立構中心數量:0
13、確定化學鍵立構中心數量:0
14、不確定化學鍵立構中心數量:0
15、共價鍵單元數量:1

磷化氫分子結構數據

數據 [7] 
1、摩爾折射率:無可用的
2、摩爾體積(cm3/mol):無可用的
3、等張比容(90.2K):無可用的
4、表面張力(dyne/cm):無可用的
5、介電常數:無可用的
6、極化率(10-24cm3):無可用的
7、單一同位素質量:33.997236 Da
8、標稱質量:34 Da
9、平均質量:33.9976 Da

磷化氫治理技術

20世紀90年代,出於回收磷資源的目的,國外對液相催化氧化淨化技術進行過初步研究,在黃磷廠中採用氧化錳和硫酸銅的懸浮液在氣-液-固三相反應體系中吸收淨化硫、磷等雜質,用過的懸浮液可作為肥料使用。20世紀90年代後,由於磷化工企業的嚴重污染,發達國家磷化工企業迅速向不發達國家轉移,致使尾氣的磷、硫淨化技術在國外未能繼續深入研究。 [2] 
國內PH3淨化技術方法很多,可分為濕法和幹法兩類。其中濕法主要是利用PH3的還原性在吸收塔內用氧化劑處理PH3的液相氧化還原法,它主要包括濃硫酸法、高錳酸鉀法、次氯酸鈉法、過氧化氫法、磷酸法和漂白精法。而幹法是利用PH3的還原性和可燃性,用固體氧化劑或吸附劑來脱除PH3或將其直接燃燒。 [2] 

磷化氫危害

磷化氫毒理

磷化氫為人體吸收相當快的劇毒氣體,主要由呼吸道吸入中毒。空氣中濃度若達到1390mg/m3。可使人迅速死亡。 誤服磷化鈣磷化鋁磷化鋅後,可水解生成磷化氫,由腸道吸收中毒。磷化氫吸收後,除對呼吸道及胃腸道有局部刺激及腐蝕作用外,很快經過血液分佈到肝、腎、脾等處,1h後可遍及全身,並由尿排出,少量經肺呼出。 [3] 
磷化氫作用於細胞酶,影響細胞代謝,使其內窒息。故中樞神經系統、呼吸系統、心血管系統及肝、腎均受影響,以中樞神經系統受害最重、最早。 [3] 

磷化氫急性中毒

中毒情況
症狀
潛伏期
一般在24h內,多數在1-3h,偶至2-3d。 [3] 
輕度中毒
鼻咽乾燥、咳嗽、胸悶、噁心、嘔吐、腹痛、腹脹、頭痛、失眠、乏力、低熱、竇性心動過速等。 [3] 
中度中毒
除上述症狀加重外,並可出現嗜睡、輕度意識障礙,抽搐、肌束震顫、呼吸困難 、肝損害、輕度心肌損害。 [3] 
重度中毒
除上述症狀外, 患者並可出現驚厥、昏迷、休克、肺水腫、呼吸衰竭、明顯心肌損害等有關症狀。 [3] 

磷化氫慢性中毒

患者可有似磷中毒樣症狀,如骨、齒的損傷,貧血及神經系統障礙。 [3] 

磷化氫急救措施

對吸入中毒者應立即將中毒者移至新鮮空氣處,更換污染衣服,用水沖洗皮膚。 [3] 
誤服磷化鈣、磷化鋁或磷化鋅而致磷化氫中毒時,立即作如下處理: [4] 
1、催吐:
(1)刺激咽部引吐。 [4] 
(2)口服1%硫酸銅溶液4mL, 每5-10分鐘1次,直至嘔吐為止。 [4] 
2、洗胃:用1:5000高錳酸鉀反覆洗胃,並灌入活性炭混懸液30-50g,以吸附毒物。 [4] 
3、導瀉:用硫酸鈉30g導瀉,忌用油類瀉劑,如蓖麻油等。禁用硫酸鎂。 [4] 

磷化氫科研發現

2020年9月,施普林格·自然旗下國際專業學術期刊《自然-天文學》最新發表一篇行星科學研究論文稱,研究人員在金星大氣中探測到了磷化氫氣體,探測到一個只屬於磷化氫的光譜特徵,估算出金星雲層中的磷化氫丰度為20ppb。考察了可能產生磷化氫的不同方式,包括來自金星地表、微隕星、閃電或雲層內部的化學過程。 [5] 
參考資料
  • 1.    劉新錦等.無機元素化學(第二版) 氮族元素:科學出版社,2010
  • 2.    餘瓊粉,易紅宏,唐曉龍,寧平,王馳.磷化氫淨化技術及其展望[J].環境科學與技術,2009,32(10):87-91+132.
  • 3.    王順年主編. 實用急性中毒救治手冊[M].2017 第464頁
  • 4.    朱子揚,龔兆慶,汪國良主編. 中毒急救手冊[M].2007 第1003頁
  • 5.    最新行星科學研究:金星雲層中發現磷化氫  .中新網[引用日期2020-09-15]
  • 6.    黃小菲,王海龍,賀佳編著. 城市災害極早期預警技術應用[M]. 北京:國家行政學院出版社, 2018:279
  • 7.    磷化氫  .化學+[引用日期2024-05-06]