El fosfuro de zinc ( Zn 3 P 2 ) es un compuesto químico inorgánico . Es un sólido gris, aunque las muestras comerciales suelen ser oscuras o incluso negras. Se utiliza como rodenticida . [5] Zn 3 P 2 es un semiconductor II-V con una banda prohibida directa de 1,5 eV [6] y puede tener aplicaciones en células fotovoltaicas . [7] Existe un segundo compuesto en el sistema zinc-fósforo, el difosfuro de zinc (ZnP 2 ) .
El fosfuro de zinc se puede preparar mediante la reacción del zinc con fósforo ; sin embargo, para aplicaciones críticas, puede ser necesario un procesamiento adicional para eliminar los compuestos de arsénico . [8]
Otro método de preparación incluye hacer reaccionar tri-n-octilfosfina con dimetilzinc . [9]
El fosfuro de zinc reacciona con el agua para producir fosfina (PH 3 ) e hidróxido de zinc (Zn(OH) 2 ) altamente tóxicos:
El Zn 3 P 2 tiene una forma tetragonal a temperatura ambiente que se convierte en una forma cúbica a unos 845 °C. [10] En la forma a temperatura ambiente hay átomos de P discretos, los átomos de zinc están coordinados tetraédricamente y el fósforo tiene seis coordenadas, con átomos de zinc en 6 de los vértices de un cubo distorsionado. [11]
La estructura cristalina del fosfuro de zinc es muy similar a la del arseniuro de cadmio (Cd 3 As 2 ), el arseniuro de zinc (Zn 3 As 2 ) y el fosfuro de cadmio (Cd 3 P 2 ). Estos compuestos del sistema cuaternario Zn-Cd-P-As exhiben una solución sólida completamente continua. [12]
El fosfuro de zinc es un candidato ideal para aplicaciones fotovoltaicas de película delgada, ya que tiene una fuerte absorción óptica y una banda prohibida casi ideal (1,5 eV). Además de esto, tanto el zinc como el fósforo se encuentran en abundancia en la corteza terrestre, lo que significa que el costo de extracción del material es bajo en comparación con el de otras energías fotovoltaicas de película delgada . Tanto el zinc como el fósforo tampoco son tóxicos, lo que no es el caso de otros sistemas fotovoltaicos de película delgada comerciales comunes, como el telururo de cadmio . [13]
Investigadores de la Universidad de Alberta fueron los primeros en sintetizar con éxito fosfuro de zinc coloidal. Antes de esto, los investigadores podían crear células solares eficientes a partir de fosfuro de zinc a granel, pero su fabricación requería temperaturas superiores a 850 °C o métodos complicados de deposición al vacío. Por el contrario, las nanopartículas coloidales de fosfuro de zinc , contenidas en una “tinta” de fosfuro de zinc, permiten una producción fácil y económica a gran escala, mediante recubrimiento por ranura o recubrimiento por pulverización. [14]
Las pruebas y el desarrollo de estas películas delgadas de fosfuro de zinc aún se encuentran en sus primeras etapas, pero los primeros resultados han sido positivos. Los prototipos de dispositivos de heterounión fabricados con tinta de nanopartículas de fosfuro de zinc exhibieron una relación de rectificación de 600 y una fotosensibilidad con una relación de encendido/apagado cercana a 100. Ambos son puntos de referencia de idoneidad aceptables para las células solares. Aún es necesario desarrollar la optimización de la formación de tinta de nanopartículas y la arquitectura del dispositivo antes de que sea posible la comercialización, pero las células solares comerciales de fosfuro de zinc pulverizadas podrían ser posibles dentro de diez años. [15]
Los fosfuros metálicos se han utilizado como rodenticidas . Se deja una mezcla de comida y fosfuro de zinc donde los roedores pueden comerla. El ácido del sistema digestivo del roedor reacciona con el fosfuro para generar gas fosfina tóxico . Este método de control de plagas tiene posible uso en lugares donde los roedores son inmunes a otros venenos comunes. Otros pesticidas similares al fosfuro de zinc son el fosfuro de aluminio y el fosfuro de calcio .
El fosfuro de zinc normalmente se agrega a los cebos para roedores en una cantidad de alrededor del 0,75 al 2 %. Estos cebos tienen un olor fuerte y penetrante, parecido al del ajo , característico de la fosfina liberada por hidrólisis . El olor atrae a los roedores, pero tiene un efecto repulsivo en otros animales; Sin embargo, las aves, en particular los pavos salvajes , no son sensibles al olor. Los cebos deben contener una cantidad suficiente de fosfuro de zinc en un alimento suficientemente atractivo para matar roedores en una sola porción; una dosis subletal puede causar aversión hacia los cebos de fosfuro de zinc que encontrarán los roedores supervivientes en el futuro.
El fosfuro de zinc de grado rodenticida generalmente viene como un polvo negro que contiene un 75% de fosfuro de zinc y un 25% de tartrato de antimonio y potasio , un emético que provoca vómitos si el material es ingerido accidentalmente por humanos o animales domésticos. Sin embargo, sigue siendo eficaz contra ratas, ratones, cobayas y conejos, ninguno de los cuales tiene reflejo de vómito. [17]
La Autoridad de Protección Ambiental de Nueva Zelanda ha aprobado la importación y fabricación de fosfuro de zinc microencapsulado (pasta MZP) para el control terrestre de zarigüeyas . La solicitud fue realizada por Pest Tech Limited, con el apoyo de Connovation Ltd, la Universidad de Lincoln y la Junta de Salud Animal . Se utilizará como veneno adicional para vertebrados en determinadas situaciones. A diferencia del veneno 1080 , no se puede utilizar para aplicación aérea. [18]
El fosfuro de zinc es muy tóxico, especialmente cuando se ingiere o se inhala. La razón de su toxicidad es la liberación de compuestos de fósforo, generalmente fosfina , cuando reacciona con agua y ácidos. La fosfina es muy tóxica y, con trazas de P 2 H 4 , pirofórica . La fosfina también es más densa que el aire y puede permanecer cerca del suelo sin suficiente ventilación .