El fosfuro de cinc (Zn3P2 ) es un compuesto químico inorgánico . Es un sólido gris, aunque las muestras comerciales suelen ser oscuras o incluso negras. Se utiliza como rodenticida . [5] El Zn3P2 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 cinc-fósforo, el difosfuro de cinc ( ZnP2 ) .
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 la reacción de tri-n-octilfosfina con dimetilzinc . [9]
El fosfuro de zinc reacciona con el agua para producir fosfina altamente tóxica (PH 3 ) e hidróxido de zinc (Zn(OH) 2 ):
El Zn 3 P 2 tiene una forma tetragonal a temperatura ambiente que se convierte a una forma cúbica alrededor de los 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 una coordenada sexta, con átomos de zinc en 6 de los vértices de un cubo distorsionado. [11]
La estructura cristalina del fosfuro de cinc es muy similar a la del arseniuro de cadmio (Cd 3 As 2 ), el arseniuro de cinc (Zn 3 As 2 ) y el fosfuro de cadmio (Cd 3 P 2 ). Estos compuestos del sistema cuaternario Zn-Cd-P-As presentan una solución sólida continua completa. [12]
El fosfuro de zinc es un candidato ideal para aplicaciones fotovoltaicas de película delgada, ya que tiene una fuerte absorción óptica y una brecha de banda 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 otros sistemas fotovoltaicos de película delgada . Tanto el zinc como el fósforo también son no tóxicos, lo que no es el caso de otros sistemas fotovoltaicos de película delgada comerciales comunes, como el telururo de cadmio . [13]
Los investigadores de la Universidad de Alberta fueron los primeros en sintetizar con éxito el fosfuro de cinc coloidal. Antes de esto, los investigadores eran capaces de crear células solares eficientes a partir de fosfuro de cinc a granel, pero su fabricación requería temperaturas superiores a los 850 °C o métodos de deposición al vacío complicados. Por el contrario, las nanopartículas de fosfuro de cinc coloidal , contenidas en una “tinta” de fosfuro de cinc, permiten una producción económica y sencilla a gran escala mediante recubrimiento con boquilla ranurada o recubrimiento por pulverización. [14]
Las pruebas y el desarrollo de estas películas delgadas de fosfuro de cinc todavía se encuentran en sus primeras etapas, pero los primeros resultados han sido positivos. Los dispositivos de heterojunción prototipo fabricados a partir de tinta de nanopartículas de fosfuro de cinc exhibieron una relación de rectificación de 600 y una fotosensibilidad con una relación de encendido/apagado cercana a 100. Ambos son parámetros de idoneidad aceptables para las células solares. Aún es necesario realizar avances en la optimización de la formación de la tinta de nanopartículas y la arquitectura del dispositivo antes de que sea posible la comercialización, pero las células solares de fosfuro de cinc en aerosol comerciales podrían ser posibles dentro de diez años. [15]
Los fosfuros metálicos se han utilizado como rodenticidas . Se deja una mezcla de alimento y fosfuro de cinc en un lugar donde los roedores puedan comerla. El ácido del sistema digestivo del roedor reacciona con el fosfuro para generar gas fosfina tóxico . Este método de control de plagas tiene un posible uso en lugares donde los roedores son inmunes a otros venenos comunes. Otros pesticidas similares al fosfuro de cinc son el fosfuro de aluminio y el fosfuro de calcio .
El fosfuro de cinc se añade normalmente a los cebos para roedores en una cantidad de alrededor del 0,75-2%. Estos cebos tienen un fuerte olor penetrante parecido al 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, especialmente los pavos salvajes , no son sensibles al olor. Los cebos tienen que contener una cantidad suficiente de fosfuro de cinc en un alimento suficientemente atractivo para matar a los roedores en una sola ración; una dosis subletal puede provocar aversión hacia los cebos de fosfuro de cinc que encuentren los roedores supervivientes en el futuro.
El fosfuro de cinc de grado rodenticida suele presentarse como un polvo negro que contiene un 75 % de fosfuro de cinc y un 25 % de tartrato de antimonio y potasio , un emético que provoca el vómito 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 (MZP Paste) 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 cinc es altamente 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 P2H4 , pirofórica . La fosfina también es más densa que el aire y puede permanecer cerca del suelo sin ventilación suficiente .