ما هي مادة الفوسفين؟ الفوسفين مركب صيغته PH₃، يوجد غازًا عديم اللون في الظروف المعتادة، وله مخاطر سمية واشتعال مهمة. لا يعني اسمه أنه عنصر الفوسفور نفسه أو أي مادة تحتوي على هذا العنصر؛ اختلاف الشركاء والروابط يغير هوية المادة وخصائصها. [1][2]
صيغة الفوسفين وعد الذرات
تضم صيغة PH₃ ذرة فوسفور واحدة وثلاث ذرات هيدروجين، أي أربع ذرات في الجزيء. الرقم 3 يخص الهيدروجين؛ ليس شحنة للجزيء أو عددًا لذرات الفوسفور. ويسجل PubChem كتلة مولية نحو 34.0 غ/مول للمركب. [3]
في رسم لويس الأساسي توجد ثلاث روابط P–H وزوج إلكترونات غير رابط على الفوسفور. عدد الروابط في ورقة ثنائية الأبعاد ليس وصفًا كاملًا للشكل؛ تتحدد الهندسة من ترتيب الذرات في الفراغ. الفوسفور من المجموعة 15 وتوضح بياناته الإلكترونية وجود خمسة إلكترونات تكافؤ في الوصف الأساسي. [4][6]
بنية جزيء الفوسفين: شكل هرمي لا مثلث مسطح
تعرض قاعدة NIST هندسة تجريبية تكون فيها ذرات H الثلاث في مستوى لا يمر بمركز P، ولهذا تكون البنية هرمية. يسجل الجدول طول رابطة P–H نحو 1.421 أنغستروم، وزاوية H–P–H نحو 93.3 درجة للبيانات المعروضة. لا ننقل زاوية نموذج مثالي 109.5 درجة ونقدمها بوصفها القياس الفعلي للفوسفين. [5]
يرسم الشكل إسقاطًا لتلك الإحداثيات؛ الأطوال الظاهرة على الشاشة قد تختلف بسبب الإسقاط، رغم تكافؤ الروابط الثلاث في البيانات. كذلك لا تعني المنطقة المظللة تحت P وجود روابط H–H: إنها سطح مساعد لتوضيح ترتيب ذرات H فقط. [5][6]
عدد الذرات ليس النسبة الكتلية
من بين أربع ذرات في PH₃ توجد واحدة P وثلاث H، فتكون حصتا العدد 25% و 75%. لكن ذرة الفوسفور أثقل كثيرًا من ذرة الهيدروجين؛ لا تكون ثلاثة أرباع كتلة الجزيء هيدروجينًا. [3][4]
باستخدام الكتلة المولية 33.998 غ/مول للمركب والكتلة الذرية المولية التقريبية 30.974 غ/مول للفوسفور، نحصل على مساهمة P بنحو 30.974/33.998×100≈91.1%. المساهمة المتبقية للهيدروجين نحو 8.9%. الرسم مقارنة حسابية، لا تحليل نقاوة عينة غاز. [3][4]
هل الفوسفين له رائحة؟
تصف NIOSH الفوسفين النقي بأنه عديم الرائحة، بينما تذكر رائحة تشبه الثوم أو السمك لبعض صور المادة. لذلك لا نعامل الرائحة صفة مطلقة لكل عينة، ولا نستنتج من غيابها غياب الغاز. اللون أيضًا لا يوفر دليلًا بصريًا، فالغاز عديم اللون. [1][2]
والأهم أن عتبة اكتشاف الرائحة لا تقدم إنذارًا كافيًا بالتركيزات الخطرة، بحسب CDC. لهذا فعبارة «أستطيع شم الغاز» ليست اختبارًا للسلامة، وكذلك غياب الشم ليس دليلًا على أن الهواء خالٍ منه. لا نورد هنا قيمًا لتقدير تعرض شخصي أو اختيار معدات حماية. [2]
الفوسفين والفوسفور والفوسفات: ثلاث هويات
الفوسفور عنصر رمزه P، والفوسفين مركب PH₃، والفوسفات أيون PO₄³⁻. يختلف التركيب والشحنة؛ ليست أسماء للمادة نفسها. [4][7]
ويذكر CDC استعمال الفوسفين في صناعة أشباه الموصلات لإدخال الفوسفور إلى بلورات السيليكون، كما يذكر استعماله في التبخير المتخصص. هذا وصف لوظائف صناعية، لا تعليمات للتطبيق أو دعوة إلى توليد الغاز. ترتبط مخاطر الاستنشاق والاشتعال بالمركب وظروف وجوده؛ لا يختزل الحكم في اسم العنصر وحده. [1][2]
المصادر ومتابعة القراءة
- NIOSH/CDC: صيغة الفوسفين ووصفه الفيزيائي ومخاطر الاشتعال (يفتح في نافذة جديدة)cdc.gov
- NIOSH/CDC: الرائحة والتعرض والاستعمال الصناعي (يفتح في نافذة جديدة)cdc.gov
- PubChem: الفوسفين، سجل 24404 والصيغة والكتلة المولية (يفتح في نافذة جديدة)pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- RSC: الفوسفور وكتلته الذرية وتوزيع إلكتروناته (يفتح في نافذة جديدة)periodic-table.rsc.org
- NIST CCCBDB: هندسة الفوسفين التجريبية وإحداثيات الذرات (يفتح في نافذة جديدة)cccbdb.nist.gov
- OpenStax: الهندسة الجزيئية وتمييز رسم لويس من الشكل الفراغي (يفتح في نافذة جديدة)openstax.org
- OpenStax: العناصر والأيونات وصيغة الفوسفات (يفتح في نافذة جديدة)openstax.org
أُعدّ هذا المقال بصياغة عربية أصلية بالاستناد إلى المصادر أعلاه، وهو مدخل تمهيدي إلى الموضوع. اقرأ منهجية المحتوى وحدوده.