인화 알루미늄

1. 개요

인화 알루미늄은 알루미늄과 인의 반응으로 생성되는 화합물로, 짙은 회색 또는 노란색 결정 구조를 가지며 물이나 산과 반응하여 유독한 포스핀 가스를 방출한다. 살서제, 살충제, 훈증제로 사용되며, 곡물 저장 시설이나 선박 등의 훈증에 활용된다. 반도체 재료로도 사용되며, 발광 다이오드 제조에 활용되기도 한다. 인화 알루미늄은 극도로 유독하여 자살에 사용되거나 중독 사고를 유발하기도 하며, 특히 이란 등지에서 쌀 보존용으로 사용되면서 사망 사고가 빈번하게 발생하여 사용 중단 캠페인이 진행되기도 한다.

2. 속성

인화 알루미늄 결정은 짙은 회색에서 짙은 노란색을 띠며, 300K에서 격자 상수 5.451인 섬아연석 결정 구조를 갖는다. 이는 1000°C까지 열역학적으로 안정하다.

인화 알루미늄은 물 또는 산과 반응하여 포스핀을 방출한다.
:AlP + 3 H₂O → Al(OH)₃ + PH₃
:AlP + 3 H⁺ → Al³⁺ + PH₃

이 반응은 인화 알루미늄의 독성의 근간이 된다.

3. 제조

인화 알루미늄(AlP)은 알루미늄과 인을 반응시켜 제조한다.

:4Al + P₄ → 4AlP

인화 알루미늄을 습기에 노출시키지 않도록 주의해야 하는데, 이는 독성 포스핀 가스를 생성하기 때문이다. 포스핀은 또한 위험한 자연 발화성 화합물로서 공기 중에서 쉽게 발화하므로 화재 위험을 야기한다.

인화 알루미늄은 물과 반응하여 기체인 포스핀(인화 수소)과 수산화 알루미늄으로 분해된다.

:AlP + 3H₂O → Al(OH)₃ + PH₃

:AlP + 3H⁺ → Al³⁺ + PH₃

4. 용도

인화 알루미늄은 크게 농업 분야와 반도체 분야에서 사용된다. 농업 분야에서는 살서제, 살충제, 훈증제 등으로 사용되며, 작은 해충이나 포유류를 제거하는 데 쓰인다. 또한, 담배벌레나 바구미와 같은 해충을 제거하기 위해 담배, 곡물, 사료 창고 및 수입 농산물 훈증 처리에도 사용된다. 반도체 분야에서는 발광 다이오드(LED)와 같은 장치에 적용하기 위해 다른 이원 재료와 합금하는 데 사용된다.

4.1. 농업 분야

인화 알루미늄(AlP)은 살서제, 살충제, 그리고 저장 곡물에 사용되는 훈증제로 사용된다. 이는 두더지, 쥐와 같은 작은 해로운 포유류를 죽이는 데 사용된다. "밀 알약"으로 알려진 정제 또는 펠릿은 일반적으로 암모니아와 이산화 탄소를 발생시키는 다른 화학 물질(예: 카바민산 암모늄)을 포함하며, 이는 인화 수소 가스의 자연 연소 또는 폭발 가능성을 줄이는 데 도움이 된다.

AlP는 훈증제와 경구 살충제로 모두 사용된다. 살서제로서 인화 알루미늄 펠릿은 설치류의 섭취를 위해 음식과 혼합되어 제공된다. 설치류의 소화 시스템에 있는 산은 인화물과 반응하여 유독성 인화 수소 가스를 생성한다. 인화 알루미늄과 유사한 다른 살충제로는 인산 아연과 인산 칼슘이 있다. 이러한 응용 분야에서 인화 알루미늄은 PestPhos, Quickphos, Celphos, Fostox, Fumitoxin, Phostek, Phostoxin, Talunex, Fieldphos, 및 Weevil-Cide 와 같은 다양한 브랜드 이름으로 만날 수 있다.

가수분해 방정식은 다음과 같다.

:2 AlP + 6 H₂O → Al₂O₃∙3 H₂O + 2 PH₃

인화 알루미늄은 다른 살충제 적용이 비실용적이고 선박, 항공기, 곡물 사일로와 같은 구조물과 설비가 처리될 때 훈증제로 사용된다. 이 모든 구조물은 기밀 막으로 효과적으로 밀봉하거나 덮어 인화 수소 훈증을 가두고 농축할 수 있다. 훈증제는 또한 설치류 굴에 직접 적용된다.

인화 알루미늄은 독일의 데게슈사(:de:Deutsche Gesellschaft für Schädlingsbekämpfung)에 의해 개발되었다. 담배벌레나 바구미에 대한 살충제로, 분해 촉진제(탄산 암모늄)와의 반응으로 포스핀을 발생시켜 담배, 곡물·사료 창고, 수입 농산물의 훈증 처리에 사용된다.

일본에서는 1959년 12월 25일에 농약 등록을 받았으며, 데게슈 재팬(상품명: 티베크, 호스트키신), 쇼와덴코, 데이진 화성 등에서 판매되고 있다.

4.2. 반도체 분야

산업적으로 AlP는 일반적으로 발광 다이오드 (예: 인듐 갈륨 알루미늄 인화물)와 같은 장치에 적용하기 위해 다른 이원 재료와 합금되는 반도체 재료이다.

5. 독성

인화 알루미늄은 물이나 산과 반응하여 포스핀을 방출한다. 극도로 유독한 인화 알루미늄은 자살에 사용되거나, 훈증 과정에서 의도치 않은 사망 사고를 초래하기도 한다.

인도 아대륙에서는 인화 알루미늄 중독이 광범위한 문제로 여겨진다. 인화 알루미늄은 독일의 데게슈사(:de:Deutsche Gesellschaft für Schädlingsbekämpfung)에서 개발되었으며, 담배벌레나 바구미에 대한 살충제로 사용된다. 분해 촉진제(탄산 암모늄)와의 반응으로 포스핀을 발생시켜 담배, 곡물·사료 창고, 수입 농산물의 훈증 처리에 사용된다.

일본에서는 1959년 12월 25일에 농약으로 등록되었으며, 데게슈 재팬(상품명: 티베크, 호스트키신), 쇼와덴코, 데이진 화성 등에서 판매되고 있다. 인화 알루미늄과 그 분해 촉진제를 함유하는 제제는 일본의 독물 및 극물 취체법 및 독물 및 극물 지정령에 의해 특정 독물로 지정되어 있지만, 순수한 인화 알루미늄 자체는 보통물이다.

인화 알루미늄은 특정 화학 물질의 환경으로의 배출량 파악 등 및 관리의 개선의 촉진에 관한 법률(PRTR법)에서 제1종 지정 화학 물질로 지정되어 있다.

5.1. 중독 증상

포스핀은 인화 알루미늄이 물이나 산과 반응하여 방출하는 물질이다.
:AlP + 3 H₂O → Al(OH)₃ + PH₃
:AlP + 3 H⁺ → Al³⁺ + PH₃
인화 알루미늄은 독성이 매우 강하여 자살에 사용되기도 하며, 훈증 과정에서 의도치 않은 사망 사고도 발생한다. 이란에서는 쌀 보존에 사용되어 "쌀 정제"로 알려져 있으며, 이로 인한 사고나 고의적인 사망이 빈번하게 발생한다. 이란 법의학 기구는 인화 알루미늄의 살충제 사용 중단을 위한 캠페인을 벌이고 있다.

스페인 알칼라 데 과다이라에서는 인화 알루미늄 용기를 재활용하던 세 가족이 사망하는 사건이 발생했다. 이들은 인화 알루미늄을 플라스틱 자루에 넣어 욕실에 보관했는데, 인화 알루미늄이 물, 습기와 반응하여 포스핀을 생성했고, 몇 시간 안에 사망에 이르게 되었다.

인화 알루미늄 중독은 인도 아대륙에서 심각한 문제로 여겨진다. 인화 알루미늄과 그 분해 촉진제를 함유하는 제제는 일본의 독물 및 극물 취체법 및 독물 및 극물 지정령에 의해 특정 독물로 지정되어 있지만, 순수한 인화 알루미늄 자체는 보통물이다.

인화 알루미늄은 특정 화학 물질의 환경으로의 배출량 파악 등 및 관리의 개선의 촉진에 관한 법률(PRTR법)에서 제1종 지정 화학 물질로 지정되어 있다.

경구 섭취 시, 위산에 의해 분해되어 구토, 흉부 압박감, 혼수 등의 증상이 나타나며, 1일 후부터는 간, 신장, 심장 장애, 대사성 산증 등의 증상이 나타난다.

알루미늄 린 중독은 인도 아대륙에서 대규모 문제가 되고있다. 이란의 법의학 기관에서는 농약으로서의 사용을 중지하는 캠페인을 벌이고 있다.

5.2. 중독 사고 사례

극도로 유독한 인화 알루미늄은 자살에 사용되어 왔다. 훈증 역시 의도치 않은 사망을 초래했다. 이란에서는 쌀을 보존하는 데 사용되어 "쌀 정제"라고 알려져 있으며, 우발적이거나 고의적인 사망 사건이 자주 발생한다. 이란 법의학 기구는 살충제로서의 사용을 중단하기 위한 캠페인을 벌이고 있다.

스페인 알칼라 데 과다이라에서 사용된 인화 알루미늄 용기를 재활용하다가 세 가족이 사망하는 사건이 발생했다. 그들은 플라스틱 자루에 넣어 욕실에 보관하고 있었다. 인화 알루미늄이 물이나 습기와 반응하여 포스핀이 생성되면서 사고가 발생했고, 몇 시간 안에 사망에 이르게 되었다.

인화 알루미늄 중독은 인도 아대륙에서 광범위한 문제로 여겨진다. 경구 섭취한 경우, 위산에 의해 분해되어 직후에는 구토, 흉부 압박감, 혼수 등의 증상이 나타나며, 1일 후부터는 간, 신장, 심장 장애, 대사성 산증 등의 증상이 나타난다. 알루미늄 린 중독은 인도 아대륙에서 대규모 문제가 되고 있으며, 이란의 법의학 기관에서는 농약으로서의 사용을 중지하는 캠페인을 벌인 바 있다.