ફૉસ્ફાઇડ

ફૉસ્ફાઇડ : ફૉસ્ફરસનાં ધનવિદ્યુતીય (electropositive) ધાતુ સાથેનાં દ્વિગુણી (binary) સંયોજનો. ઇલેક્ટ્રૉનીય સંરચનાની ર્દષ્ટિએ ફૉસ્ફરસ તેની સૌથી બહારની કક્ષામાં ત્રણ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રૉન (2p³) ધરાવે છે. આથી તે ધાતુઓની જેમ ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવીને PCl₃ જેવાં સંયોજનો બનાવી શકે છે, જ્યારે અધાતુની જેમ ઇલેક્ટ્રૉન સ્વીકારીને પણ સંયોજનો બનાવી શકે છે; દા.ત., સોડિયમ, મૅગ્નેશિયમ, ઍલ્યુમિનિયમ વગેરે પ્રબળ અપચાયક (reductive) ધાતુઓ સાથે તે ધાત્વિક ફૉસ્ફાઇડ બનાવે છે. આમ ફૉસ્ફાઇડ સંયોજનો ફૉસ્ફાઇટ સંયોજનોથી એ રીતે અલગ પડે છે કે પહેલામાં ફૉસ્ફરસનો ઉપચયન આંક (oxidation number) – 3 હોય છે જ્યારે ફૉસ્ફાઇટમાં તે + 3 હોય છે.

ફૉસ્ફાઇડ સંયોજનો અનેકવિધ તત્વયોગમિતિ (stoichiometry) ધરાવે છે. દા.ત., M₄P, M₃P, M₁₂P, M₇P, M₂P, M₇P₄, M₅P₃, M₃P₂, M₄P₃, M₄P₃, M₅P₄, M₆P₅, MP,M₃P₄, M₂P₃, MP₂, M₂P₅, MP₃, M₃P₁₁, M₃P₁₄, MP₅, MP₇, MP₁₅ (M = ધાતુ) ટાઇટેનિયમ, ટૅન્ટલમ, ટંગસ્ટન જેવી ધાતુઓ પાંચથી છ ફૉસ્ફાઇડ બનાવે છે તો નિકલના આઠ ફૉસ્ફાઇડ (Ni₃P, Ni₅P₂, Ni₁₂P₅, NiP₂, NiP₄, NiP અને NiP₃) જાણીતા છે. કેટલાક ત્રિગુણી (ternary) તેમજ વધુ જટિલ ફૉસ્ફાઇડ પણ જાણીતા છે.

ફૉસ્ફાઇડ બનાવવાની સામાન્ય પદ્ધતિ જે ફૅરડેની પદ્ધતિ તરીકે ઓળખાય છે તેમાં ધાતુ(M)ને લાલ ફૉસ્ફરસ (P) સાથે ઊંચા તાપમાને નિષ્ક્રિય વાતાવરણમાં અથવા શૂન્યાવકાશ કરેલી નળીમાં ગરમ કરવાથી મળે છે.

દા.ત., 4Al + P₄ → 4AlP (ઍલ્યુમિનિયમ ફૉસ્ફાઇડ)

6Ca + P₄ → 2Ca₃P₂ (કૅલ્શિયમ ફૉસ્ફાઇડ)

એન્ડ્રિક્સ(Andrieux)ની વૈકલ્પિક પદ્ધતિમાં આલ્કલી ધાતુના પીગળેલા ફૉસ્ફેટ-ક્ષારોનું વિદ્યુતવિભાજન કરવામાં આવે છે. આમાં યોગ્ય ધાતુ-ઑક્સાઇડ કે હેલાઇડ ઉમેરવામાં આવે છે; દા.ત.,

વિદ્યુતપ્રવાહ, વૉલ્ટેજ અને વિદ્યુતવિભાજનના સંઘટનમાં ફેરફાર કરવાથી જુદાં જુદાં તત્વયોગમિતીય ફૉસ્ફાઇડ મળે છે.

વિશિષ્ટ કિસ્સાઓમાં ખૂબ જ અગત્યની એવી કેટલીક ઓછી સામાન્ય પદ્ધતિઓ નીચે પ્રમાણે છે :

(1) ધાતુ. ધાતુ હેલાઇડ કે સલ્ફાઇડ સાથે ફૉસ્ફીન(PH₃)ની પ્રક્રિયા

(2) એપેટાઇટ જેવા ફૉસ્ફેટનું કાર્બન વડે ઊંચા તાપમાને રિડક્શન કરવાથી

(3) ધાતુ ફૉસ્ફાઇડની વધુ ધાતુ અથવા ફૉસ્ફરસ સાથેની પ્રક્રિયાથી જુદી તત્વયોગમિતિ ધરાવતા ફૉસ્ફાઇડ મળે છે.

ફૉસ્ફાઇડ ધાતુઓના બોરાઇડ, કાર્બાઇડ અને નાઇટ્રાઇડ સાથે સામ્ય ધરાવે છે. આથી તેમના વર્ગીકરણ અને બંધનના વર્ણનમાં એકસરખી જ મુશ્કેલીઓ નડે છે. સામાન્ય સંજોગોમાં તેમની તત્ત્વયોગમિતિના આધારે વર્ગીકરણ કરી શકાય; જેમ કે,

(ક) ધાતુસમૃદ્ધ ફૉસ્ફાઇડ (M/P>1), (ખ) મૉનોફૉસ્ફાઇડ (M/P = 1) અને ફૉસ્ફરસસમૃદ્ધ ફૉસ્ફાઇડ (M/P < 1).

(ખ) ધાતુસમૃદ્ધ ફૉસ્ફાઇડ સામાન્ય રીતે સખત, બરડ, ધાતુમય, ચળકાટ ધરાવતા, ઉચ્ચતાપસહ પદાર્થો છે. તેઓની ઉષ્મીય અને વિદ્યુતીય વાહકતા ઊંચી હોય છે; ઉપરાંત તે ઊંચી ઉષ્મીય સ્થાયિતા અને રાસાયણિક નિષ્ક્રિયતા પણ ધરાવે છે. તેમાં ફૉસ્ફરસ ત્રિકોણીય પ્રિઝમ આકારના સંકીર્ણમાં હોય છે. તેની આજુબાજુ 6, 7, 8 કે 9 ધાતુપરમાણુ જોડાયેલા હોય છે. ઘણા ફૉસ્ફાઇડના ઍન્ટિફ્લોરાઇટ (antifluorite) બંધારણમાં ફૉસ્ફરસ અષ્ટફલકીય સંકીર્ણ રૂપે ધાતુ M સાથે હોય છે.

(ગ) મૉનૉફૉસ્ફાઇડ જુદાં જુદાં બંધારણ ધરાવે છે, જે કદ (size) અને વીજાણ્વીય અસરોને લીધે અસર પામે છે.

III A સમૂહના ફૉસ્ફાઇડ (MP) ઝિંક બ્લૅન્ડી જેવું બંધારણ ધરાવે છે, જેમાં P અષ્ટફલકીય સંકીર્ણ રૂપે હોય છે. SnPનું બંધારણ Nacl જેવું છે. તેમાં Pનું અષ્ટફલકીય સંકીર્ણ રૂપે હોય છે. VPનું બંધારણ ષટ્ફલકીય NiAsMOP પ્રકારનું હોય છે. કેટલાંક જટિલ તંત્રો પણ જાણવા મળેલ છે.

TiP, ZrP, HFPમાં અડધો P ત્રિકોણીય પ્રિઝમ આકારમાં અને અડધો અષ્ટફલકીય હોય છે. MP(M = Cr, Mn, Fe, Co, Ru, W)માં ફૉસ્ફરસ (P) M વડે વિકૃત (distorted) ત્રિકોણીય પ્રિઝમ સંકીર્ણ તથા બે ટૂંકા સંપર્ક પરમાણુની નજીકના ત્રિકોણીય પ્રિઝમ સાથે હોય છે.

આમ P પરમાણુની સળંગ સાંકળ બનેલી હોય છે. Nipમાં આ પ્રકારની વિકૃતિ હોય છે, જેમાં P પરમાણુ-સાંકળ રૂપે ન હોતાં જોડકામાં એકઠા થયેલ હોય છે.

ફૉસ્ફરસસમૃદ્ધ ફૉસ્ફાઇડોની વિશિષ્ટતા તેમના નીચા ગલનબિંદુ, ઘણી નીચી ઉષ્મીય સ્થાયિતા (ઉપરના બે પ્રકારના સંદર્ભમાં) હોય છે. તેઓ ઘણી વાર ધાત્વિક વાહકને બદલે વધુ પડતાં અર્ધવાહકો હોય છે. આ ગુણધર્મ Pનું શૃંખલન (catenation) વધે તેમ વધે છે. P₂ એકમ ધરાવતા FeP₂,  RuP₂  PtP₂ અને OsP₂માં P–P લંબાઈ 217 મિમી. હોય છે. કેટલાક MP₃(M = Co, Ni, Rh, Pd, Ir)માં સમતલીય (Planar) Pu વલય (ચોરસ લંબચોરસ) હોય છે, જેમાં P–P લંબાઈ 223 મિમી. હોય છે. (દા.ત., RhP₃નું ચોરસ વલય). P પરમાણુ-સાંકળ ધરાવતા હોય તેવાં પણ બંધારણો જાણવા મળ્યાં છે; દા.ત., PdP₂, NiP₂, CdP₂, BaP₃ વગેરે. બેવડી સાંકળવાળાં ZnPbP₁₄,CdPbP₄, HgPbP₁₄ અથવા સ્તરીય CuP₂, AgP₂ અને CdP₂ પણ જાણીતાં છે. બેવડી સાંકળ ધરાવતા બંધારણવાળા MPbP₁₄ જાંબલી ફૉસ્ફરસનાં તેવાં સંયોજનો સાથે સંબંધ ધરાવે છે. આ ઉપરાંત IA, II A અને લૅન્થેનાઇડ સમૂહનાં ધનવિદ્યુતીય તત્ત્વો જે ફૉસ્ફાઇડ બનાવે છે તેમાં કંઈક અંશે આયનિક બંધ હોય છે. Na₃P₁₁, Sr₃P₁₄, ઉપરાંત M₃P, M = Li, બંધારણ M₃P₂ બંધારણ (M = Be, Mg, Zn, cd અને MP બંધારણ (M = La, Ce) અને M₃P₄ પણ જાણીતાં છે. આ સંયોજનોને સંપૂર્ણપણે આયનીકરણ થયેલા ફૉસ્ફાઇડ (P^–3) ગણવાં એ બરાબર નથી, કારણ કે તે ઘન પદાર્થોમાં ધાત્વીય અથવા સહસંયોજક પારસ્પરિક ક્રિયા (interaction) હોય છે આવાં સંયોજનો તેમની પાણી અથવા મંદ ઍસિડ સાથેની જળવિચ્છેદનપ્રક્રિયાથી PH₃ આપવાની ખાસિયત ધરાવે છે.

ઍલ્યુમિનિયમ ફૉસ્ફાઇડનો ઉપયોગ અનાજના ગોડાઉનમાં ઉંદરોથી થતા નુકસાનને રોકવા માટે કૃંતકનાશક (rodenticide) તરીકે થાય છે. ઍલ્યુમિનિયમ ફૉસ્ફાઇડની ટીકડીઓ અનાજ ભરેલા ગોડાઉનમાં છૂટી છૂટી નાંખવામાં આવે છે. ભેજ સાથે તે પ્રક્રિયા કરી ફૉસ્ફીન (PH₃) આપે છે જે ઉંદરો માટે જીવલેણ નીવડે છે.

2AlP + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 2PH₃

ફૉસ્ફાઇડના ઔદ્યોગિક ઉપયોગ જાણવા મળ્યા છે. P4ના ઉત્પાદનમાં મોટા પાયા પર આડપેદાશ તરીકે મળતો ફૉસ્ફાઇડ ‘ફેરોફૉસ્ફરસ’ છે તેનો ઉપયોગ ડાયનેમાઇટ સાથે મિશ્ર કરવા ઊંચી ઘનતાવાળા કાક્રીટમાં પૂરક (filler) તરીકે અને કેન્દ્રીય રિઍક્ટરમાં વિકિરણ રોકવામાં ઢાલ તરીકે થાય છે. IIIA સમૂહનાં ફૉસ્ફાઇડ કીમતી અર્ધવાહકો છે. Ca₃P₂નો ઉપયોગ નૌસેનાના સમુદ્ર સંસ્ફૂર(Navy Sea Flare)માં સંઘટક (ingradient) તરીકે થાય છે, કારણ કે તેની પાણી સાથેની પ્રક્રિયા ઝડપભેર જ્વલનશીલ ફૉસ્ફીન આપે છે. આ ઉપરાંત Nb, Ta અને Wના ફૉસ્ફાઇડ તેમની રાસાયણિક નિષ્ક્રિયતા માટે જાણીતાં હોઈ ઊંચા તાપમાને ઑક્સિડેશનનો પ્રતિકાર કરે છે. આમ છતાં તેઓ ઑક્સિડેશનકર્તા ઍસિડ અને પેરૉક્સાઇડથી અસર પામે છે.

ઈન્દ્રવદન મનુભાઈ ભટ્ટ