فسفر

Phosphorus

عمومی نام, علامت اختصاری, شماره Phosphorus, P, 15 گروه شیمیایی نافلز گروه, تناوب, گروه 15 (VA), 3 , p جرم حجمی, سختی 1823 kg/m3, __ رنگ بی رنگ/قرمز/سفید نقره ای

خواص  اتمی       وزن اتمی 30.973761 amu شعاع اتمی (calc.) 100 (98) pm شعاع کووالانسی 106 pm شعاع واندروالس 180 pm ساختار الکترونی Ne]3s2 3p3] e- بازای هر سطح انرژی 2, 8, 5 درجه اکسیداسیون (اکسید) ±3, 5, 4 (اسید ضعیف) ساختار کریستالی مونوکلینیک

خواص  فیزیکی       حالت ماده جامد نقطه ذوب 317.3 K (111.6 °F) نقطه جوش 550 K (531 °F) حجم مولی  ש»10-6 * 17.02«متر مکعب بر مول گرمای تبخیر 12.129 kJ/mol گرمای هم جوشی 0.657 kJ/mol فشار بخار 20.8 Pa at 294 K سرعت صوت اطلاعات موجود نیست

متفرقه       الکترونگاتیویته 2.19 (درجه پائولینگ) ظرفیت گرمایی ویژه 769 J/(kg*K) رسانائی الکتریکی 1.0 10-9/m اهم رسانائی گرمایی 0.235 W/(m*K) 1st پتانسیل یونیزاسیون 1011.8 kJ/mol 2nd پتانسیل یونیزاسیون 1907 kJ/mol 3rd پتانسیل یونیزاسیون 2914.1 kJ/mol 4th پتانسیل یونیزاسیون 4963.6 kJ/mol 5th پتانسیل یونیزاسیون 6273.9 kJ/mol

 

پایدارترین  ایزوتوپها   ایزو NA طولانی ترین d|t½ 25.34 نیمه عمر (P-32)است. 31P 100% P با16 نوترون پایدار است. واحدهایSI & STP استفاده شده مگر آنکه ذکر شده باشد.

 

فسفر یک عنصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن P و عدد اتمی آن 15 می باشد. فسفر یکی از نافلزات چند ظرفیتی گروه نیتروژن بوده و معمولا در سخره ها و کانی های فسفاتی و همچنین در تمام سلولهای زنده یافت می شود ولی هیچگاه به صورت طبیعی تنها و بدون ترکیب با عناصر دیگر وجود ندارد. فسفر بسیار واکنش پذیر بوده و هنگام ترکیب با اکسیژن نور کمی از خود ساتع می کند. از عناصر لازم و حیاتی ارگان های زنده بوده و نامش به شکلهای گوناگون ذکر می شود. مهمترین استفاده فسفر در تولید کود می باشد. همچنین در تولید مواد منفجره کبریت آتش بازی مواد حشره کش خمیر دندان و مواد شوینده و همچنین مانیتورهای کامپیوتر نیز کاربرد دارد.

ویژگیهای  قابل توجه

فسفر معمولاً به شکل یک ماده جامد و موم مانند سفید رنگ است که بوی نامطبوعی دارد. فسفر خالص بی رنگ و شفاف است. اگرچه این نافلز در آب قابل حل نیست ولی در دی سولفید کربن حل می شود. فسفر خالص به سرعت در هوا می سوزد و تبدیل به پنتا اکسید فسفر می شود.

گونه ها

فسفر به چهار پنج شکل مختلف وجود دارد . سفید (یا زرد) قرمز سیاه (یا بنفش). که متداول ترین آنها فسفر قرمز و سفید می باشند که که هر دوی آنان از گروه چهار اتمی های چهار وجهی می باشند. فسفر سفید در تماس با هوا می سوزد و در مجاورت با گرما یا نور به فسفر قرمز تبدیل می شود که دو حالت آفا و بتا دارد که با انتقال دمای -3.8 درجه سانتیگراد از هم تفکیک می شوند. در عوض فسفر قرمز پایدار تر بوده و در فشار بخار 1 اتمسفر در 17 درجه سانتیگراد تصعید می شود و از تماس و یا گرمای مالشی می سوزد. فسفر سیاه چندشکلی Allotrope هم در ساختاری مشابه گرافیت که در آن اتمها در یک صفحه شش وجهی چیده شده و هادی جریان الکتریسیته هستند وجود دارد.

 

کاربردها

اسید فسفریک غلیظ شده که 70% تا 75% P2O))5 دارد. در(( کشاورزی و تولید کود بسیار مهم می باشد. در نیمه دوم قرن بیستم نیاز بیشتر به کودها تولیدات فسفری را به مقدار قابل توجهی افزایش داد. دیگر کاربردهای فسفر عبارتند از: فسفر برای تولید شیشه مخصوص برای لامپهای سودیومی استفاده میشود. فسفات کلسیم یا Bone-Ash برای تولید ظروف چینی مرغوب و Mono_calcium Phosphate که در بکینگ پودر مصرف دارد استفاده میشود. همچنیند این عنصر در تولید فلزات برنز فسفات و دیگر فلزات استیل کاربرد دارد. تری سدیوم فسفات در ماده های تصفیه کننده برای شیرین کردن آب و همچنین جلوگیری از فرسایش لوله ها کاربرد دارد. از فسفر سفید در ساخت بمبهای آتش زا و دود زا و گلوله های رسام استفاده میشود. فسفر کاربردهای گوناگون دیگری در ساخت کبریتهای بی خطر مواد آتش زا حشره کش ها خمیردندان ها و مواد پاک کننده دارد.

 

نقش  بیولوژیکی

ترکیبات فسفری نقش حیاتی در تمام گونه های حیات شناخته شده در زمین دارد. فسفرهای معدنی نقش کلیدی در ملوکولهای بیولوژیکی مانند DNA و RNA که قسمتی از استقامتهای ملوکولی را شکل میدهند بازی میکنند. همچنین سلولهای زنده از فسفرهای معدنی برای ذکیره و انتقال انرژی سلولی از طریق تری فسفات آدنوزین ATP استفاده میکنند. نمکهای فسفات کلیسیوم هم توسط حیوانات برای سفت شدن استخوان استفاده میشود. ضمناً فسفر یک عضو حیاتی برای پروتوپلاسمهای سلولی و بافتهای عصبی میباشد.

 

تاریخچه

فسفر (که یونانی آن فسفروس به معنای "حامل روشنایی" و از نامهای باستانی سیاره زهره می باشد) در سال 1669 توسط شیمیدان آلمانی Henning Brand در حین تولید یک دارو از ادرار کشف شد. براند با تبخیر ادرار سعی در تقطیر نمک داشت که در این فرایند ماده سفید رنگی تولید شد که در تاریکی می درخشید و با نور زیادی می سوخت. از آن روز تابندگی فسفری برای شرح اشیاءی که در شب بدون سوختن می درخشند بکار برده شد. کبریتهای اولیه که از فسفر سفید در ترکیباتشان اسفاده می شد به دلیل سمی بودن خطرناک بودند و استفاده از آنها موجبات قتل و خودکشی و .... را فراهم می کرد. (یک داستان نا معلوم حکایت از این دارد که زنی با اضافه کردن فسفر سفید به غذای شوهرش قصد کشتن وی را داشت که هنگام جوشانیدن غذا به دلیل به وجود آمد بخار نورانی لو رفت.) همچنین کارگران کبریت ساز به دلیل مجاورت با بخار آن دچار مردگی استخوانهای فک می شدند. زمانی که فسفر قرمز که خاصیت آتش زایی و سمی به مراتب کمتری را دارد کشف شد جایگزین فسفر سفید در صنعت کبریت سازی گردید.

 

پیدایش

فسفر به دلیل واکنش پذیری در هوا و دیگر مواد حاوی اکسیژن به تنهایی در طبیعت یافت نمی شود ولی به صورت ترکیبی به مقدار زیادی در معادن گوناگون پخش شده اند. که بزرگترین این معادن در روسیه مراکش فلوریدا Idaho, Tennesse و Utah قرار دارد. فسفرهای چندشکلی سفید میتوانند به شیوه های گوناگونی تهیه شوند. در یک فرایند تری کلسیم فسفات که از سخره های فسفاتی گرفته شده در مجاورت کربن و سیلیکا در کوره های سوختی یا برقی حرارت داده می شود. در این فرایند عناصر فسفری به صورت بخار آزاد شده و به صورت اسید فسفریک جمع آوری می شوند.

 

هشدارها

فسفر یک ماده بسیار سمی می باشد و حتی مقدار 50 mg آن کشنده و مرگ آور است. فسفر سفید باید همیشه در زیر آب نگهداری شود چرا که در مجاورت هوا بسیار واکنش پذیر می باشد. هنگام کار با آن حتما باید از انبر استفاده شود چرا که تماس آن با پوست می تواند باعث سوختگی های مزمن شود. خاصیت سمی و مزمن فسفر سفید باعث میشود که کارگرانی که باید با آن کنند دچار بیماری Necrosis of the Jaw مردگی فک که اصطلاحا PhossyJaw نامیده می شود گرفتار آیند. استرهای فسفاتی برای سیستم عصبی سمی هستند اما فسفاتهای معدنی و کانی معمولاً غیر سمی می باشند. آلودگی فسفاتی نیز زمانی رخ می دهد که کودها و مواد پاک کننده در خاک ها باقی بمانند. هنگامی که گونه سفید آن در مجاورت نور خورشید قرار بگیرد و یا در بخار خود تا دمای 250 درجه سانتیگراد حرارت داده شود به گونه قرمز که در هوا ترکیب نمی شود تبدیل می شود. فسفر قرمز فورا در هوا آتش نمی گیرد و به خطرناکی فسفر سفید نیست. با این حال باید با فسفر قرمز نیز با احتیاط کار شود چرا که در شرایطی و در تحت دماهای خاص ممکن است به فسفر سفید تبدیل شود . ضمناً در صورت گرما دیدن گازهای بسیار سمی که حاوی اکسیدهای فسفر هستند از خود ساتع میکند.

 

ایزوتوپها

p32 ایزوتوپ رایج است که رادیو اکتیو نیز می باشد.

 

املاء

تنها املاء درست این عنصر Phosphorus می باشد که به شکل صفت برای ظرفیتهای کوچکتر آن استفاده می شود و درست همانند ترکبات گوگرد (sulfurour and sulfuric) می باشد و با کلمات Phosphorous و Phosphoric نامیده می شود.