Taula

Generalitats

Propietats

Isòtops

Reactivitat

Obtenció, Usos i Toxicitat

 

Català

Español

English

Français

Símbol: P

Nombre atòmic: 15

Fòsfor

Fósforo

Phosphorus

Phosphore

Grup: 15

Període: 3

Família: Família del nitrogen

Configuració electrònica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

 

 

 

 

Generalitats

Descobridor/s: Henning Brand

Nacionalitat: Alemanya

Any: 1669

Origen del nom:  del grec phosphoros (que dóna llum)

Una mica d’història: El fòsfor —del llatí phosphorus, i aquest del grec, phosphoros, —portador de llum— antic nom del planeta Venus, fou descobert per l'alquimista alemany Hennig Brand al 1669 a Hamburg al destil·lar una mescla d'orina i arena (en va utilitzar 50 galledes), mentres buscava la pedra filosofal, intentava obtenir or a partir de plata; a l’evaporarà la urea va obtindre un material blanc que brillava en la foscor i cremava amb una flama brillant; des de llavors, les substàncies que brillen en la foscor sense cremar se les anomena fosforescents. Brand, la primera persona coneguda que va descobrir un element químic, va mantenir el seu descobriment en secret però un altre alquimista alemany, Kunckel, el va redescobrir al 1677 i va ensenyar a Boyle la forma d'obtenir-lo.

L’orina va constituir, durant un segle, la matèria primera per obtenir el fòsfor fins que al 1771, Scheele va trobar un mètode per extreure’l dels ossos calcinats.   

Estat natural: Està distribuït àmpliament en la natura. No es troba en estat lliure sinó principalment com a fosfat. L’apatita (fosfat de calci impur) és una font important de l’element; els grans dipòsits d’apatita es troben al Marroc, a Rússia i als Estats Units.

També es troba combinat en els sols fèrtils i en moltes aigües minerals.

Estructura cristal·lina:

tetaèdrica

 

 

 

Totes les cares són triangles equilàters.

Abundància a l’ésser humà: 11000000 ppb (parts per bilió) en pes.

 

Abundància a la Terra: Ocupa l’onzè lloc en l’abundància dels elements en la Terra, es distribueix ampliament en la natura.

Abundància al Sistema Solar: 7000 ppb (parts per bilió) en pes.

 

 

 

 

 

 

Propietats

Físiques

Massa atòmica (u)

Densitat (kg/m3)

Duresa (escala de Mohs)

Volum atòmic (cm3/mol)

30,97376

1820

0,5

17

Tèrmiques

Estat d’agregació

a 298 K

Punt de fusió (K)

Punt d’ebullició (K)

 

sòlid

317,3

553,7

 

Radis

Radi atòmic (Å)

Radi iònic (Å)

Radi covalent (Å)

 

1,28

2,12 (P-3)

0,44 (P+3)

0,34 (P+5)

1,06

 

Ionització

Afinitat electrònica (KJ/mol)

1a energia ionització (KJ/mol)

2a energia ionització (KJ/mol)

3a energia ionització (KJ/mol)

Estats d’oxidació

72

1011,7

1903,2

2911,9

±3, 5, 4

Elèctriques

Conductivitat elèctrica (mOhm.cm)-1

Electròniques

Electronegativitat (Pauling)

Polaritzabilitat (Å3)

 

0,0

2,19

3,6

 

Termodinàmiques

Calor d’atomització (KJ/mol d’àtoms)

Calor de fusió (KJ/mol)

Calor de vaporització (KJ/mol)

Calor específica

(J/kg K)

Conductivitat tèrmica (J/m s ºC)

315,0

2,5

12,41

739,86

0,24

Altres

Potencial normal de reducció (v)

Caràcter metàl·lic

Precaucions: El fòsfor blanc és extremadament verinós —una dosi de 50 mg pot ser letal— molt inflamable pel que s'ha d'emmagatzemar submergit en aigua, i en contacte amb la pell provoca cremades. L'exposició contínua al fòsfor provoca la necrosi de la mandíbula.

El fòsfor roig no s'inflama espontàniament en presència d'aire i no és tòxic, però ha de manejar-se amb precaució ja que pot produir-se la transformació en fòsfor blanc i l'emissió de vapors tòxics al escalfar-se.

Els èsters de fosfat són verins nerviosos i només haurien de ser manejats per químics o farmacèutics.

Els fosfats inorgànics són relativament inofensius. La contaminació de fosfat té lloc com a resultat de fertilitzants lixiviats i de molts detergents.

-0,06 P/PH3 (solució àcida)

No metall

Característiques:

 

 És un component essencial de sistemes de vida i es troba en el teixit nerviós, ossos i protoplasma de les cèl·lules.

Es presenta en diferents varietats alotròpiques que difereixen bastant en les seves propietats. Les dos varietats més importants són el fòsfor blanc i el fòsfor vermell.

El fòsfor blanc és (P4) és un sòlid tou, translúcid, d’olor oliosa i aspecte cerós, que s’obté per condensació dels vapors de fòsfor. No es dissolt en aigua ni en alcohol, però és soluble en sulfur de carboni, benzè, olis vegetals, amoníac líquid i èter. S’encén espontàniament en l’aire. Tant el sòlid com els vapors són molt verinosos.

Quan el fòsfor blanc es exposat a la llum del sol o s’esclafen els vapors a 250ºC, es converteix en la varietat vermella. Aquesta forma no s’encén espontàniament i és una mica menys perillosa que la forma blanca. La forma vermella és bastant estable i sublima a 417ºC sota pressió de vapor d’1 atm. La seva temperatura d’inflamació és al voltant dels 400ºC.

El fòsfor vermell està constituït per petits cristalls i alguna altre modificació amorfa i té l’aparença  d’una pols vermella.

No es dissol en els mateixos dissolvents que el fòsfor blanc ni produeix fosforescència ni es verinós quan es troba pur.

En realitat el fòsfor vermell és fòsfor violeta que s’obté per dissolució de fòsfor blanc en plom fos.

 

 

 

 

 

 

 

Isòtops

Isòtop

 

Protons

Neutrons

Símbol

Vida mitjana

Abundància (%)

Altres

Fòsfor-29

15

14

29P

4,14 segons

0,00

Radioactiu

Fòsfor-30

15

15

30P

2,50 minuts

0,00

Radioactiu

Fòsfor-31

15

16

31P

Estable

100%

 

Fòsfor-32

15

17

32P

14,28 dies

0,00

Radioactiu

Fòsfor-33

15

18

33P

25,3 dies

0,00

Radioactiu

 

 

 

 

 

 

 

Reactivitat

Descripció

El fòsfor blanc és molt actiu i es combina amb la major part dels elements. Crema amb oxigen amb una flama blanca molt brillant, produint núvols d’òxid de fòsfor (V) sòlid. Aproximadament a 50ºC es produeix la inflamació. S'oxida espontàniament en contacte amb l'oxigen atmosfèric emetent llum, donant nom al fenomen de la fosforescència, que s’observa en la foscor. Donat que aquesta reacció és exotèrmica, es produeix amb relativa freqüència la inflamació espontània del fòsfor blanc, per això normalment es guarda sota aigua.

Sembla ser que la fosforescència es deu a l’oxidació lenta del fòsfor blanc a òxid de fòsfor (III) emetent-se energia en forma luminiscent. El fòsfor blanc es transforma lentament en vermell per l’acció de la llum, per això es necessari guardar-lo a les fosques.

El fòsfor vermell és menys reactiu que el blanc i no s’oxida fàcilment amb l’aire.

La majoria del compostos fosforats són trivalents o pentavalents.

El fòsfor es combina fàcilment amn l’oxigen per formar òxids, dels quals els més importants són el triòxid de fòsfor (P2O3) i el pentaòxid de fòsfor (P2O5). 

El triòxid de fòsfor és un sòlid cristal·lí blanc, que s’utilitza com agent reductor. És deliqüescent, és adir es dissol per la humitat de l’aire. El vapor és tòxic.

El pentaòxid de fòsfor, blanc, deliqüecent, sòlid amorf, sublima a 250ºC. Reacciona amb l’aigua per a formar àcid fosfòric i s’utilitza com agent dessecant.

El fòsfor forma hidrurs amb l’hidrogen; és important la fosfina (PH3), comparable a l’amoníac (NH3).

El fòsfor blanc, P4,  reacciona vigorosament amb tots els halògens, a temperatura ambient, per formar trihalurs de fòsfor que s’utilitzen en la preparació d’hidràcids i compostos orgànics: 

      P4 (s) + 6 F2 à 4PF3 (g)

      P4 (s) + 6 Cl2 à 4PCl3 (l)

      P4 (s) + 6 Br2 à 4PBr3 (l)

      P4 (s) + 6 I2 à 4PI3 (g)

El fòsfor blanc reacciona amb iode, I2, en disulfur de carboni (CS2), per donar iodur de fòsfor (II), P2I4. El mateix compost es forma en la reacció entre el fòsfor vermell i el iode, I2, a 180ºC:

      P4 (s) + 4I2 (g) à 2P2I4 (g)

El fòsfor no reacciona ni amb l’aigua ni amb àcids diluïts no oxidants.

Amb aire

Vigorosa, crema à P2O5 ; P2O3

Amb H2O

No reacciona

Amb HCL  6M

No reacciona

Amb HNO3  15M

Suau; à Nox

Amb NaOH  6M

Suau; pot cremarà PH3

 

 

 

 

 

 

 

Obtenció

A causa de la seva reactivitat, el fòsfor no es troba natiu en la naturalesa, però forma part de nombrosos minerals. L' apatita és una important font de fòsfor, existint importants jaciments a El Marroc, Rússia, EE.UU. i altres països.

La forma al·lotròpica blanca es pot obtindre per distints procediments; en un d'ells, el fosfat tricàlcic, obtingut de les roques, s'escalfa en un forn a 1450ºC en presència de sílice i carboni, el fòsfor que s'allibera en forma de vapor es fa passar per un condensador on es refreda sota aigua:

2Ca3 (PO4)2 + 6 SiO2 +10 C à  6CaSiO3 + 10 CO + P4 - 3084 kJ

Usos

L'àcid fosfòric (H3PO4) concentrat, que pot contenir entre 70 i 75% de pentòxid de fòsfor (P2O5)  i les seves sals són importants per a l'agricultura, ja que s’utilitzen com a fertilitzants.

Els fosfats s'usen en la fabricació de vidres especials per a làmpades de sodi i en el recobriment intern de làmpades fluorescents

El fosfat monocàlcic s'utilitza com a pols de rebosteria, per aclarir el sucre de remolatxa.

Els compostos fosforats també s’utilitzen en aliatges especials com el bronze al fòsfor.

El fosfat trisòdic s'empra com a agent de neteja per a ablanir l'aigua i prevenir la corrosió de canonades.

El fòsfor blanc té aplicacions militars en bombes incendiàries, bombes de fum i bales traçadores. També per a l’elaboració de verí per a rates.

El fòsfor vermell s’utilitza en la fabricació de llumins. En els llumins ordinaris, el cap es compon d’una barreja combustible de sofre i clorat de potassi , banyada en sulfur de fòsfor que s’inflama per el calor produïda en la fricció i produeix a la vegada la inflamació de la barreja combustible. En els llumins de seguretat el cap es compon de sulfur d’antimoni barrejat amb dicromat de potassi que actua com oxidant. El rascador de la capsa es composa de fòsfor vermell i vidre polvoritzat. El calor de la fricció transforma una mica de fòsfor vermell en blanc, que s’inflama i fa que s’encengui el cap.

El fòsfor també s’utilitza en pesticides.

Toxicitat

Variable