|
|
|
|
|
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 |
|
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. |
|
|
Variable |