Descriere: Fosforul
Stare naturală
Fosforul se găseşte in natura numai sub forma de ioni de fosfat, PO4³ˉ,cea mai stabilă combinaţie a acestui element. Principalul mineral conţinând fosfor, format la solidificarea scoarţei pământului, este apatita, care poate fi considerată ca o soluţie solidă de fosfat de calciu, dar este în realitate un compus cristalizat, format din ioni de Ca2+, PO43- şi F-, corespunzând formulei brute: Ca5[(PO4)3F].
Prin acţiunea lentă a agenţilor atmosferici (CO2 şi H2O) apatita se transformă în fosforite. Acestea sunt mult mai răspândite, în concentraţii mici, în solul cultivabil al pădurilor şi au o mare importanţă pentru viaţa plantelor. Se găsesc în puţine locuri pe glob şi zăcăminte mari, exploatabile, de fosforite. Fosforitele (considerate înainte, în mod eronat, ca fosfat tricalcic) sunt în realitate amestecuri neomogene de hidroxil-apatită, Ca5[(PO4)3OH] şi carbonat-apatită, Ca10[(PO4)6CO3](H2O).
Partea anorganică a oaselor vertebratelor este un amestec de multă hidroxil-apatită cu puţină carbonat-apatită.
Forme alotropice. Obţinere şi proprietăţi fizice.
Se cunosc două forme alotropice extreme ale fosforului: fosforul alb şi fosforul negru şi, între acestea, formele intermediare fosforul violet, fosforul roşu şi fosforul roşu deschis. Forma cea mai săracă în energie, deci cea mai stabilă, este fosforul negru. Între diferitele forme alotropice ale fosforului nu există puncte de transformare reversibilă (ca la sulf) ; raportul dintre ele este deci cel al monotropiei.
1.Fosforul alb.
Fosforul alb se obţine prin calcinarea fosfatului de calciu (apatite sau fosforite) cu cărbune. În procedeul industrial se adaugă însă dioxid de siliciu (nisip) , al cărui rol este de a pune în libertate din ionul de fosfat, pentaoxidul de fosfor mai reactiv.
Reacţia necesită o temperatură ridicată (peste 2000ºC) şi se efectuează de aceea în cuptorul electric, cu electrozi de cărbune. Vaporii de fosfor formaţi sunt conduşi în apă (spre a evita aprinderea lor în contact cu aerul) şi se condensează astfel, sub formă de fosfor alb, P4.
Fosforul alb se prezintă ca o masă cristalină, transparentă, de consistenţa cerii. El poate fi tăiat cu cuţitul (sub apa, din cauza pericolului de aprindere). Expus la lumină, fosforul alb se acoperă cu o pojghiţă de fosfor roşu, care îl face să apară galben; de aici numele de fosfor galben care i se dă adesea.
Fosforul alb se topeşte la 44ºC, formând un lichid incolor ce arată o deosebită tendinţă spre suprarăcire, putând fi păstrat mai multă vreme la temperatura camerei fără să se solidifice. Punctul de fierbere este 287oC. Chiar la temperatura camerei formează vapori (miros caracteristic de usturoi), iar la 100oC poate fi distilat uşor într-un curent de vapori de apă, proprietate care se poate folosi şi pentru purificarea sa.
Fosforul alb se dizolvă uşor în sulfură de carbon, în triclorură şi tribromură de fosfor şi în grăsimi; este însă insolubil în apă şi în alcool. Prin evaporarea soluţiei în sulfură de carbon se obţin cristale lucioase, transparente, aparţinând sistemului cubic. Acestea sunt compuse din reţele de molecule P4, unite printre ele prin forţe Van der Waals. Soluţiile fosforului alb conţin de asemenea molecule P4. Prin metoda difracţiei electronilor s-a stabilit că moleculele P4 au forma unor tetraedre regulate, cu câte un atom de fosfor la fiecare colţ. Fiecare atom de fosfor este legat, prin trei covalenţe, de ceilalţi trei atomi ai moleculei. Cele trei valenţe ale fosforului au deci o aşezare piramidală. Distanţa dintre doi atomi de fosfor (latura tetraedrului) este 2,21 A. Unghiurile dintre valenţe sunt deci de numai 60º.
|
