الفوسفور Phosphorus

الفوسفور Phosphorus

P





العدد الذري : 15
عدد الكتلة : 30.9738
درجة الانصهار : 44.1 درجة مئوية
درجة الغليان : 280 درجة مئوية
الكثافة : 1.82 جم / سم3
نصف القطر : 1.09 أنجستروم
اعداد الأكسدة : -3 , +3 , +5
السالبية الكهربية : 2.19
النظائر : P-31 100%
التوزيع الالكتروني : Ne]3s2 3p3]






تاريخ الفوسفور ووجوده في الطبيعة


اكتشف الفسفور في عام 1669 بواسطة الكيميائي الألماني هيننج براند (H.Brand) وذلك أثناء تبخيره للبول في حيز بعيد عن الهواء , وكان هدفه البحث عن( حجر الفلاسفة ) والمعلوم أن البول يحتوي على ميتا فسفات الصوديوم وهذه تختزل بالكربون الى الفسفور .
وقد تحدث براند الى كرافت ( Kraft ) عن تجربته وقد نقلها هذا الى العالم الإنجليزي بويل الذي تمكن من تحضيره بتسخين البول مع الرمل , وكان شيل (Scheele ) أول من حضر الفسفور من فسفات الكالسيوم الطبيعي .
وتسمية الفسفور ناتجة عن الاغريقية Phos وتعني الضوء وPhoros وتعني Bearer أي ( حامل الضوء ) وذلك لانه يتوهج في الظلام .

لايوجد الفسفور في الطبيعة على حالة منفردة وذلك لما يتميز به من نشاط كيميائي ملحوظ .
يوجد الفسفور بنسبة 0.13 % من تركيب القشرة الأرضية , ويعد معدن الأباتيت الفلوري [x3Ca3 (PO4)2.Ca(F,Cl)] من أهم مصادره في الطبيعة حيث يحتوي على نسبة 42.3 % (P2O5 ) , ويتواجد على شكل منشور سداسي منتظم .




ومن المصادر الأخرى للفسفور في الطبيعة الفوسفوريت [x3Ca3(PO4)2.Ca(OH)2 ]
وفوسفات الحديدالثنائي [Fe3(PO4)2.8H2O]

ويوجد الفسفور في كل من المملكتين النباتية والحيوانية في البروتين وكذلك في العظام فيوجد على صورة هيدروكسي أباتيت . [x3Ca3(PO4)2.Ca(OH)2] أو كربوناتو أباتيت [x3Ca3(PO4)2.CaCO3.H2O] وتحتوي المواد البرازية في كل من الإنسان والحيوان على نسبة كبيرة من الفسفور إذ يكون 40 % من رماده .

الأشكال التآصلية للفوسفور

يوجد الفوسفور العنصر في إحدى عشر صورة , ولكن أكثرها شيوعاً الفوسفور الأصفر ( الأبيض المصفر ) والفوسفور الأحمر والفوسفور الأسود .

الفوسفور الأصفر ( الأبيض المصفر )

تحضير الفوسفور الأبيض

يحضر الفوسفور الأبيض من فوسفات الكالسيوم ( ومن الفوسفوريت أو من رماد العظام ) بتسخينه مع مخلوط الرمل وفحم الكوك في فرن كهربائي عند درجة حرارة بين 1000 – 1500 درجة مئوية فيتكون أولاً خامس أكسيد الفوسفور الذي يختزل الى الفوسفور بالكربون .





ويتصاعد الفسفور من الفرن بشكل بخار فيبرد بالماء وينقى بإعادة تقطيره في معوجات من الحديد .



قديماً كان يحضر الفوسفور من فوسفات الكالسيوم بمعالجتها أولاً بحمض الكبريتيك حيث يتكون حمض الفسفوريك وبالتسخين يتحول الى حمض الميتافسفوريك , ثم يختزل بالكربون حيث يتصاعد الهيدروجين وأول أكسيد الكربون وبخار الفوسفور الذي يفصل بالتبريد
خواصه

الفوسفور الأبيض ( يكون أبيض اللون صافي عندما يكون جديداً ) عبارة عن كتلة صلبة شفافة لينة كالشمع له رائحة تشبه رائحة الثوم .



الفوسفور الأبيض سام جداً ( 50 ملجرام ) تمثل جرعة تقريبية مميتة، ويمكن أن يسبب حروقاً خطيرة عند لمسه .
تبلغ كثافته 1.82 ودرجة انصهاره 44.1 م ودرجة غليانه 280 م . يذوب الفوسفور الأبيض بقلة في الكحول وبوفرة في الإثير والبنزين والتربنتينا وثاني كبريتيد الكربون والزيوت النباتية .
يتكون الفوسفور الأبيض من جزيئات رباعية لها شكل هرمي , بحيث ترتبط كل ذرة فوسفور بثلاث ذرات فوسفور اخرى لتكون هرم رباعي الأوجه .




تفاعلاته

يتميز الفوسفور الأبيض بنشاط كيميائي ملحوظ .

1- التفاعل مع الأكسجين .

يشتعل الفوسفور ذاتياً إذا عرض للهواء إذا كان في حالة تجزئ دقيق مكوناً دخاناً أبيضاً .








وإذا غمست ورقة ترشيح في محلول الفوسفور في ثاني كبريتيد الكربون مثلاً ثم عرضت للهواء لوحظ أن الورقة تشتعل بمجرد تبخر المذيب .
أما قطع الفوسفور الكبيرة نسبياً فإنها تشتعل كذلك إذا عرضت للهواء عند درجة تزيد قليلاً عن 50 درجة مئوية أو بالإحتكاك . ولذلك يحفظ الفوسفور دائماً في زجاجات تحت الماء .

2- التفسفر

من خواص الفسفور الأبيض انه يضئ في الظلام ويعزى ذلك الى تأكسد طبقة البخار التي تحيط به .
ايضاً عندما يحفظ الفسفور الأبيض تحت الماء ويسخن ببطء يبدأ يتوهج مكوناً لهباً بارداً ( درجة حرارة هذا اللهب منخفضة وبالتّالي يدعى كلهب باردة ) .



3- التفاعل مع القلويات

يتفاعل الفسفور الأبيض مع القلويات مكوناً الفسفين .





4- التفاعل مع الكلور

يشتعل الفوسفور الأبيض في جو من الكلور مكوناً ثالث وخامس كلوريد الفوسفور .






5- التفاعل مع المعادن

يتفاعل الفسفور الأبيض مع الكثير من المعادن مثل الصوديوم والمغنسيوم مكوناً الفسفيدات .



6- التفاعل مع حمض النيتريك

يتفاعل مع حمض النيتريك كعامل إختزال قوي حيث يتكون حمض الفوسوفوريك و ثاني أكسيد النيتروجين .



الفوسفور الأحمر

تحضيره

يتم الحصول على الفوسفور الأحمر بتسخين الفوسفور الأبيض الى درجة حرارة 350 درجة مئوية لعدة ساعات في أوتوكلاف حديدي . يحتوي الفوسفور المتحول ما بين 0.5 الى 10.0 % من الفوسفور الأبيض حيث يعزل بمعالجته بمحلول هيدروكسيد الصوديوم المخفف والساخن أو ثنائي كبريتيد الكربون أو البنزين , ومن ثم يرشح الفوسفور الأحمر في مرشحات ضاغطة ويغسل ويجفف ويعبأ في علب معدنية .

خواصه

مسحوق أحمر بنيّ .



يتركب الفوسفور الأحمر من تركيب شبكي معقد حيث ترتبط عدة جزيئات من P4 معاً بروابط قوية .




ولعل الإختلاف في التركيب بين الفوسفور الأبيض والأحمر يفسر خمول الفوسفور الأحمر النسبي , وغير ذلك من الإختلافات .

لا يذوب الفسفور الأحمر في ثاني كبريتيد الكربون , تبلغ كثافته 2.3 ودرجة غليانه 592.5 درجة مئوية وهو عديم الرائحة , غير سام وأقل خطراً من الفوسفور الأبيض , كا أنه أكثر استقراراً وأقل نشاطاً من الفوسفور الأبيض , فلا يتحد مع الكبريت أو الهالوجينات إلا عند درجات الحرارة المرتفعة كما أنه لا يضئ في الظلام , ولا يتفاعل مع القلويات إلا عند التسخين عند درجات حرارة عالية , كما أنه لا يتفاعل مع الأكسجين إلا عند تسخينه عند درجة 260 درجة مئوية .

الفوسفور الأسود

تحضيره

يتم الحصول على الفوسفور الأسود مبلوراً بتسخين الفوسفور الأبيض عند درجة حرارة 220- 370 درجة مئوية تحت ضغط مرتفع يصل الى 1200 ضغط جوي لمدة ثمانية أيام في وجود الزئبق كمحفز مع قليل من الفوسفور الأسود .

خواصه

تبلغ كثافته 2.70 , ثابت في الهواء , يمتاز الفوسفور الأسود عن الأشكال الأخرى للفوسفور بقدرته على نقل التيار الكهربائي .

استخدامات الفوسفور

يستخدم الفوسفور الأبيض في صناعة مركبات الفوسفور وصناعة مواد خامدة للحريق كما يستخدم الفوسفور الأبيض في صنع منتجات مثل الصلب، والبلاستيك، ومبيدات الحشرات , وسم للفيران ، والأسمدة، والعقاقير، وغذاء الحيوان، ومزيلات عسر الماء والمنظفات .

بينما يستخدم الفوسفور الأحمر في صنع أعواد الثقاب المأمونة ( ثقاب الأمان تشتعل فقط إذا حكت على سطح يحوي فوسفوراً أحمر , أما التي تحك أينما كان فتحوي مركباً فوسفورياً في رؤوسها ) .




ايضاً يستخدم في صناعة مبيدات الذباب, ومصابيح الإضاءة المتوهجة .