Miks peaks keegi punast fosforit vajama? Noh, selgub, et seda põlevat materjali on palju kasutada. See on ilutulestike ja rakettide peamine koostisosa ning see on peamine koostisosa kõikjal streikivates tikkudes ja turvatikkude jaoks mõeldud löögiplaatides. Sellel on ka kasutusviise, mis pole seotud selle põlemisega. See on taimeväetiste oluline komponent ja see on üks elemente, mida kiibi tootjad kasutavad räni dopinguks, et saada tõhusamaid pooljuhte. Plastide ja vaikudega segatuna võib punast fosforit kasutada ka leegiaeglustina. See on ka üks koostisosi, mida väljamõeldud õpetajast narkodiiler Walter White metamfetamiini tootmiseks kasutas.
Punast fosforit saate tegelikult osta veebist, kuigi teie allikas asub tõenäoliselt Hiinas või mõnes teises Aasia piirkonnas. Kuna see on seotud meta tootmisega, reguleerib USA narkootikumide järelevalve amet punase fosfori müük Ameerika Ühendriikides koos valge fosfori ja hüpofosforiga hape (H3PO2). Need määrused mõjutavad ka importi, nii et kui elate Ameerika Ühendriikides, võib importimine teie eesmärgist sõltuvalt olla ebaseaduslik. Kuid Euroopa Keemiaagentuuri hinnangul toodetakse igal aastal tööstuses kasutamiseks 1000–10 000 tonni fosforit, nii et seal võib olla palju.
Tehniliselt võiksite ise punase fosfori valmistada. Protsess pole nii keeruline, ehkki see laseb uriinianumal nädal või kauem seista, nii et see on ebameeldiv. Kui eelistate uriiniga mitte töötada, saate fosforit rafineerida ka luu tuhast või fosforirikastest mineraalidest. Mõlemad protsessid annavad valge fosfori, mida saab muuta punaseks.
Fosfori ja selle allotroopide avastamine
Perioodilise tabeli 15. element fosfori (P) avastas alkeemik Hennig Brand 1669. aastal kogemata. Brand otsis filosoofi kivi, mis oli viis rafineerida kulda mitteväärismetallidest. Ta rafineeris esimesena fosforit uriinist ja andis sellele nime fosfor (valguskandja), kuna see hõõgus pimedas.
See, mida Brand tootis, oli tegelikult valge fosfor, mis on üks kolmest peamisest allotroopist. Selles vormis on fosfor nii ebastabiilne, et seda tuleb hoida vee all, et vältida selle leekidesse sattumist. Alles 1845. aastal avastas Austria keemik Anton von Schrötter punase fosfori, stabiilsema allotroobi. Esimese proovi sai ta valge fosfori kuumutamisel temperatuurini 250 kraadi Celsiuse järgi (482 F). Kolmas peamine allotroop on must fosfor, mis on küll veel stabiilsem kui punane fosfor, kuid mitte nii kasulik.
Kõigil kolmel fosfori allotroopil on sama keemiline koostis: P4. Neli fosfori aatomit on paigutatud tetraeedrilisse struktuuri, kuid neid koos hoidvates sidemetes on peent variatsioone. Need erinevused põhjustavad punase P kõrgemat keemis- ja sulamistemperatuuri võrreldes valge P-ga ning selle madalamat reaktsioonivõimet.
Punase fosfori rafineerimine uriinist
Brändi protsess valge fosfori valmistamiseks oli aeganõudev. Ta täitis uriiniga anuma ja lasi sel seista, kuni see mädanes; keetis ta selle siis pastaks, mille kuumutas kõrge temperatuurini. Ta kogus aurud vette, kus need kondenseerusid valgeks fosforiks.
Hoiatused
Valge fosfor on mürgine ja seda tuleb hoida vee all. Kui lasete tal õhku kokku puutuda, süttib see spontaanselt. Ärge proovige valmistada valget fosforit.
Rafineerimisprotseduur hõlmab kahte reaktsiooni. Esimesel juhul kuumutatakse ammooniumnaatriumvesinikfosfaati naatriumfosfiidi, ammoniaagi ja vee saamiseks. Kui kuumutate naatriumfosfiiti söega, mis on põhiliselt süsinik, on produktid naatriumpürofosfaat, süsinikmonooksiid ja valge fosfor.
Aastal 1680 parandas keemik Robert Boyle Brandi protsessi, lisades teisele reaktsioonile liiva (ränidioksiidi), et kogu fosfor naatriumpürofosfaadist vabaneda.
Punase P saamiseks peate kuumutama selles protsessis saadud valge P ja hoidma temperatuuri pikema aja jooksul konstantsena. Lagunemine valgest fosforiks võib toimuda toatemperatuuril spontaanselt, kuid see võtab palju kauem aega.
Punase fosfori saamine luu tuhast või kivimitest
Teine meetod, mida kasutatakse alates 1700. aastate lõpust, toodab fosforit luu tuhast või kivimitest. Selle meetodi abil vähendate looma- või kalaluud tuhaks või jahvatate fosforirikkaid kivimeid, näiteks püromorfiti, ja töötlete tuhka või pulbrit väävelhappega. Reaktsiooni tulemusena saadakse fosforhape ja kaltsiumsulfaat. Happe kontsentreeritud vorm kombineeritakse leegi kohal teatud tüüpi puusöega, et destilleerida valget fosforit. Valge fosforit tuleb punase fosfori saamiseks kuumutada.
Millised toidud sisaldavad palju fosforit?
Asjaolu, et saate fosforit uriinist, viitab sellele, et inimkeha vajab teatud kogust fosforit. See kehtib nii loomade kui ka taimede kohta. Mis puutub inimolenditesse, siis fosfor on luude ja hammaste moodustumisel oluline, seda on vaja valmistada valke ja see on võtmekomponent adenosiinitrifosfaadi (ATP) moodustumisel, mida keha kasutab energia saamiseks. Neerud vabastavad liigse fosfori uriini, mistõttu on uriin selle nii hea allikas.
Peamised fosfori toiduallikad on piim ja liha - täpsemalt kana-, sealiha ja elundite liha. Mereannid on ka fosforirikkad. Heaks allikaks on ka muud kõrge valgusisaldusega toidud, nagu oad, läätsed ja herned. Fosforit saate väikestes kogustes täisteraleivast ja teraviljast, pähklitest, seemnetest ja šokolaadist. Seemnete ja pähklite idanemine suurendab neis sisalduva fosfori biosaadavust. Fosforit saab ka kinoa ja amaranti söömisega.
Samuti vajavad taimed fosforit, et muuta need tugevaks ja haigustele vastupidavaks. Fosforirikkaid väetisi valmistatakse sageli, kasutades esmase koostisosana kondituhka. Nahkhiir-guano on ka fosforirikas ja annab hea väetise.