Miksi kukaan tarvitsisi punaista fosforia? No, käy ilmi, että tällä palavalla materiaalilla on monia käyttötarkoituksia. Se on ensisijainen ainesosa ilotulitusvälineissä ja soihdutuksissa, ja se on tärkein ainesosa lakko-missä tahansa -tappeissa ja iskuvälineissä turvaotteluihin. Sillä on myös käyttötarkoituksia, jotka eivät liity sen palavuuteen. Se on tärkeä komponentti kasvilannoitteissa, ja se on yksi niistä elementeistä, joita sirujen valmistajat käyttävät piitä seostamaan tehokkaampien puolijohtimien valmistamiseksi. Vastaavasti muovien ja hartsien kanssa sekoitettuna punaista fosforia voidaan käyttää myös palonestoaineena. Se on myös yksi ainesosista, joita kuvitteellinen opettaja-huumekauppias Walter White käytti metamfetamiinin valmistamiseen.
Voit itse ostaa punaista fosforia verkosta, vaikka lähde todennäköisesti sijaitsee Kiinassa tai muualla Aasiassa. Yhdysvaltojen huumetorjuntavirasto säätelee metyylintuotannon suhteen punaisen fosforin, valkoisen fosforin ja hypofosforin, myynti Yhdysvalloissa happo (H
Teknisesti voit tehdä oman punaisen fosforin. Prosessi ei ole niin vaikeaa, vaikka siihen kuuluu virtsasäiliön antaminen seistä vähintään viikon ajan, joten se on epämiellyttävää. Jos et halua työskennellä virtsan kanssa, voit myös puhdistaa fosforia luun tuhkasta tai fosforipitoisista mineraaleista. Molemmat prosessit tuottavat valkoista fosforia, joka voidaan muuntaa punaiseksi fosforiksi.
Fosforin ja sen allotrooppien löytäminen
Alkeemi Hennig Brand löysi jaksollisen jakson 15. elementin, fosforin (P) vahingossa vuonna 1669. Brand etsi filosofin kiveä, joka oli tapa jalostaa kultaa epämetalleista. Hän oli ensimmäinen, joka jalosti fosforia virtsasta, ja antoi sille nimen fosfori (valokantaja), koska se hehkui pimeässä.
Brand tuotti itse asiassa valkoista fosforia, joka on yksi kolmesta pääallotroopista. Tässä muodossa fosfori on niin epävakaa, että sitä on pidettävä veden alla, jotta se ei hajoa liekkeihin. Vasta vuonna 1845 itävaltalainen kemisti Anton von Schrötter löysi punaisen fosforin, vakaamman allotrooppin. Ensimmäisen näytteen hän sai kuumentamalla valkoista fosforia 250 celsiusasteeseen (482 F). Kolmas pääallotrooppi on musta fosfori, joka on jopa vakaampaa kuin punainen fosfori, mutta ei yhtä hyödyllinen.
Kaikilla kolmella fosforialotrooppilla on sama kemiallinen koostumus: P4. Neljä fosforiatomia on järjestetty tetraedriseen rakenteeseen, mutta niitä yhdessä pitävissä sidoksissa on hienovaraisia vaihteluita. Nämä erot johtavat punaisen P: n korkeampaan kiehumis- ja sulamispisteeseen verrattuna valkoiseen P: hen, ja sen pienemmän reaktiivisuuden.
Punaisen fosforin puhdistaminen virtsasta
Brandin prosessi valkoisen fosforin valmistamiseksi oli aikaa vievää. Hän täytti astian virtsalla ja antoi sen seistä, kunnes se putosi; sitten hän keitti sen tahnaksi, jonka hän kuumensi korkealle lämpötilalle. Hän keräsi höyryt veteen, jossa ne tiivistyivät valkoiseksi fosforiksi.
Varoitukset
Valkoinen fosfori on myrkyllistä ja sitä on pidettävä veden alla. Jos annat sen altistua ilmalle, se syttyy itsestään. Älä yritä valmistaa valkoista fosforia.
Puhdistusprosessiin liittyy kaksi reaktiota. Ensimmäisessä ammoniumnatriumvetyfosfaatti kuumennetaan natriumfosfiitin, ammoniakin ja veden tuottamiseksi. Kun kuumennat natriumfosfiittia hiilellä, joka on olennaisesti hiiltä, tuotteet ovat natriumpyrofosfaatti, hiilimonoksidi ja valkoinen fosfori.
Vuonna 1680 kemisti Robert Boyle paransi Brandin prosessia lisäämällä hiekkaa (piidioksidia) toiseen reaktioon vapauttamaan kaikki fosfori natriumpyrofosfaatista.
Punaisen P: n saamiseksi sinun on kuumennettava tässä prosessissa saatu valkoinen P ja pidettävä lämpötilan vakiona pitkään. Hajoaminen valkoisesta fosforiksi voi tapahtua spontaanisti huoneen lämpötilassa, mutta se kestää paljon kauemmin.
Punaisen fosforin saaminen luun tuhkasta tai kivistä
Toinen menetelmä, jota on käytetty 1700-luvun lopusta lähtien, tuottaa fosforia luun tuhkasta tai kivistä. Tällä menetelmällä pelkistät eläin- tai kalaluut tuhkaksi tai jauhat fosforipitoisia kiviä, kuten pyromorfiti, ja käsittelet tuhkaa tai jauhetta rikkihapolla. Reaktio tuottaa fosforihappoa ja kalsiumsulfaattia. Hapon väkevöity muoto yhdistetään tietyntyyppisen hiilen kanssa liekin päällä valkoisen fosforin tislaamiseksi. Valkoinen fosfori on lämmitettävä punaisen fosforin tuottamiseksi.
Mitkä elintarvikkeet sisältävät paljon fosforia?
Tosiasia, että voit saada fosforia virtsasta, viittaa siihen, että ihmiskeho tarvitsee tietyn määrän fosforia. Tämä on totta, ja se pätee myös eläimiin ja kasveihin. Mitä ihmisiin tulee, fosfori on tärkeää luiden ja hampaiden muodostumisessa, sitä tarvitaan kehon valmistaa proteiineja ja se on avaintekijä adenosiinitrifosfaatin (ATP) muodostumisessa, jota keho käyttää energiaan. Munuaiset vapauttavat ylimääräistä fosforia virtsaan, minkä vuoksi virtsa on niin hyvä sen lähde.
Tärkeimmät fosforin lähteet ovat maito ja liha - erityisesti kana-, sian- ja elinliha. Merenelävät ovat myös runsaasti fosforia. Muut runsaasti proteiinia sisältävät elintarvikkeet, kuten pavut, linssit ja herneet, ovat myös hyviä lähteitä. Voit saada pieniä määriä fosforia täysjyväleivästä ja viljasta, pähkinöistä, siemenistä ja suklaasta. Siementen ja pähkinöiden itäminen lisää niiden sisältämän fosforin hyötyosuutta. Voit myös saada fosforia syömällä quinoaa ja amaranttia.
Kasvit tarvitsevat myös fosforia, jotta niistä tulee vahvoja ja vastustuskykyisiä taudeille. Fosforipitoisia lannoitteita valmistetaan usein luutuhkaa ensisijaisena ainesosana. Bat guano on myös runsaasti fosforia ja tekee hyvästä lannoitteesta.