Pourquoi quelqu'un aurait-il besoin de phosphore rouge? Eh bien, il s'avère que ce matériau combustible a de nombreuses utilisations. C'est un ingrédient principal des feux d'artifice et des fusées éclairantes, et c'est l'ingrédient principal des allumettes à frapper n'importe où et des plaques de frappe pour les allumettes de sécurité. Il a également des utilisations qui ne sont pas liées à sa combustibilité. C'est un composant important des engrais végétaux, et c'est l'un des éléments que les fabricants de puces utilisent pour doper le silicium afin de fabriquer des semi-conducteurs plus efficaces. Contre-intuitivement, lorsqu'il est mélangé avec des plastiques et des résines, le phosphore rouge peut également être utilisé comme retardateur de flamme. C'est aussi l'un des ingrédients que l'enseignant fictif devenu trafiquant de drogue Walter White a utilisé pour fabriquer de la méthamphétamine.
Vous pouvez en fait acheter du phosphore rouge en ligne, bien que votre source soit probablement située en Chine ou dans une autre partie de l'Asie. En raison de son lien avec la production de méthamphétamine, la Drug Enforcement Administration des États-Unis réglemente la vente de phosphore rouge aux États-Unis, ainsi que de phosphore blanc et d'hypophosphore acide (H
Techniquement, vous pouvez fabriquer votre propre phosphore rouge. Le processus n'est pas si difficile, bien qu'il implique de laisser un récipient d'urine reposer pendant une semaine ou plus, donc c'est désagréable. Si vous préférez ne pas travailler avec l'urine, vous pouvez également affiner le phosphore à partir de cendres d'os ou de minéraux riches en phosphore. Les deux procédés produisent du phosphore blanc, qui peut être converti en phosphore rouge.
La découverte du phosphore et de ses allotropes
Le 15e élément du tableau périodique, le phosphore (P) a été découvert accidentellement par l'alchimiste Hennig Brand en 1669. Brand recherchait la pierre philosophale, qui était un moyen d'affiner l'or à partir de métaux de base. Il fut le premier à raffiner le phosphore à partir de l'urine, et il lui donna le nom de phosphore (porteur de lumière) car il brillait dans le noir.
Ce que Brand a produit était en fait du phosphore blanc, qui est l'un des trois principaux allotropes. Sous cette forme, le phosphore est si instable qu'il doit être maintenu sous l'eau pour éviter qu'il ne s'enflamme. Ce n'est qu'en 1845 qu'un chimiste autrichien, Anton von Schrötter, découvre le phosphore rouge, un allotrope plus stable. Il a obtenu son premier échantillon en chauffant du phosphore blanc à une température de 250 degrés Celsius (482 F). Le troisième allotrope principal est le phosphore noir, qui est encore plus stable que le phosphore rouge mais pas aussi utile.
Les trois allotropes du phosphore ont la même composition chimique: P4. Les quatre atomes de phosphore sont disposés dans une structure tétraédrique, mais des variations subtiles existent dans les liaisons qui les maintiennent ensemble. Ces différences expliquent le point d'ébullition et de fusion plus élevé du P rouge, par rapport au P blanc, et sa réactivité plus faible.
Raffiner le phosphore rouge à partir de l'urine
Le processus de fabrication du phosphore blanc de Brand prenait beaucoup de temps. Il a rempli un récipient d'urine et l'a laissé reposer jusqu'à ce qu'il se pourrisse; il l'a ensuite fait bouillir en une pâte qu'il a chauffée à haute température. Il a recueilli les vapeurs dans l'eau où elles se sont condensées en phosphore blanc.
Mises en garde
Le phosphore blanc est toxique et doit être conservé sous l'eau. Si vous lui permettez d'être exposé à l'air, il s'enflammera spontanément. N'essayez pas de produire du phosphore blanc.
La procédure de raffinage implique deux réactions. Dans le premier, l'hydrogénophosphate d'ammonium et de sodium est chauffé pour produire du phosphite de sodium, de l'ammoniac et de l'eau. Lorsque vous chauffez du phosphite de sodium avec du charbon de bois, qui est essentiellement du carbone, les produits sont du pyrophosphate de sodium, du monoxyde de carbone et du phosphore blanc.
En 1680, le chimiste Robert Boyle a amélioré le procédé de Brand en ajoutant du sable (dioxyde de silicium) à la deuxième réaction pour libérer tout le phosphore du pyrophosphate de sodium.
Pour obtenir le P rouge, vous devez chauffer le P blanc obtenu dans ce processus et maintenir la température constante pendant une période prolongée. La dégradation du phosphore blanc au phosphore rouge peut se produire spontanément à température ambiante, mais elle prend beaucoup plus de temps.
Obtention de phosphore rouge à partir de cendres d'os ou de roches
Une autre méthode utilisée depuis la fin des années 1700 produit du phosphore à partir de cendres d'os ou de roches. Dans cette méthode, vous réduisez en cendres des arêtes d'animaux ou de poisson, ou vous broyez des roches riches en phosphore, telles que la pyromorphite, et traitez les cendres ou la poudre avec de l'acide sulfurique. La réaction produit de l'acide phosphorique et du sulfate de calcium. Une forme concentrée de l'acide est combinée avec un certain type de charbon de bois sur flamme pour distiller le phosphore blanc. Le phosphore blanc doit être chauffé pour produire du phosphore rouge.
Quels aliments sont riches en phosphore ?
Le fait que vous puissiez obtenir du phosphore à partir de l'urine suggère que le corps humain a besoin d'une certaine quantité de phosphore. C'est vrai, et c'est aussi vrai pour les animaux et les plantes. En ce qui concerne les êtres humains, le phosphore est important dans la formation des os et des dents, il est nécessaire à l'organisme pour fabriquer des protéines et c'est un élément clé dans la formation d'adénosine triphosphate (ATP), que le corps utilise pour l'énergie. Les reins libèrent un excès de phosphore dans l'urine, c'est pourquoi l'urine en est une si bonne source.
Les principales sources alimentaires de phosphore sont le lait et la viande, en particulier le poulet, le porc et les abats. Les fruits de mer sont également riches en phosphore. D'autres aliments riches en protéines, comme les haricots, les lentilles et les pois, sont également de bonnes sources. Vous pouvez obtenir de petites quantités de phosphore à partir du pain et des céréales à grains entiers, des noix, des graines et du chocolat. La germination des graines et des noix augmente la biodisponibilité du phosphore qu'elles contiennent. Vous pouvez également obtenir du phosphore en mangeant du quinoa et de l'amarante.
Les plantes ont également besoin de phosphore pour les rendre fortes et résistantes aux maladies. Les engrais riches en phosphore sont souvent fabriqués à partir de cendres d'os comme ingrédient principal. Le guano de chauve-souris est également riche en phosphore et constitue un bon engrais.