Zašto bi nekome trebao crveni fosfor? Pa, pokazalo se da ovaj zapaljivi materijal ima mnogo koristi. Primarni je sastojak vatrometa i baklji i glavni je sastojak šibica na bilo kojem mjestu i udarnih ploča za sigurnosne šibice. Također ima namjene koje nisu povezane s njegovom zapaljivošću. To je važna komponenta biljnih gnojiva i jedan je od elemenata koje proizvođači čipova lijevaju silicijom kako bi napravili učinkovitije poluvodiče. Suprotno, kada se miješa s plastikom i smolama, crveni fosfor također se može koristiti kao usporivač plamena. To je također jedan od sastojaka koji je izmišljeni trgovac drogom Walter White koristio za proizvodnju metamfetamina.
Crveni fosfor zapravo možete kupiti putem interneta, iako će se vaš izvor vjerojatno nalaziti u Kini ili nekom drugom dijelu Azije. Zbog svoje povezanosti s proizvodnjom meta, američka uprava za provođenje lijekova regulira prodaja crvenog fosfora u Sjedinjenim Državama, zajedno s bijelim fosforom i hipofosforom kiselina (H3PO2). Ovi propisi također utječu na uvoz, pa ako živite u Sjedinjenim Državama, uvoz može biti nezakonit, ovisno o vašoj svrsi. Međutim, Europska kemijska agencija procjenjuje da se godišnje proizvede od 1.000 do 10.000 tona fosfora za uporabu u industriji, tako da postoji mnogo toga što bi se moglo imati.
Tehnički, sami biste mogli napraviti crveni fosfor. Postupak nije toliko težak, iako uključuje puštanje posude s urinom da odstoji tjedan ili više, pa je neukusan. Ako više ne želite raditi s urinom, također možete rafinirati fosfor iz koštanog pepela ili minerala bogatih fosforom. Oba postupka daju bijeli fosfor, koji se može pretvoriti u crveni fosfor.
Otkriće fosfora i njegovih alotropa
Petnaesti element u periodnom sustavu, fosfor (P), slučajno je otkrio alkemičar Hennig Brand 1669. godine. Brand je tražio filozofski kamen, koji je bio način za pročišćavanje zlata iz neplemenitih metala. Prvi je pročistio fosfor iz mokraće, a dao mu je ime fosfor (nositelj svjetlosti) jer je svijetlio u mraku.
Ono što je Brand proizveo zapravo je bijeli fosfor, koji je jedan od tri glavna alotropa. U ovom je obliku fosfor toliko nestabilan da ga se mora držati pod vodom da ne bi planuo. Tek je 1845. austrijski kemičar Anton von Schrötter otkrio crveni fosfor, stabilniji alotrop. Svoj prvi uzorak dobio je zagrijavanjem bijelog fosfora na temperaturu od 250 Celzijevih stupnjeva. Treći glavni alotrop je crni fosfor, koji je čak stabilniji od crvenog fosfora, ali nije toliko koristan.
Sva tri alotropa fosfora imaju jednak kemijski sastav: P4. Četiri atoma fosfora raspoređena su u tetraedarsku strukturu, ali u vezama koje ih drže postoje suptilne varijacije. Te razlike objašnjavaju veće vrelište i talište crvenog P u odnosu na bijeli P i njegovu nižu reaktivnost.
Rafiniranje crvenog fosfora iz mokraće
Brandov postupak izrade bijelog fosfora bio je dugotrajan. Napunio je posudu urinom i ostavio je da odstoji dok se ne truli; zatim ga je prokuhao u pastu koju je zagrijavao na visokoj temperaturi. Pare je sakupljao u vodi gdje su se kondenzirale u bijeli fosfor.
Upozorenja
Bijeli fosfor je otrovan i mora se držati pod vodom. Ako dopustite da bude izloženo zraku, spontano će se zapaliti. Ne pokušavajte napraviti bijeli fosfor.
Postupak pročišćavanja uključuje dvije reakcije. U prvom se amonijev natrijev hidrogenfosfat zagrijava da bi se dobio natrijev fosfit, amonijak i voda. Kada zagrijete natrijev fosfit ugljenom, koji je u osnovi ugljik, proizvodi su natrijev pirofosfat, ugljični monoksid i bijeli fosfor.
1680. godine kemičar Robert Boyle poboljšao je Brandov postupak dodavanjem pijeska (silicijev dioksid) u drugu reakciju kako bi se oslobodio sav fosfor iz natrijevog pirofosfata.
Da biste dobili crveni P, morate zagrijati bijeli P dobiveni u ovom postupku i održavati temperaturu konstantnom dulje vrijeme. Razgradnja iz bijelog u crveni fosfor može se dogoditi spontano na sobnoj temperaturi, ali traje puno duže.
Dobivanje crvenog fosfora iz koštanog pepela ili stijena
Druga metoda koja se koristi od kasnih 1700-ih stvara fosfor iz koštanog pepela ili stijena. Ovom metodom kosti životinja ili riba pretvarate u pepeo ili usitnjavate stijene bogate fosforom, poput piromorfita, i pepeo ili prah obrađujete sumpornom kiselinom. Reakcijom nastaju fosforna kiselina i kalcijev sulfat. Koncentrirani oblik kiseline kombinira se s određenom vrstom ugljena preko plamena da bi se destilirao bijeli fosfor. Bijeli fosfor mora se zagrijati da bi se dobio crveni fosfor.
Koje su namirnice bogate fosforom?
Činjenica da fosfor možete dobiti iz urina sugerira da je ljudskom tijelu potrebna određena količina fosfora. To je istina, a vrijedi i za životinje i biljke. Što se tiče ljudi, fosfor je važan u stvaranju kostiju i zuba, potreban je tijelu proizvode proteine i ključna je komponenta u stvaranju adenozin trifosfata (ATP), koje tijelo koristi za energiju. Bubrezi ispuštaju višak fosfora u mokraću, zbog čega je mokraća tako dobar njegov izvor.
Glavni izvori fosfora u hrani su mlijeko i meso - posebno meso od piletine, svinjetine i organa. Morski plodovi također su bogati fosforom. I druga hrana s visokim udjelom proteina, poput graha, leće i graška, također su dobri izvori. Male količine fosfora možete dobiti iz integralnog kruha i žitarica, orašastih plodova, sjemenki i čokolade. Klijanje sjemena i orašastih plodova povećava bioraspoloživost fosfora koji sadrže. Fosfor možete dobiti i jedući kvinoju i amarant.
Biljkama je također potreban fosfor kako bi ih učinile jakim i otpornim na bolesti. Gnojiva bogata fosforom često se izrađuju od koštanog pepela kao primarnog sastojka. Guano šišmiši također je bogat fosforom i čini dobro gnojivo.