Waarom zou iemand rode fosfor nodig hebben? Nou, het blijkt dat dit brandbare materiaal veel toepassingen heeft. Het is een hoofdingrediënt in vuurwerk en fakkels, en het is het hoofdingrediënt in strike-anywhere-lucifers en in slagplaten voor veiligheidslucifers. Het heeft ook toepassingen die niets te maken hebben met de brandbaarheid. Het is een belangrijk onderdeel van plantenmest en het is een van de elementen die chipfabrikanten gebruiken om silicium te doteren om efficiëntere halfgeleiders te maken. Contra-intuïtief, wanneer gemengd met kunststoffen en harsen, kan rode fosfor ook als vlamvertrager worden gebruikt. Het is ook een van de ingrediënten die de fictieve leraar die drugsdealer werd, Walter White, gebruikte om methamfetamine te maken.
U kunt rode fosfor eigenlijk online kopen, hoewel uw bron zich waarschijnlijk in China of een ander deel van Azië bevindt. Vanwege de connectie met de productie van meth, reguleert de Amerikaanse Drug Enforcement Administration: de verkoop van rode fosfor in de Verenigde Staten, samen met witte fosfor en hypofosfor zuur (H
Technisch gezien zou je je eigen rode fosfor kunnen maken. Het proces is niet zo moeilijk, hoewel het inhoudt dat je een bak met urine een week of langer moet laten staan, dus het is onsmakelijk. Als je liever niet met urine werkt, kun je ook fosfor raffineren uit beenderas of fosforrijke mineralen. Beide processen leveren witte fosfor op, die kan worden omgezet in rode fosfor.
De ontdekking van fosfor en zijn allotropen
Het 15e element in het periodiek systeem, fosfor (P), werd in 1669 per ongeluk ontdekt door alchemist Hennig Brand. Brand was op zoek naar de steen der wijzen, een manier om goud te raffineren uit onedele metalen. Hij was de eerste die fosfor uit urine raffineerde en hij gaf het de naam fosfor (lichtdrager) omdat het gloeide in het donker.
Wat Brand produceerde, was eigenlijk witte fosfor, een van de drie belangrijkste allotropen. In deze vorm is fosfor zo onstabiel dat het onder water moet worden gehouden om te voorkomen dat het in brand vliegt. Pas in 1845 ontdekte een Oostenrijkse chemicus, Anton von Schrötter, rode fosfor, een stabielere allotroop. Hij verkreeg zijn eerste monster door witte fosfor te verhitten tot een temperatuur van 250 graden Celsius (482 F). De derde belangrijkste allotroop is zwarte fosfor, dat nog stabieler is dan rode fosfor, maar niet zo nuttig.
Alle drie de allotropen van fosfor hebben dezelfde chemische samenstelling: P4. De vier fosforatomen zijn gerangschikt in een tetraëdrische structuur, maar er zijn subtiele variaties in de bindingen die ze bij elkaar houden. Deze verschillen verklaren het hogere kook- en smeltpunt van rode P, vergeleken met witte P, en zijn lagere reactiviteit.
Rode fosfor uit urine raffineren
Het proces van Brand om witte fosfor te maken was tijdrovend. Hij vulde een bakje met urine en liet het staan totdat het verrotte; hij kookte het vervolgens tot een pasta, die hij tot een hoge temperatuur verwarmde. Hij verzamelde de dampen in water waar ze condenseerden tot witte fosfor.
Waarschuwingen
Witte fosfor is giftig en moet onder water worden bewaard. Als je het aan de lucht laat blootstellen, zal het spontaan ontbranden. Probeer geen witte fosfor te maken.
De raffinageprocedure omvat twee reacties. In de eerste wordt ammoniumnatriumwaterstoffosfaat verwarmd om natriumfosfiet, ammoniak en water te produceren. Wanneer u natriumfosfiet verwarmt met houtskool, dat in wezen koolstof is, zijn de producten natriumpyrofosfaat, koolmonoxide en witte fosfor.
In 1680 verbeterde scheikundige Robert Boyle het proces van Brand door zand (siliciumdioxide) toe te voegen aan de tweede reactie om alle fosfor uit het natriumpyrofosfaat vrij te maken.
Om rode P te krijgen, moet je de witte P die je tijdens dit proces hebt verkregen verwarmen en de temperatuur gedurende een langere periode constant houden. De afbraak van witte naar rode fosfor kan bij kamertemperatuur spontaan gebeuren, maar duurt veel langer.
Rode fosfor verkrijgen uit botas of rotsen
Een andere methode die sinds het einde van de 18e eeuw wordt gebruikt, produceert fosfor uit botas of rotsen. Bij deze methode reduceer je botten van dieren of vissen tot as, of vermaal je fosforrijke rotsen, zoals pyromorfiet, en behandel je de as of het poeder met zwavelzuur. De reactie produceert fosforzuur en calciumsulfaat. Een geconcentreerde vorm van het zuur wordt gecombineerd met een bepaald type houtskool boven een vlam om witte fosfor te destilleren. De witte fosfor moet worden verwarmd om rode fosfor te produceren.
Welke voedingsmiddelen bevatten veel fosfor?
Het feit dat je fosfor uit urine kunt halen, suggereert dat het menselijk lichaam een bepaalde hoeveelheid fosfor nodig heeft. Dat is waar, en dat geldt ook voor dieren en planten. Voor de mens is fosfor belangrijk bij de vorming van botten en tanden, het is nodig voor het lichaam om produceren eiwitten en het is een belangrijk onderdeel bij de vorming van adenosinetrifosfaat (ATP), dat het lichaam gebruikt voor energie. De nieren geven overtollig fosfor af aan de urine, daarom is urine zo'n goede bron ervan.
De belangrijkste voedselbronnen van fosfor zijn melk en vlees, met name kip, varkensvlees en orgaanvlees. Zeevruchten zijn ook rijk aan fosfor. Andere eiwitrijke voedingsmiddelen, zoals bonen, linzen en erwten, zijn ook goede bronnen. Je kunt kleine hoeveelheden fosfor krijgen van volkoren brood en granen, noten, zaden en chocolade. Ontkiemende zaden en noten verhogen de biologische beschikbaarheid van de fosfor die ze bevatten. Je kunt ook fosfor krijgen door quinoa en amarant te eten.
Planten hebben ook fosfor nodig om ze sterk en resistent te maken tegen ziekten. Fosforrijke meststoffen worden vaak gemaakt met beenderas als hoofdbestanddeel. Bat guano is ook rijk aan fosfor en is een goede meststof.