Cum se obține fosforul roșu

De ce ar avea cineva nevoie de fosfor roșu? Ei bine, se pare că acest material combustibil are multe utilizări. Este un ingredient principal în focuri de artificii și flăcări și este ingredientul principal în meciurile de grevă oriunde și în plăcile de lovire pentru chibriturile de siguranță. De asemenea, are utilizări care nu sunt legate de combustibilitatea sa. Este o componentă importantă a îngrășămintelor pentru plante și este unul dintre elementele pe care producătorii de cipuri le folosesc pentru a dopa siliciu pentru a face semiconductori mai eficienți. Contraintuitiv, atunci când este amestecat cu materiale plastice și rășini, fosforul roșu poate fi folosit și ca ignifug. Este, de asemenea, unul dintre ingredientele pe care profesorul fictiv transformat în droguri Walter White le-a folosit pentru fabricarea metamfetaminei.

Puteți cumpăra fosfor roșu online, deși este probabil ca sursa dvs. să se afle în China sau în altă parte a Asiei. Datorită legăturii sale cu producția de metanfetamină, Administrația SUA pentru controlul drogurilor reglementează vânzarea fosforului roșu în Statele Unite, alături de fosfor alb și hipofosfor acid (H

Din punct de vedere tehnic, ai putea să-ți faci propriul fosfor roșu. Procesul nu este atât de dificil, deși implică lăsarea unui recipient cu urină să stea o săptămână sau mai mult, deci este dezagreabil. Dacă preferați să nu lucrați cu urină, puteți rafina fosforul din cenușă osoasă sau din minerale bogate în fosfor. Ambele procese produc fosfor alb, care poate fi transformat în fosfor roșu.

Cel de-al 15-lea element din tabelul periodic, fosforul (P) a fost descoperit accidental de alchimistul Hennig Brand în 1669. Brand căuta piatra filosofală, care era un mod de a rafina aurul din metalele de bază. El a fost primul care a rafinat fosforul din urină și i-a dat numele de fosfor (purtător de lumină) pentru că strălucea în întuneric.

Ceea ce a produs Brand a fost de fapt fosfor alb, care este unul dintre cele trei alotrope principale. În această formă, fosforul este atât de instabil încât trebuie ținut sub apă pentru a preveni izbucnirea în flăcări. Abia în 1845 un chimist austriac, Anton von Schrötter, a descoperit fosforul roșu, un alotrop mai stabil. El a obținut prima probă prin încălzirea fosforului alb la o temperatură de 250 grade Celsius (482 F). Al treilea alotrop principal este fosforul negru, care este chiar mai stabil decât fosforul roșu, dar nu la fel de util.

Toți cei trei alotropi de fosfor au aceeași compoziție chimică: P₄. Cei patru atomi de fosfor sunt dispuși într-o structură tetraedrică, dar există variații subtile în legăturile care le țin împreună. Aceste diferențe explică punctul de fierbere și topire mai ridicat al P roșu, comparativ cu P alb, și reactivitatea sa mai mică.

Procesul Brand pentru producerea fosforului alb a consumat mult timp. A umplut un recipient cu urină și l-a lăsat să stea până s-a putrificat; apoi a fiert-o într-o pastă, pe care a încălzit-o la o temperatură ridicată. El a colectat vaporii în apă, unde s-au condensat în fosfor alb.

• Fosforul alb este toxic și trebuie păstrat sub apă. Dacă permiteți expunerea la aer, se va aprinde spontan. Nu încercați să produceți fosfor alb.

Procedura de rafinare implică două reacții. În primul, hidrogenofosfatul de sodiu de amoniu este încălzit pentru a produce fosfit de sodiu, amoniac și apă. Când încălziți fosfitul de sodiu cu cărbune, care este în esență carbon, produsele sunt pirofosfatul de sodiu, monoxidul de carbon și fosforul alb.

În 1680, chimistul Robert Boyle s-a îmbunătățit procesul lui Brand adăugând nisip (dioxid de siliciu) la a doua reacție pentru a elibera tot fosforul din pirofosfatul de sodiu.

Pentru a obține roșu P, trebuie să încălziți P alb obținut în acest proces și să mențineți temperatura constantă pentru o perioadă îndelungată. Degradarea de la fosfor alb la roșu poate avea loc spontan la temperatura camerei, dar durează mult mai mult.

O altă metodă utilizată de la sfârșitul anilor 1700 produce fosfor din cenușă osoasă sau roci. În această metodă, reduceți oasele animalelor sau ale peștilor în cenușă sau măcinați roci bogate în fosfor, cum ar fi piromorfitul, și tratați cenușa sau pulberea cu acid sulfuric. Reacția produce acid fosforic și sulfat de calciu. O formă concentrată a acidului este combinată cu un anumit tip de cărbune peste flacără pentru a distila fosforul alb. Fosforul alb trebuie încălzit pentru a produce fosfor roșu.

Faptul că puteți obține fosfor din urină sugerează că organismul uman are nevoie de o anumită cantitate de fosfor. Acest lucru este adevărat și este valabil și pentru animale și plante. În ceea ce privește ființele umane, fosforul este important în formarea oaselor și a dinților, este necesar pentru ca organismul să o facă fabrică proteine ​​și este o componentă cheie în formarea adenozin trifosfatului (ATP), pe care organismul îl folosește pentru energie. Rinichii eliberează excesul de fosfor în urină, motiv pentru care urina este o sursă atât de bună.

Principalele surse alimentare de fosfor sunt laptele și carnea - în special carnea de pui, porc și organe. Fructele de mare sunt, de asemenea, bogate în fosfor. Alte alimente bogate în proteine, cum ar fi fasolea, linte și mazăre, sunt, de asemenea, surse bune. Puteți obține cantități mici de fosfor din pâine integrală și cereale, nuci, semințe și ciocolată. Înmugurirea semințelor și a nucilor crește biodisponibilitatea fosforului pe care îl conțin. De asemenea, puteți obține fosfor consumând quinoa și amarant.

Plantele au nevoie și de fosfor pentru a le face puternice și rezistente la boli. Îngrășămintele bogate în fosfor sunt adesea fabricate folosind cenușa osoasă ca ingredient principal. Bat guano este, de asemenea, bogat în fosfor și produce un îngrășământ bun.