Зачем кому-то нужен красный фосфор? Что ж, оказывается, у этого горючего материала много применений. Это основной ингредиент фейерверков и сигнальных ракет, а также основной ингредиент в спичечных боеприпасах и боеприпасах для безопасных спичек. Он также имеет применение, не связанное с его горючестью. Это важный компонент удобрений для растений, и это один из элементов, которые производители микросхем используют для легирования кремния для создания более эффективных полупроводников. Как ни странно, при смешивании с пластиками и смолами красный фосфор также можно использовать в качестве антипирена. Это также один из ингредиентов, который вымышленный учитель, ставший торговцем наркотиками, Уолтер Уайт использовал для производства метамфетамина.
Вы действительно можете купить красный фосфор в Интернете, хотя ваш источник, скорее всего, находится в Китае или в какой-то другой части Азии. Поскольку это связано с производством метамфетамина, Управление по борьбе с наркотиками США регулирует продажа красного фосфора в США вместе с белым фосфором и гипофосфором кислота (H
Технически вы могли бы сделать свой собственный красный фосфор. Процесс не так уж и сложен, хотя он включает в себя возможность постоять емкости с мочой в течение недели или более, так что это неприятно. Если вы предпочитаете не работать с мочой, вы также можете очистить фосфор из костной золы или богатых фосфором минералов. Оба процесса дают белый фосфор, который можно преобразовать в красный фосфор.
Открытие фосфора и его аллотропов
Пятнадцатый элемент периодической таблицы, фосфор (P), был случайно открыт алхимиком Хеннигом Брандом в 1669 году. Бранд искал философский камень, который был способом очищать золото от неблагородных металлов. Он был первым, кто очистил фосфор из мочи, и дал ему название фосфор (носитель света), потому что он светился в темноте.
На самом деле Бренд произвел белый фосфор, который является одним из трех основных аллотропов. В этой форме фосфор настолько нестабилен, что его приходится держать под водой, чтобы предотвратить возгорание. Только в 1845 году австрийский химик Антон фон Шреттер открыл красный фосфор, более стабильный аллотроп. Свой первый образец он получил, нагревая белый фосфор до температуры 250 градусов Цельсия (482 F). Третий основной аллотроп - черный фосфор, который даже более стабилен, чем красный фосфор, но не так полезен.
Все три аллотропа фосфора имеют одинаковый химический состав: P4. Четыре атома фосфора расположены в тетраэдрической структуре, но существуют небольшие вариации в связях, удерживающих их вместе. Эти различия объясняют более высокую температуру кипения и плавления красного P по сравнению с белым P и его более низкую реакционную способность.
Очистка красного фосфора из мочи
Процесс производства белого фосфора у Бренда отнимал много времени. Он наполнил емкость мочой и дал ей постоять до гниения; Затем он превратил его в пасту, которую нагрел до высокой температуры. Он собирал пары в воду, где они конденсировались в белый фосфор.
Предупреждения
Белый фосфор токсичен и должен храниться под водой. Если вы позволите ему находиться на воздухе, он самовозгорится. Не пытайтесь производить белый фосфор.
Процедура очистки включает две реакции. В первом случае гидрофосфат натрия аммония нагревается для получения фосфита натрия, аммиака и воды. При нагревании фосфита натрия древесным углем, который по сути является углеродом, образуются пирофосфат натрия, монооксид углерода и белый фосфор.
В 1680 году химик Роберт Бойль усовершенствовал процесс Брэнда, добавив во вторую реакцию песок (диоксид кремния), чтобы высвободить весь фосфор из пирофосфата натрия.
Чтобы получить красный P, вы должны нагреть белый P, полученный в этом процессе, и поддерживать постоянную температуру в течение длительного периода. Разложение белого фосфора в красный может происходить самопроизвольно при комнатной температуре, но это занимает гораздо больше времени.
Получение красного фосфора из костной золы или горных пород
Другой метод, используемый с конца 1700-х годов, производит фосфор из костной золы или горных пород. В этом методе вы превращаете кости животных или рыб в пепел или измельчаете богатые фосфором породы, такие как пироморфит, и обрабатываете золу или порошок серной кислотой. Реакция дает фосфорную кислоту и сульфат кальция. Концентрированная форма кислоты сочетается с определенным типом древесного угля над пламенем для перегонки белого фосфора. Белый фосфор необходимо нагреть, чтобы получить красный фосфор.
Какие продукты содержат фосфор?
Тот факт, что вы можете получить фосфор из мочи, говорит о том, что человеческому организму необходимо определенное количество фосфора. Это верно, в том числе в отношении животных и растений. Для человека фосфор важен для формирования костей и зубов, он необходим организму для производят белки, и это ключевой компонент в образовании аденозинтрифосфата (АТФ), который организм использует для получения энергии. Почки выделяют с мочой избыток фосфора, поэтому моча является его хорошим источником.
Основными источниками фосфора в пище являются молоко и мясо, особенно курица, свинина и субпродукты. Морепродукты также богаты фосфором. Другие продукты с высоким содержанием белка, такие как фасоль, чечевица и горох, также являются хорошими источниками. Вы можете получить небольшое количество фосфора из цельнозернового хлеба и круп, орехов, семян и шоколада. Проращивание семян и орехов увеличивает биодоступность содержащегося в них фосфора. Вы также можете получить фосфор, употребляя в пищу киноа и амарант.
Растениям также необходим фосфор, чтобы сделать их сильными и устойчивыми к болезням. Удобрения, богатые фосфором, часто производятся с использованием костной золы в качестве основного ингредиента. Гуано летучих мышей также богато фосфором и является хорошим удобрением.