Zakaj bi kdo potreboval rdeči fosfor? No, izkazalo se je, da ima ta vnetljiv material veliko uporab. Je glavna sestavina ognjemetov in rakete ter glavna sestavina stavkov kjer koli in v udarnih ploščah za varnostne tekme. Ima tudi uporabe, ki niso povezane z njegovo gorljivostjo. Je pomemben sestavni del rastlinskih gnojil in je eden od elementov, ki jih proizvajalci čipov uporabljajo za dopiranje silicija za izdelavo učinkovitejših polprevodnikov. Protiintuitivno je, da se rdeči fosfor v mešanju s plastiko in smolami lahko uporablja tudi kot zaviralec gorenja. To je tudi ena od sestavin, ki jo je izmišljeni učitelj, ki je postal trgovec z mamili, Walter White uporabljal za proizvodnjo metamfetamina.
Rdeči fosfor lahko dejansko kupite prek spleta, čeprav je vaš vir verjetno na Kitajskem ali v drugem delu Azije. Zaradi svoje povezave s proizvodnjo meta, ameriška uprava za boj proti drogam ureja prodaja rdečega fosforja v ZDA, skupaj z belim fosforjem in hipofosforjem kislina (H3PO2). Ti predpisi vplivajo tudi na uvoz, zato je uvoz morda nezakonit, odvisno od vašega namena. Vendar pa Evropska kemijska agencija ocenjuje, da se vsako leto proizvede od 1.000 do 10.000 ton fosforja za uporabo v industriji, zato bi ga lahko imeli veliko.
Tehnično lahko sami naredite rdeči fosfor. Postopek ni tako težak, čeprav vključuje, da posoda z urinom stoji en teden ali več, zato je neokusna. Če raje ne delate z urinom, lahko rafinirate tudi fosfor iz kostnega pepela ali mineralov, bogatih s fosforjem. Oba postopka dobita beli fosfor, ki ga lahko pretvorimo v rdeči fosfor.
Odkritje fosforja in njegovih alotrop
Petnajsti element v periodnem sistemu fosfor (P) je leta 1669 po naključju odkril alkimist Hennig Brand. Brand je iskal filozofski kamen, ki je bil način za prečiščevanje zlata iz navadnih kovin. Bil je prvi, ki je iz urina rafiniral fosfor, in mu je dal ime fosfor (nosilec svetlobe), ker je žarel v temi.
Znamka je pravzaprav proizvedla beli fosfor, ki je eden od treh glavnih alotrop. V tej obliki je fosfor tako nestabilen, da ga je treba hraniti pod vodo, da ne bi zagorel. Šele leta 1845 je avstrijski kemik Anton von Schrötter odkril rdeči fosfor, stabilnejši alotrop. Prvi vzorec je dobil s segrevanjem belega fosforja na temperaturo 250 stopinj Celzija. Tretji glavni alotrop je črni fosfor, ki je celo bolj stabilen kot rdeči fosfor, vendar ni tako uporaben.
Vsi trije alotropi fosforja imajo enako kemijsko sestavo: P4. Štirje atomi fosforja so razporejeni v tetraedrično strukturo, vendar obstajajo subtilne razlike v povezavah, ki jih držijo skupaj. Te razlike so posledica višjega vrelišča in tališča rdečega P v primerjavi z belim P in njegove nižje reaktivnosti.
Rafiniranje rdečega fosforja iz urina
Brandov postopek izdelave belega fosforja je bil dolgotrajen. Napolnil je posodo z urinom in jo pustil stati, dokler se ni gnilo; Nato ga je skuhal v pasto, ki jo je segrel na visoko temperaturo. Hlape je zbiral v vodi, kjer so se kondenzirali v beli fosfor.
Opozorila
Beli fosfor je strupen in ga je treba hraniti pod vodo. Če dovolite, da je izpostavljena zraku, se bo spontano vnel. Ne poskušajte narediti belega fosforja.
Postopek rafiniranja vključuje dve reakciji. V prvem se amonijev natrijev hidrogenfosfat segreje, da nastane natrijev fosfit, amonijak in voda. Ko segrejete natrijev fosfit z ogljem, ki je v bistvu ogljik, so proizvodi natrijev pirofosfat, ogljikov monoksid in beli fosfor.
Leta 1680 je kemik Robert Boyle izboljšal Brandov postopek, tako da je drugi reakciji dodal pesek (silicijev dioksid) za sprostitev vsega fosforja iz natrijevega pirofosfata.
Za pridobitev rdečega P morate segreti belega P, dobljenega v tem postopku, in dalj časa držati konstantno temperaturo. Razgradnja iz belega v rdeči fosfor se lahko zgodi spontano pri sobni temperaturi, vendar traja veliko dlje.
Pridobivanje rdečega fosforja iz kostnega pepela ali kamnin
Druga metoda, ki se uporablja od poznih 1700-ih, proizvaja fosfor iz kostnega pepela ali kamnin. Pri tej metodi kosti živali ali rib zredite v pepel ali zmeljete s fosforjem bogate kamnine, kot je piromorfit, in pepel ali prah obdelate z žveplovo kislino. V reakciji nastane fosforna kislina in kalcijev sulfat. Koncentrirano obliko kisline kombiniramo z določeno vrsto oglja nad plamenom, da destiliramo beli fosfor. Beli fosfor je treba segreti, da nastane rdeči fosfor.
Katera živila vsebujejo veliko fosforja?
Dejstvo, da lahko fosfor dobite iz urina, nakazuje, da človeško telo potrebuje določeno količino fosforja. To drži in velja tudi za živali in rastline. Kar zadeva človeka, je fosfor pomemben za tvorbo kosti in zob, saj ga potrebuje telo proizvajajo beljakovine in je ključna sestavina pri tvorbi adenozin trifosfata (ATP), ki ga telo uporablja za energijo. Ledvice sproščajo odvečni fosfor v urin, zato je urin tako dober vir le-tega.
Glavna vira fosforja v hrani sta mleko in meso, zlasti meso piščanca, svinjine in organov. Tudi morski sadeži so bogati s fosforjem. Tudi dobra hrana z visoko vsebnostjo beljakovin, kot so fižol, leča in grah, so dobri viri. Majhne količine fosforja lahko dobite iz polnozrnatega kruha in žit, oreščkov, semen in čokolade. Kaljenje semen in oreščkov poveča biološko uporabnost fosforja, ki ga vsebujejo. Fosfor lahko dobite tudi z uživanjem kvinoje in amaranta.
Rastline potrebujejo tudi fosfor, da so močne in odporne na bolezni. Gnojila, bogata s fosforjem, so pogosto narejena iz kostnega pepela kot glavne sestavine. Netopasti gvano je bogat tudi s fosforjem in je dobro gnojilo.
