Навіщо комусь потрібен червоний фосфор? Ну, виявляється, цей горючий матеріал має багато застосувань. Це основний інгредієнт феєрверків та спалахів, а також головний інгредієнт в сірниках, що страйкують де-небудь, і в ярких тарілках для безпечних сірників. Він також має застосування, які не пов’язані з його горючістю. Це важливий компонент рослинних добрив, і це один з елементів виробників мікросхем для легування кремнію для виготовлення більш ефективних напівпровідників. Протирічно, при змішуванні з пластмасами та смолами червоний фосфор також може використовуватися як антипірен. Це також один із інгредієнтів, який вигаданий вчитель, який став наркодилером, Уолтер Уайт використовував для виробництва метамфетаміну.
Насправді ви можете придбати червоний фосфор в Інтернеті, хоча ваше джерело, ймовірно, знаходиться в Китаї чи в іншій частині Азії. Через його зв’язок із виробництвом метамфетиту Американське управління з питань боротьби з наркотиками регулює продаж червоного фосфору в США, поряд з білим фосфором та гіпофосфором кислота (H
Технічно ви можете зробити власний червоний фосфор. Процес не такий складний, хоча передбачає витримку контейнера з сечею тиждень і більше, тому це несмачно. Якщо ви вважаєте за краще не працювати з сечею, ви також можете переробляти фосфор з кісткової золи або багатих фосфором мінералів. Обидва процеси дають білий фосфор, який можна перетворити в червоний фосфор.
Відкриття фосфору та його алотропів
15-й елемент періодичної таблиці фосфор (P) був випадково виявлений алхіміком Геннігом Брандом у 1669 році. Бренд шукав філософський камінь, який був способом переробки золота з неблагородних металів. Він перший очистив фосфор із сечі, і дав йому назву фосфор (світлоносій), оскільки він світився в темряві.
Те, що виробляв Бренд, насправді був білим фосфором, який є одним з трьох основних алотропів. У цій формі фосфор настільки нестійкий, що його доводиться тримати під водою, щоб не спалахнути полум’ям. Лише в 1845 році австрійський хімік Антон фон Шроттер відкрив червоний фосфор, більш стійкий алотроп. Свій перший зразок він отримав нагріванням білого фосфору до температури 250 градусів Цельсія (482 F). Третім основним алотропом є чорний фосфор, який навіть стабільніший, ніж червоний фосфор, але не такий корисний.
Всі три алотропи фосфору мають однаковий хімічний склад: Р4. Чотири атоми фосфору розташовані в тетраедричній структурі, але в зв'язках, що утримують їх, існують тонкі варіації. Ці відмінності пояснюють більш високу температуру кипіння та плавлення червоного P, порівняно з білим P, та його нижчу реакційну здатність.
Переробка червоного фосфору з сечі
Процес виробництва бренду білого фосфору був трудомістким. Він наповнив ємність сечею і дав їй постояти, поки вона не гнила; потім він зварив його до пасти, яку нагрівав до високої температури. Він збирав пари у воді, де вони конденсувались у білий фосфор.
Попередження
Білий фосфор токсичний і його потрібно тримати під водою. Якщо дозволити йому потрапити на повітря, він мимовільно спалахне. Не намагайтеся отримати білий фосфор.
Процедура переробки включає дві реакції. У першому натрію амонію гідрофосфат нагрівають з утворенням фосфіту натрію, аміаку та води. При нагріванні фосфіту натрію деревним вугіллям, яке по суті є вуглецем, виходять пірофосфат натрію, окис вуглецю та білий фосфор.
У 1680 р. Хімік Роберт Бойл вдосконалив процес Бренда, додавши пісок (діоксид кремнію) до другої реакції, щоб звільнити весь фосфор з пірофосфату натрію.
Щоб отримати червоний P, ви повинні нагріти білий P, отриманий у цьому процесі, і підтримувати температуру постійною протягом тривалого періоду. Деградація з білого до червоного фосфору може відбуватися спонтанно при кімнатній температурі, але це займає набагато більше часу.
Отримання червоного фосфору з кісткової золи або гірських порід
Інший метод, що застосовувався з кінця 1700-х років, отримує фосфор з кісткової золи або гірських порід. За допомогою цього методу ви перетворюєте кістки тварин або риб на попіл або подрібнюєте багаті фосфором гірські породи, такі як піроморфіт, і обробляєте золу або порошок сірчаною кислотою. В результаті реакції утворюються фосфорна кислота та сульфат кальцію. Концентрована форма кислоти поєднується з певним видом деревного вугілля над полум’ям для перегонки білого фосфору. Білий фосфор потрібно нагріти, щоб утворився червоний фосфор.
Які продукти з високим вмістом фосфору?
Той факт, що ви можете отримати фосфор із сечею, говорить про те, що людському організму потрібна певна кількість фосфору. Це правда, і це також стосується тварин і рослин. Що стосується людей, то фосфор важливий для формування кісток і зубів, він необхідний організму виробляють білки, і це ключовий компонент у формуванні аденозинтрифосфату (АТФ), який організм використовує для отримання енергії. Нирки виділяють надлишок фосфору в сечу, саме тому сеча є таким хорошим його джерелом.
Основними джерелами їжі фосфору є молоко та м’ясо, зокрема м’ясо курки, свинини та органів. Морепродукти також багаті фосфором. Інші продукти з високим вмістом білка, такі як квасоля, сочевиця та горох, також є хорошими джерелами. Ви можете отримати невелику кількість фосфору із цільнозернового хліба та круп, горіхів, насіння та шоколаду. Пророщування насіння та горіхів підвищує біодоступність фосфору, який вони містять. Ви також можете отримати фосфор, вживаючи лободу та амарант.
Рослинам також потрібен фосфор, щоб зробити їх міцними та стійкими до хвороб. Добрива, багаті фосфором, часто вносять з використанням кісткової золи як основного інгредієнта. Гуано кажанів також багатий фосфором і робить хороше добриво.