זרחן לבןהוא צורה אלוטרופית של היסוד הכימי זרחן, המיוצג בדרך כלל על ידי הנוסחה המולקולרית P4. למרות היותו מכונה זרחן לבן, צבעו מזכיר יותר שעווה או צהבהב. לזרחן לבן מתייחסים כאל הצורה היציבה ביותר של זרחן, אם כי היא אינה היציבה ביותר מבחינה תרמודינמית.
לזרחן לבן יש שימושים ישירים מעטים בתעשייה, והוא הופך בדרך כלל לאלוטרופ האדום, שיש לו שימושים ישירים יותר והוא פחות רעיל. עם זאת, זרחן לבן משמש בסכסוכים צבאיים כגורם גורם עשן, לתאורה וגם ליצור שריפות, שכן זרחן לבן מתלקח במגע עם אוויר ובטמפרטורות מעט גבוהות מ-30 מעלות צלזיוס.
קראו גם: מהן הצורות האלוטרופיות של גופרית?
נושאים במאמר זה
- 1 - סיכום של זרחן לבן
- 2 - מהו זרחן לבן?
- 3 - הרכב זרחן לבן
- 4 - למה משמש זרחן לבן?
-
5 - שימוש בזרחן לבן במלחמה
- → פצצת זרחן לבן
- → השפעות של חשיפה לזרחן לבן
- 6 - הבדלים בין זרחן לבן לזרחן אדום
סיכום זרחן לבן
- זרחן לבן הוא צורה אלוטרופית של זרחן, המיוצגת על ידי הנוסחה P4.
- יש לו צבע צהבהב, קרוב לצבע השעווה.
- ניתן להפיק אותו מסלעי פוספט, חול וקולה בטמפרטורות גבוהות.
- הוא מסיס מאוד גרוע במים ומתלקח בטמפרטורות מעט מעל 30 מעלות צלזיוס.
- זה לא נמצא בשימוש נרחב בתעשייה, אבל הוא הצורה היסודית העיקרית של זרחן המיוצר.
- הוא משמש בסכסוכים ומלחמות כגורם הגורם לעשן, שריפות ולהדלקה.
- יש לו שימושים ישירים יותר מאשר לזרחן לבן והוא גם פחות רעיל ממנו.
מהו זרחן לבן?
זרחן לבן היא אחת מ-12 הצורות האלוטרופיות הקיימות יסוד כימי זרחן, המיוצג בדרך כלל כ-P4.
בימי קדם, השתן היה המקור היחיד הידוע ליסוד זרחן ולפיכך, כל המחקרים על יסוד זה התייחסו לייצור משתן. לזרחן שנוצר בתהליך זה היה צבע לבן (או צהבהב, דמוי שעווה), מה שגרם שזרחן לבן היה הצורה האלוטרופית הראשונה של יסוד זה, מה שגם הביא אותו לגדול יותר פִּרסוּם.
מאחור, במחצית השנייה של המאה ה-19, התגלה שניתן לייצר זרחן לבן על ידי חימום סלעי פוספט, עם חול וקולה. שיטה זו שופרה עבור הדרך המודרנית של ייצור זרחן לבן, המורכבת משימוש ב- תנור חשמלי (המגיע לטמפרטורות בטווח של 1,400 עד 1,500 מעלות צלזיוס) לחימום סלע פוספט (כאן3(אָבָק4)2), חול (סיליקה, SiO2) וקולה (פחמן).
2Ca3(אָבָק4)2 + 6 SiO2 + 10 C → P4 + 6 CaSiO3 + 10 CO
אדי זרחן מתעבים ויוצרים מוצק שעווה שאינו מסיס במים.
אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום ;)
הרכב זרחן לבן
זרחן לבן היא בדרך כלל הצורה היציבה ביותר של זרחן, למרות שהוא, למעשה, מטסטביל (החימום שלו מוביל לצורות אלוטרופיות יציבות יותר מבחינה תרמודינמית, אדום ושחור).
הוא מופיע בצורה גבישית כמולקולות P4 טטרהדרלית עם קשרי P─P באורך שווה ל-221 pm. הוא מסיס בבנזן, PCl3 ו-C.S.2, מעט מאוד מסיס במים. למעשה, זרחן לבן מאוחסן במים כדי למנוע ממנו להתחמצן.
באוויר לח, הוא עובר חמצון כימי-אורני, פולט זוהר ירוק והופך באיטיות ל-P4O8 וה3.
למה זרחן לבן טוב?
זרחן לבן יש שימוש נרחב בתעשייה הצבאית, כיצרנית עשן ולמילוי קליעים ורימונים.
בתעשייה בכלל, הוא מופק כזרחן יסודי מסלעי פוספט, כדי להמיר אותו לזרחן אדום, צורה אלוטרופית אחרת, בעלת התנהגות כימית שונה. לזרחן אדום יש יישום כללי גדול יותר, והוא משמש לייצור גפרורים, אלומיניום פוספיד, מעכבי בעירה ולמטרות פירוטכניות. זרחן לבן הוא גם הדרך העיקרית לייצר תרכובות בטוהר גבוה יותר שעשויות להכיל זרחן. זה גם מייצר PCl3, דרך תגובה עם Cl2.
ראה גם: אחרי הכל, הגפרור נמצא בקופסה או על המקל?
שימוש בזרחן לבן במלחמה
בסופו של דבר נעשה שימוש בזרחן לבן למטרות צבאיות, בגלל ההצתה העצמית שלו בטמפרטורות נמוכות: מעל 50 מעלות צלזיוס (כמה מחברים אומרים מעל 34 מעלות צלזיוס), במגע עם אוויר, זרחן לבן מתלקח, ומייצר זרחן פנטאוקסיד (עמ'4O10).
→ פצצת זרחן לבן
זרחן לבן מתלקח בטמפרטורות נמוכות. בגלל זה, השימוש בזרחן לבן כנשק מבעיר נפוץ בסכסוכים. השימוש בו אינו מבוסס על קטלניות, אלא על יצירת אש, תאורה או אפילו מסך עשן כדי לסייע בבריחה או נסיגה של חיילים. היווצרות עשן מתרחשת כאשר הטמפרטורה גבוהה מספיק ביחס לטמפרטורת תחילת ההצתה האוטומטית של הצורה האלוטרופית.
מכיוון שקיימים את השימושים האמורים בזרחן לבן (תאורה, מסך עשן וקידום אש), האמנות הבינלאומיות אינן אוסרות את השימוש בו בסכסוכים. אמנת האו"ם לנשק כימי (CWC) אינה רואה בכך נשק כימי. הבעיה היחידה היא שאם משתמשים בו כדי להצית אנשים ישירות על מטרות אזרחיות, זרחן לבן עלול להפר את הפרוטוקול השלישי של האמנה על נשק קונבנציונלי מסוימים (CCCW). עם זאת, עובדה זו תצטרך להיות מוכחת על ידי חקירה של הגורמים המוסמכים.
→ השפעות של חשיפה לזרחן לבן
לאחר התלקחות, אש זרחן לבן קשה לכיבוי. נדבק בקלות רבה לעור ולבגדים, גורם כוויות משמעותיות. יתר על כן, גם לאחר טיפול ראשוני, זרחן לבן יכול להצית מחדש אם הוא עדיין במגע עם אוויר. לכן, הסרת כל זכר של זרחן מפצעים היא חיונית.
בהתחלה, כביסה עם מים ותמיסות מלח היא חיונית, שכן זה לא יכול רק להפחית את טמפרטורה, כמו גם עצירת הבעירה והסרה של כל זכר של חומצה זרחתית מדוללת שעשויה להיות נוצרו. ספיגת הזרחן על ידי הכוויה עלולה ליצור סטיות ברמות הסידן והזרחן בגוף, שעלולות ליצור במהירות היפוקלצמיה והיפרפוספטמיה, שעשויה להיות הסיבה לכך הפרעת קצב קטלנית.
העשן מגרה מאוד את הריריות, שם הוא מתחבר עם מים ויוצר חומצה זרחתית. שאיפת עשן זרחן לבן גורמת גירוי בדרכי הנשימה, יוצר שיעול, כאבי ראש ובצקת ריאות מאוחרת.
זרחן לבן רעיל מאוד לבני אדם ונספג במהירות בדם ובכבד. בליעה של 100 מ"ג עלולה להיות קטלנית עקב אי ספיקת כבד. חשיפה איטית וממושכת של כמויות קטנות גורמת גם לתוצאות איומות. המצב השכיח ביותר הוא התאמה לסת, שפגע בכמה עובדים במפעלי זרחן בסוף המאה ה-19 ותחילת המאה ה-20.
הבדלים בין זרחן לבן לזרחן אדום
זרחן לבן ואדום הן צורות אלוטרופיות שונות של היסוד הכימי זרחן, שניהם מיוצגים על ידי P4.
זרחן אדום ניתן לקבל מזרחן לבן על ידי חימום שלו, באווירה אינרטית, בטמפרטורה בטווח של 540 K (267 מעלות צלזיוס). הוא הושג לראשונה על ידי אנטון פון שוטר ב-1845.
ישנן מספר צורות גבישיות של זרחן אדום. אחד מהם הוא Hittorf (המכונה גם זרחן סגול), המורכב משרשרת זרחן ארוכה ומורכבת.
זרחן אדום פחות צפוף מלבן, בעל נקודת התכה גבוהה יותר והוא פחות תגובתי. יתר על כן, זרחן אדום גם אינו נחשב רעיל, מה שמקל ובטוח יותר לטפל בו.
מקורות
CHOU, T.-D.; LEE, T.-W.; חן, ש.-ל.; TUNG, י.-מ.; דא"י, נ.-ת.; חן, ש.-ג.; LEE, C.-H.; חן, ט.-מ.; WANG, H.-J. ניהול שריפת זרחן לבן. שורף, נ. 27, עמ'. 492-497, 2001.
HOUSECROFT, C. ו.; שארפ, א. G. כימיה אנאורגנית. 2. ed. Pearson Education Limited: לונדון, 2005.
קלי, פ. ו. זרחן: כימיה אנאורגנית. ב: אנציקלופדיה לכימיה אי-אורגנית. 2. ed. ווילי: ניו ג'רזי, 2005.
ארגון הבריאות העולמי. זרחן לבן. ארגון הבריאות העולמי, 20 באוקטובר 2023. אפשר להשיג ב: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/white-phosphorus.
האם תרצה להתייחס לטקסט זה בעבודה בית ספרית או אקדמית? תראה:
NOVAIS, Stéfano Araújo. "זרחן לבן"; בית ספר ברזיל. אפשר להשיג ב: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fosforo-branco.htm. ניגש ב-9 בנובמבר 2023.