Biely fosfor: čo to je, zloženie, aplikácie

Biely fosforje alotropná forma chemického prvku fosfor, bežne reprezentovaný molekulovým vzorcom P₄. Napriek tomu, že sa nazýva biely fosfor, jeho farba pripomína skôr vosk alebo žltkastú farbu. Biely fosfor sa považuje za najstabilnejšiu formu fosforu, hoci nie je termodynamicky najstabilnejší.

Biely fosfor má málo priamych použití v priemysle, vo všeobecnosti sa premieňa na červený alotróp, ktorý má priamejšie využitie a je menej toxický. Biely fosfor sa však používa vo vojenských konfliktoch ako činidlo spôsobujúce dym, na osvetlenie a tiež vytvárať požiare, pretože biely fosfor sa vznieti pri kontakte so vzduchom a pri teplotách mierne vyšších ako 30 °C.

Prečítajte si tiež: Aké sú alotropné formy síry?

Témy v tomto článku

• 1 - Súhrn bieleho fosforu
• 2 - Čo je biely fosfor?
• 3 - Zloženie bieleho fosforu
• 4 - Na čo sa používa biely fosfor?
• 5 - Použitie bieleho fosforu vo vojne
  • → Bomba s bielym fosforom
  • → Účinky vystavenia bielemu fosforu
• 6 - Rozdiely medzi bielym fosforom a červeným fosforom

Súhrn bieleho fosforu

• Biely fosfor je alotropná forma fosforu reprezentovaná vzorcom P_4.
• Má žltkastú farbu, blízku farbe vosku.
• Môže sa vyrábať z fosfátových hornín, piesku a koksu pri vysokých teplotách.
• Je veľmi zle rozpustný vo vode a vznieti sa pri teplotách tesne nad 30°C.
• V priemysle sa veľmi nepoužíva, ale je to hlavná elementárna forma vyrábaného fosforu.
• Používa sa v konfliktoch a vojnách ako prostriedok spôsobujúci dym, požiare a na osvetlenie.
• Má priamejšie využitie ako biely fosfor a je tiež menej toxický ako on.

Čo je biely fosfor?

Biely fosfor je jednou z 12 alotropných foriem, ktoré existujú chemický prvok fosfor, bežne zastupovaný ako P₄.

V staroveku bol jediným známym zdrojom prvku fosfor moč a preto všetky štúdie o tomto prvku odkazovali na produkciu z moču. Fosfor vyrobený v tomto procese mal bielu (alebo žltkastú, voskovú) farbu, čo spôsobuje že biely fosfor bol prvou alotropickou formou tohto prvku, ktorá ho tiež zvýšila slávu.

zozadu, V druhej polovici 19. storočia sa zistilo, že biely fosfor možno vyrobiť zahrievaním fosfátových horníns pieskom a koksom. Táto metóda bola vylepšená pre moderný spôsob výroby bieleho fosforu, ktorý spočíva v použití a elektrická pec (dosahujúca teploty v rozsahu 1 400 až 1 500 °C) na ohrev fosfátovej horniny (Tu₃(PRACH₄)₂), piesok (oxid kremičitý, SiO₂) a koks (uhlík).

2Ca₃(PRACH₄)₂ + 6 SiO₂ + 10 °C → P₄ + 6 CaSiO₃ + 10 CO

Pary fosforu kondenzujú a vytvárajú voskovú pevnú látku, ktorá je nerozpustná vo vode.

Neprestávaj teraz... Po reklame viac ;)

Zloženie bieleho fosforu

Biely fosfor je konvenčne najstabilnejšia forma fosforu, hoci je v skutočnosti metastabilný (jeho zahrievanie vedie k termodynamicky stabilnejším alotropným formám, červenej a čiernej).

Vyskytuje sa v kryštalickej forme ako molekuly P₄ tetraedrický s P─P väzbami s dĺžkou rovnajúcou sa 221 pm. Je rozpustný v benzéne, PCl₃ a C.S.₂, veľmi málo rozpustný vo vode. V skutočnosti je biely fosfor uložený vo vode, aby sa zabránilo jeho oxidácii.

Hlavné alotropné formy fosforu: biela, červená a čierna.

Vo vlhkom vzduchu podlieha chemiluminiscenčnej oxidácii, pričom vyžaruje zelenú žiaru a pomaly sa mení na P₄O₈ a₃.

Na čo je dobrý biely fosfor?

Biely fosfor má široké využitie vo vojenskom priemysle, ako producent dymu a na plnenie projektilov a granátov.

Vo všeobecnosti sa v priemysle vyrába ako elementárny fosfor z fosfátových hornín, aby sa potom premenil na červený fosfor, iná alotropná forma, ktorá má odlišné chemické správanie. Červený fosfor má širšie všeobecné uplatnenie, pretože sa používa na výrobu zápaliek, fosfidu hliníka, retardérov horenia a na pyrotechnické účely. Biely fosfor je tiež hlavným spôsobom výroby zlúčenín vyššej čistoty, ktoré môžu obsahovať fosfor. Vyrába aj PCl₃reakciou s Cl₂.

Pozri tiež: Koniec koncov, je zápas v krabici alebo na hokejke?

Použitie bieleho fosforu vo vojne

Biely fosfor sa nakoniec používa na vojenské účely, pretože sa samovznieti pri nízkych teplotách: nad 50 °C (niektorí autori uvádzajú nad 34 °C), pri kontakte so vzduchom sa biely fosfor vznieti a vzniká oxid fosforečný (P₄O₁₀).

→ Bomba s bielym fosforom

Biely fosfor sa vznieti pri nízkych teplotách. Preto, používanie bieleho fosforu ako zápalnej zbrane je v konfliktoch bežné. Jeho použitie nie je založené na smrteľnosti, ale skôr na vytvorenie ohňa, osvetlenia alebo dokonca dymovej clony na pomoc pri úniku alebo ústupe jednotiek. K tvorbe dymu dochádza, keď je teplota dostatočne vysoká vzhľadom na teplotu začiatku samovznietenia alotropnej formy.

Bomba s bielym fosforom bola použitá v roku 1966, počas vojny vo Vietname.

Pretože existujú už spomínané spôsoby využitia bieleho fosforu (osvetlenie, dymová clona a podpora ohňa), medzinárodné dohovory jeho používanie v konfliktoch nezakazujú. Dohovor OSN o chemických zbraniach (CWC) ho nepovažuje za chemickú zbraň. Jediným problémom je, že ak by sa biely fosfor použil na priame zapálenie ľudí na civilné ciele, mohol by porušiť protokol III Dohovoru o určitých konvenčných zbraniach (CCCW). Túto skutočnosť by však bolo potrebné preukázať vyšetrovaním príslušnými orgánmi.

→ Účinky vystavenia bielemu fosforu

Po zapálení je oheň bieleho fosforu ťažko uhasiteľný. Veľmi ľahko priľne k pokožke a odevu, čo spôsobuje výrazné popáleniny. Okrem toho, dokonca aj po počiatočnom spracovaní sa biely fosfor môže znovu zapáliť, ak je stále v kontakte so vzduchom. Preto je nevyhnutné odstrániť akúkoľvek stopu fosforu z rán.

Najprv je nevyhnutné umývanie vodou a soľnými roztokmi, pretože to môže nielen znížiť teplotu, ako aj zastavenie spaľovania a odstránenie prípadných stôp zriedenej kyseliny fosforečnej boli vytvorené. Absorpcia fosforu popálením môže spôsobiť odchýlky v hladinách vápnika a fosforu v tele, ktoré môžu rýchlo vytvárať hypokalciémia a hyperfosfatémia, čo môže byť príčinou fatálna srdcová arytmia.

Dym mimoriadne dráždi sliznice, kde sa spája s vodou za vzniku kyseliny fosforečnej. Vdychovanie dymu bieleho fosforu spôsobuje podráždenie dýchacieho traktu, vyvolávanie kašľa, bolesti hlavy a oneskoreného pľúcneho edému.

Biely fosfor je pre človeka veľmi toxický a rýchlo sa vstrebáva do krvi a pečene. Požitie 100 mg môže byť smrteľné v dôsledku zlyhania pečene. Pomalé, dlhodobé vystavenie malým množstvám má tiež hrozné následky. Najčastejším stavom je zápasová čeľusť, ktorá koncom 19. storočia a začiatkom 20. storočia postihla viacerých robotníkov vo fosforových továrňach.

Rozdiely medzi bielym fosforom a červeným fosforom

Biely a červený fosfor sú rôzne alotropné formy chemického prvku fosfor, obaja zastúpení P₄.

Červený fosfor možno získať z bieleho fosforu zahrievaním v inertnej atmosfére na teplotu v rozsahu 540 K (267 °C). Prvýkrát ho získal Anton von Schötter v roku 1845.

Existuje niekoľko kryštalických foriem červeného fosforu. Jedným z nich je Hittorf (známy aj ako fialový fosfor), ktorý pozostáva z dlhého a zložitého fosforového reťazca.

Červený fosfor je menej hustý ako biely, má vyššiu teplotu topenia a je menej reaktívny. Okrem toho sa červený fosfor tiež nepovažuje za toxický, vďaka čomu je manipulácia s ním jednoduchšia a bezpečnejšia.

Zdroje

CHOU, T.-D.; LEE, T.-W.; CHEN, S.-L.; TUNG, Y.-M.; DAI, N.-T.; CHEN, S.-G.; LEE, C.-H.; CHEN, T.-M.; WANG, H.-J. Riadenie spaľovania bieleho fosforu. Popáleniny, n. 27, str. 492-497, 2001.

HOUSECROFT, C. A.; SHARPE, A. G. Anorganická chémia. 2. vyd. Pearson Education Limited: Londýn, 2005.

Kelly, P. F. Fosfor: Anorganická chémia. V: Encyklopédia anorganickej chémie. 2. vyd. Wiley: New Jersey, 2005.

SVETOVÁ ZDRAVOTNÍCKA ORGANIZÁCIA. Biely fosfor. Svetová zdravotnícka organizácia, 20. okt. 2023. Dostupné v: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/white-phosphorus.

Chceli by ste na tento text odkazovať v školskej alebo akademickej práci? Pozri:

NOVAIS, Stéfano Araújo. "Biely fosfor"; Brazílska škola. Dostupné v: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fosforo-branco.htm. Prístup 9. novembra 2023.