Beli fosfor: kaj je, sestava, aplikacije

Beli fosforje alotropna oblika kemijskega elementa fosforja, običajno predstavljen z molekulsko formulo P₄. Kljub temu, da ga imenujemo beli fosfor, njegova barva bolj spominja na vosek ali rumenkasto. Beli fosfor velja za najstabilnejšo obliko fosforja, čeprav termodinamsko ni najbolj stabilen.

Beli fosfor ima malo neposrednih uporab v industriji, na splošno se pretvori v rdeči alotrop, ki ima bolj neposredno uporabo in je manj strupen. Vendar se beli fosfor uporablja v vojaških spopadih kot povzročitelj dima, za razsvetljavo in tudi povzročati požare, saj se beli fosfor vžge ob stiku z zrakom in pri temperaturah nekoliko višjih od 30 °C.

Preberite tudi: Katere so alotropne oblike žvepla?

Teme v tem članku

• 1 - Povzetek belega fosforja
• 2 - Kaj je beli fosfor?
• 3 - Sestava belega fosforja
• 4 - Za kaj se uporablja beli fosfor?
• 5 - Uporaba belega fosforja v vojni
  • → Bela fosforjeva bomba
  • → Učinki izpostavljenosti belemu fosforju
• 6 - Razlike med belim in rdečim fosforjem

Povzetek belega fosforja

• Beli fosfor je alotropna oblika fosforja, predstavljena s formulo P_4.
• Je rumenkaste barve, blizu barve voska.
• Lahko se proizvaja iz fosfatnih kamnin, peska in koksa pri visokih temperaturah.
• Je zelo slabo topen v vodi in se vname pri temperaturah malo nad 30°C.
• V industriji se ne uporablja veliko, vendar je glavna elementarna oblika proizvedenega fosforja.
• Uporablja se v spopadih in vojnah kot sredstvo za povzročanje dima, požarov in za razsvetljavo.
• Ima bolj neposredno uporabo kot beli fosfor in je tudi manj strupen od njega.

Kaj je beli fosfor?

Beli fosfor je ena od 12 alotropnih oblik, ki obstajajo kemijski element fosfor, običajno predstavljen kot P₄.

V starih časih je bil urin edini znani vir elementa fosforja in zato so se vse študije o tem elementu sklicevale na proizvodnjo iz urina. Fosfor, proizveden v tem procesu, je imel belo (ali rumenkasto, vosku podobno) barvo, kar povzroča da je bil beli fosfor prva alotropna oblika tega elementa, ki ga je tudi povečala slava.

zadaj, V drugi polovici 19. stoletja je bilo odkrito, da se beli fosfor lahko proizvaja s segrevanjem fosfatnih kamnin., s peskom in koksom. Ta metoda je bila izboljšana za sodoben način proizvodnje belega fosforja, ki je sestavljen iz uporabe a električna peč (ki doseže temperature v območju od 1400 do 1500 °C) za segrevanje fosfatne kamnine (Tukaj₃(PRAH₄)₂), pesek (kremen, SiO₂) in koks (ogljik).

2Ca₃(PRAH₄)₂ + 6 SiO₂ + 10 C → P₄ + 6 CaSiO₃ + 10 CO

Fosforjeve pare se kondenzirajo in tvorijo voskasto trdno snov, ki je netopna v vodi.

Ne nehaj zdaj... Po reklami je več ;)

Sestava belega fosforja

Beli fosfor je običajno najbolj stabilna oblika fosforja, čeprav je pravzaprav metastabilen (njegovo segrevanje vodi do termodinamsko stabilnejših alotropnih oblik, rdeče in črne).

Pojavlja se v kristalni obliki kot molekule P₄ tetraedrski z vezmi P─P dolžine enake 221 pm. Topen je v benzenu, PCl₃ in C.S.₂, zelo malo topen v vodi. Pravzaprav je beli fosfor shranjen v vodi, da prepreči oksidacijo.

Glavne alotropne oblike fosforja: beli, rdeči in črni.

V vlažnem zraku je podvržen kemiluminiscenčni oksidaciji, oddaja zelen sij in se počasi spreminja v P₄O₈ in₃.

Za kaj je beli fosfor dober?

Beli fosfor ima široko uporabo v vojaški industriji, kot proizvajalec dima in za polnjenje projektilov in granat.

V industriji se na splošno proizvaja kot elementarni fosfor iz fosfatnih kamnin, ki se nato pretvori v rdeči fosfor, druga alotropna oblika, ki ima drugačno kemično obnašanje. Rdeči fosfor ima večjo splošno uporabo, saj se uporablja za proizvodnjo vžigalic, aluminijevega fosfida, zaviralcev gorenja in za pirotehnične namene. Beli fosfor je tudi glavni način za proizvodnjo spojin višje čistosti, ki lahko vsebujejo fosfor. Proizvaja tudi PCl₃, preko reakcije s Cl₂.

Glej tudi: Navsezadnje je vžigalica v škatlici ali na palici?

Uporaba belega fosforja v vojni

Beli fosfor se na koncu uporabi v vojaške namene zaradi samovžiga pri nizkih temperaturah: nad 50 °C (nekateri avtorji pravijo, da nad 34 °C), v stiku z zrakom se beli fosfor vname, pri čemer nastane fosforjev pentoksid (P₄O₁₀).

→ Bela fosforjeva bomba

Beli fosfor se pri nizkih temperaturah vname. Zato, uporaba belega fosforja kot zažigalnega orožja je pogosta v konfliktih. Njegova uporaba ne temelji na smrtnosti, temveč na ustvarjanju ognja, razsvetljave ali celo dimne zavese za pomoč pri begu ali umiku enot. Do tvorbe dima pride, ko je temperatura dovolj visoka glede na temperaturo začetka samovžiga alotropne oblike.

Bomba z belim fosforjem, uporabljena leta 1966 med vietnamsko vojno.

Ker obstajajo zgoraj omenjene uporabe belega fosforja (razsvetljava, dimna zavesa in spodbujanje ognja), mednarodne konvencije ne prepovedujejo njegove uporabe v spopadih. Konvencija ZN o kemičnem orožju (CWC) ne šteje za kemično orožje. Edina težava je, da bi beli fosfor, če bi ga uporabili za zažiganje ljudi neposredno na civilne tarče, lahko kršil Protokol III h Konvenciji o določenem konvencionalnem orožju (CCCW). To dejstvo pa bi morali dokazati s preiskavo pristojnih organov.

→ Učinki izpostavljenosti belemu fosforju

Ko se ogenj belega fosforja enkrat vname, je težko pogasiti. Zelo enostavno se oprime kože in oblačil ter povzroči pomembne opekline. Poleg tega lahko tudi po začetni obdelavi beli fosfor ponovno vname, če je še vedno v stiku z zrakom. Zato je nujno odstraniti vse sledi fosforja iz ran.

Sprva je nujno umivanje z vodo in fiziološkimi raztopinami, saj s tem ne le zmanjšamo temperaturo, kot tudi zaustavitev izgorevanja in odstranitev kakršne koli sledi razredčene fosforne kisline, ki bi lahko oblikovano. Absorpcija fosforja zaradi opeklin lahko povzroči odstopanja v ravni kalcija in fosforja v telesu, kar lahko hitro povzroči hipokalcemija in hiperfosfatemija, ki je lahko vzrok za smrtna srčna aritmija.

Dim izjemno draži sluznico, kjer se z vodo poveže v fosforno kislino. Vdihavanje dima belega fosforja povzroča draženje dihalnih poti, ki povzroča kašelj, glavobol in zapozneli pljučni edem.

Beli fosfor je zelo strupen za človeka in se hitro absorbira v kri in jetra. Zaužitje 100 mg je lahko usodno zaradi odpovedi jeter. Počasna, dolgotrajna izpostavljenost majhnim količinam povzroča tudi grozljive posledice. Najpogostejše stanje je ujemati čeljust, ki je konec 19. in v začetku 20. stoletja prizadela več delavcev v tovarnah fosforja.

Razlike med belim in rdečim fosforjem

Beli in rdeči fosfor so različne alotropne oblike kemijskega elementa fosforja, ki ju oba zastopata P₄.

Rdeči fosfor je mogoče pridobiti iz belega fosforja s segrevanjem v inertni atmosferi pri temperaturi v območju 540 K (267 °C). Prvi ga je leta 1845 pridobil Anton von Schötter.

Obstaja več kristalnih oblik rdečega fosforja. Eden od njih je Hittorf (znan tudi kot vijolični fosfor), ki je sestavljen iz dolge in kompleksne fosforjeve verige.

Rdeči fosfor je manj gost kot beli, ima višje tališče in je manj reaktiven. Poleg tega rdeči fosfor tudi ni strupen, zaradi česar je ravnanje z njim lažje in varnejše.

Viri

ČOU, 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. Zdravljenje opeklin zaradi belega fosforja. Opekline, n. 27, str. 492-497, 2001.

HOUSECROFT, C. IN.; SHARPE, A. G. Anorganska kemija. 2. izd. Pearson Education Limited: London, 2005.

Kelly, P. F. Fosfor: Anorganska kemija. V: Enciklopedija anorganske kemije. 2. izd. Wiley: New Jersey, 2005.

SVETOVNA ZDRAVSTVENA ORGANIZACIJA. Beli fosfor. Svetovna zdravstvena organizacija, 20. okt. 2023. Na voljo v: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/white-phosphorus.

Bi se radi sklicevali na to besedilo v šolskem ali akademskem delu? poglej:

NOVAIS, Stéfano Araújo. "Beli fosfor"; Brazilska šola. Na voljo v: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fosforo-branco.htm. Dostopano 9. novembra 2023.