Fosfor

Umiestnenie v PSP: 3.perióda
V.A skupina

Stavba atómu: 15e 15p 16n

Elek.konfigurácia: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

História: Fosfor v roku 1669 objavil alchymista H.Brandt v Hamburgu zahrievaním moču s pieskom. Fosfor ohromil svojím svetielkovaním celý svet. Pretože svetlo je grécky „fós“ a nesiem „fero“ nazvali tento prvok Phosphorus, t.j. svetlonos. Dlho bol celosvetovou atrakciou. Drážďanský chemik J.D. Kraft jazdil s tajomne svetielkujúcim fosforom po kniežacích dvoroch a ukazoval ho za peniaze.

Výskyt: Fosfor sa v prírode vyskytuje len viazaný v zlúčeninách, najmä vo forme vápenatých fosforečnanov. Fosforit je minerál, ktorý obsahuje , vyskytuje sa aj v neraste apetíte. Fosforečnany sú rozptýlené aj v niektorých horninách a v železných rudách. Sú aj minerálnou zložkou kostí. Predpokladá sa aj v železnom jadre Zeme, lebo mateorické železo obsahuje 0,22% fosforu, kým zemská kôra iba 0,12%. Najdôležitejšie fosfátové ložiská sú v Rusku, na polostrove Kola, v Maroku, Tunise, Egypte aj v USA na Floride. Na fosfor sú bohaté aj železné rudy v Lotrinsku a Kirune vo Švédsku. Česká ruda v Chvaleticiach obsahuje až 4% oxidu fosforečného. Okrem toho sa fosfor nachádza aj v rastlinách a živočíšnych bielkovinách, v krvi, žĺtku, mlieku a v kostiach. Nervová a mozgová hmota obsahuje fosfor vo forme cholínu, čo je glycerínester kyseliny fosforečnej. V ľudskom tele je asi 500g fosforu. Niektoré fosforečné ložiská vznikli v prírode s organických látok, napr. z pancierov rakov, lastúr, kostí a výkalov vtákov, ako napr. známe fosforečné hnojivo guáno. Aj africké ložiská majú pôvod v skamenelých exkrementoch predvekých zvierat – koprolitoch.

Fosfor v ľudskom tele: Fosfor je dôležitý biogénny prvok (ľudské telo obsahuje asi 1 % viazaného fosforu). Inak biely fosfor a niektoré zlúčeniny fosforu sú prudké jedy.
Otrava fosforom začína nevoľnosťou a zvracaním. Chronická otrava zapríčiňuje poruchu stavby kostí, kazenie zubov a zápal slizníc. Môže spôsobiť odumieranie (nekrózu) kostí až napokon smrť.

Chemická príprava: Fosfor sa zahrieva s kyselinou dusičnou:


Zlúčeniny fosforu: Oxid fosforečný ( ) je biela látka podobná snehu, veľmi hygroskopická, najlepšie vysušovadlo vôbec. S vodou dáva za sykotu kyselinu hydrogenfosforečnú , ktorá sa v roztoku mení na kyselinu trihydrogenfosforečnú .
Kyselina trihydrogenfosforečná ( ) je najstálejšia kyselina fosforu. Je to kryštalická bezfarebná látka, stredne silná kyselina.

Je trojsýtna; tvorí trojaké soli podľa počtu vodíkov nahradených kovom, napr. (dihydrogenfosforečnan sodný), (dihydrogenfosforečnan disodný) a (fosforečnan disodný). Kyselina trihydrogenfosforečná nie je jedovatá a zúčastňuje sa na stavbe kostí. Používa sa v zubnom lekárstve (zmes s oxidom cínatý na zubný cement), v potravinárstve (v Amerike a v Anglicku sa ňou nahrádza drahšia kyselina citrónová pri príprave osviežujúcich nápojov), Ďalej na výrobu liekov a pri farbení tkanín. Často sa používa ako odhrdzovač. Význam fosforečnanov: fosforečnany sú životne dôležité pre všetky organizmy, napr.; kosti a zuby – obsahujú veľa fosforečnanu vápenatého. Používajú sa tiež ako zmäkčovadla vody a aj v súčasnosti sa vo veľkom množstve pridávajú do mnohých pracích práškov. Fosforečnany sú však aj dôležité minerálne hnojivo. Podporujú tvorbu kvetu, vývin plodov a semien rastlín. Fosforečnany prítomné v pôde sa väčšinou ťažko rozpúšťajú. Rastliny ich nemôžu použiť.
Fosforečnan vápenatý je najbezpečnejšia soľ kyseliny trihydrogenfosforečnej. Vo vode je nerozpustný, a preto sa na použitie v poľnohospodárstve ako priemyselné hnojivo upravuje reakciou s koncentrovanou kyselinou sírovou na rozpustný dihydrogenfosforečnan vápenatý, ktorý je podstatnou súčasťou superfosfátu:


Nevýhody fosforečnanov: Fosforečnany z pracích práškov a hnojív sa dostávajú spolu s inými zlúčeninami do vody. Zapríčiňujú tak prudký rast rastlín, najmä rias. Nadmerný rast niektorých druhov rastlín porušuje prirodzenú biologickú rovnováhu vo vode. Rastliny si vzájomne zaberajú životný priestor, hynú a klesajú na dno. Počas rozkladu odumretých rastlín sa spotrebuje kyslík rozpustený vo vode. Bez kyslíka začne hnilobný proces. Vznikajú jedovaté látky, napr.: sulfán a amoniak. Ryby a ostatné vodné živočíchy hynú. Hovoríme, že voda „je mŕtva“. Tento proces na nazýva eutrofizácia vody.

Vlastnosti: Fosfor je známy v niekoľkých modifikáciách, z nich najdôležitejšie sú dve: biely tetrasfor a červený polyfosfor.
Biely fosfor, vedecký názov tetrafosfor, je voskovitý, mäkký a vo vode nerozpustný. Rozpúšťa sa v sírouhlíku, v benzíne a v iných organických rozpúšťadlách. Na vzduchu sa okysličuje a pritom svetielkuje (tzv.fosforescencia). Už pri miernom zahriatí sa vznecuje, preto sa uchováva aj reže pod vodou. Je prudko jedovatý (smrtiaca dávka je 0,15 g). Chytáme ho vždy kliešťami, lebo sa rozpúšťa aj v tukoch a horiaci spôsobuje pokožke ťažko hojitelné rany. Biely fosfor tvorí molekuly.

Je nestály; mení sa na červený fosfor, pričom sa jeho atómy navzájom spájajú, reťazia, vznikajú makromolekuly. Táto premena pomaly prebieha, aj keď je fosfor pod vodou; malé množstvá červeného fosforu sfarbujú biely fosfor do žlta.
Červený fosfor, vedecký názov polyfosfor, je málo reaktívny, veľmi stály, nesvetielkuje a nie je jedovatý. Nerozpúšťa sa v nijakom rozpúšťadle. Zahrievaním sa mení na pary, ktoré obsahujú molekuly ;ich ochladením vzniká biely tetrafosfor.
Pre veľkú zápalnosť používali biely fosfor na výrobu prvých zápaliek už od r.1786. Do fľaštičky s roztokom bieleho fosforu v sírouhlíku sa namočilo drievko, ktoré sa na vzduchu po chvíľke zapálilo. Od roku 1790 sa používali tzv. turínske sviečky, ktoré boli preparované na konci bielym fosforom a zatvorené v sklenenej rúrke. Po rozbití rúrky sa samé zapaľovali.

Použitie: V súčasnosti sa vyrábajú tzv. švédske zápalky. Škrtacie plochy zápalkových škatuliek sa natierajú zmesou červeného fosforu, sulfídu antimonitého , skleného prášku a gleja. Hlavičky zápaliek sa zhotovujú takto: drievka sa namáčajú jedným koncom do parafínu, potom do vlhkej zmesi sulfídu fosforu, chlorečnanu draselného alebo iného okysličovadla, sulfídu antimonitého a gleja. Pri škrtnutí zápalky sa uvoľní teplo, ktoré stačí, aby sa červená fosfor premenil na biely.
Časť výrobného fosforu sa spaľuje na oxid fosforečný , ktorý sa ďalej spracúva na priemyselné hnojivo. Časť fosforu sa spotrebuje na výrobu kyseliny trihydrogenfosforečnej

Vyrába sa tavením zmesi fosforečnanu vápenatého, kremeňa a koksu v elektrickej peci. Pary bieleho fosforu sa odvádzajú a zachytávajú pod vodou.