Fosfor (P)

Fosfor w układzie okresowym

Pierwiastek leży w trzecim okresie, czyli w trzecim poziomym rzędzie tablicy — to oznacza, że jego elektrony rozmieszczone są na 3 powłokach. Znajduje się w 15 grupie (blok p — elektrony walencyjne zapełniają podpowłokę p). W tej samej grupie stoją: Azot, Arsen, Antymon, Bizmut, Moskow — pierwiastki z jednej grupy mają podobną liczbę elektronów walencyjnych, dlatego zachowują się chemicznie podobnie. W temperaturze pokojowej Fosfor jest ciałem stałym (topnieje w 44,15 °C, wrze w 280,5 °C).

Fosfor — co to za pierwiastek

Buduje DNA i kości, a w wersji czerwonej zapala zapałki o draskę.

Właściwości pierwiastka Fosfor

Fosfor występuje w kilku odmianach alotropowych, które różnią się tak bardzo, że trudno uwierzyć, iż to ten sam pierwiastek. Biały fosfor jest miękki, woskowaty i przezroczystożółty, świeci w ciemności zielonkawą poświatą, sam zapala się na powietrzu i dlatego przechowuje się go pod wodą; jest silnie trujący i powoduje ciężkie oparzenia. Jego cząsteczka to czworościan zbudowany z czterech atomów, P₄. Ogrzewanie bez dostępu powietrza zamienia go w czerwony fosfor — bezpostaciowy proszek, który nie świeci, nie zapala się samoczynnie i jest znacznie mniej niebezpieczny. Istnieją też odmiany fioletowa i czarna. Podawane w tablicach wartości — temperatura topnienia 44,15 i wrzenia 280,5 °C oraz gęstość 1,823 grama na centymetr sześcienny — dotyczą odmiany białej. Fosfor łączy się energicznie z tlenem, chlorem i metalami, a w przyrodzie nie występuje w stanie wolnym.

Zastosowanie pierwiastka Fosfor

Zdecydowanie największa część fosforu trafia na pola. Fosforyty przerabia się na kwas fosforowy(V), a z niego powstają nawozy: superfosfat i fosforany amonu. Bez tego nawożenia dzisiejsze plony byłyby nieosiągalne, bo fosfor jest jednym z trzech głównych składników pokarmowych roślin, obok azotu i potasu. Kwas fosforowy(V) pełni też funkcję regulatora kwasowości w napojach typu cola i to on daje im cierpki posmak; w wykazie dodatków do żywności figuruje jako E338. Fosforany dodaje się do wędlin, serów topionych i proszków do pieczenia, a także do past do zębów. Czerwony fosfor pokrywa draskę na pudełku zapałek bezpiecznych — zapałka zapala się dopiero po potarciu o nią, a nie o dowolną szorstką powierzchnię. Związki fosforu wchodzą w skład wielu środków ochrony roślin i detergentów, choć te ostatnie są ograniczane, bo spływające do rzek fosforany powodują zakwity glonów. Fosfor dodaje się też do brązów i stali, a fosforan żelaza pracuje w akumulatorach litowych typu LFP.

Fosfor — najważniejsze związki chemiczne

Podstawowy tlenek to P₄O₁₀, zapisywany również jako P₂O₅ — biały proszek tak chciwie chłonący wodę, że używa się go do osuszania gazów. Z wodą daje kwas fosforowy(V), H₃PO₄. Jego sole to fosforany: fosforan wapnia, Ca₃(PO₄)2, buduje kości i tworzy skały fosforytowe, a hydroksyapatyt jest głównym składnikiem szkliwa zębów. Fosforowodór, PH₃, to trujący gaz o nieprzyjemnym zapachu. W organizmie reszty fosforanowe spinają szkielet nici DNA i RNA, a w cząsteczce ATP przenoszą energię między reakcjami — to najważniejsza rola fosforu w przyrodzie. Kwas fosforowy(V) działający na fosforan wapnia daje diwodorofosforan wapnia, główny składnik superfosfatu — nawozu, w którym fosfor jest łatwo przyswajalny dla roślin.

Fosfor — gdzie go spotykasz

• DNA
• kości
• zapałki
• nawozy
• napoje typu cola

Fosfor w szkole — co trzeba wiedzieć

Fosfor leży w 15. grupie, wśród azotowców, w 3. okresie i w bloku p. Konfiguracja [Ne] 3s² 3p³ daje pięć elektronów walencyjnych, stąd wartościowość III i V oraz stopnie utlenienia −3, +3 i +5. Na sprawdzianie najczęściej pojawia się kwas fosforowy(V), H₃PO₄ — kwas trójprotonowy, więc tworzy trzy szeregi soli: fosforany, wodorofosforany i diwodorofosforany. Uwaga na dwa zapisy tlenku: P₄O₁₀ to wzór rzeczywisty, P₂O₅ najprostszy; oba opisują tę samą substancję. Druga pułapka to mylenie odmian — jeśli w zadaniu jest mowa o samozapłonie i świeceniu, chodzi o fosfor biały, jeśli o draśce zapałek, o czerwony. Zapamiętaj też, że fosfor nigdy nie występuje w przyrodzie w postaci wolnej, zawsze jako fosforany, oraz że jego nadmiar w wodzie prowadzi do eutrofizacji.

Fosfor — historia odkrycia

Fosfor odkrył w 1669 roku hamburski alchemik Hennig Brand. Szukał kamienia filozoficznego, który miał zamieniać metale w złoto, i wpadł na pomysł, żeby wyjść od moczu — płynu o barwie złota. Odparował jego ogromne ilości, a pozostałość długo prażył. Zamiast złota otrzymał białą, woskowatą substancję świecącą w ciemności zimnym światłem. Stąd nazwa: greckie phosphoros znaczy niosący światło. Brand przez lata trzymał metodę w tajemnicy i odsprzedawał sekret innym alchemikom, zanim opis przedostał się do nauki. Był to pierwszy pierwiastek, o którym wiemy, kto i kiedy go odkrył. Świecąca substancja wzbudziła w Europie sensację: pokazywano ją publiczności na płatnych demonstracjach, a szczypta fosforu kosztowała wtedy majątek.

Fosfor — skąd wzięła się nazwa

gr. phosphoros — niosący światło

Fosfor — izotopy

fosfor-31 trwały; fosfor-32 w badaniach

Fosfor — bezpieczeństwo

Biały fosfor silnie trujący i parzący; czerwony znacznie bezpieczniejszy.

Ciekawostki o pierwiastku Fosfor

• Biały fosfor świeci w ciemności i zapala się sam na powietrzu.
• Prawie cały fosfor w ludzkim ciele siedzi w kościach i zębach, w postaci fosforanu wapnia.
• Poświata białego fosforu bierze się nie z samego pierwiastka, lecz z jego powolnego utleniania w powietrzu; od fosforu wzięło nazwę także mylnie z nim kojarzone zjawisko fosforescencji.
• Fosforu nie da się w rolnictwie niczym zastąpić, a jego złoża są skupione w kilku krajach — dlatego bywa zaliczany do surowców krytycznych.

Najczęstsze pytania o pierwiastek Fosfor