الفسفور الأبيض

الفسفور الأبيض

هو مادة كيميائية خطرة تعمل على حرق جسم الإنسان إذا ما تم لمسه، ولخطورته تم استخدامه لأغراض عسكرية، كما يستعمل أيضاً في الجوانب الكيميائية، ويرجع تاريخ اكتشاف هذه المادة عام 1669 م على يد الألماني هينغ براند، من خلال بحثه عن حجر الفلاسفة، وقام بتحضير الفوسفور من خلال اختزال مركب ميتا فوسفات الصوديوم بمادة الكربون، وسميّ بالفسفور نتيجة إشعاعه الضوء في الظلام.

خصائص الفسفور الأبيض

• يتم تصنيع هذه المادة من الفوسفات، فهو عبارة عن جزيء يتكون من أربع ذرات فوسفور.
• عبارة عن مادة بيضاء شمعية شفافة.
• له رائحة تشبه رائحة الثوم.
• يتأكسد سريعاً مع الأوكسجين.
• ينتج من تفاعله مع الأوكسجين سحب من الدخان الأبيض الكثيف، وغازات حارقة، وحرارة عالية.
• ينتج من تفاعل دخانه الأبيض مع الرطوبة أو الماء ما يسمى بحمض الفوسفوريك.
• هو مادة قابلة للذوبان في الوقود، ولا يذوب جيداً في الماء.

تحضير الفسفور الأبيض

يحضر الفوسفور الأبيض من فوسفات الكالسيوم ( ومن الفوسفوريت أو من رماد العظام ) بتسخينه مع مخلوط الرمل وفحم الكوك في فرن كهربائي عند درجة حرارة بين 1000 – 1500 درجة مئوية فيتكون أولاً خامس أكسيد الفوسفور الذي يختزل الى الفوسفور بالكربون .

ويتصاعد الفسفور من الفرن بشكل بخار فيبرد بالماء وينقى بإعادة تقطيره في معوجات من الحديد .

قديماً كان يحضر الفوسفور من فوسفات الكالسيوم بمعالجتها أولاً بحمض الكبريتيك حيث يتكون حمض الفسفوريك وبالتسخين يتحول الى حمض الميتافسفوريك , ثم يختزل بالكربون حيث يتصاعد الهيدروجين وأول أكسيد الكربون وبخار الفوسفور الذي يفصل بالتبريد .

اكتشاف الفسفور

اكتشف الفسفور في عام 1669 بواسطة الكيميائي الألماني هيننج براند (H.Brand) وذلك أثناء تبخيره للبول في حيز بعيد عن الهواء , وكان هدفه البحث عن( حجر الفلاسفة ) والمعلوم أن البول يحتوي على ميتا فسفات الصوديوم وهذه تختزل بالكربون الى الفسفور .
وقد تحدث براند الى كرافت ( Kraft ) عن تجربته وقد نقلها هذا الى العالم الإنجليزي بويل الذي تمكن من تحضيره بتسخين البول مع الرمل , وكان شيل (Scheele ) أول من حضر الفسفور من فسفات الكالسيوم الطبيعي .
وتسمية الفسفور ناتجة عن الاغريقية Phos وتعني الضوء وPhoros وتعني Bearer أي ( حامل الضوء ) وذلك لانه يتوهج في الظلام .

لايوجد الفسفور في الطبيعة على حالة منفردة وذلك لما يتميز به من نشاط كيميائي ملحوظ .
يوجد الفسفور بنسبة 0.13 % من تركيب القشرة الأرضية , ويعد معدن الأباتيت الفلوري [x3Ca3 (PO4)2.Ca(F,Cl)] من أهم مصادره في الطبيعة حيث يحتوي على نسبة 42.3 % (P2O5 ) , ويتواجد على شكل منشور سداسي منتظم .

ومن المصادر الأخرى للفسفور في الطبيعة الفوسفوريت
[x3Ca3(PO4)2.Ca(OH)2 ]
وفوسفات الحديدالثنائي
[Fe3(PO4)2.8H2O]

ويوجد الفسفور في كل من المملكتين النباتية والحيوانية في البروتين وكذلك في العظام فيوجد على صورة هيدروكسي أباتيت . [x3Ca3(PO4)2.Ca(OH)2] أو كربوناتو أباتيت [x3Ca3(PO4)2.CaCO3.H2O] وتحتوي المواد البرازية في كل من الإنسان والحيوان على نسبة كبيرة من الفسفور إذ يكون 40 % من رماده.

مركبات الفسفور

في الغالب لا يتم استخدام عنصر الفسفور في حالته النقية وإنما على حالة المركبات التي تنتج عنه من جراء تعرضه للأكسده وفي حالاته الأيونية (+3، +5، -3) على عكس غاز النيتروجين وغيره من العناصر التي تنتمي لنفس عائلته الكيميائية، حيث يميل الفسفور بالغالب للحالة الأيونية (+5)، ومن مركبات الفسفور والتي يمكن وصفها بتلك الأهمية الاقتصادية مركب فوسفسد الهيدروجين (PH3) حيث يتم إنتاج هذا المركب الغازي إما بتفاعل الفسفور الأبيض مع مادة قاعدية قوية أو بالتحليل المائي لمادة الفوسفيد، ويستخدم الفوسفين كمادة بادئة في عملية تصنيع المركبات للعديد من مركبات الفسفور العضوية.

من بين أهم مركبات الفسفور على الصعيد التجاري نجد كل من الأكاسيد و الأحماض، حيث أغلب الكميات الصناعية منها يتم إنتاجها عن طريق حرق الفسفور الأبيض لينتج خامس أكسيد الفسفور (P4O10) والذي يطلق عليه في بعض الأحيان أنهيدريد الفسفور الذي يكون على هيئة بودرة بيضاء ناعمة أو على شكل مادة كريستالية صلبة عديمة اللون، والكميات الكبيرة منه يمكن معالجتها بالماء لإنتاج مركب آخر يدعى بحمض الفسفور (H3PO4) الذي يتم استخدامه على نطاق صناعي واسع من أبرزها إنتاج الفوسفات، بالإضافة لتلك المركبات نذكر كل من أيون الفوسفات الذي يتواجد في بعض الأملاح (PO43−) و هيدروجين الفوسفات المتأين (HPO42−)، إضافة لمركب فوسفات ثنائي الهيدروجين (Ca(H2PO4)2) المستخدم بشكل واسع في أسمدة الفوسفات.

الفسفور المشع

المادة الفسفورية ،هي مادة تمتص أنواعًا معينة من الطاقة ، وتصدر جزءًا من هذه الطاقة على هيئة ضوء مرئي. يمكن الحصول على الطاقة من أشعة سينية ، أو أشعة الكَاثُود ، أو الإشعاعات فوق البنفسجية ، أو جسيمات ألفا من المواد المشعة. وإذا توقف الإشعاع فوراً بعد توقف إمداد الطاقة، يقال بأن المادة مفلورة. وإذا استمر الضوء لبعض الوقت، فإن المادة تكون مفسفرة. ويستخدم الفسفور في مصابيح الفلورة، وصمامات التلفاز الإلكترونية، والأجهزة الأخرى.

استخدامات الفسفور الأبيض

يدخل في صناعة الأسمدة الكيماوية، والأدوية، والبلاستيك.

يدخل في صناعة المبيدات الحشرية، والمنظفات، ومزيل عسر الماء.

يدخل في صناعة حامض الفوسفوريك.

يدخل في صناعة المصابيح المتوهجة.

يدخل في صناعة الألعاب النارية.

يستخدم عسكرياً في صناعة القنابل الفوسفورية.

تأثير الفسفور الأبيض على الإنسان

يؤدي استنشاق غازه السّام لفترة قصيرة إلى السعال، وهيجان القصبة الهوائية، والرئتين.

يؤدي تنفسه لفترة طويلة الإصابة بجروح في الفم، والتسبب في كسر عظمة الفك.

تؤدي الإصابة بجزيئات الفوسفور المنصهرة إلى حرق الجسم عند لمسه، ويفضل عزل الجسم عن الهواء طيلة فترة اشتعال هذه الجزيئات من خلال استخدام القماش المبلول أو الطين.

يؤثر بشكل سلبي على القلب، والكلى، والكبد.

أهمية الفسفور للنبات

يدخل الفوسفور في تركيب الأحماض النووية ، ويلعب دور كبير في كثير من التفاعلات الإنزيمية ، فهو يدخل في تركيب كل الأحماض النووية ، مثل : (الـ ، DNA ،والـ  RNA، والـ  tRNAوالـ ribosomal RNA ) بالإضافة إلى دخوله في تركيب الإنزيمات اللازمة لتفاعلات الطاقة المختلفة في عمليات التنفس والتمثيل الضوئي ، وكذلك يدخل في تركيب المركبات الفسفورية ذات الروابط الغنية بالطاقة (الـ ADP والـ ATP)وفى مرافقات الإنزيمات ، NADP,NADوفى تركيب بعض الدهون   ، (phospholipids)ومن ثم فإن الفوسفور عنصر أساسي في النبات ، فهو يدخل في  تركيب الأحماض النووية ، وما لها من أهمية بالنسبة للكائن الحى ، وأهمية الـ ، ADP والـ ATPفي نقل الطاقة غنية عن البيان ، وأما مرافقات الإنزيمات NADP,NADفلها دورها الهام في تفاعلات الأكسدة والاختزال ، ويعتمد عليها في التفاعلات الحيوية الهامة في التمثيل الضوئي ، والتنفس ، والـ ، glycolysisوفى تمثيل الأحماض الدهنية وغيرها ، أما الـ ، Phospholipids فمن المعتقد أنها مع البروتين تشكل جزءاً هاماً من الأغشية الخلوية .