Fósforo | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Apariencia | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Según la forma cristalina: incoloro, blanco cerúleo , amarillo , escarlata, rojo , violeta o negro | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
línea espectral | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Generalidad | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nombre, símbolo, número atómico | fósforo, P, 15 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Serie | no metales | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupo , período , bloque | 15 (VA) , 3 , pág . | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Densidad | 1 823 kg/m³ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configuración electrónica | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Término espectroscópico | 4 S o 3/2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades atómicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Peso atomico | 30.973761 tu | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio atómico (calc.) | 100 p. m. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio covalente | 106 p. m. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio de Van der Waals | 180 horas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configuración electrónica | [ Ne ] 3s 2 3p 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
y - por nivel de energía | 2, 8, 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estados de oxidación | ± 3, 5 , 4 (débilmente ácido) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estructura cristalina | monoclínico | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades físicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estado de la materia | sólido | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
punto de fusión | 317,3 K (44,2 °C ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto de ebullición | 550K (277°C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volumen molar | 17,02 × 10 −6 m³/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Entalpía de vaporización | 12.129 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Calor de fusión | 0,657 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Presión de vapor | 20,8 Pa _294K _ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Otras propiedades | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
número CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electronegatividad | 2.19 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Calor especifico | 769 J / (kg·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conductibilidad electrica | 1,0 × 10 −9 / m Ω | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conductividad térmica | 0,235 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energía de primera ionización | 1 011,8 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Segunda energía de ionización | 1 907 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tercera energía de ionización | 2 914,1 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energía de cuarta ionización | 4 963,6 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Quinta energía de ionización | 6 273,9 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Isótopos más estables | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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iso: isótopo NA: abundancia en la naturaleza TD: vida media DM: modo de decaimiento DE: energía de decaimiento en MeV DP: producto de decaimiento |
El fósforo es un elemento químico de la tabla periódica de elementos que tiene un número atómico de 15 y un símbolo P. Es un no metal del grupo del nitrógeno .
A temperatura ambiente es sólido , pero por encima44,15 °C inmediatamente se vuelve líquido .
El fósforo no se encuentra en la naturaleza en estado elemental, sino que en forma de fosfato ( sal de ácido fosfórico ), es abundante en algunas rocas y en las células de los seres vivos, de las que es componente esencial del metabolismo . El fósforo elemental es extremadamente reactivo y, cuando se combina con el oxígeno , emite una tenue luminiscencia (de ahí su nombre, φωσφόρος , fosforos , que en griego significa "portador de luz"). El principal uso industrial del fósforo es en la producción de fertilizantes . También se utiliza en la producción de explosivos , fósforos , fuegos artificiales , pesticidas , pastas dentales , detergentes y LED blancos .
El fósforo aparece como un sólido ceroso blanco con un desagradable olor a ajo característico; cuando es muy pura es transparente. Es insoluble en agua y soluble en solventes orgánicos y especialmente en sulfuro de carbono . Calentado en aire, se quema fácilmente para formar anhídrido fosfórico P 4 O 10 (decaóxido de tetrafósforo), a menudo escrito con la fórmula cruda P 2 O 5 .
El fósforo fue aislado por primera vez por el químico alemán Hennig Brand en 1669 . En un intento por destilar las sales residuales de la evaporación de la orina , Brand produjo un material blanco, luminiscente en la oscuridad, que ardía con una llama brillante. Desde entonces, la palabra fosforescente se ha utilizado para describir aquellos materiales que brillan en la oscuridad sin quemarse.
Se revivieron las discusiones de los alquimistas , y grandes nombres de la ciencia de la época, como Robert Boyle , participaron en el debate sobre las propiedades del nuevo material luminiscente.
La ciudad de Bolonia une su nombre al material: el 12 de diciembre de 1711 se fundó el Instituto de Ciencias , obra de Luigi Ferdinando Marsili , donde continuó el estudio del fenómeno de los fósforos, especialmente por el químico y médico Jacopo Bartolomeo Beccari . Beccari fue inicialmente profesor de física (desde el 4 de diciembre de 1711 ), y luego se convirtió en profesor de química en el instituto. La cátedra, fundada el 16 de noviembre de 1737 , estuvo estrechamente vinculada a la facultad de medicina, y fue la primera en Italia en instituir la enseñanza de la química experimental.
Como parte de su trabajo, Beccari creó con algunos colaboradores algunas máquinas y dispositivos experimentales para el estudio de fósforos y compuestos orgánicos. Los resultados del trabajo fueron recogidos por Francesco Maria Zanotti , secretario académico, en el De Bononiensis scientiarum et Artium Instituto atque Accademiae. Comentarios _ El mismo Marsigli también se dedicó a investigar sobre el tema, exponiendo los resultados obtenidos en la Academia de Ciencias de París .
A finales del siglo XVIII y principios del XIX se empezó a entender correctamente el uso del fósforo. En el Cours de physique experimentale et de chimie; en l'usage des Ecole centrales, spécialment de l'Ecole centrale de la Côte d'Or de 1801 , hay una explicación detallada de cómo utilizar la piedra para obtener objetos fosforescentes.
Los primeros fósforos se hacían con fósforo blanco, pero era peligroso y tóxico de manejar. La exposición a los vapores provocó la necrosis de los huesos de la mandíbula de los trabajadores.
Con la adopción del fósforo rojo, menos volátil y más estable, se redujeron los riesgos.
El fósforo blanco se utilizó en varias guerras como arma incendiaria.
Los isótopos más comunes del fósforo son:
El fósforo existe en varias formas alotrópicas identificadas por su color: blanco (o amarillo), rojo y negro (o violeta). Los dos más comunes son el fósforo rojo , en realidad violeta, y el fósforo blanco , ambos formados por grupos tetraédricos de cuatro átomos cada uno. El fósforo blanco se quema espontáneamente con el oxígeno del aire por encima de los 40 °C; se puede convertir a la forma roja calentando en ausencia de aire. El fósforo rojo es relativamente estable y, por lo tanto, poco reactivo; se sublima a 170°C y se enciende por impacto o frotamiento.
El fósforo negro tiene una estructura similar a la del grafito y es un semiconductor : los átomos están dispuestos en láminas paralelas de anillos hexagonales condensados.
Debido a su reactividad, el fósforo no existe en su estado nativo en la naturaleza. Sin embargo, está ampliamente presente en numerosos minerales. Las rocas de fosfato, que consisten principalmente en apatita (un fosfato de calcio impuro que tiene la siguiente fórmula molecular: 3 Ca 3 (PO 4 ) 2 CaX 2 donde X puede ser ion fluoruro, cloruro, hidróxido o ½ ion carbonato) son una importante fuente comercial de este elemento. Se han encontrado grandes depósitos de apatita en China , Rusia , Marruecos y Estados Unidos .
El fósforo blanco se extrae del apatito tostándolo en el horno en presencia de carbón y sílice . El fósforo elemental se libera como vapor que se recoge y almacena bajo ácido fosfórico .
La producción de fósforo consiste en una reducción de los minerales fosforosos (fluoroapatitas, hidroxiapatitas, carbonatoapatitas, etc.) denominados minerales fosfatados. Se hacen reaccionar con cuarcita y coque . Una vez mezclados y molidos los componentes, se cargan en hornos de arco eléctrico, estos hornos proporcionan el calor necesario para la reacción que es fuertemente endotérmica (ΔH298 mil = 1 695 kJ/mol ).
Los humos que salen son purificados por el mineral y otros finos reactivos arrastrados a una temperatura tal que el fósforo, al condensarse, no se reduce también. El aeriforme restante está formado por vapores de fósforo, CO y SiF 4 y se envía a una torre donde se rocía agua (asegurándose de que la temperatura no baje de los 60 °C). Así, el fósforo se condensa pero no se solidifica y se acumula bajo el agua. Este último, por reacción con SiF 4 , se transforma en una solución de ácido metasilícico y fluorosilícico . El CO, totalmente desfosforado y desfluorado, también se deshumidifica mediante refrigeración y luego se utiliza como combustible. Las escorias producidas por el horno, constituidas esencialmente por CaSiO 3 , son buenos aditivos para cementos y conglomerados bituminosos. La aleación hierro-fósforo, utilizada en la industria siderúrgica, también se descarga por el fondo del horno. El fósforo líquido, tratado con blanqueo, luego se bombea a la filtración y posteriormente se solidifica en una forma "blanca" y se moldea en tamaños comerciales bajo el agua o en un ambiente de dióxido de carbono. Siempre almacenado en agua, el fósforo blanco se libera para el consumo.
El ácido fosfórico concentrado ( H 3 PO 4 ) es ampliamente utilizado para la producción de fertilizantes. Además de esto
Los compuestos de fósforo están involucrados en las funciones vitales de todas las formas de vida conocidas . Los grupos fosfato forman parte de las moléculas de ADN , ARN , ATP y fosfolípidos. El fosfato de calcio es un componente esencial de los huesos.
Elemento estructural de dientes , huesos y células , el fósforo es un mineral que representa más del 1% del peso corporal . El fósforo es esencial en varios procesos de producción de energía ( metabolismo de grasas , carbohidratos y proteínas ) y estimula las contracciones musculares; el fósforo también es necesario en la mediación intracelular, asegura la función renal y la transmisión de los impulsos nerviosos.
Las fuentes alimenticias de fósforo son los cereales , las verduras , la leche , la carne de res , el pescado , las aves y las legumbres . A partir de los 25 años la dosis recomendada de fósforo es800 mg / día .
Los lactantes hasta los 6 meses tienen un requerimiento de 300 mg/día, mientras que de 6 meses a 1 año la dosis recomendada es de 600 mg/día. Los niños de 1 a 10 años tienen un requerimiento de 800 mg/día; de 11 a 24 años el requerimiento es igual a 1200 mg/día. Aunque la deficiencia de fósforo es rara ya que el mineral está presente en una amplia variedad de alimentos, una ingesta insuficiente puede provocar dificultades de crecimiento, trastornos óseos como la osteoporosis , trastornos de la conducción nerviosa, fatiga mental y física.
Se ha atribuido un efecto positivo sobre la inteligencia y la memoria al consumo de fósforo y pescado. Algunos estudios han demostrado que el consumo de pescado en realidad facilita la inteligencia verbal y visoespacial, [1] pero esto no se debe al fósforo, sino probablemente a la función de algunos ácidos grasos presentes en el pescado, en particular omega-3 y omega -3 .6 _ [1]
Una cantidad adecuada de fósforo es necesaria para la asimilación del calcio. La fitina es necesaria para el metabolismo del fósforo .
Símbolos de peligro químico | |
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peligro | |
frases H | 228 - 412 [2] |
Frases R | R 11-16-50 |
consejo pag | 210 - 273 [3] |
Frases S | S 7-43-61 |
Los productos químicos deben manipularse con precaución. | |
Advertencias |
El fósforo es muy venenoso, la dosis letal promedio es1 mg . El alótropo blanco debe almacenarse bajo el agua y manipularse únicamente con pinzas, ya que el contacto con la piel puede causar quemaduras. El envenenamiento crónico causa necrosis del tejido óseo. Los ésteres fosfóricosson venenosos para el sistema nervioso , mientras que los fosfatos inorgánicos son sustancialmente no tóxicos.
El vertido de grandes cantidades de fertilizantes o detergentes a base de fósforo provoca la contaminación del suelo y la eutrofización de las aguas .