عنصر فسفر

فسفر عنصری از جدول تناوبی با عدد اتمی 15 است که به گروه 15 و تناوب سوم از این جدول تعلق دارد. این عنصر با نماد شیمیایی P نمایش داده شده و یکی از مهمترین ریزمغذی هایی است که برای بدن انسان ها ضروری است. به طوری که بدون وجود Phosphorus، مولکول های بیولوژیکی بسیار مهم از جمله ATP، ADP و DNA زنده نمی مانند. از خواص دیگر آن، قابلیت آتش زایی است که به همین دلیل در کبریت ها به کار برده می شود. فسفر از عناصری است که برای رشد و حیات گیاهان نیز لازم بوده و در ترکیب کودها به خاک اضافه می شود.

خواص عنصر فسفر (Phosphorus)

فسفر در حالت طبیعی به صورت جامد بوده و به رنگ سفید و مومی شکل است. آن را می توان در صخره ها، کانی های فسفاتی و همچنین داخل سلول های زنده یافت. اگر Phosphorus با اکسیژن ترکیب شود، از خود نور منتشر می کند. اعداد اکسایش فسفر، 3-، 3+ و 5+ بوده و می تواند در ترکیب با عناصری چون آلومینیوم و آهن، نمک های نامحلول تشکیل دهند. فسفر را در طبیعت می توان به صورت آزاد و بون این که با عناصر دیگر در ترکیب باشند، یافت.

فسفر در آب حل نمی شود ولی قابلیت انحلال در کربن دی سولفید را دارد. گرما و الکتریسیته به طور ضعیفی می تواند از این عنصر عبور کند. یکی از ویژگی های فسفر، داشتن شکل ها و آلوتروپ های مختلف از آن است که در زیر به بیان آن ها می پردازیم.

آلوتروپ های فسفر

تعداد ده آلوتروپ از این عنصر شناسایی شده است که برخی از آن ها بسیار یافت می شوند.

فسفر سفید متداول ترین آلوتروپ از این عنصر است که دارای ساختار چهاروجهی P₄ بوده و نرم است. فسفر سفید شفاف است و این به این دلیل است که بخار آن به کمک هوا اکسید می شود. به دلیل واکنش پذیری بسیار بالای فسفر سفید، از آن در تولید مواد منفجره و آتش بازی استفاده می کنند.

آلوتروپ دیگر فسفر، فسفر قرمز است که شبکه این شکل، دارای تعداد اتم های زیادی است. همین شکل ساختاری، باعث پایداری این عنصر می شود. فسفر قرمز اشتعال پذیری کمی داشته ولی اگر مقداری انرژی به آن بدهیم، شعله ور می شود. دلیل استفاده  فسفر قرمز در کبریت ها، همین است. با حرارت دادن و یا تبلور فسفر قرمز، فسفر بنفش تولید می شود که به صورت لوله های پنج وجهی است.

فسفر سیاه یا پلیمری، آلوتروپ دیگری از Phosphorus است که ساختاری لایه لایه مشابه آنچه در گرافیت دیده می شود دارد. علت مشابه بودن خواص این فسفر با گرافیت نیز همین است.

ایزوتوپ های فسفر و منابع آن

تعداد زیادی ایزوتوپ از فسفر دیده می شود که ³¹P، تنها ایزوتوپ پایدار آن است. بقیه ایزوتوپ های فسفر، با داشتن نیمه عمر بسیار کوتاه، خواص رادیواکتیوی داشته و پرتوزا هستند. نیمه عمر این ایزوتوپ ها در حد چند ثانیه یا نانو ثانیه بوده و دو ایزوتوپ فسفر 32 و فسفر 33، نیمه عمرهای 14 و 25 روزه دارند.

فسفر را در طبیعت می توان علاوه بر شکل آزاد، به صورت مواد معدنی و ترکیبات فسفات دار یافت. فلوئورو آپاتیت، کلرو آپاتیت و هیدروکسی آپاتیت، نمونه هایی از سنگ های معدنی فسفردار هستند.

فسفر در بدن جانداران

بیشترین فسفری که در بدن جانداران وجود دارد، در دندان ها و استخوان های آن ها دیده می شوند. وجود فسفر در کلیه ها، برای عملکرد تصفیه بسیار مهم بوده و همچنین این عنصر نقش اصلی در تنظیم و ایجاد تعادل اسید باز خون دارد. رشد، ترمیم بافت ها، جذب ویتامین ها و مواد معدنی چون کلسیم، ید، روی و منیزیم، نیاز به وجود فسفر در بدن دارند. مرغ، بوقلمون، گوشت قرمز، شیر، پنیر سفت، آجیل، تخم مرغ و موارد بسیار دیگر، از مهمترین منابع فسفر هستند.

کاربرد فسفر (Phosphorus)

فسفر را در ساخت اسباب بازی ها، تلویزیون های قدیمی، تمبرها، کاربردهای نظامی مانند تولید بمب های آتش زا، تولید لامپ سدیم، خمیر دندان و ... به کار می برند. از کاربردهای دیگر فسفر به صورت ترکیب اسید فسفریک است که در نوشابه های گازدار استفاده می شود. از کاربردهای اسید فسفریک به عنوان بافر و همچنین در تولید کودهای فسفاته است. از کودهای فسفاته، سوپر فسفات ساده، سوپر فسفات تریپل و مونوفسفات آمونیوم هستند.

ترکیبات فسفردار برای تولید مواد شوینده و از بین برنده سختی آب در گذشته استفاده می شد. اما این ترکیبات، مواد مغذی خاک را زیاد کرده و منجر به تولید آلودگی می شدند، به همین دلیل امروزه از آن استفاده نمی شود.