Φώσφορος (P) – Χρήσεις &Χημικές Ιδιότητες
Για χιλιάδες χρόνια, ο περιοδικός πίνακας αναγνώριζε την παρουσία του φωσφόρου, αλλά ήταν το 1669 που αναγνωρίστηκε ως ξεχωριστό στοιχείο και δόθηκε ένα όνομα από τον χημικό Brandt. Λόγω της εξαιρετικής αντιδραστικότητάς του, το στοιχείο φώσφορος δεν βρίσκεται ελεύθερα στην ατμόσφαιρα υπό κανονικές συνθήκες. Ο ατομικός αριθμός του φωσφόρου είναι 15, δηλαδή η ατομική του δομή έχει 15 πρωτόνια και 15 ηλεκτρόνια. Αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο P.
Ατομική μάζα φωσφόρου
Ο φώσφορος έχει ατομική μάζα περίπου 30,973762 u. Η ατομική μάζα μπορεί να οριστεί ως ο αριθμός των νετρονίων και των πρωτονίων από τα οποία αποτελείται ένα άτομο. Η μάζα κάθε νετρονίου και πρωτονίου ισούται περίπου με μία μονάδα ατομικής μάζας. Η μάζα των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο είναι αμελητέα καθώς είναι πολύ μικροσκοπικά σε σύγκριση με τα νετρόνια και τα πρωτόνια. Το ισότοπο του άνθρακα που ονομάζεται άνθρακας-12, το οποίο χρησιμοποιείται ως πρότυπο, αποτελείται από έξι νετρόνια και έξι πρωτόνια. Επομένως, η ατομική του μάζα είναι δώδεκα amu.
Κανονικά, το βάρος ενός αντικειμένου εξαρτάται από τη βαρυτική δύναμη, σε αντίθεση με το ατομικό βάρος, που δεν έχει καμία σχέση με αυτό. Δεν διαθέτει μονάδα και μπορεί να οριστεί ως ο λόγος των ατομικών μαζών των ισοτόπων του στοιχείου που βρίσκονται στη φύση προς το 1/12 της μάζας των ισοτόπων άνθρακα-12. Η ατομική μάζα στοιχείων όπως το φθόριο και το βηρύλλιο είναι ίση με το ατομικό τους βάρος καθώς έχουν μόνο ένα ισότοπο που υπάρχει στη φύση.
Η σχετική ατομική μάζα ενός στοιχείου υπολογίζεται με τον προσδιορισμό της μέσης ατομικής μάζας των ισοτόπων του διατηρώντας το ισότοπο άνθρακα-12 ως πρότυπο.
Χρήσεις Φωσφόρου
Σήμερα, τέσσερις μορφές φωσφόρου χρησιμοποιούνται γενικά - μαύρο, λευκό, βιολετί και κόκκινο. Ο σχηματισμός των δοντιών και των οστών είναι η κύρια λειτουργία του φωσφόρου. Η χρήση του φωσφόρου και των φυτών είναι εκτεταμένη καθώς υπάρχει σε μια ποικιλία προϊόντων όπως λίπασμα χαμηλής περιεκτικότητας σε φώσφορο, μπέικιν πάουντερ και πυροτεχνήματα. Έχει επίσης σημαντικό ρόλο να παίξει στην κατασκευή χάλυβα, εκλεκτών πορσελάνης και ειδικών γυαλιών.
Επιδράσεις του φωσφόρου στην υγεία
Γενικά, ο φώσφορος βρίσκεται στο περιβάλλον με τη μορφή φωσφορικών αλάτων. Επειδή αυτά τα φωσφορικά άλατα αποτελούν μέρος των υλικών DNA και συμβάλλουν στην παροχή ενέργειας, είναι απαραίτητες ουσίες στο ανθρώπινο σώμα. Μπορούν επίσης να βρεθούν συνήθως στον φώσφορο και στα φυτά.
Αυτές τις μέρες, τα φωσφορικά άλατα προστίθενται επίσης σε πολλά προϊόντα διατροφής όπως τα λουκάνικα, το τυρί και το ζαμπόν. Τα υπερβολικά επίπεδα φωσφορικών αλάτων σε προϊόντα διατροφής μπορεί να οδηγήσουν σε προβλήματα υγείας όπως οστεοπόρωση και νεφρική βλάβη. Από την άλλη πλευρά, πολύ λίγο φωσφορικό μπορεί επίσης να προκαλέσει προβλήματα υγείας.
Στην καθαρή του μορφή, ο φώσφορος έχει λευκό χρώμα. Είναι η πιο τοξική πηγή φωσφόρου που είναι γνωστή. Οι υπερβολικές ποσότητες λευκού φωσφόρου στη φύση μπορεί να εγκυμονούν σοβαρούς κινδύνους για την υγεία. Είναι εξαιρετικά επικίνδυνο και μπορεί να αποβεί ακόμη και θανατηφόρο.
Ιδιότητες του φωσφόρου
Ο φώσφορος είναι ένα πολυσθενές αμέταλλο που ανήκει στην ομάδα του αζώτου του περιοδικού πίνακα. Μπορεί να βρεθεί σε διάφορες αλλοτροπικές μορφές στη φύση και είναι απαραίτητο για τη ζωή των οργανισμών στη Γη. Ο φώσφορος βρίσκεται σε διάφορες μορφές - μαύρο, κόκκινο και λευκό. Ο λευκός φώσφορος παράγεται στη βιομηχανία. είναι φθορίζον, εξαιρετικά τοξικό και εύφλεκτο κατά την έκθεση στον αέρα. Το χρώμα του κόκκινου φωσφόρου μπορεί να ποικίλλει από πορτοκαλί έως μοβ λόγω των μικρών διακυμάνσεων στη χημική του δομή. Ο μαύρος φώσφορος, η τρίτη μορφή, μοιάζει με τον γραφίτη και κατασκευάζεται υπό υψηλή πίεση. Μπορεί επίσης να μεταφέρει ηλεκτρισμό όπως ο γραφίτης.
Εφαρμογές Φωσφόρου
Τα φωσφορικά οξέα σε συμπυκνωμένες μορφές χρησιμοποιούνται για την παρασκευή λιπασμάτων χαμηλής περιεκτικότητας σε φώσφορο για αγροκτήματα και γεωργία. Τα φωσφορικά άλατα χρησιμοποιούνται στην παραγωγή λαμπτήρων νατρίου, ειδικών γυαλιών, στρατιωτικών εφαρμογών και στην παραγωγή χάλυβα και φυτοφαρμάκων, πυροτεχνικών ειδών, απορρυπαντικών και οδοντόκρεμων.
Ο φώσφορος στο περιβάλλον
Ο φώσφορος δεν συναντάται ποτέ στην καθαρή του μορφή στη φύση. Μπορεί να βρεθεί μόνο ως φωσφορικά άλατα που περιλαμβάνουν ένα άτομο φωσφόρου συνδεδεμένο με τέσσερα άτομα οξυγόνου. Συνήθως βρίσκεται ως φωσφορικό ιόν που είναι αρνητικά φορτισμένο PO4 Βρίσκεται επίσης σε μέταλλα με τη μορφή φωσφορικών ιόντων ή ως οργανοφωσφορικά. Η οργανοφωσφορική μορφή περιέχει οργανικά μόρια συνδεδεμένα με ένα, δύο ή τρία άτομα οξυγόνου.
Η περιεκτικότητα σε φώσφορο εμφανίζεται σε διάφορες ποσότητες στα τρόφιμα. Στο συκώτι, μπορεί να φτάσει τα 370 mg/100 g, ενώ στο φυτικό έλαιο, μπορεί να είναι αρκετά χαμηλό. Παραδείγματα τροφών πλούσιων σε φώσφορο περιλαμβάνουν σολομό, συκώτι, τόνο, σαρδέλες, γαλοπούλα, αυγά, κοτόπουλο και τυρί.
Υπάρχουν πολλά φωσφορικά ορυκτά, από τα οποία η πιο άφθονη μορφή είναι ο απατίτης. Τα περισσότερα εκτεταμένα κοιτάσματα εξόρυξης παρέχονται από φθοραπατίτη. Η Ρωσία, το Μαρόκο, οι ΗΠΑ, το Τόγκο, η Τυνησία και το Ναούρου είναι οι κύριες περιοχές εξόρυξης. Ετησίως, η παγκόσμια παραγωγή φωσφορικών αλάτων είναι περίπου 153 εκατομμύρια τόνοι. Ωστόσο, το πόσο θα διαρκέσουν αυτά τα κοιτάσματα φωσφόρου είναι ανησυχητικό. Εάν εξαντλούνταν, η παραγωγή τροφίμων στον κόσμο θα επηρεαζόταν σοβαρά καθώς είναι ένα πολύ σημαντικό συστατικό σε λίπασμα χαμηλής περιεκτικότητας σε φώσφορο.
Η συγκέντρωση των φωσφορικών αλάτων στους ωκεανούς είναι αρκετά χαμηλή, ειδικά στις επιφάνειές τους. Ο κύριος λόγος είναι ότι είναι αδιάλυτα σε φωσφορικά άλατα ασβεστίου και αργιλίου. Αλλά συνήθως, τα φωσφορικά άλατα στους ωκεανούς εξαντλούνται γρήγορα και πέφτουν βαθιά, σχηματίζοντας οργανικά συντρίμμια. Περισσότερη περιεκτικότητα σε φωσφορικά άλατα μπορεί να υπάρχει σε λίμνες και ποτάμια, αυξάνοντας την ανάπτυξη των φυκών.
Επιδράσεις του φωσφόρου στην υγεία
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα φωσφορικά άλατα βρίσκονται πιο συχνά στο περιβάλλον ως φωσφορικά άλατα. Καθώς τα φωσφορικά είναι μέρη των υλικών DNA στο σώμα και συμμετέχουν στη διανομή ενέργειας, είναι ζωτικής σημασίας ουσίες στο ανθρώπινο σώμα.
Τα φωσφορικά άλατα απαιτούνται στη δίαιτα, με ΣΗΠ περίπου 800 mg/ημέρα. Περίπου 1000-2000 mg/dl φωσφορικών αλάτων παρέχονται την ημέρα από μια κανονική διατροφή, ανάλογα με την ποσότητα των τροφών πλούσιων σε φωσφορικά που καταναλώνονται.
Η υπερβολική ποσότητα φωσφορικών αλάτων είναι επιβλαβής για την υγεία. Οι περισσότερες περιπτώσεις όπου άνθρωποι πέθαναν λόγω έκθεσης σε λευκό φώσφορο περιελάμβαναν τυχαία κατάποση ποντικοφωσφορικού δηλητηρίου. Πριν πεθάνουν, αυτοί οι άνθρωποι συνήθως βιώνουν κράμπες στο στομάχι, ναυτία και υπνηλία. Ο λευκός φώσφορος μπορεί να οδηγήσει σε δερματικά εγκαύματα που σχετίζονται με ηπατική ή νεφρική βλάβη.
Περιβαλλοντικές Επιδράσεις του Φωσφόρου
Η περιεκτικότητα σε λευκό φώσφορο αυξάνεται στο περιβάλλον όταν χρησιμοποιείται σε βιομηχανίες για την παρασκευή άλλων χημικών ουσιών ή όταν χρησιμοποιείται σε πυρομαχικά. Εισέρχεται στην επιφάνεια των υδάτινων σωμάτων απορρίπτοντας λύματα από κοντινά εργοστάσια.
Καθώς ο λευκός φώσφορος αντιδρά με το οξυγόνο αρκετά δίκαια, δεν είναι επιρρεπής στη διάδοση. Όταν καταλήγει στην ατμόσφαιρα μέσω των καυσαερίων, συνήθως αντιδρά με το οξυγόνο γρήγορα για να μετατραπεί σε λιγότερο τοξικές ουσίες. Ωστόσο, όταν βρίσκονται στον αέρα, τα σωματίδια φωσφόρου μπορεί να προστατεύονται από χημικές αντιδράσεις με μια προστατευτική επικάλυψη.
Ο λευκός φώσφορος δεν αντιδρά γρήγορα με άλλα σωματίδια στο νερό. επομένως, συσσωρεύεται στα σώματα των υδρόβιων οργανισμών. Ο φώσφορος παραμένει στο έδαφος για αρκετές ημέρες πριν μετατραπεί σε λιγότερο επιβλαβείς ουσίες. Ωστόσο, σε βαθιά εδάφη και πυθμένα ποταμών και λιμνών, ο φώσφορος στα φυτά μπορεί να παραμείνει ακόμη και για χίλια χρόνια.
Επιδράσεις των φωσφορικών αλάτων
Τα φωσφορικά άλατα επηρεάζουν τους οργανισμούς με πολλούς διαφορετικούς τρόπους, οι περισσότεροι από τους οποίους είναι συνέπειες των εκπομπών υψηλών ποσοτήτων φωσφορικών αλάτων στον αέρα ως αποτέλεσμα της εξόρυξης και της καλλιέργειας. Τα φωσφορικά άλατα συχνά δεν απομακρύνονται σωστά κατά τον καθαρισμό του νερού, επομένως τείνουν να εξαπλώνονται σε μεγάλες αποστάσεις όταν εμφανίζονται σε επιφάνειες νερού.
Λόγω της υπερβολικής περιεκτικότητας σε φωσφορικά άλατα στη φύση και της συνεχούς προσθήκης από τον άνθρωπο, έχει σημειωθεί έντονη διαταραχή του κύκλου του φωσφόρου. Λόγω των αυξανόμενων συγκεντρώσεων φωσφόρου στην επιφάνεια του νερού, έχει σημειωθεί αύξηση στην ανάπτυξη οργανισμών που εξαρτώνται από φωσφορικά άλατα, όπως τα ζιζάνια και τα φύκια. Αυτοί οι οργανισμοί καταναλώνουν σημαντικές ποσότητες οξυγόνου και εμποδίζουν την είσοδο του ηλιακού φωτός στο νερό, καθιστώντας το δυσμενές για άλλες μορφές ζωής. Αυτό το φαινόμενο αναφέρεται γενικά ως ευτροφισμός.
Συμπέρασμα
Ελπίζουμε ότι αυτό το ιστολόγιο σας βοήθησε να αποκτήσετε μια θεμελιώδη κατανόηση του στοιχείου φώσφορος. Μπορείτε να ανατρέξετε στα άλλα ιστολόγιά μας για να μάθετε για άλλα στοιχεία του περιοδικού πίνακα.
Συχνές ερωτήσεις
1. Σε τι χρησιμεύει ο φώσφορος;
Ο φώσφορος είναι ένα σημαντικό θρεπτικό συστατικό των φυτών. Η κύρια χρήση του φωσφόρου και των φυτών είναι η παραγωγή λιπασμάτων. Εκτός από τους κύκλους διττανθρακικών και αζώτου, υπάρχει και ένας κύκλος φωσφόρου που εμφανίζεται στη φύση. Ο κόκκινος φώσφορος χρησιμοποιείται για την παραγωγή σπίρτων ασφαλείας, φλεγμονωδών κελυφών και πυροτεχνικών ουσιών.
2. Τι είναι μοναδικό στον φώσφορο;
Οι περισσότερες μορφές φωσφόρου δεν μεταφέρουν αποτελεσματικά τη θερμότητα και τον ηλεκτρισμό, αλλά σχεδόν όλες οι μορφές είναι σταθερές σε θερμοκρασία δωματίου. Ο λευκός φώσφορος φαίνεται παρόμοιος με το κερί, η μωβ και η κόκκινη μορφή είναι μη κρυσταλλικά στερεά και η μαύρη μορφή είναι παρόμοια με τον γραφίτη που εμφανίζεται στα καλώδια μολυβιού.
3. Ποιες είναι οι κύριες πηγές φωσφόρου;
Μια σημαντική ποσότητα φωσφόρου βρίσκεται σε πρωτεϊνούχα τρόφιμα όπως το γάλα και τα γαλακτοκομικά προϊόντα. Βρίσκεται επίσης στους ξηρούς καρπούς, τις φακές, τα φασόλια, τα δημητριακά ολικής αλέσεως και το κρέας. Τα φρούτα και τα λαχανικά περιέχουν επίσης φώσφορο σε μικρές ποσότητες.
