الفسفور الأبيض وتاريخ اكتشافه

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 .

الأشكال التآصلية للفوسفور

يوجد الفوسفور العنصر في إحدى عشر صورة , ولكن أكثرها شيوعاً الفوسفور الأصفر ( الأبيض المصفر ) والفوسفور الأحمر والفوسفور الأسود .

الفوسفور الأصفر ( الأبيض المصفر )

تحضير الفوسفور 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 .


خواصه

الفوسفور الأبيض ( يكون أبيض اللون صافي عندما يكون جديداً ) عبارة عن كتلة صلبة شفافة لينة كالشمع له رائحة تشبه رائحة الثوم .



الفوسفور الأبيض سام جداً ( 50 ملجرام ) تمثل جرعة تقريبية مميتة، ويمكن أن يسبب حروقاً خطيرة عند لمسه .
تبلغ كثافته 1.82 ودرجة انصهاره 44.1 م ودرجة غليانه 280 م . يذوب الفوسفور الأبيض بقلة في الكحول وبوفرة في الإثير والبنزين والتربنتينا وثاني كبريتيد الكربون والزيوت النباتية .
يتكون الفوسفور الأبيض من جزيئات رباعية لها شكل هرمي , بحيث ترتبط كل ذرة فوسفور بثلاث ذرات فوسفور اخرى لتكون هرم رباعي الأوجه .




تفاعلاته

يتميز الفوسفور الأبيض بنشاط كيميائي ملحوظ .

1- التفاعل مع الأكسجين .

يشتعل الفوسفور ذاتياً إذا عرض للهواء إذا كان في حالة تجزئ دقيق مكوناً دخاناً أبيضاً .








وإذا غمست ورقة ترشيح في محلول الفوسفور في ثاني كبريتيد الكربون مثلاً ثم عرضت للهواء لوحظ أن الورقة تشتعل بمجرد تبخر المذيب .
أما قطع الفوسفور الكبيرة نسبياً فإنها تشتعل كذلك إذا عرضت للهواء عند درجة تزيد قليلاً عن 50 درجة مئوية أو بالإحتكاك . ولذلك يحفظ الفوسفور دائماً في زجاجات تحت الماء .

2- التفسفر

من خواص الفسفور الأبيض انه يضئ في الظلام ويعزى ذلك الى تأكسد طبقة البخار التي تحيط به .
ايضاً عندما يحفظ الفسفور الأبيض تحت الماء ويسخن ببطء يبدأ يتوهج مكوناً لهباً بارداً ( درجة حرارة هذا اللهب منخفضة وبالتّالي يدعى كلهب باردة ) .



3- التفاعل مع القلويات

يتفاعل الفسفور الأبيض مع القلويات مكوناً الفسفين .





4- التفاعل مع الكلور

يشتعل الفوسفور الأبيض في جو من الكلور مكوناً ثالث وخامس كلوريد الفوسفور .






5- التفاعل مع المعادن

يتفاعل الفسفور الأبيض مع الكثير من المعادن مثل الصوديوم والمغنسيوم مكوناً الفسفيدات .



6- التفاعل مع حمض النيتريك

يتفاعل مع حمض النيتريك كعامل إختزال قوي حيث يتكون حمض الفوسوفوريك و ثاني أكسيد النيتروجين .



الفوسفور الأحمر

تحضيره

يتم الحصول على الفوسفور الأحمر بتسخين الفوسفور الأبيض الى درجة حرارة 350 درجة مئوية لعدة ساعات في أوتوكلاف حديدي . يحتوي الفوسفور المتحول ما بين 0.5 الى 10.0 % من الفوسفور الأبيض حيث يعزل بمعالجته بمحلول هيدروكسيد الصوديوم المخفف والساخن أو ثنائي كبريتيد الكربون أو البنزين , ومن ثم يرشح الفوسفور الأحمر في مرشحات ضاغطة ويغسل ويجفف ويعبأ في علب معدنية .

خواصه

مسحوق أحمر بنيّ .



يتركب الفوسفور الأحمر من تركيب شبكي معقد حيث ترتبط عدة جزيئات من P4 معاً بروابط قوية .




ولعل الإختلاف في التركيب بين الفوسفور الأبيض والأحمر يفسر خمول الفوسفور الأحمر النسبي , وغير ذلك من الإختلافات .

لا يذوب الفسفور الأحمر في ثاني كبريتيد الكربون , تبلغ كثافته 2.3 ودرجة غليانه 592.5 درجة مئوية وهو عديم الرائحة , غير سام وأقل خطراً من الفوسفور الأبيض , كا أنه أكثر استقراراً وأقل نشاطاً من الفوسفور الأبيض , فلا يتحد مع الكبريت أو الهالوجينات إلا عند درجات الحرارة المرتفعة كما أنه لا يضئ في الظلام , ولا يتفاعل مع القلويات إلا عند التسخين عند درجات حرارة عالية , كما أنه لا يتفاعل مع الأكسجين إلا عند تسخينه عند درجة 260 درجة مئوية .

الفوسفور الأسود

تحضيره

يتم الحصول على الفوسفور الأسود مبلوراً بتسخين الفوسفور الأبيض عند درجة حرارة 220- 370 درجة مئوية تحت ضغط مرتفع يصل الى 1200 ضغط جوي لمدة ثمانية أيام في وجود الزئبق كمحفز مع قليل من الفوسفور الأسود .

خواصه

تبلغ كثافته 2.70 , ثابت في الهواء , يمتاز الفوسفور الأسود عن الأشكال الأخرى للفوسفور بقدرته على نقل التيار الكهربائي .

استخدامات الفوسفور

يستخدم الفوسفور الأبيض في صناعة مركبات الفوسفور وصناعة مواد خامدة للحريق كما يستخدم الفوسفور الأبيض في صنع منتجات مثل الصلب، والبلاستيك، ومبيدات الحشرات , وسم للفيران ، والأسمدة، والعقاقير، وغذاء الحيوان، ومزيلات عسر الماء والمنظفات .

بينما يستخدم الفوسفور الأحمر في صنع أعواد الثقاب المأمونة ( ثقاب الأمان تشتعل فقط إذا حكت على سطح يحوي فوسفوراً أحمر , أما التي تحك أينما كان فتحوي مركباً فوسفورياً في رؤوسها ) .




ايضاً يستخدم في صناعة مبيدات الذباب, ومصابيح الإضاءة المتوهجة .



أهم المراجع والمصادر

الكيمياء العامة وغير العضوية
د/ سامي طوبيا د/ نظير عريان

مجلة العلوم والتقنية العدد 42
د/ وعد زهير الكيالي

الكيميــاء العـامــة
فريدريك ر. لونجو

الموسوعة العلمية الشاملة

الموسوعة العربية العالمية



معهد الامارات التعليمي www.uae.ii5ii.com
قوقل
كبيديا

تحياتي لكم وأعان الله اهلنا في غزة على هذه القنابل الفسفورية التي يلقيها العدو الصهيوني على المدنيين في قطاعنا الحبيب
كان الله في عونكم