Fosforo
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| Generalità | |||||||||
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| Nome, Simbolo, N° Atomico | fosforo, P, 15 | ||||||||
| Serie chimica | Non metalli | ||||||||
| Gruppo, Periodo, Blocco | 15 (VA), 3, p | ||||||||
| Densità, Durezza | 1823 kg/m3, n.d. | ||||||||
| Colore | incolore, rosso, bianco-argenteo secondo la forma cristallina  |
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| Proprietà atomiche | |||||||||
| Peso atomico | 30,973761 amu | ||||||||
| Raggio atomico (calc.) | 100 pm (98 pm) | ||||||||
| Raggio covalente | 106 pm | ||||||||
| Raggio di van der Waals | 180 pm | ||||||||
| Configurazione elettronica | [Ne]3s2 3p3 | ||||||||
| e- per livello energetico | 2, 8, 5 | ||||||||
| Stati di ossidazione | ±3, 5, 4 (debolmente acido) | ||||||||
| Struttura cristallina | monoclina | ||||||||
| Proprietà fisiche | |||||||||
| Stato di aggregazione | Solido | ||||||||
| Punto di fusione | 317,3 K (44,15 °C) | ||||||||
| Punto di ebollizione | 550 K (276,85 °C) | ||||||||
| Volume molare | 17,02 × 10-6 m3/mol | ||||||||
| Calore di vaporizzazione | 12,129 kJ/mol | ||||||||
| Calore di fusione | 0,657 kJ/mol | ||||||||
| Tensione di vapore | 20,8 Pa a 294 K | ||||||||
| Velocità del suono | n.d. | ||||||||
| Varie | |||||||||
| Elettronegatività | 2,19 | ||||||||
| Capacità calorica specifica | 769 J/(kg*K) | ||||||||
| Conducibilità elettrica | 1,0 × 10-9/m ohm | ||||||||
| Conducibilità termica | 0,235 W/(m*K) | ||||||||
| Prima energia di ionizzazione | 1011,8 kJ/mol | ||||||||
| Energia di seconda ionizzazione | 1907 kJ/mol | ||||||||
| Energia di terza ionizzazione | 2914,1 kJ/mol | ||||||||
| Energia di quarta ionizzazione | 4963,6 kJ/mol | ||||||||
| Energia di quinta ionizzazione | 6273,9 kJ/mol | ||||||||
| Isotopi stabili | |||||||||
| iso | NA | TD | DM | DE | DP | ||||
| 31P | 100% | P è stabile con 14 neutroni | |||||||
| 32P | sintetico | 14,3 d | β | 1,71 | 32S | ||||
| 33P | sintetico | 25,4 d | β | 0,25 | 33S | ||||
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iso = isotopo |
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Il fosforo è l'elemento chimico avente numero atomico 15 e simbolo P.
È un non-metallo del gruppo dell'azoto.
Il fosforo non si trova in natura allo stato nativo ma, sottoforma di fosfato (sale dell'acido fosforico), è abbondante in alcune rocce e nelle cellule degli esseri viventi, del cui metabolismo è un componente essenziale. Il fosforo elementare è estremamente reattivo e, combinandosi con l'ossigeno emette una tenue luminescenza (da cui il suo nome, che in greco significa "portatore di luce"). Il principale uso industriale del fosforo è nella produzione di fertilizzanti. È impiegato anche nella produzione di esplosivi, fiammiferi, fuochi artificiali, pesticidi, dentifrici e detergenti.
Il fosforo si presenta come un solido ceroso bianco dal caratteristico sgradevole odore agliaceo; quando è molto puro è trasparente. È insolubile in acqua e solubile nei solventi organici, quali il carbonio disolfuro. Al contatto con l'aria brucia spontaneamente formando il pentossido di fosforo, P2O5.
Indice |
[modifica] Forme cristalline
Il fosforo esiste in varie forme allotropiche identificate dal loro colore: bianco (o giallo), rosso e nero (o violetto). Le due più comuni sono il fosforo rosso, in realtà violetto, ed il fosforo bianco, entrambi costituiti da gruppi tetraedrici di quattro atomi ciascuno. Il fosforo bianco brucia spontaneamente con l'ossigeno dell'aria sopra i 40° C; può essere convertito nella forma rossa tramite ricaldamento in assenza di aria. Il fosforo rosso è relativamente stabile, sublima a 170°C e si incendia per impatto o sfregamento.
Il fosforo nero ha una struttura simile a quella della grafite ed è un semiconduttore; gli atomi sono disposti in fogli paralleli di anelli esagonali condensati.
[modifica] Applicazioni
L'acido fosforico concentrato (H3PO4) è ampiamente usato per la produzione di fertilizzanti. Oltre a ciò
- i fosfati sono usati nei vetri speciali per le lampade al sodio;
- il fosfato di calcio è usato per la produzione della porcellana e per la produzione del mono-fosfato di calcio, usato come lievitante;
- viene usato nella produzione di acciai e bronzi speciali;
- il fosfato trisodico è impiegato per addolcire l'acqua e prevenire le ostruzioni da calcare
- il fosforo bianco trova impego nell'industria bellica per la produzione di ordigni incendiari, bombe fumogene e proiettili traccianti
[modifica] Funzione biologica
I composti del fosforo sono coinvolti nelle funzioni vitali di tutte le forme di vita conosciute. Gruppi fosfato sono parte delle molecole del DNA, dell'RNA, dell'ATP e dei fosfolipidi. Il fosfato di calcio è un componente essenziale delle ossa.
Al fosforo e al consumo di pesce è stato attribuito un effetto positivo sull'intelligenza e sulla memoria; tale legame è privo di fondamento scientifico.
[modifica] Storia
Il fosforo è stato isolato per la prima volta dal chimico tedesco Henning Brand nel 1669. Nel tentativo di distillare i sali residui dell'evaporazione dell'urina, Brand produsse un materiale bianco, luminescente al buio, che bruciava con fiamma brillante. Da allora, la parola fosforescente è stata usata per descrivere quei materiali che emettono luminescenza al buio senza bruciare.
I primi fiammiferi vennero prodotti con il fosforo bianco, che però era pericoloso e tossico da maneggiare. L'esposizione ai vapori provocava ai lavoratori la necrosi delle ossa della mascella.
Con l'adozione del fosforo rosso, meno volatile e più stabile, i rischi vennero ridotti.
Il fosforo bianco è stato usato in diverse guerre come arma incendiaria.
[modifica] Fonti
Per via della sua reattività, il fosforo non esiste allo stato nativo in natura. È tuttavia ampiamente presente in numerosi minerali. Le rocce fosfatiche, principalmente costituite da apatite (un fosfato di calcio impuro) sono una importante fonte commerciale di questo elemento. Grandi giacimenti di apatite sono stati trovati in Russia, in Marocco, negli Stati Uniti.
Il fosforo bianco viene estratto dall'apatite per arrostimento in fornace in presenza di carbone e silice. Il fosforo elementare si libera come vapore che viene raccolto e conservato sotto acido fosforico.
[modifica] Precauzioni
Il fosforo è molto velenoso, la dose letale media è di 50 milligrammi. L'allotropo bianco va conservato sotto acqua e va manipolato solo con pinze, dato che il contatto con la pelle può causare ustioni. L'avvelenamento cronico provoca la necrosi del tessuto osseo. Gli esteri fosforici sono velenosi per il sistema nervoso, mentre i fosfati inorganici sono sostanzialmente atossici.
Lo sversamento di grandi quantità di fertilizzanti o detergenti a base fosforica causa l'inquinamento del suolo e delle acque.
[modifica] Isotopi
Gli isotopi più comuni del fosforo sono:
- 32P (radioattivo). Subisce decadimento beta (1,71 MeV) con un tempo di dimezzamento di 14,3 giorni. Viene usato nella ricerca biochimica come tracciante per DNA e RNA.
- 33P (radioattivo). Subisce decadimento beta (0,25 MeV) con un tempo di dimezzamento di 25,4 giorni. Viene usato nella ricerca biochimica come emettitore di raggi beta a bassa energia.
[modifica] Citazioni letterarie
- Al fosforo è dedicato uno dei racconti de "Il sistema periodico" di Primo Levi.
