Términos

• Forma alotrópica de un elemento puro que tiene una estructura molecular claramente diferente a otra forma del mismo elemento.
• Sal fosfatada o éster de ácido fosfórico
• nucleótido trifosfato de adenosina que se produce en organismos biológicos y se utiliza como fuente de energía en reacciones y procesos celulares.

El fósforo es un elemento químico con el símbolo P y el número atómico 15. Un mineral no metálico multivalente del grupo nitrógeno, el fósforo como mineral está casi siempre presente en su estado de oxidación máxima, como rocas de fosfato inorgánico. El fósforo elemental existe en dos formas principales, fósforo blanco y fósforo rojo, pero debido a su alta reactividad, el fósforo nunca se encuentra como elemento libre en la Tierra.

Mientras que el término «fosforescencia» se deriva de la capacidad del fósforo blanco para brillar débilmente al exponerse al oxígeno, la comprensión química actual es que este fenómeno es en realidad quimioluminiscencia, un mecanismo de emisión de luz distinto de la fosforescencia.

Importancia del fósforo

El fósforo es esencial para la vida. Como evidencia de la relación entre el fósforo y la vida terrestre, el fósforo elemental se aisló por primera vez históricamente de la orina humana, y la ceniza ósea fue una importante fuente temprana de fosfato. Como fosfato, es un componente del ADN, ARN, ATP (trifosfato de adenosina) y los fosfolípidos que forman todas las membranas celulares. Los bajos niveles de fosfato son un límite importante para el crecimiento en algunos sistemas acuáticos, y el principal uso comercial de compuestos de fósforo para la producción de fertilizantes se debe a la necesidad de reemplazar el fósforo que las plantas eliminan del suelo.

El fósforo existe en varias formas (alótropos) que exhiben propiedades sorprendentemente diferentes.

• Los dos alótropos más comunes son el fósforo blanco y el fósforo rojo.
• Otra forma, el fósforo escarlata, se obtiene al permitir que una solución de fósforo blanco en disulfuro de carbono se evapore a la luz solar.
• El fósforo negro se obtiene calentando fósforo blanco a altas presiones (aproximadamente 12.000 atmósferas estándar, o 1,2 gigapascales). En apariencia, propiedades y estructura, el fósforo negro se asemeja al grafito: es negro y escamoso, un conductor de electricidad y tiene láminas arrugadas de átomos enlazados.
• Otro alótropo es el difósforo; contiene un dímero de fósforo como unidad estructural y es altamente reactivo.

Fósforo Blanco y Formas Moleculares Relacionadas

La forma elemental de fósforo más importante en términos de aplicaciones es el fósforo blanco. Consiste en P4moléculas tetraédricas, en las que cada átomo está unido a los otros tres átomos por un solo enlace. Este tetraedro P4 también está presente en fósforo líquido y gaseoso hasta una temperatura de 800 °C, momento en el que comienza a descomponerse en moléculas de P2. El fósforo blanco sólido existe en dos formas; a bajas temperaturas, la forma β es estable, y a altas temperaturas, la forma α es predominante. Estas formas difieren en términos de las orientaciones relativas del constituyente P4 tetraedros.

El fósforo blanco es el menos estable, el más reactivo, el más volátil, el menos denso y el más tóxico de los alótropos. Cambia gradualmente a fósforo rojo, una transformación acelerada por la luz y el calor. Las muestras de fósforo blanco casi siempre contienen algo de fósforo rojo y, por lo tanto, aparecen amarillas. Por esta razón, también se le llama fósforo amarillo. Brilla en la oscuridad (cuando se expone al oxígeno) con un tinte muy tenue de verde y azul, y es altamente inflamable y pirofórico (autoinflamable) al contacto con el aire. También es tóxico, causando daño hepático severo al ingerirlo. Debido a su piroforicidad, el fósforo blanco se utiliza como aditivo en el napalm. El olor de combustión de esta forma tiene un olor característico a ajo, y las muestras están comúnmente recubiertas con «pentóxido de fósforo(di)blanco», que consiste en tetraedros de P4O10 con oxígeno insertado entre los átomos de fósforo y en sus vértices. El fósforo blanco es insoluble en agua, pero soluble en disulfuro de carbono.

Fósforo rojo

El fósforo rojo es de estructura polimérica. Se puede ver como un derivado de P4: uno de los enlaces P-P se rompe, y se forma un enlace adicional entre los tetraedros vecinos, lo que resulta en una estructura en forma de cadena. El fósforo rojo se puede formar calentando fósforo blanco a 250 ° C (482 °F) o exponiéndolo a la luz solar. El fósforo después de este tratamiento es amorfo. Al calentarse más, este material se cristaliza. En este sentido, el fósforo rojo no es un alótropo, sino una fase intermedia entre el fósforo blanco y el violeta, y la mayoría de sus propiedades tienen un rango de valores. Por ejemplo, el fósforo rojo brillante recién preparado es altamente reactivo y se enciende a unos 300 °C, aunque sigue siendo más estable que el fósforo blanco, que se enciende a unos 30 °C. Después de un calentamiento o almacenamiento prolongado, el color se oscurece; el producto resultante es más estable y no se enciende espontáneamente en el aire.

Producción de fósforo

Anualmente se producen unas 1.000.000 toneladas cortas (910.000 t) de fósforo elemental. El fosfato de calcio (roca de fosfato), principalmente extraído en Florida y el norte de África, se puede calentar a 1,200-1,500 °C con arena, que es principalmente SiO2, y coque (carbono impuro) para producir P4 vaporizado. El producto se condensa posteriormente en un polvo blanco bajo el agua para evitar la oxidación por el aire.