Universidad Central de Venezuela. Facultad de Ciencias. Instituto Ciencias de la Tierra. Escuela de Química. Departamento de Geoquímica.
Introducción a la Química y Geoquímica del Fósforo. Integrantes -Paola Correia V-23 518 647 -Alirio Romero v-21 375 939
Descubrimiento y Origen del nombre. El nombre proviene del griego φώς ("luz") y φόρος ("portador"). Fue descubierto en 1669 por el alquimista Hennig BRAND, de Hamburgo alemania, el primer hombre conocido, que descubre un elemento. Buscando la piedra filosofal. BRAND destilo una mezcla de arena y orina evaporada y obtuvo un cuerpo que tenia la propiedad de lucir en la obscuridad. Se le llamo, fosforo de Brand, para distinguirlo de otros materiales luminosos denominados también fosforo. Durante un siglo se vino obteniendo esta substancia exclusivamente de la orina, hasta que en 1771 SCHEELE la produjo de huesos calcinados. Mas tarde, la palabra “fosforo” se reservo para designar esta substancia, cuando LAVOSIER demostró que era un elemento e investigo algunos de los productos formados al quemarlo al aire.
Obtención del elemento. .
El fosforo se obtiene actualmente a par tir del fosfato cálcico natural. Una mezcla pulverizada de fosfato cálcico, arena y coque se hace pasar continuamente desde una tolva, a través de un tornillo sin fin, a un horno eléctrico. El arco eléctrico producido entre los electrodos mantiene la temperatura elevada, requerida para la reacción:
Doble desplazamiento Luego el pentoxido de fosforo es reducido por carbonato :
El fosforo obtenido es impuro, se purifica fundiéndolo en agua muy caliente y comprimiéndolo a través de un lienzo, luego se moldea en barras fundiéndolo en tubos de estaño o vidrio metidos en agua fría.
Usos del fosforo. Los compuestos comerciales más impor tantes de fósforo son el ácido fosfórico llamadas fosfatos se usa en medicina, para abonos y en la industria química y sus sales, . La mayoría de los compuestos fosforados se usan como fer tilizantes, en levaduras y como aditivo de aceites industriales. El fósforo blanco se usa en la elaboración de veneno para las ratas, insecticidas y en la industria pirotécnica y el fósforo rojo se usa para fabricar cerillas en estos, la cabeza se compone de sulfuro de antimonio mezclado con dicromato de potasio que actúa como oxidante. Un lado de la caja lleva una mezcla de fósforo rojo, vidrio pulverizado. cabeza de la cerilla sólo se enciende al frotarla contra esta capa El calor de fricción es suficiente para transformar un poco de fósforo rojo en blanco, la que se inflama y prende la cabeza.
El fosforo ardiendo ha sido utilizado en las dos guerras mundiales como cortina de humos. Por su combustibilidad ha encontrado aplicación en bombas incendiarias y balas trazadoras
La principal función del fósforo es la formación de huesos y dientes. Este cumple un papel impor tante en la forma como el cuerpo usa los carbohidratos y las grasas. También es necesario para que el cuerpo produzca proteína para el crecimiento, conser vación y reparación de células y tejidos. Asimismo, el fósforo ayuda al cuerpo a producir ATP, una molécula que el cuerpo utiliza para almacenar energía. Las plantas necesitan fosforo para construir algunas par tes esenciales del tejido vegetal. Un suelo fér til debe, pues, contener compuestos solubles de fosforo ( sobre un o,o5%), y cuando estos son insuficientes se le añaden fosfatos como abonos. El organismo animal también contiene fosforo en forma de complejos fosforados orgánicos en los ner vios, los músculos y el cerebro, y como fosfato cálcico, que constituye un 30% de los huesos y de los dientes. Alimentos tales como la leche, la yema de huevo, las nueves y el trigo integral son ricos en fosforo .
opiedades físicas y química Numero atómico.
15
Peso atómico
30.975
Color del solido
Blanco
Densidad del solido(g/cm3)
1,8232 (20ºC)
Punto de ebullición
280,5 ºC
Punto de fusión
44,1ºC
Radio covalente
1,10
Radio del ion M-3
2,12
Radio del ion M+5
0,34
Estabilidad del hidruro MH3
Estable en ausencia de aire.
El fosforo per tenece al grupo 5B de la tabla periódica, conocido como grupo del Nitrógeno. La distribución electrónica del ultimo nivel de los elementos de este grupo es ns2np3; los forman compuestos similares cuyas diferencias se reflejan en el carácter metálico que va progresivamente aumentando a medida que incrementa el numero atómico.
El fosforo Existen varias formas alotrópicas del fósforo ampliamente en sus propiedades físicas y químicas; siendo las más comunes el fósforo blanco y el rojo; ambos formando estructuras tetraédricas de cuatro átomos. El fosforo blanco es un elemento sumamente activo que se combina directamente con la mayoría de los elementos. Cuando el fósforo húmedo se deja oxidar lentamente en el aire produce ozono y ácido fosforoso y fosfórico; durante esta oxidación emite luz tenue (fosforescencia); en el aire per fectamente seco no hay fosforescencia. Se cree que la fosforescencia es fósforo blanco es debida a su oxidación lenta con formación de ; la energía de la reacción aparece en par te como energía radiante. El fosforo blanco arde en oxigeno con llama blanca brillante, formando nubes de pentóxido de fosforo sólido. En oxigeno o aire húmedo la nube forma una niebla (gotas diminutas del acido fosfórico)
- Fosforo blanco: es una substancia Solida ,traslucida, parecida a la
cera, que se obtiene condensando vapores de fósforos. Es fosforescente en la obscuridad (expuesto al aire), debido a una oxidación lenta. Por ser tan inflamable, debe guardarse bajo agua, a fin de evitar su oxidación y su combustión espontanea. Fosforo Fosforo rojo blanco Nombre del isotopo.
Vida Media
Abundan cia (%)
Masa Atómica (uma)
Fósforo31
Estable
100
30,9938
Fósforo32
14,28 dias
0,00
31,9739
Fósforo33
24,3 dias
0,00
32,9717
Olor
Aliáceo
Inodoro
Punto de fusión
44,1ºC
500-600ºC (bajo presión)
Densidad
1,823
2,34
Temperatura de inflamación
30ºC
240ºC
Acción del aire
Se oxida
No se oxida
Acción fisiológica
Venenoso
No venenoso
Solubilidad y forma
Soluble Insoluble S2C, éter, trementina y aceites
Quema en el aire
Pentóxido de fosforo.
- Fosforo rojo: Es un polvo rojo, consistente en cristales pequeños y algunas otras modificaciones amor fas. Se obtiene al calentar fósforo blanco, en un recipiente de hierro del que sea eliminado el aire. Esta transformación es exotérmica. También se convier te el fósforo blanco en la variedad roja cuando se expone a la luz solar. El fosforo rojo sublima, no fosforece en la obscuridad, ni es venenoso al menos que contenga una porción de fósforo blanco, lo cual sucede a menudo. El fósforo rojo es en realidad fosforo violeta, impurificado con una variedad escarlata. El fosforo violeta se obtiene cuando se disuelve fosforo blanco en plomo fundido, se deja solidificar este Quedan unosel cristales fosforo, color y se disuelve plomo en de acido nítrico de diluido. violeta. Otra variedad es el fósforo negro o metálico, se obtiene calentando fosforo blanco a 220ºC y bajo una gran presión.
Abundancia del fosforo. Debido a su marcada actividad, el fosforo no se encuentra libre en la naturaleza, pero se presenta abundantemente distribuido en forma de fosfatos. Sus principales minerales son la fosforita, , y los apatitos, el fosfato cálcico de origen fósil constituye gran par te de los depósitos de rocas fosfáticas de Florida, Tennessee, Georgia, Kentucky, Las Carolinas, Idaho, Wyoming, Montana, Ontario, Argelia, Túnez y Sahara.
-Fosfuros. -Haluros de fosforo. -Óxidos y Oxácidos de fosforo. -Fosfatos y Fosfitos.
Abundanci a
Porcentaje
Corteza
0.13%
Universo
>0.06% (trazas)
Cuerpo
1%
Geoquímica del fosforo. El fósforo no se encuentra en estado libre en la naturaleza debido a su gran afinidad por el oxígeno con el que forma un gran número de compuestos, de los que son más importantes el trióxido de fósforo (P2O3 ) y el pentaóxido de fósforo (P2O5 ); por lo tanto es un elemento litófilo. Su posición en orden relativo de la corteza terrestre esta entre los 20 elementos mas abundantes. Los minerales de fosforo (fosfatos) son relativamente numerosos de los cuales se destaca el apatito por su abundancia relativa, en cuya estructura pueden entrar otros aniones adicionales Fˉ, Clˉ y (OH)ˉ. El fósforo se concentra en la tierra de dos formas: en los yacimientos profundos de apatito el cual es la fuente mineral potencial de fósforo más importante en el suelo provenientes de los magmas fundidos calientes y en los restos de las partes óseas de los animales.
El fosforo se presenta principalmente en rocas sedimentarias no detríticas que contiene altas cantidades de minerales fosfatados (fosforita),las cuales suelen aparecer como capas de espesor variable de aspecto semejante al de muchas capas de calizas, pero con colores más oscuros. Venezuela cuenta con importantes depósitos fosfáticos del Cretáceo y del Terciario Superior, los cuales se encuentran bajo minería con miras a producir materia prima para la industria de los fertilizantes y petroquímica. Se han ubicado depósitos comerciales de fosfatos en Falcón, Zulia y Táchira, y algunas manifestaciones en Lara, Mérida y Trujillo. Muy posiblemente, en vista de sus características litológicas, la extensa Formación Querecual del Oriente del país puede poseer secuencias fosfáticas.
Ciclo del fosforo. El fósforo, en forma de fosfatos disueltos en el agua de los mares, es de gran importancia para la vida de los seres que viven en ellos. Se calcula en una concentración media de 0,00007 g/litro. En la superficie es menor, y con la profundidad aumenta gradualmente, hasta estabilizarse. El océano Atlántico ofrece porcentajes más bajos. El fosforo no forma compuestos volátiles que le permitan pasar de los océanos a la atmósfera y desde allí retornar a tierra firme. Una ves en el mar, solo existen dos mecanismos para el reciclaje del fosforo desde el océano hacia los ecosistemas terrestres. Uno es mediante las aves marinas que recogen el fosforo que pasa a través de las cadenas alimentarias marinas y que pueden devolverlo a la tierra firme en sus excrementos. Además de la actividad de estos animales, hay la posibilidad del levantamiento geológico de los sedimentos del océano hacia la tierra firme, un proceso medido en miles de años.
Su reserva fundamental en la naturaleza es la corteza terrestre. Por meteorización de las rocas o sacado por las cenizas volcánicas, queda disponible para que lo puedan tomar las plantas. Con facilidad es arrastrado por las aguas y llega al mar. Parte del que es arrastrado sedimenta al fondo del mar y forma rocas que tardarán millones de años en volver a emerger y liberar de nuevo las sales de fósforo.
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