Fosfor Nedir? Özellikleri ve Kullanım Alanları, Atom numarası Z= 15, atom ağırlığı M= 30,9738 ve simgesi P olan ametal element. Elementlerin sınıflandırma çizelgesinin Vb sütununda ve üçüncü devrinde yer alır.
Fosforun Doğal Hali ve Hazırlanması
Fosfor, litosferin yaklaşık % 0,11’ini oluşturur. Özellikle kalsiyum ortofosfat [Ca3 (PO4)2] halinde bulunur. Başlıca maden yatakları A.B.D’nde (Florida), S.S.C.B’nde, Kuzey Afrika’da ve Okyanusya’dadır. Fosforitler, kalsiyum karbonat ve bitümlü ürünler içerirler. Bütün bu maden yataklarının başlıca minerali, Ca5 (PO4)3X formüllü apatittir. X, flüor (F), klor (Cl), brom (Br), hidroksil (OH) ya da karbonat (CO3) yarı-kümesi olabilir ve burada kalsiyum yerine kurşun bulunabilir.
Dişler ve kemikler kalsiyum fosfat içerirler ve fosfor, karmaşık proteinlerde bileşik halinde bulunur, fizyolojik önemi de büyüktür. Azot ve potasyumla birlikte, gübrelerin üç bileşeninden biridir. Bazı fosfat maden yatakları lityum, uranyum, lantanit, vb. elementlerin elde edilmesi için işletilirler. Turkuvaz, bakırdan ötürü mavi renkte bir alüminyum fosfattır [Al2(OH)3 PO4.H2O]. Fosfor, 1669 yılından H. Brand tarafından insan sidiğinin ısıtılmasıyla hazırlanmıştır; böylece karanlıkta parlayan bir bileşik elde edilmiştir (fosforışı). Bu ilgi çekici olay, bir süre sonra hazırlanış formülünü satın alan Krafft tarafından sergilenmeye başlanmıştır.
Fosfor daha sonraki yıllarda Leibniz ve Böyle tarafından incelendi; j.Kunckel, Gahn, Scheele ve Wöhler de kemiklerden yola çıkarak fosforu hazırladılar. XIX. yy’da fosfor, karbon aracılığıyla kemiklerden elde ediliyordu; günümüzdeyse trikalsik fosfat, elektrikli fırında, 1500°C’ta karbon ve silis (kum) aracılığıyla indirgenir. İçindeki flüor, kalsiyum flüorür (CaF2) halinde ortamdan uzaklaştırılır:
2 Ca3(PO4)2 + 6 SiO2 + 10 C – P4 + 10 CO + 6 CaSİO3.
Tozu alman fosfor buharları, su altında, yoğunlaştırılarak beyaz fosfor elde edilir.
Fosforun Fiziksel Özellikleri
Fosforun çok sayıda alotrop çeşidi vardır. Beyaz fosforun, iki ayrı çeşidi bilinir. Bunlardan biri gerçek “beyaz fosfor” (Pa ya da ı) sanayide fosfor hazırlama sırasında elde edilir. Pa fosforu, kübik sistemde billurlaşır. Özgül ağırlığı 1830 kg/m3 ve normal ergime ve kaynama sıcaklıkları, sırasıyla, 44°C ve 280°C’tır. Fosfor son derece zehirlidir. Molekülü, 800°C’a kadar dört atomlu (P4), bunun üstündeki sıcaklıklardaysa iki atomludur (P2). Yarı-kararlı olan bu madde, ışıkta ve ısı etkisi altında, kırmızı fosfora dönüşür. Beyaz fosforun ikinci çeşidi (Pß ya da Pn), sıvı fosforun kuvvetli bir basınç altında soğutulmasıyla elde edilir. Pß fosforu, altıgen sistemde billurlaşır. Bu beyaz fosfor, havada, 40°C’ta tutuşur (bu nedenle suda saklanır) ve hafif bir ışık yayarak, ortamın sıcaklığına yükseltgenir. Kutupsuz çözücülerde (karbon sülfür ve benzen) çözünen bir maddedir. Kemiklerdeki canlı dokuların ölmesine neden olur ve yanıklarının iyileşebilmesi, olağanüstü zordur. Kırmızı fosfor, beyaz fosforun ısıtılmasıyla elde edilir. Bu tepkime, çok az miktarda iyot tarafından katalizlenir. Rengi ve özgül ağırlığı, ısıtma süresiyle bağıntılı olarak değişir. Elde edilen fosfor, aralarında Hittorfun romboedrik sistemde billurlaşan açık mor fosforunun (metalik a fosfor ya da Pııı de denir) da yer aldığı alotrop çeşitlerinin bir karışımıdır. Kırmızı fosfor olağan koşullar altında kararlıdır ve ancak 240°C’a doğru tutuşur. Alışılmış çözücülerde az çözünen bu madde, zehirli değildir. Siyah fosfor (metalik Pß ya da Pıvııııv siyah fosforlar, yapılarının makromoleküllü olmasından ötürü, beyaz fosfordan daha kararlıdırlar. 1000°C’a kadar ısıtılmış fosforun, —196°C’a hızla soğutulması sonucu, P2 molekülünden oluşmuş kahverengi bir katı madde verir. —100°C’ta, bu kahverengi fosfordan, tersinir olmayan biçimde, % 20’si kırmızı fosfordan ve % 80’i beyaz fosfordan oluşmuş, bir karışım oluşur.
Ayrıca, fosforun, nemli havada kararlı olan, siyah fosfordan daha kararlı ve beyaz fosforun cıvayla ısıtılmasıyla elde edilen, camsı bir biçimi de vardır.
Fosforun Kimyasal Özellikleri
Fosfor, bileşiklerinde, özellikle, -III +III ve +V yükseltgenme derecelerinde bulunur. P4; molekülü fazla kararlı bir molekül değildir, çünkü, dörtyüzlünün değerlik açılarına, bazı “iç gerilimler” denk gelir. F
OSFÜRLER VE HİDRÜRLER
Fosfor hidrür ya da fosfin (PH3) derişik sodyum hidroksitin beyaz fosfora etkimesiyle elde edilir. Bu, suda çözünmeyen, zşhirli bir maddedir.
Fosfine, PH4X formülündeki fosfonyum tuzları denk gelir. Burada X, bir halojeni simgeler. Hidrojen atomlarının yerini hidrokarbonlu köklerin alması sonucu fosfinler oluşur. Hidrojenli fosfor (PH3) az miktarda, fosforun başka bir hidrürünü, yani son derece kararsız ve patlayıcı bir sıvı olan P2H4 formüllü difosfini içerirse, havada kendiliğinden tutuşur. Fosfora sodyum etkisi, birsodyumlu fosforlar karışımı verir. Bu karışım, denizde kullanılan, aydınlatma füzelerinde kullanılır: Sulu ortamda, havada kendiliğinden tutuşan, hidrojenli fosforlar oluşur.
FOSFORUN HALOjENÜRLERİ
PX3 formüllü (X, bir halojeni belirtir) halojenürler, doğrudan birleşme yoluyla elde edilirler. Fosfor iyodür (PI3 kırmızı, öbür halojenürler renksizdir. Bunların hidrolizi fosfit asitini verir. Bir halojenin etkisiyle (iyot dışında), canlandırılmış hidroliz aracılığıyla fosforik asit ve denetimli sulu ayrışım aracılığıyla, oksohalojenür (POX3) veren pentahalojenürler elde edilir. Bir fosfor triklorür (PCl3) ve hidrojen karışımından gaz geçirilmesi sonucu, fosfor klorür (P2C14) elde edilmektedir. Fosforun PCl5, PCl3 ve POCl3 klorürleri, organik kimyada klorlayıcı olarak kullanılırlar.
FOSFORUN OKSİTLERİ
50°C’ta beyaz fosfor üstüne oksijen ve azot karışımının etkisiyle, fosforoksit (P4O6) oluşur (fosfor seskioksit). Bu oksit, fosforöz asitin (H3PO3) anhidritidir ve 210°C’ın üstünde ısıtıldığında, kırmızı fosfor ve (PO2)2 oksidini verir. Fosfora, oksijen fazlasının etkisi, fosforik asitlerin anhidridi olan P4O10 (fosfor hemipentoksit) oksidini verir. Bu beyaz katı madde, güçlü bir kurutucu olarak kullanılır.
SÜLFÜRLERİ
n’in 3,5,7,10 değerlerini aldığı, P4Sn sülfürleri bilinmektedir.
OKSOASİTLERİ
Fosforun birçok oksoasiti vardır (Bkz. FOSFAT).
FOSFONİTRİL BİLEŞİKLERİ
Temel kümeleri PN’dir ve akışkan oldukları için, yüksek sıcaklıklarda ısı taşınmasında ve yağlamada kullanılan polimerleri verirler.
Fosforun Kullanım Alanları
Fosfor, özellikle, fosfat halinde, gübrelerde kullanılır. Fosforlu bronzların bileşimine (% 0,3’e kadar) girer: Fosfor, alaşımın sertliğini artırır (PCu3 bakırlı fosforlu ortam). Radyoaktif fosfor (32P) doku bozuklukları ve egzamanın ışınla tedavisinde kullanılır.
Günümüzde, süreğen lösemi tedavilerinde de fosfordan yararlanılır. Ayrıca, kibrit üretiminde de fosfor kullanılır.
Kibrit Üretiminde Fosfor Kullanım Alanları
Pürtüklü bir yüzeye sürtüklüklerinde ateş alan kibritler, bir fosfor sülfür (P4S3), potasyum perklorat (KCl03), kükürt ve kola karışımıyla kaplıdırlar. Antimon sülfür (Sb2 S3), potasyum bikromat ve kola karışımından oluşmuş kibritlerse ancak kırmızı fosfor içeren bir yüzeye sürtüklüklerinde ateş alırlar.
Fosforun Fizyolojide Kullanım Alanları
İnsan organizması için gereken fosfor, süt ve türevlerinden, etten, karaciğerden, yumurtadan, tahıllardan, sebzelerden ve balıklardan sağlanır. Genellikle, kemiklerde ve dişlerde, kalsiyumla birleşmiş halde bulunur. Bir beslenme rejimindeki kalsiyum/fosfor oranı 2’ye 1 olmalıdır. Fosfor eksikliği çocukta kol ve bacak kemiklerinde biçim bozukluğuna, yetişkindeyse kemik yumuşamasına neden olur.
Fosfor incebarsakta, pankreas ve barsak özsuyunun etkisiyle oluşan inorganik fosfatlar biçiminde emilir; bu olay D vitaminiyle daha da kolaylaşır. Sidik ve dışkıyla bedenden atılır. İnsan bedeninde üç biçimde, inorganik (ortofosfatlar) ve organik fosfor bulunur: Esterleşmiş, lipitsel, nükleik.
Son Yorumlar