فسفر

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
سیلسیمفسفرگوگرد
N

P

As
ظاهر
colorless, waxy white, yellow, scarlet, red, violet, black

waxy white (yellow cut), red (granules center left, chunk center right), and violet phosphorus
ویژگی‌های کلی
نام, نماد, عدد فسفر, P, 15
تلفظ به انگلیسی /ˈfɒsfərəs/ FOS-fər-əs
نام گروهی برای عناصر مشابه نافلزات
گروه، تناوب، بلوک ۱۵۳, p
جرم اتمی استاندارد 30.973762 g·mol−۱
آرایش الکترونی [Ne] 3s2 3p3
الکترون به لایه 2, 8, 5 (تصویر)
ویژگی‌های فیزیکی
چگالی (نزدیک به r.t.) (white) 1.823, (red) ≈ 2.2 – 2.34, (violet) 2.36, (black) 2.69 g·cm−۳
نقطه ذوب (white) 44.2 °C, (black) 610 °C
نقطه جوش (white) 280.5 °C
گرمای هم‌جوشی (white) 0.66 kJ·mol−1
گرمای تبخیر (white) 12.4 kJ·mol−1
ظرفیت گرمایی (white)
23.824 J·mol−۱·K−۱
فشار بخار (white)
فشار (پاسکال) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱k ۱۰k ۱۰۰k
دما (کلوین) 279 307 342 388 453 549
فشار بخار (red, bp. 431 °C)
فشار (پاسکال) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱k ۱۰k ۱۰۰k
دما (کلوین) 455 489 529 576 635 704
ویژگی‌های اتمی
وضعیت اکسید شدن 5, 4, 3, 2[۱], 1 [۲], -1, -2, -3
(mildly اسیدic oxide)
الکترونگاتیوی 2.19 (مقیاس پاولینگ)
انرژی‌های یونیزه شدن
(more)
1st: 1011.8 kJ·mol−1
2nd: 1907 kJ·mol−1
3rd: 2914.1 kJ·mol−1
شعاع کووالانسی 107±3 pm
شعاع واندروالانسی 180 pm
متفرقه
مغناطیس (white,red,violet,black) دیامغناطیس[۳]
رسانایی گرمایی (300 K) (white) 0.236, (black) 12.1 W·m−1·K−1
مدول باک (white) 5, (red) 11 GPa
عدد کاس 7723-14-0
پایدارترین ایزوتوپ‌ها
مقاله اصلی ایزوتوپ‌های فسفر
iso NA نیمه عمر DM DE (MeV) DP
31P 100% 31P ایزوتوپ پایدار است که 16 نوترون داردs
32P syn 14.28 d β 1.709 32S
33P syn 25.3 d β 0.249 33S
عنصر فسفر

مشخصات[ویرایش]

عدد اتمی: ۱۵ ۳۰٬۹۷۳۸ g.mol -۱: جرم اتمی حالت اکسایش : ± ۳, ۴, ۵ الکترونگاتیوی (بر اساس قرارداد :pauling): ۲٬۱ چگالی: ۱٬۸۲ g/ml at ۲۰°C نقطه ذوب: ۴۴٬۲ °C نقطهٔ جوش: ۲۸۰ °C شعاع اتمی: ۱٬۲۸ Å شعاع یونی: ۰٬۳۴ Å آرایش الکترونی: [Ne]۳s23p۳ انرژی نخستین یونش: ۱۰٬۱۱۸ eV انرژی دومین یونش: ۱۹٬۷۲۵ eV انرژی سومین یونش: ۲۹٬۱۴۱ eV کشف شده بوسیله : Hennig Brandt in ۱۶۶۹

فسفر یکی از اعضای نافلز چند ظرفیتی گروه نیتروژن می‌باشد. این عنصر به چندین شکل آلوتروپی در طبیعت یافت شده‌است و یکی از عناصر حیاتی برای زندگی ارگانیسم‌های طبیعی (ترکیب موجودات زنده ) می‌باشد. چندین شکل فسفر وجود دارند که عبارت اند از:فسفر سفید، قرمز، سیاه؛ اگر چه رنگ‌های آن‌ها تا حد زیادی به نظر می‌رسد تفاوت کمی با هم داشته باشد.فسفر سفید یکی از شکل‌های فسفر است که به طور صنعتی تولید می‌شود که در تاریکی می‌تابد.و بی اختیار شعله ور می‌شود در زمانی که در معرض هوا گیرد و سم مهلکی است.فسفر قرمز می‌تواند به خاطر تغییرات اندک در ساختار شیمیایی اش از رنگ نارنجی تا ارغوانی تغییر داشته باشد. شکل سوم، یعنی فسفر سیاه، که در زیر فشار بالا ساخته می‌شود شبیه به گرافیت بوده و مانند گرافیت توانایی هدایت اللکتریکی را دارد.

به غیر از آب و غذا بدن انسان برای بقا نیاز ویتامین‌های مشخص و مواد معدنی دارد. کلسیم و فسفر دو ماده معدنی مهم در بدن انسان هستند که با کمک همدیگر دندان‌ها و استخوانها را می‌سازند. فسفر ۱ درصد کل وزن بدن را تشکیل می‌دهد، بنابراین اگر فردی ۱۵۰ پوند وزن داشته باشد یک و نیم پوند فسفر در بدن دارد.

بیشتر فسفر بدن (در حدود ۸۵ درصد) در استخوانها و دندانها (جایی که با کلسیم برای ساختن استخوان قویتر و سخت تر ترکیب می‌شود) وجود دارد. بفیه فسفر در سلول‌ها و بافتهای دیگر وجود دارد. در کلیه‌ها، فسفر از نظیر تصفیه مهم است. فسفر همچنین به تعادل اسید-باز درخون کمک می‌کند. فسفر جریان انرژی در بدن را تنظیم کرده باعث کاهش درد عضلانی، بعد از یک کار سخت، می‌شود. بدن شما برای رشد، نگهداری و ترمیم همه بافتها و یاخته‌های بدن و همچنین برای جذب سایر ویتامین‌ها و مواد معدنی از جمله ویتامین دی، کلسیم، ید، منیزیوم و روی نیاز به فسفر دارد.

کاربردها در پزشکی[ویرایش]

در حالت معمول نیاز به مصرف مکمل‌های فسفر وجود ندارد زیرا غذاهایی که ما می‌خوریم حاوی مقادیر کافی فسفر است، با اینحال در بعضی موارد برای مثال در شخصی که بیماری کلیوی دارد، پزشک مکمل‌های فسفر را تجویز می‌کند. بعضی از ورزشکاران قبل از شروع رقابت یا کارهای سنگین برای کاهش درد عضلانی و خستگی از مکمل‌های پتاسیم استفاده می‌کنند. مصرف فسفر و کلسیم با همدیگر می‌تواند باعث بهبود شکستگی استخوان و درمان کمبودهای ویتامین «دی» نظیراستئومالاسی (نرمی استخوان) و ریکتز شود.

کاربردهای دیگر[ویرایش]

هم چنین از دیگر کاربردهای فسفر می‌توان در اسید فسفریک غلیظ شده که در کودها برای کشاورزی و تولیدات کشاورزی کاربرد دارد.فسفات‌ها در شیشه‌های خاص، لامپ سدیم، تولید استیل و کاربردهای نظامی (بمب‌های آتش زا ، smoke screeninng(پرده پوشش دود برای استتار یکانهای خودی) و غیره ) و در کاربردهای دیگر به عنوان سموم دفع آفات، خمیر دندان، مواد شوینده استفاده می‌شوند.

فسفر در محیط زیست[ویرایش]

در جهان طبیعت هرگز فسفر به شکل خالص دیده نشده‌است.اما تنها به شکل فسفات دیده شده که شامل اتم فسفر تشکیل پیوند داده با چهار اتم اکسیژن می‌باشد.این می‌تواند به شکل یون فسفات دارای بار منفی شده (PO۴۳-) که در مواد معدنی یا به عنوان organophosphates که مولکول‌های ارگانیسمی چسبیده به یک، دو یا سه اتم اکسیژن هستند وجود دارد . مقدار فسفر ی که به طور طبیعی در غذا وجود دارد به طور قابل ملاحظه‌ای تفاوت دارد اما می‌تواند به عنوان بیشترین مقدار در جگر ( mg/۱۰۰ g 370 ) یا کمترین مقدار در روغن گیاهیبباشد.غذاهای غنی از فسفر عبارت اند از :تن ماهی، ماهی قزا آلا، ماهی ساردین، کبد، بوقلمون، جوجه مرغ، تخم مرغ و پنیر (۲۰۰ g/۱۰۰ g).. کانی‌های فسفات دار زیادی وجود دارند بیشترین آنها به شکل apatite هستند. Fluorapatite ببیشترین ذخیرهٔ استخراج شدهٔ معدنی فسفر را داراست.مناطق مهم و عمده استخراج معدنی این ماده در روسیه، مراکش، تانزانیا، توگو و Nauru (کشور ایسلند قرار گرفته در اقیانوس آرام (قلمرو قدیم استرالیا))هستند. تولید جهانی ۱۵۳ میلیون تن در سال است.نگرانی‌هایی در مورد اینکه تا چند سال دیگر این منابع فسفر باقی خواهند ماند، وجود دارد. در صورت کمبود این ماده می‌تواند مشکلات جدی در تولید غذای جهانی بوجد آید، به خاطر اینکه فسفر یکی از اجزائ مهم در کودها می‌باشد. در اقیانوس‌ها، تجمع فسفر مخصوصا در سطح آن‌ها خیلی کم است به این دلیل که آلومینیم فسفات و کلسیم فسفات بر روی سطح آب باقی می‌مانند.لی در موارد دیگر، در اقیانوس‌ها، فسفات به سرعت کامل مصرف می‌شوندو به اعماق اقیانونوس‌ها به عنوان organic debris می‌روند.مقادیر بیشتری از فسفات‌های می‌توانند در رودخانه‌ها و در یاچه‌ها وجود داشته باشند که رشد بیش از اندازهٔ خزه‌ها را موجب می‌شود.

منابع غذایی[ویرایش]

گوشت قرمز و مرغ و بوقلمون حاوی مقادیر چشمگیری فسفر هستند. منابع دیگر شامل شیرخشک و محصولات شیر، پنیر سفت، ماهی کنسرو شده، آجیل، تخم مرغ و نوشابه‌های سبک است.

اشکال دیگر[ویرایش]

فسفر غیرفلزی که یک ماده مومی زرد یا سفید است و در تماس با هوا قابل اشتعال است سمیت زیادی دارد و به عنوان دارو استفاده نیمشود .علاوه بر این پزشکان یک یا چند تا از فسفات‌های غیرآلی را که در زیر نامبرده شده‌است و سمی نیست، توصیه می‌کنند:

  • فسفات پتاسیم دی بازیک
  • فسفات پتاسیم مونوبازیک
  • فسفات سدیم دی بازیک
  • فسفات سدیم مونوبازیک
  • فسفات سدیم تری بازیک

نحوه مصرف[ویرایش]

اگر زیر ۲۴ سال سن دارید و یا اینکه حامله یا شیرده هستید روزانه به ۱۲۰۰ میلی گرم فسفر نیاز دارید. برای افراد دیگر حد مجاز توصیه شده روزانه CRDA، ۸۰۰ میلی گرم است. چون اغلب نیاز بدن به فسفر از طریق رژیم غذایی تأمین می‌شود، جای هیچ گونه نگرانی در مورد مصرف مکمل‌های فسفر وجود ندارد. مسئله مهم‌تر این است که شما بر روی غذایی که می‌خورید دقت کنید تا تعادل مناسبی از کلسیم و فسفر در رژیم غذایی شما وجود داشته باشد. کم کردن گوشت و جایگزین کردن با نوشابه‌های سبک می‌تواند عدم تعادل بین کلسیم و فسفر را اصلاح کند. در همین زمان شما باید دقت کنید که کلسیم کافی مورد نیاز بدن را در رژیم غذایی جای دهید که اغلب کار مشکلی است.

موارد احتیاط[ویرایش]

مصرف روزانه بیش از ۱ گرم فسفر می‌تواند باعث مسمومیت شود. مصرف زیاد فسفر می‌تواند منجر به اسهال و کلسیفیکاسیون (سخت شدن) اعضا و بافت نرم شده و توانایی جذب آهن، کلسیم، منیزیوم و روی را توسط بدن کاهش دهد. اگر شما ورزشکار هستید و از مکمل‌های حاوی فسفات استفاده می‌کنید، باید دقت کنید که از این مکمل‌ها فقط باید به صورت گاه گاهی استفاده کنید.

متخصصین تغذیه یک میزان مساوی از کلسیم و فسفر را در رژیم غذایی توصیه می‌کنند، اما رژیم غذایی تیپیک آمریکایی حاوی کلسیم کم و فسفر زیاد (میزان فسفر ۲ تا ۴ برابر کلسیم) است. علت این امر بسیار ساده‌است. گوشت قرمز و مرغ و بوقلمون حاوی فسفر به میزان ۱۰ تا ۲۰ برابر میزان کلسیم آن است، و آشامیدنی‌های حاوی کربنات مانند "کولا" حدود ۵۰۰ میلی گرم فسفر در هر بار مصرف دارد.

وقتی در سیستم شما فسفر بیشتر از کلسیم باشد، بدن کلسیم ذخیره شده داخل استخوانها را برداشت می‌کند تا عملکر طبیعی بدن انجام شود. این امر منجر به کاهش توده استخوانی و در نتیجه شکنندگی استخوان و یا مشکلات لثه و دندانها می‌شود. پایین بودن نسبت کلسیم به فسفر همچنین باعث افزایش خطر فشار خون بالا و سرطان کولورکتال می‌شود.

یک تعادل مناسب بین کلسیم و فسفر رژیم غذایی می‌تواند باعث کاهش تنیدگی (استرس)، کاهش خطر پوکی استخوان و بهبود علایم آرتروز و دیگر مشکلاتی شود که مرتبط با توانایی بدن در استفاده از کلسیم است.

تداخل‌های احتمالی[ویرایش]

موارد زیر می‌تواند به کمبود فسفر کمک کند:

تاثیرات فسفر بر روی سلامتی[ویرایش]

فسفرد در محیط زیست بیشتر به عنوان فسفات یافت شود.فسفات‌ها مواده مهمی در بدن انسان‌ها می‌باشند، به خاطر اینکه آن‌ها قسمتی از مواد تشکیل دهندهٔ DNAها بوده و در توزیع انرژی کمک کی کنند. فسفاات‌ها هم چنین می‌توانند به طور ریجی در گیاهان یافت شوند. انسان تامین فسفات طببیعی را را ه طور اساسی با اضافه کردن کودهای غنی شده با فسفات به خاک و با استفاده از detergents (ماده‌ای که ناخالصی‌ها را جدا می‌کند) محتوی فسفات تغییر داده‌اند.فسفات‌ها هم چنین به تعدادی از foodstuff مانند پنیر، سوسیس، ژامبون اضافه می‌شوند. مقادیر زیاد فسفات می‌تواند باعث بوجود آمدن مشکلات سلامتی شود.مانند آسیب رساندن به کلیه و osteoporosis .کمبود فسفر نیز می‌تواند اتفاق بیفتد.که مصرف زیاد دارو می‌تواند عامل ایجاد آن باشد.کمبود شدید فسفات می‌تواند مشسکلات سلامتی ایجاد کند. فسفر به حالت خالص خود سفید رنگ است. تا آنجایی که امروزه می‌دانیم فسفر سفید خطرناکترین شکل فسفر است.زمانی که فسفر سفید در طبیعت قرار می‌گیرد می‌تواند خطر جدی برای سلامت ما تلقی گردد. فسفر سفید به شدت سمی است و در بیشتر موارد قرار گیری در معرض آن کشنده خواهد بود. علت مرگ مردمی که معمولاً در اثر قرار گیری در معرض فسفر سفید جان خود را از دست داده‌اند، به خاطر بلعیدن به طور اتفاقی زهر موش بوده‌است.قبل از اینکه مردم به خاطرقرار گیری در معرض فسفر سفید بمیرند، آنها اغلب استفراغ و درد شکم و خواب آلودگی را تجربه می‌کنند. فسفر سفید می‌تواند باعث سوختگی پوست شود.در عین سوزاننده بودن، فسفر سفید ممکن است موحب آسیب به کبد، قلب و کلیه شود

فسفر سفید[ویرایش]

زمانی فسفر سفید وارد محیط زیست می‌شود که صنایع از آن برای ساختن مواد شیمیایی دیگر استفاده کنند و ارتش از آن به عنوان مهمات استفاده کند.از طریق تخلیهٔ فاضلاب، فسفر سفید وارد آب‌های سطحی نزدیک کارخانه‌هایی می‌شود که از آن استفاده می‌کنند. فسفر سفید در هوا پراکنده نمی‌شود چون به سرعت با اکسیژن واکنش می‌دهد.وقتی فسفر سفید در هوا تمام می‌شود، معمولاً با اکسیژن ناگهانی واکنش می‌دهد تا به کم خطرترین ذره تبدیل شود.اگر چه زمانی که ذرات فسفر در هوا باشند، انها ممکن است نقش پوشش محافظتی داشته باشند که از واکنش‌های شیمیایی جلوگیری می‌کند. در آب، فسفر سفید به همان سرعت با مواد دیگر واکنش نمی‌دهد که موجب انباشته شدن در بدن ارگانیسم‌های جانوران آبزی می‌شود.در خاک فسفر برای چند روز قبل از اینکه تبدیل به کم خطرترین ماده تبدیل گردد، باقی می‌ماند.اما در اعماق خاک و در کف رودخانه‌ها و دریاچه‌ها فسفر ممکن است برای هزاران سال یا بیشتر و یا کمتر باقی بماند.

فسفات‌ها[ویرایش]

فسفات تاثیرات زیادی بر روی ارگانیسم‌ها دارند.این تاثیرات عمدتاً نتیجهٔ بیرون دان مقادیر زیادی از فسفات به محیط زیست به خاطر استخراج معدن و زراعت است. در حین تصفیهٔ آب فسفات‌ها اغلب به طور کامل از آب جدا نمی‌شوند تا اینکه آن‌ها می‌توانند در یک مسافت طولانی منتشر شوند و در آب‌های سطحی یافت شوند. به خاطر اضافه شدن دائمی فسفات بوسیلهٔ انسان و افزایش بیش از حد تجمع طبیعی، چرخهٔ فسفری شدیداً منقطع گردیده‌است. افزایش تجمع فسفر در آب‌های سطحی رشد ارگانیسم‌های وابسته به فسفر مانند خزهٔ دریایی و عدس آبی (duckweed )را بالا می‌برد.این ارگانیسم‌ها مقدار زیادی از اکسیژن را استفاده می‌کنند و از وارد شدن نور خورشید به داخل آب جلوگیری می‌کنند. این موجب می‌شود که آب برای دیگر ارگانیسم‌ها ناعادلانه غیر قابل زندگی شود که این پدیده eutrophication. (انباشتگی خوراکه اب ) نامیده می‌شود.

منابع[ویرایش]

  1. webelements
  2. Ellis, Bobby D.; MacDonald, Charles L. B. (2006). "فسفر(I) Iodide:  A Versatile Metathesis Reagent for the Synthesis of Low Oxidation State Phosphorus Compounds". Inorganic Chemistry 45 (17): 6864. DOI:10.1021/ic060186o. PMID 16903744. 
  3. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.