Fosfor (4)

FOSFOR - P (kr.k. phosphoros - valguskandja)
(Pildiallikas: http://www.theodoregray.com/periodictabledisplay/Samples/015.1/s9.JPG )
Leidumine Fosforit ehedalt looduses ei leidu. Seevastu ühendites on fosfor looduses levinud element ja sisalduselt maakoores on ta orienteeruvalt 11. kohal. Tuntakse umbes 200 fosforimineraali, aga tähtsamateks peetakse kaltsiumfosfaati sisaldavaid mineraale nagu näiteks apatiit (Ca5[PO4]3X ;X on F või Cl), fosforiit (apatiidile sarnase koostisega, sisaldab 5 - 35% P2O5) jt.
Apatiit Fosforiit (Pildiallikad: http://www.exceptionalminerals.com/TC409Apatite.jpg ja http://www.ut.ee/BGGM/maavara/obulus2.jpg )
Koostanud : Janno Puks Tallinna Arte ja Kristiine Gümnaasium
1 Ligikaudu pool Maa fosforivarudest leidub Aafrikas. Ka Eesti fosforivarud on suured (umbes 350 miljonit tonni), tänu Põhja-Eestis leiduva fosforiidi tõttu, mida peetakse Eesti üheks tähtsamaks maavaraks. Fosforiit on tekkinud ordoviitsiumis meres elanud käsijalgsete (Obolos) fosfaatidest koosnevatest karpidest. Kuna fosforiit asub Eestis sügaval maapõues, siis tehnilistel ja ka keskkonnakaitselistel põhjustel meil fosforiiti hetkel ei kaevandata.
(Pildiallikas: http://www.ut.ee/BGGM//maavara/fosforiit.html )
Fosfor on tähtis bioelement , kuuludes valkude, nukleiinhapete ja organismis energiat andvasse ATP ( adenosiintrifosfaat ) koostise. Lisaks leidub fosforit veel luudes ja hammastes. Fosfor on vajalik element ka taimede jaoks, mõjutades nende arengut ja viljumist.
Avastamine Teatavasti olid alkeemikute põhieesmärkideks oli filosoofilise ehk tarkade kivi, elueliksiiri ja universaalse lahusti ehk alkagesti leidmine. Tarkade kivi abil loodeti väheväärtuslikest metallidest saada väärismetalle näiteks kulda. Mõned alkeemikud pidasid aga kõige perspektiivsemaks kulla valmistamise lähteaineteks elavhõbedat ja pliid , sest nende tihedus on suhteliselt suur ja võrreldav kulla tihedusega. Hamburgi kaupmees ja alkeemik Henning Brand müstilistel põhjustel aga eeldas, et tarkade kivi peab olema seotud inimorganismiga. 1669 . aastal hakkas ta uurimist alustama uriinist. Brand kogus tünnitäie uriini, aurutas seda siirupi konsistensini ning sai pruunika vedeliku, mille nimetas uriiniõliks. Viimase segas ta liiva ja söega ning kuumutas siis tugevasti õhu juurdepääsuta. Äraarvamatu oli alkeemiku rõõm, kui ta avastas anumas omalaadse, nõrgalt küüslaugulõhnalise vahataolise aine, mis pimedas helendab . Brand arvas algul, et tal ongi õnnestunud saada üks maailma algelementidest, nimelt elementaarse tule. Ainel olid ebatavalised omadused, sest kui Brand puudutas ainet käega, siis hakkasid ta sõrmed helenduma.
Koostanud: Janno Puks Tallinna Arte ja Kristiine Gümnaasium 2 Ainuüksi selle nähtuse demonstreerimisega teenis Brand hulga raha ja sai hinnalisi kingitusi ning müüs fosforit kullast kallima hinnaga. Ta nimetas selle aine külmaks valguseks, mida tänapäeval tuntakse fosfori nime all. Fosfori erilise omaduse tõttu pimedas helenduda hakkasid huvi tundma ka teised teadlased, kes proovisid Brandilt ära osta fosfori valmistamise õpetust. Osadel teadlastel see ka õnnestus. Näiteks Dresdeni õpetlane Johann Kraft omandas 200 hõbetaalri (võrdus kolme kilogrammi hõbedaga) eest Brandilt fosfori saamise õpetuse. Ta hakkas korraldama fosforiga sensatsioonilisi katseid, kuid fosfori saamisõpetust ta teistega ei jaganud. 1680.a. sai Inglismaal fosforit keemik Robert Boyle . 1743.a. leidis saksa keemik Andreas Marggraf eriti hoolikal fosfori uurimisel tema saamise täiuslikuma meetodi ja avaldas oma andmed avalikult.
Inglise kunstniku Joseph Wrighti poolt maailtud pilt alkeemikust Henning Brandist, kes filosoofilise kivi otsingul sai uue pimedas helenduva aine, mida tänapäeval tuntakse fosfori all. (Pildiallikas: http://elements.vanderkrogt.net/images/phosphorus.jpg )
Tõenäoliselt tunti fosforit alkeemikute poolt juba varemgi. Nimelt Pariisi Rahvusraamatukogus ladinakeelse manuskripti uurimisel selgus, et 12. sajandil sai araabia alkeemik Albid Behil pimedas helenduvat ainet, mis oli saadud uriini, lubja ja liiva kuumutamisel.
Saamine Tööstuslikult toodetakse fosforit (täpsemalt valget fosforit) kuumutades fosforiidi või apatiidi segu liiva ja söega elektriahjudes temperatuuril 1300-1500 °C 4Ca5F(PO4)3 + 21SiO2 + 30C 3P4 + 20CaSiO3 + SiF4 + 30CO 2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 + 10C (1500°C) 6CaSiO3 + 10CO + P4 Valge fosfor eraldub seal auruna, mis kondenseeritakse ja kogutakse sulas olekus sooja vee all. Kaasaegne elektriahi fosfori tootmiseks on 12 meetrise läbimõõduga, võimsusega 60-70 MW ning see annab üle 30 tuhande tonni fosforit aastas. Valge fosfori maailmatoodanguks peetakse ligikaudu 1,5 miljonit tonni aastas.
Koostanud: Janno Puks Tallinna Arte ja Kristiine Gümnaasium
3 Allotroopia Fosforil on üle 10 erineva allotroobi, kuid neist tähtsamad on kolm ­ valge, punane ja must fosfor. MUST FOSFOR on keemiliselt kõige püsivam ja vähemaktiivsem ning ka vähimlevinud. Teda saadakse valge fosfori pikaajalisel kuumutamisel kõrgel rõhul ja temperatuuril. Ta on mustjashall värvusega grafiiti meenutava struktuuriga kristallne aine, pooljuht , tihedus 2,69 g/cm³, hea soojusjuht , kuumutamisel atmosfäärirõhul ta sublimeerub . Keemilistelt omadustelt on sarnane punase fosforiga. (Joonise allikas: http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Black_phosphorus.jpg )
VALGE FOSFOR on kõige tavalisem fosfori allotroop , mis tekib alati fosforiaurude kondenseerumisel. Ta on keemiliselt kõige aktiivsem ja termodünamiliselt kõige ebastabiilsem fosfori allotroop. Valge fosfor on molekulvõrega aine, mille tetraeedri tippudes asuvad fosforiaatomid.
(Joonise allikas: http://www.answers.com/topic/white-phosphrous-molecule-jpg ) Puhtal kujul on ta suure murdumisnäitajaga, värvitu, praktikas aga valge või helekollase vahataolise massiga. Kuiv valge fosfor on alati roheka varjundiga, mis on tingitud helenduse tõttu, mida on märgata eriti hästi pimedas. Valge fosfor on küüslaugu lõhnaga, õhus nõrgalt suitsev (oksüdatsioonil eralduva oksiidisegu tekkega kaasneb kemoluminessents), süsinikdisulfiidis ülihästi lahustuv (880 g P4 100g CS2 kohta 10 °C juures), vees praktiliselt lahustumatu , väga mürgine ja tuleohtlik aine (säilitatakse tavaliselt vees). Kuiv valge fosfor võib süttida juba hõõrdumisel või iseseisvalt,