عنصر الفوسفور و أهميته

عنصر الفوسفور و أهميته

عنصر الفوسفور هو عنصر كيميائي فريد يتمتع بخصائص مدهشة، ويحتل مكانًا مهمًا في العلوم والصناعة. مع التطورات المستمرة في الاستخدامات الحديثة.

الفوسفور عنصر كيميائي رمزه الكيميائي هو P ، عدده الذري 15، مما يعني أن التركيب الذري يشمل 15 بروتونًا و15 إلكترونًا.

الفوسفور هو عنصر لن يجده المرء بحرية تحت أي ظرف من الظروف في بيئتنا. إنه تفاعلي للغاية. يُعرف الفوسفور عادةً باسم ” الفوسفات ” في المعادن.

تاريخ الفوسفور:

تاريخ الفوسفور يعود إلى عام ألف وستمائة وتسعة وستين 1669، حيث اكتشفه تاجرًا وكيميائيًا ألمانيًا يدعى هينيغ براند.
في ذلك الوقت، كان الكيميائيون يبحثون بشكل مكثف عن “حجر الفلاسفة” الذي كان يُعتقد أنه يمكنه تحويل المعادن الأساسية إلى ذهب.

في إطار سعيه لهذا الاكتشاف، قرر براند استخدام البول كجزء من تجاربه، معتقدًا أن البول يحتوي على خصائص سحرية بسبب لونه الذهبي.

بدأت تجربته بجمع كمية كبيرة من البول، حيث جمع حوالي خمسين دلوًا منه. سمح للبول بالوقوف حتى تعفن وتكاثرت فيه الديدان. ثم قام بغلي البول لتحويله إلى عجينة سميكة. بعد ذلك، قام بتسخين العجينة مع الرمل في وعاء مغلق. كانت النتيجة تكوين بخار ساطع لاحظ أنه يتوهج في الظلام. هذا البخار هو ما نعرفه الآن بالفوسفور الأبيض.

براند لم يعرف في البداية ما الذي اكتشفه، لكنه لاحظ أن هذه المادة الجديدة كانت تتوهج بشكل مذهل وتشتعل تلقائيًا عند تعرضها للهواء. أطلق على هذا العنصر الجديد اسم “الفوسفور”، والذي يعني “حامل الضوء” في اللغة اليونانية، بسبب توهجه المدهش في الظلام.

رغم أن براند لم يتمكن من تحقيق هدفه الأصلي في العثور على حجر الفلاسفة، إلا أن اكتشافه للفوسفور كان حدثًا هامًا في تاريخ الكيمياء. الفوسفور أصبح لاحقًا عنصرًا أساسيًا في العديد من التطبيقات الكيميائية والصناعية، ومن هنا بدأت رحلته في أن يصبح عنصرًا لا غنى عنه في حياتنا اليومية.

استخدامات الفوسفور:

يتميز الفوسفور بخصائص فريدة تجعله لا غنى عنه في مجموعة من التطبيقات الصناعية والعلمية.

هناك أربعة أشكال من الفسفور تستخدم عادة هذه الأيام: الأبيض والأسود والأحمر والبنفسجي.
1-تتمثل المهمة الرئيسية للفوسفور في تكوين العظام والأسنان.
2-يمكن أيضًا العثور على الفوسفور في مجموعة متنوعة من المنتجات مثل مسحوق الخبز والأسمدة والألعاب النارية.
3-كما أنها تلعب دورا هاما في إنتاج الصلب.
4-يستخدم الفوسفات أيضًا في إنتاج الخزف الصيني الفاخر والنظارات الخاصة.

5-يستخدم الفوسفور في صناعة أعواد الثقاب الآمنة (الفوسفور الأحمر) .

6-يستخدم الفسفور الأبيض في القنابل المضيئة والأجهزة الحارقة.

7- أكبر استخدام لمركبات الفوسفور هو للأسمدة. يتم تصنيع فوسفات الأمونيوم من خامات الفوسفات. يتم تحويل الخامات أولاً إلى أحماض الفوسفوريك قبل تحويلها إلى فوسفات الأمونيوم.

8-يدخل الفوسفات في مكونات بعض المنظفات، ولكن بدأ التخلص التدريجي منه في بعض البلدان. وذلك لأنها يمكن أن تؤدي إلى ارتفاع مستويات الفوسفات في إمدادات المياه الطبيعية مما يؤدي إلى نمو الطحالب غير المرغوب فيها.

أهمية الفوسفور بيولوجيا:

الفوسفور ضروري لجميع الكائنات الحية. وهو يشكل العمود الفقري للسكر والفوسفات للحمض النووي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA).

وهو مهم لنقل الطاقة في الخلايا كجزء من ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات)، ويوجد في العديد من الجزيئات الأخرى ذات الأهمية البيولوجية.

نحن نتناول حوالي جرام واحد من الفوسفات يوميًا، ونخزن حوالي 750 جرامًا في أجسامنا، حيث أن عظامنا وأسناننا تتكون بشكل أساسي من فوسفات الكالسيوم.

الإفراط في استخدام الفوسفات من الأسمدة والمنظفات يمكن أن يؤدي إلى تلويث الأنهار والبحيرات مما يؤدي إلى نمو الطحالب بسرعة. تحجب الطحالب الضوء مما يؤدي إلى توقف عملية التمثيل الضوئي. وسرعان ما ينفد الأكسجين المذاب في الماء وتموت البحيرة.

الآثار الصحية للفوسفور

الفوسفور له لون أبيض في شكله النقي. الفوسفور الأبيض هو أخطر مصدر للفوسفور معروف لنا. عندما يتواجد الفوسفور الأبيض في الطبيعة، فإنه يمكن أن يشكل خطراً جسيماً على صحتنا. الفوسفور الأبيض سام للغاية، وفي كثير من الحالات، يكون قاتلاً.

يمكن العثور على الفوسفور في البيئة بشكل شائع على شكل فوسفات. يعتبر الفوسفات من المواد الأساسية في جسم الإنسان لأنه جزء من مواد الحمض النووي ويساهم في توصيل الطاقة. يمكن أيضًا العثور على الفوسفات بشكل شائع في النباتات.

لقد أحدث البشر تغييرًا جذريًا في إمدادات الفوسفات الطبيعي عن طريق إضافة السماد الغني بالفوسفات إلى التربة واستخدام المنظفات المحتوية على الفوسفات. كما تمت إضافة الفوسفات إلى عدد من الأطعمة، مثل الجبن والنقانق .

الكثير من الفوسفات يمكن أن يسبب مشاكل لصحتك، مثل تلف الكلى وهشاشة العظام. ومن الممكن أن يكون هناك أيضًا نقص في الفوسفات. القليل جدًا من الفوسفات يمكن أن يسبب مشاكل لصحتك.

 المركبات الرئيسية للفوسفور :

يستخدم الفوسفور بالكامل تقريبًا في شكل مركبات ، عادةً في حالات الأكسدة +3، +5، و-3. و يميل الفوسفور إلى إظهار تفضيل للحالة +5.

1- الفوسفين أو فوسفيد الهيدروجين PH 3: ذات أهمية اقتصادية كبيرة . يتم إنتاج هذا المركب الغازي إما عن طريق عمل قاعدة قوية (أو الماء الساخن) على الفوسفور الأبيض أو عن طريق التحلل المائي للفوسفيد المعدني .

يستخدم الفوسفين بشكل أساسي كمادة أولية في تصنيع مركبات الفسفور العضوية المختلفة، وكعامل منشط للمكونات الإلكترونية الصلبة ، وكمادة تبخير.

2-حمض الأرثوفوسفوريك (H 3 PO 4 ) ، المعروف عادة بحمض الفوسفوريك : وله تطبيقات صناعية متنوعة ، بما في ذلك إنتاج الفوسفات ، والأملاح التي تحتوي على أيون الفوسفات (PO 4 3− ) وفوسفات الهيدروجين . أيون (HPO 4 2− ) أو أيون فوسفات ثنائي الهيدروجين (H 2 PO 4 − ).

وتستخدم هذه الأملاح كعوامل تخمير في الخبز، وكمادة كاشطة في معجون الأسنان، وأحيانا كمضافات للمنظفات . هناك ملح آخر يتم تحضيره بفعل حمض الفوسفوريك على صخور الفوسفات ، وهو فوسفات هيدروجين الكالسيوم، أو سوبر فوسفات، Ca(H2PO4 ) 2 ، وهو أكثر الأسمدة الفوسفاتية استخدامًا .

3- يتم حرق الكثير من الفسفور الأبيض المنتج صناعيًا ليتشكل خامس أكسيد الفوسفور , P 4 O 10 . يُسمى أحيانًا أنهيدريد الفوسفوريك، أو خامس أكسيد ثنائي الفوسفور، ويمكن الحصول على هذا المركب على شكل مسحوق أبيض ناعم أو مادة صلبة بلورية عديمة اللون . ويستخدم على نطاق واسع في التحليل الكيميائي كعامل تجفيف وفي التخليق العضوي كعامل تكثيف

في الختام، يعد الفسفور عنصرًا أساسيًا للحياة والتطور، واستخداماته الحديثة تفتح آفاقًا جديدة للتقدم في مجالات مختلفة.

المراجع:

1- موقع https://byjus.com/chemistry/phosphorus/ أطلعت عليه بتاريخ 11/4/2024.

2- موقع https://www.rsc.org/periodic-table/element/15/phosphorus أطلعت عليه بتاريخ 11/4/2024.

3- موقع https://www.britannica.com/science/phosphorus-chemical-element أطلعت عليه بتاريخ 11/4/2024.

3- موقع  https://scienceinfo.com/phosphorus-p-element/أطلعت عليه بتاريخ 11/4/2024.