Fosfor po raz pierwszy został wyizolowany (jako biały fosfor) w 1669. Nazwa pochodzi od zjawiska emisji słabego światła po wystawieniu na działanie tlenu. Pokrewny terminfosforescencja, oznaczający świecenie różnych substancji po wcześniejszym wystawieniu na działanie światła, pochodzi od nazwy fosforu. Jednak zjawisko świecenia fosforu jest nazywanechemiluminescencją, gdyż jest wynikiem reakcji utleniania[9].
W wodzie jest prawie nierozpuszczalny, słabo rozpuszcza się wetanolu ichloroformie, dobrze wdwusiarczku węgla[10], z którego wydziela się po odparowaniu w postaci kryształów układu regularnego o połysku diamentowym.
Przy zwykłym ciśnieniu fosfor biały topi się w 44 °C, a wrze w 277 °C, przechodząc w pary o składzieP 4. Ponieważ bardzo łatwo ulegasamozapłonowi, przechowuje się go pod wodą. Jest trudny do ugaszenia, ponieważ w wysokichtemperaturach reaguje zwodą, która go dodatkowo rozprasza.
Ma tendencję do przechodzenia w inne, bardziej trwałe odmiany, do których należy fosfor czerwony.Cząsteczka fosforu białego składa się z 4atomów. W temperaturze pokojowej ulega powolnemu utlenianiu, emitując światło (chemiluminescencja)[11].
Reaguje z wrzącym roztworem wodorotlenku barowego:
Jest bardzo łatwopalny. Z tego powodu dawniej służył do produkcjizapałek. Były niebezpieczne, ponieważ zapalały się po potarciu o każdą szorstką powierzchnię, a ponadto były trujące. Obecnie jedynie szorstka powierzchnia pudełek, służących do pocierania zapałek, zawiera nieco czerwonego fosforu, zmieszanego z tłuczonym szkłem idwutlenkiem manganu. Wskutek ogrzania, wywołanego potarciem zapałki, fosfor się zapala i płomień przenosi się na główkę.
Jest silnie trujący; dla człowieka o wadze 60 kg śmiertelna dawka wynosi 100 mg.
Fosfor biały stosowany jest jakobroń zapalająca i trutka na szczury.
Inaczej zwany fosforembezpostaciowym. Otrzymuje się go przez prażenie fosforu białego w atmosferzeazotu i temperaturze 250 °C z użyciemjodu jakokatalizatora.
Jest nietoksyczny, mniej reaktywny odfosforu białego. Zapala się powyżej 400 °C, jego ugaszenie jest bardzo trudne, ponieważpali się nawet przy ograniczonym dostępietlenu.
Używany jako jeden ze składnikówdraski na pudełkachzapałek.
Powstaje w wyniku ogrzewania fosforu czerwonego w próżni w temperaturze ok. 550 °C. Inną metodą otrzymywania jestkrystalizacja z roztworu fosforu białego w stopionymołowiu[13]. Nierozpuszczalny w żadnej substancji. Mało aktywny chemicznie.
Najtrwalsza odmiana fosforu. Otrzymywany przez ogrzewanie fosforu białego bez dostępu tlenu w temp. 220 °C i pod ciśnieniem 12 tys.atm. Ma barwę szarą, połysk metaliczny, przewodzi prąd elektryczny.
Objawy niedoboru fosforu w postaci fioletowych przebarwień na młodych roślinachkukurydzy
Fosfor jestmakroelementem niezbędnym do funkcjonowania komórek. Wchodzi w składkości,kwasów nukleinowych oraz wielu związków przekazujących energię na poziomie molekularnym, takich jakATP.
Rośliny pobierają fosfor przede wszystkim w postaci rozpuszczonych w wodzie jonów fosforanowych, zwłaszczaH 2PO− 4 w środowisku kwaśnym iHPO2− 4 w środowisku zasadowym, ponieważ zaś warunki wryzosferze zwykle są kwaśne, przeważa pierwsza postać[14]. Zakorzenione rośliny wodne pobierają fosfor bądź z wody, bądź z osadu[15]. Pobieranie fosforu przez rośliny jest zmienne w czasie, w najmłodszych fazach pobierają go mało, po czym następuje wzrost z maksimum jeszcze przed osiągnięciem maksymalnej biomasy, a następnie wyhamowanie. U zbóż ma ono miejsce od 3. do 5.fazy BBCH (między strzelaniem w źdźbło a kłoszeniem). W pierwszych tygodniach wzrostu następuje okres krytyczny, podczas którego roślina wymaga określonej ilości fosforu, którego niedoboru nie da się zrekompensować późniejszym nawożeniem[14].
Informacje dotyczące tzw. luksusowej konsumpcji, czyli pobierania przez rośliny fosforu w ilościach większych niż wymagane, są sprzeczne. Dane głównie oparte na obserwacji roślin uprawnych wskazują, że zjawisko to w zasadzie nie zachodzi, choć rośliny żyjące na glebach żyznych mogą zawierać w tkankach więcej fosforu niż rośliny siedlisk ubogich[14]. Z kolei rośliny mokradłowe pobierają fosfor w sposób luksusowy, czemu sprzyjają mechanizmy magazynowania go w postacizwiązków fosfoorganicznych[16]. U tych gatunków, które nie potrafią aktywnie wydalać nadmiaru fosforu, może dochodzić do zatrucia. Związki fosforu są przemieszczane między organami roślin w zależności od zapotrzebowania. W tkankach roślinnych występuje zarówno w postaci nieorganicznej (głównie jakofosforany, mniej jakopirofosforany), jak i organicznej. Organiczne związki fosforu to m.in. kwasy zawierające grupy karboksylowe i fosforanowe czy estry.Kwas 3-fosfoglicerynowy ialdehyd 3-fosfoglicerynowy są estrami biorącymi udział w oddychaniu i fotosyntezie.Fosfolipidy, w tymlecytyny, budują błony komórkowe, afityna ma charaktersubstancji zapasowej, magazynującej fosfor. Substancje te z kolei przyswajane z pokarmem przez zwierzęta pełnią w ich organizmach dodatkowe funkcje. Grupa fosforanowa wchodzi także w skład nukleotydów biorących udział w energetyce komórki (np.ATP), komunikacji komórek (np.cAMP) oraz w przechowywaniu informacji genetycznej i syntezie białek (DNA iRNA)[14].
Fosfor obok azotu i potasu jest jednym z trzech głównych makroelementów potrzebnych do życia roślin (poza tzw.organogenami, czyli węglem, wodorem i tlenem). Niedobór fosforu dostępnego dla roślin powoduje u nich różnego rodzaju objawy niedożywienia – spowolnienie wzrostu, rachityczność, mniejszą ilość syntetyzowanych substancji (np. witamin). Dlatego stosuje sięnawozy fosforowe inawozy NPK. Jednocześnie silne nawożenie związkami azotu bez suplementacji fosforowej może zmniejszać przyswajalność glebowego fosforu[14]. W przypadku roślin wieloletnich nawożenie na glebach ubogich powoduje przez kilka pierwszych lat zwiększony pobór i koncentrację w tkankach, po czym następuje wysycenie[17].
Fosfor jest jednym z głównych makroelementów w organizmach, ale w wodach jest mikroelementem[18]. Ponieważ zawartość fosforu w siedlisku jest stosunkowo mała (wielokrotnie niższa niż w roślinach), często jest ona czynnikiem limitującym wzrost roślin i innych organizmów samożywnych w danym środowisku, zgodnie zprawem minimum Liebiga. Dotyczy to zwłaszcza wód słodkich. Dopływ związków fosforu i innych biogenów do wód powoduje icheutrofizację. Zwiększenie ilości fosforu w jeziorach skutkuje zwiększonąprodukcją pierwotną, jak również przebudową składu gatunkowego zespołówglonów imakrofitów (często zwiększeniem udziałusinic). Ponieważ fosfor jest wchłaniany przez organizmy, jego zawartość w wodzie może nadal być stosunkowo niska. W środowiskach lądowych w pewnych warunkach fosfor również może być czynnikiem limitującym produkcję pierwotną[19]. Powolna eutrofizacja jest procesem naturalnym, ale jest przyspieszana przez zanieczyszczenia antropogeniczne, głównie ścieki komunalne z detergentami zawierającymi fosforany i spływy z nawożonych pól[20].
Tlenki fosforu używane są jakoreduktory (P 4O 6) lub środki suszące (P 4O 10).Kwas fosforowy (H 3PO 4) jest dodatkiem do napojów gazowanych typucola. Związki tego pierwiastka wykorzystywane są również w przemyśle chemicznym jako katalizatory.Fosforan sodu stosuje się do proszków do prania. Coraz powszechniejsze używanie detergentów powoduje zwiększanie stężenia związków fosforu w wodach rzek i jezior, prowadząc do eutrofizacji. Fosfor jest również składnikiemlutu twardego (np. L-CuP6) stosowanego do lutowania rur miedzianych w instalacjach wodnych, gazowych lubfreonowych.
Z izotopów nietrwałych najczęściej stosowany jest fosfor-32 – w rolnictwie, biologii i medycynie. Odkłada się w kościach (skażenie dopuszczalne 220 kBq)[21].
Postać związków fosforu w wodach zależy od jej odczynu. W wodach o pH < 6 przeważają jonyH 2PO− 4, a w wodach o pH > 7HPO2− 4. JonyPO3− 4 występują w małych ilościach jedynie w wodach zasadowych (pH > 8,5), a kwasH 3PO 4 w wodach kwaśnych (pH < 6)[18].
Zawartość fosforu w wodach gruntowych wynosi od 24,10 μg/l w strefie tropikalnej do 80,00 μg/l na obszarach górskich (średnio w strefieługowania skał 61,00 μg/l). Fosfor w wodach podziemnych pochodzi głównie zwietrzenia apatytów, a także z zanieczyszczeń kopalnianych. Niewielka ruchliwość związków fosforu sprawia, że w wodach podziemnych mało jest fosforu pochodzącego z zanieczyszczeń komunalnych, w przeciwieństwie do wód powierzchniowych[18]. W glebie fosfor w większości występuje nie w formie rozpuszczonej, lecz stałej. W warunkach środkowoeuropejskich wśród gleb najbogatsze w fosfor sączarnoziemy, a najuboższebielice i piaski. Fosfor w glebach silnie kwaśnych (pH < 5,5) występuje głównie w postacifosforanów żelaza,glinu i manganu, a w pozostałych –fosforanów wapnia i magnezu (hydroksyapatyt,fluoroapatyt). Od kilku do ¾ fosforu glebowego jest w związkach organicznych (głównie fityna i fityniany) pochodzący z rozkładu szczątków organizmów[14].
Fosfor został odkryty przez niemieckiego alchemikaHenniga Branda wHamburgu w 1669 roku. Odparowywał onmocz zwierzęcy, a pozostałość prażył z piaskiem bez dostępu powietrza. W wyniku na wewnętrznych ściankach retorty osadzała się biała, woskowata substancja, jarząca się niebieskozielonym światłem (fosfor biały)[22]. W pierwszej komercyjnej metodzie otrzymywania fosforu (koniecznego do produkcjizapałek) substancją wyjściową byłykości zwierzęce[23], co znalazło odbicie w proponowanej polskiej nazwie fosforukoścień[24].
Znane są też liczne analogi powyższych kwasów, w których jeden lub więcej atomów tlenu zostało zastąpionych przez atomy innychtlenowców (S,Se,Te),azotu lubboru[potrzebny przypis], np.:
kwas tiofosfonowyH 3PO 2S
kwas selenofosforowyH 3PO 3Se
kwas tellurofosforowyH 3PO 3Te
kwas amidofosforowyH 3PO 3NH 2
kwas boranofosforowyH 3PO 3BH 3
Ponadto otrzymano szereg mieszanych polikwasów zawierających jakoatomy centralne fosfor imetale przejściowe, np. kwasy molibdenowanadofosforoweH 4[PMo 11VO 40]·34H 2O,H 5[PMo 10V 2O 40]·32H 2O iH 6[PMo 9V 3O 40]·34H 2O występujące w postaci pomarańczowych kryształów[25].
W kwasach fosforu zawierających wiązanieP−H (np. w kwasie fosfonowym) atomy wodoru mogą zostać zastąpione resztamiorganicznymi, tworząc liczną grupę kwasów alkilo- i arylofosfonowych i fosfinowych oraz ich analogów zawierających inneheteroatomy[26], np.kwas dodecylofosfonowy.
↑ Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang.abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi 30,973761998 ± 0,000000005. Zob.Prohaska i in. 2021 ↓, s. 584.
↑Norman N.N.N.GreenwoodNorman N.N.N.,AlanA.EarnshawAlanA.,Chemistry of the Elements, wyd. 2, Oxford–Boston: Butterworth-Heinemann, 1997, s. 483, 511,ISBN 0-7506-3365-4(ang.).
↑Michael M.M.M.RauhutMichael M.M.M.,Chemiluminescence, [w:]Kirk i inni,Kirk-Othmer Concise encyclopedia of chemical technology., Nowy Jork: Wiley, 1985,ISBN 0-471-86977-5,OCLC11371221 [dostęp 2018-11-19]. Brak numerów stron w książce
↑abcdefTadeusz Lityński, Halina Jurkowska: Żyzność gleby i odżywianie się roślin. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1982, s. 169–191.ISBN 83-01-02887-4.
↑Józef Szmeja: Przewodnik do badań roślinności wodnej. Gdańsk: Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, 2006.ISBN 83-7326-366-7. Brak numerów stron w książce
↑Jan Květ, Derek Francis Keeney, Dagmar Dykyjová, E.J.P. Marshall, J.P. Ondok: Primary production in wetlands. W: The production ecology of wetlands: The IBP synthesis. Derek Francis Westlake, Jan Květ, Andrzej Szczepański (red.). Cambridge: Cambridge University Press, 1998, s. 107.ISBN 978-0-521-22822-0.
↑G.R.G.R.ShaverG.R.G.R.,F. StuartF.S.ChapinF. StuartF.S.,Long-term responses to factorial, NPK fertilizer treatment by Alaskan wet and moist tundra sedge species, „Ecography”, 18 (3), 1995, s. 259–275,DOI: 10.1111/j.1600-0587.1995.tb00129.x(ang.).
↑abcAleksandra Macioszczyk: Hydrogeochemia. Warszawa: Wydawnictwa Geologiczne, 1987, s. 97–99, 184–185, 237–240.ISBN 83-220-0298-X.
↑Metabolizm biocenozy I: Produkcja pierwotna. W: Charles J. Krebs: Ekologia. Eksperymentalna analiza rozmieszczeń i liczebności. Warszawa: PWN, 1997, s. 550–574.ISBN 83-01-12041-X.
↑abRyszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982.ISBN 83-11-06723-6. (pol.). Brak numerów stron w książce
↑Ignacy Eichstaedt: Księga pierwiastków. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1973, s. 161.OCLC839118859.
↑Threlfall, R.E., (1951).100 years of Phosphorus Making: 1851 – 1951. Oldbury: Albright and Wilson Ltd(ang.).
↑George A.G.A.TsigdinosGeorge A.G.A.,Calvin J.C.J.HalladaCalvin J.C.J.,Molybdovanadophosphoric acids and their salts. I. Investigation of methods of preparation and characterization, „Inorganic Chemistry”, 7 (3), 1968, s. 437–441,DOI: 10.1021/ic50061a009(ang.).
