fósforo blanco

El fósforo blanco , fósforo amarillo o simplemente tetrafósforo (P₄ ₎ es un alótropo del fósforo . Es un sólido ceroso translúcido que se amarillea rápidamente con la luz (debido a su conversión fotoquímica en fósforo rojo ) ^{[ 2 ].} Por esta razón, el fósforo blanco impuro se denomina fósforo amarillo. El fósforo blanco fue el primer alótropo del fósforo descubierto, aislado por primera vez en 1669 por Henning Brand ^{[ 3 ]} .

En una atmósfera que contiene oxígeno, exhibirá un tenue brillo verde en ausencia de luz. El fósforo blanco también es altamente inflamable y pirofórico (se autoenciende a temperatura y presión estándar) al contacto con el aire. Es tóxico , causando daño hepático grave por ingestión y mandíbula fosfórica por ingestión o inhalación crónica. _La combustión de esta forma tiene un olor característico a ajo, y las muestras comúnmente se recubren con " pentóxido de difósforo " blanco , que consiste en tetraedros _de P₄O₁₀ con oxígeno insertado entre los átomos de fósforo y en sus vértices. El fósforo blanco es solo ligeramente soluble en agua y puede almacenarse bajo el agua. _El P₄ es soluble en benceno , aceites , disulfuro de carbono y dicloruro de disulfuro .

El fósforo blanco existe como moléculas de cuatro átomos de fósforo en una estructura tetraédrica, donde cada átomo de fósforo forma tres enlaces simples fósforo-fósforo , para un total de seis enlaces PP por tetraedro. La disposición tetraédrica produce tensión e inestabilidad en el anillo. ^{[ 4 ]} El fósforo blanco puede adoptar uno de dos alótropos cristalinos que se intercambian reversiblemente por encima de 195,2 K (−78,0 °C; −108,3 °F) . El estado estándar del elemento es la forma α cúbica centrada en el cuerpo , que es metaestable en condiciones estándar . ^{[ 4 ]} Se cree que la forma β tiene una estructura cristalina hexagonal . ^{[ 5 ]}   

El fósforo blanco fundido y gaseoso también está compuesto por estos tetraedros hasta los 800 °C (1500 °F; 1100 K), cuando comienzan a descomponerse en P.   ₂ moléculas. ^{[ 6 ]} ElP_{La molécula 4} en fase gaseosa tiene una longitud de enlace PP der_g= 2,1994(3) Å como se determinó pordifracción de electrones de gas. ^{[ 7 ]} La forma β del fósforo blanco contiene tresP₄ moléculas, es decir, 18 longitudes de enlace PP diferentes , entre 2,1768(5) y 2,1920(5) Å. La longitud de enlace PP promedio es 2,183(5) Å. ^{[ 6 ]}

Aunque el fósforo blanco no es el alótropo más estable del fósforo (véase fósforo negro ), se sigue utilizando como estado de referencia para el fósforo sólido y se define con una entalpía estándar de formación de cero. Esto se debe a que es mucho más fácil de manipular y purificar para la obtención de datos termodinámicos de referencia.

En medios básicos , el fósforo blanco se desproporciona espontáneamente en fosfina y diversas sales de oxoácidos de fósforo . ^{[ 8 ]}

Muchas reacciones del fósforo blanco implican la inserción en los enlaces PP, como las reacciones con oxígeno, azufre, tribromuro de fósforo y el ion NO ⁺ .

Se inflama espontáneamente en el aire a unos 50 °C (122 °F) , y a temperaturas mucho más bajas si está finamente dividido (debido a la _disminución del punto de fusión ). El fósforo reacciona con el oxígeno, formando generalmente _dos óxidos según la cantidad de oxígeno disponible: _{P₄O₆ (} trióxido de _{fósforo )} cuando reacciona con un suministro limitado de oxígeno, y P₄O₁₀ cuando reacciona con exceso de oxígeno. En raras ocasiones, _{también se forman} P₄O₇ , P₄O₈ y P₄O₉ , pero en pequeñas cantidades. Esta combustión produce óxido de fósforo( V ₎ .  

P ₄ + 5 O ₂ → P ₄ O ₁₀

El alótropo blanco se puede producir mediante varios métodos. En el proceso industrial, la roca fosfática se calienta en un horno eléctrico o de combustible en presencia de carbono y sílice . ^{[ 9 ]} El fósforo elemental se libera entonces en forma de vapor y se puede recoger bajo ácido fosfórico . Se muestra una ecuación idealizada para esta reacción carbotérmica para el fosfato de calcio (aunque la roca fosfática contiene cantidades sustanciales de fluoroapatita , que también formaría tetrafluoruro de silicio ):

2 Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ + 6 SiO ₂ + 10 C → 6 CaSiO ₃ + 10 CO + P ₄

De esta forma, se estima que en 1988 se produjeron 750.000 toneladas. ^{[ 10 ]}

La mayor parte del fósforo blanco (el 83% en 1988) se utiliza como precursor del ácido fosfórico, del cual la mitad se emplea en alimentos o productos médicos donde la pureza es fundamental. La otra mitad se utiliza para la fabricación de detergentes.Gran parte del 17% restante se utiliza principalmente para la producción de compuestos clorados tricloruro de fósforo , oxicloruro de fósforo y pentacloruro de fósforo : ^{[ 11 ]}

P ₄ + 10Cl ₂ → 4PCl ₅

Otros productos derivados del fósforo blanco incluyen el pentasulfuro de fósforo y varios fosfuros metálicos. ^{[ 10 ]}

El fósforo blanco también se utiliza para fabricar glifosato , el ingrediente activo del herbicida Roundup y de las municiones. En Estados Unidos, Bayer es el único productor de fósforo elemental. ^{[ 12 ]}

Aunque el fósforo blanco forma el tetraedro , el sólido platónico más simple posible , no se conocen otros cúmulos poliédricos de fósforo. ^{[ 13 ]} El fósforo blanco se convierte en el alótropo rojo termodinámicamente más estable, pero ese alótropo no está compuesto de poliedros aislados.

Es improbable que se forme un clúster de tipo cubano , en particular, ^{[ 13 ]} y el aproximamiento más cercano es el compuesto de medio fósforo P ₄ (CH) ₄ , producido a partir de fosfaalquinos . ^{[ 14 ]} Otros clústeres son termodinámicamente más favorables, y algunos se han formado parcialmente como componentes de compuestos polielementales más grandes. ^{[ 13 ]}

El fósforo blanco es altamente tóxico, con una dosis letal de 50-100 mg (1 mg/kg de peso corporal). Se desconoce su mecanismo de acción, pero se cree que implica sus propiedades reductoras, posiblemente formando compuestos reductores intermedios como hipofosfito, fosfito y fosfina. Daña el hígado, los riñones y otros órganos antes de ser metabolizado finalmente a fosfato no tóxico. La exposición crónica a bajos niveles provoca pérdida de dientes y fosfosis mandibular , que parece estar causada por la formación de aminobisfosfonatos . ^{[ 10 ] [ 15 ] [ 16 ]}

El fósforo blanco se utiliza como arma debido a su naturaleza pirofórica . Por las mismas razones, es peligroso manipularlo. Se toman medidas para proteger las muestras del aire, ya que reacciona con el oxígeno a temperatura ambiente, e incluso en muestras pequeñas esto puede provocar autocalentamiento y eventual combustión. Existen informes anecdóticos de problemas para quienes recogen objetos en la playa sin conocer su verdadera naturaleza. ^{[ 17 ] [ 18 ]}