Fosforo

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FOSFORO, ARSENICO Y ANTIMONIO Presencia del fósforo en la naturaleza El fósforo, de símbolo atómico P, es un elemento abundante en la naturaleza. Los principales minerales que lo contienen son los apatitos: éstos tienen una composición intermedia entre el Ca4(PO4)2X2 y el Ca5(PO4)3X, donde X= F, Cl, OH, 1/2CO3 [fluoro, cloro, hidroxo, carbonatoapatitos). El fósforo es un componente esencial delos huesos y dientes de los animales. Los huesos están formados en su mayoría por fosfato de calcio Ca3(PO4)2. As y Sb aparecen más dispersos, acompañan a otros sulfuros (piritas de arsénico: FeAsS, Sb2S3, Bi2S3 etc). El As es un elemento perturbador en la metalurgia del cobre y del plomo ya que su sulfuro, As2S3, se presenta asociado al CuS y PbS. Su separación durante las operaciones minerasgenera altas concentraciones de As (Problema en P.N. Doñana, mayo 1998) Abundancia relativa en la corteza (en gr/tn)

P 1180

As 5

Sb 1

Bi 0.2

Obtención del fósforo El fósforo lo obtuvo por primera vez Henning Brandt en 1669. El método de obtención partía de ingentes cantidades de orines dejados descomponer durante largo tiempo. Después se destilaban, condensándose los vapores en agua. Seobtenía así obteniéndose un producto blando que en la oscuridad irradiaba luz. Este extraño fenómeno causó la lógica sensación allí donde se mostraba. Fue, por tanto, el primer elemento aislado a partir de un material biológico. En 1833 la sociedad occidental descubrió lo fácil que era producir una llama utilizando cerillas de fósforo blanco. Sin embargo cientos de mujeres que trabajaban en lasfábricas de cerillas murieron debido a la extrema toxicidad del P blanco. Su nombre deriva de las palabras griegas phos (luz) y phorus (portador); el fósforo es el portador de luz. Actualmente se obtiene, en una escala de millones de toneladas/año, por reducción del fosfato con carbón de coque, en presencia de sílice (SiO2): 2 Ca3(PO4)2 + 6 SiO2 + 10 C (1500ºC) P4 + 6 CaSiO3 + 10 CO

La reacciónpuede considerarse como una reacción ácido-base, seguida de una reacción redox. Acido-base: 2 Ca3(PO4)2 + SiO2 Reducción: P4O10 + 10 C P4 + 10 CO P4O10 + 6 CaSiO3

El CaSiO3 separa como escoria. En las condiciones de reacción, el fósforo se volatiliza (mezcla P4 y P2) y se condensa bajo agua como P4. El proceso consume una cantidad ingente de electricidad. Equilibrio P4 (800 ºC) P2

La mayorparte del fósforo obtenido se destina a la obtención de ácido fosfórico. Los restantes elementos se obtienen por reducción con H2 o C de los óxidos correspondientes.

Diferencias entre el fósforo y el nitrógeno En este grupo, el del Nitrógeno, coexisten dos elementos no metálicos muy diferentes: el reactivo fósforo P4 frente al inerte N2. La diferencia de reactividad está relacionada con las muydiferentes energías de enlace. Energías de enlace (kJmol-1)

N≡N : 942 N=N : 418 N-N : 158

P≡P : 481 P=P : 310 P-P : 200

La energía de enlace triple N≡N es aproximadamente 6 veces mayor que la del enlace sencillo, mientras que para el fósforo apenas si llega a ser 2.5 veces superior. Esta diferencia es relevante en relación con el número y tipo de compuestos con enlaces P-P que se forman.Por ello, la catenación vuelve a ser más importante para el elemento del tercer período, P, que para el del segundo, N, al igual que ocurría en el grupo 16. Mientras el N no presenta ningún alótropo, el P presenta varios N Forma enlaces pπ-pπ fuertes No expande su octeto Enlace pπ-dπ es raro P No forma enlaces pπ-pπ Si que expande su octeto Forma frecuentemente enlaces pπ-dπ débiles o moderado Alotropía en el fósforo El fósforo, al igual que ocurre con el S, se presenta en varias formas alotrópicas. Sus propiedades (aspecto e incluso reactividad) varían sustancialmente de unas a otras. Todas ellas contienen enlaces sencillos P–P. a: fusión + sublimación a vacío b: calentamiento >250Oc c: calentamiento 220oC bajo P d: evolución espontánea e: 25ºC P elevadas Fósforo blanco El fósforo...
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