Fosforo

El P es un elemento abundante en la naturaleza (ocupa el lugar 11 entre los más abundantes en la corteza terrestre). Los principales minerales que lo contienen son minerales fosfatados, denominados apatitos: éstos tienen una composición intermedia entre el Ca4(PO4)2X2 y el Ca5(PO4)3X, donde X= F, Cl, OH, ½ CO3 (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). Es uno de los elementos esenciales para la vida junto con el C, H, O, N y S.
Mientras el nitrógeno no presenta ningún alótropo, para el fósforo se conocen dos formas alotrópicasestables (ver sección 16.2.1)
El fósforo blanco, P4, se obtiene industrialmente mediante la reducción electro-térmica (T = 1500 ºC) de la fluorapatita con carbón, en presencia de óxido de sílice. La transformación neta que tiene lugar es
2 Ca3(PO4)2(s) + 6 SiO2(s) + 10 C(s) → P4(g) + 6 CaSiO3(l) + 10 CO(g)
La reacción puede considerarse como una reacción ácido-base, seguida de una reacciónredox:
Acido-base: 2 Ca3(PO4)2 + SiO2 → P4O10 + 6 CaSiO3
Reducción: P4O10 + 10 C → P4 + 10 CO
El P4(g) se condensa, se recoge y se almacena bajo agua en forma de un sólido blanco, con aspecto de cera y fosforescente (brilla en la oscuridad) El CaSiO3 separa como escoria. El proceso consume una cantidad ingente de electricidad.
Óxidos y oxoácidos del fósforo
Entre los compuestos más importantes delfósforo están los óxidos y los oxoácidos que tienen fósforo en estado de oxidación +3 y +5. Las fórmulas más simples que podemos escribir para los óxidos son P2O3 y P2O5, respectivamente. Los nombres que les corresponden son “trióxido de fósforo” y “pentóxido de fósforo”, Sin embargo, P2O3 y P2O5 son sólo fórmulas empíricas. Las fórmulas verdaderas de los óxidos son el doble de las escritas, esdecir, P4O6 y P4O10.
El P4O10 se forma cuando el P4 blanco reacciona con una cantidad de oxígeno, limitada:
P4(s) + 3O2(g) → P4O6(s)
Este óxido posee átomos de P (en estado de oxidación +3) con geometría tetraédrica, con un átomo de oxígeno de puente entre cada dos átomos de P.

El P4O6 reacciona con agua para formar ácido fosforoso:
P4O6(l) + 6 H2O(l) → 4 H3PO3(ac)
La fórmula del H3PO3 esengañosa porque el ácido sólo tiene dos átomos de hidrógeno ácidos; el tercero está unido al átomo central de P y no se disocia. El ácido fosforoso es un ácido débil en agua pero reacciona completamente en exceso de una base fuerte. Las sales del ácido fosforoso contienen al anión bifosfito, HPO32-.

El P4O10, conocido comúnmente como el pentóxido de fósforo, se forma cuando se quema P4 con unexceso de oxígeno:
P4(s) + 5O2(g) → P4O10(s)
En esta estructura se conserva la unidad tetraédrica de átomos de fósforo en la que además de los átomos de O puentes hay un átomo de oxógeno adicional por cada átomo de P del vértice. Esto significa que hay 10 átomos de O por cada tetraedro P4. Este óxido es un agente desecante muy poderoso y en una reacción exotérmica y vigorosa con el agua, formaácido fosfórico (H3PO4), uno de los 10 compuestos más importantes en las manufacturas químicas.
P4O10(l) + 6 H2O(l) → 4 H3PO4(ac)
La presencia de muchos enlaces con H hacen que sea una sustancia muy pura y 75 veces más viscosa que el agua. El H3PO es un ácido triprótico débil; en agua pierde un protón pero en exceso de una base fuerte se disocia, completamente en tres paso, para formar los tresoxoaniones fosfatos (H2PO4-, HPO42- y PO43-).

Si se combinan P4O10 y H2O en relación molar 1:6 según la reacción anterior el producto líquido debería ser H3PO4 puro (al 100%). Sin embargo, un análisis del líquido indica que sólo tiene aproximadamente el 87,3% de H3PO4. El fósforo que falta está en el líquido pero como H4P2O7, un compuesto llamado ácido difosfórico o pirofosfórico. Se forma...