فسفر چیست و کاربرد آن در صنایع

فسفر با نماد شیمیایی P و عدد اتمی ۱۵ در گروه پانزدهم جدول تناوبی قرار گرفته است و یکی از اعضای نافلز چند ظرفیتی گروه نیتروژن می‌باشد. این عنصر به چندین حالت‌ ساختاری متفاوت در طبیعت پیدا می‌شود و از عناصر حیاتی برای زندگی ارگانیسم‌های طبیعی بشمار می‌رود.

فسفر ۱ درصد کل وزن بدن را تشکیل می‌دهد و به همراه کلسیم دو ماده معدنی مهم در بدن انسان هستند که با کمک یکدیگر دندان‌ها و استخوان‌ها را می‌سازند. این عنصر کاربردهای زیادی در پزشکی، کشاورزی، تولید استیل و صنایع مختلف دیگری دارد.

فسفر چیست؟

فسفر در طبیعت به صورت تنها و بدون ترکیب با عناصر دیگر وجود ندارد. این عنصر بیشتر در صخره‌ها و کانی‌های فسفاتی و همچنین در تمام سلول‌های زنده پیدا می‌شود.فسفر یک ماده جامد با حالتی مومی شکل و سفید رنگ است که بوع نامطبوعی نیز دارد. این عنصر بسیار واکنش پذیر بوده و هنگام ترکیب با اکسیژن از خود نور کمی ساتع می‌کند. همچنین فسفر خالص به سرعت در هوا میسوزد و تبدیل به پنتا اکسید فسفر می‌شود. این نافلز در آب قابل حل نبوده اما در ترکیب کربن دی سولفید حل می‌شود.

از شکل‌های فسفر می‌توان به فسفر سفید، قرمز، فسفر بنفش و فسفر سیاه اشاره نمود. اگر چه رنگ‌های آن‌ها تا حد زیادی به نظر می‌رسد تفاوت کمی با هم داشته باشد.

فسفر سفید: یکی از شکل‌های فسفر است که به‌طور صنعتی تولید می‌شود که در تاریکی می‌تابد؛ و بی‌اختیار شعله‌ور می‌شود در زمانی که در معرض هوا گیرد و سم مهلکی است.
فسفر قرمز: می‌تواند به خاطر تغییرات اندک در ساختار شیمیایی اش از رنگ نارنجی تا ارغوانی تغییر داشته باشد. سمی و آتش‌گیر نیست و همچنین در کربن دی سولفید حل نمی‌شود. واکنش پذیری آن از از فسفر سفید کم‌تر است. ساختار بلوری آن نیز به درستی آشکار نیست. فسفر سرخ در تهیه فسفریک اسید و ترکیب‌های فسفر، نیمه رساناها، کبریت بی خطر (برای تهیه این کبریت ها،فسفر قرمز را با سنباده ترکیب می کنند)، کود شیمیایی، برنز فسفردار، در صنایع و در لوازم آتش بازی کاربرد دارد.
فسفر سیاه: که در زیر فشار بالا ساخته می‌شود شبیه به گرافیت بوده و مانند گرافیت توانایی هدایت الکتریکی را دارد.

فسفات‌ها

فسفات تأثیرات زیادی بر روی ارگانیسم‌ها دارند. این تأثیرات عمدتاً نتیجهٔ بیرون دان مقادیر زیادی از فسفات به محیط زیست به خاطر استخراج معدن و زراعت است. در حین تصفیهٔ آب فسفات‌ها اغلب به‌طور کامل از آب جدا نمی‌شوند تا اینکه آن‌ها می‌توانند در یک مسافت طولانی منتشر شوند و در آب‌های سطحی یافت شوند. به خاطر اضافه شدن دائمی فسفات بوسیلهٔ انسان و افزایش بیش از حد تجمع طبیعی، چرخهٔ فسفری شدیداً منقطع گردیده‌است.

افزایش تجمع فسفر در آب‌های سطحی رشد ارگانیسم‌های وابسته به فسفر مانند خزهٔ دریایی و عدس آبی (duckweed)را بالا می‌برد. این ارگانیسم‌ها مقدار زیادی از اکسیژن را استفاده می‌کنند و از وارد شدن نور خورشید به داخل آب جلوگیری می‌کنند. این موجب می‌شود که آب برای دیگر ارگانیسم‌ها ناعادلانه غیرقابل زندگی شود که این پدیده eutrophication. (انباشتگی خوراکه اب) نامیده می‌شود.

نقش فسفر در بدن انسان

حدود ۸۵ درصد فسفر بدن در استخوان‌ها و دندان‌ها و بقیه فسفر در سلول‌ها و بافت‌های دیگر وجود دارد. فسفر در کلیه‌ها از نظیر تصفیه مهم است. همچنین به تعادل اسید-باز درخون کمک می‌کند. فسفر جریان انرژی در بدن را تنظیم کرده باعث کاهش درد عضلانی، بعد از یک کار سخت، می‌شود. بدن شما برای رشد، نگهداری و ترمیم همه بافت‌ها و یاخته‌های بدن و همچنین برای جذب سایر ویتامین‌ها و مواد معدنی از جمله ویتامین دی، کلسیم، ید، منیزیوم و روی نیاز به فسفر دارد.

گفتنی است گوشت قرمز، مرغ و بوقلمون حاوی مقادیر چشمگیری فسفر هستند. منابع دیگر شامل شیرخشک و محصولات شیر، پنیر سفت، ماهی کنسرو شده، آجیل، تخم مرغ و نوشابه‌های سبک است.

کاربرد فسفر در پزشکی

در حالت عادی به مصرف مکمل‌های فسفر نیاز نیت زیرا غذاهای مورد مصرف ما دارای مقادیر کافی فسفر می‌باشند، اما به طورمثال در شخصی که بیماری کلیوی دارد، پزشک مکمل‌های فسفر را تجویز می‌کند. همچنین برخی از ورزشکاران برای کاهش درد عضلانی و خستگی، قبل از شروع رقابت یا کارهای سنگین از مکمل‌های پتاسیم استفاده می‌کنند. لازم به ذکر است مصرف فسفر و کلسیم می‌تواند باعث بهبود شکستگی استخوان و درمان کمبودهای ویتامین (D) نظیر استئومالاسی (نرمی استخوان) و ریکتز شود.
سینوویورتز با فسفر رادیواکتیو، می‌تواند روشی مؤثر و به صرفه در کاهش همارتروز و مصرف فاکتور در بیماران مبتلا به آرتروپاتی هموفیلیک باشد.

کاربرد فسفر در صنایع استیل

فسفر در تولید انواع استنلس استیل مانند موارد زیر کاربرد دارد:

کاربرد فسفر در کشاورزی

فسفر در اسید فسفریک غلیظ شده که در کودها برای کشاورزی و سموم دفع آفات استفاده می‌شود. کودهای فسفر رایج:

مونو فسفات آمونیوم: حاوی ۴۸% فسفر (P2O5) – حاوی ۱۱% نیتروژن – مونو فسفات آمونیوم، کودی است حلال در آب و می‌توان در سیستم آبیاری قطره ای، همراه با آبیاری از آن استفاده نمود.
سوپر فسفات ساده: حاوی ۲۰% فسفر (P2O5)
سوپر فسفات تریپل: حاوی ۴۶% فسفر (P2O5)

نقش فسفر در گیاهان

فسفر برخلاف نیتروژن و گوگرد، در گیاه کاهش نمی‌یابد بلکه در بالاترین سطح اکسیداسیون قرار دارد. فسفر بعد از جذب توسط گیاه به استرهای ساده فسفات نظیر قندهای فسفات دار تبدیل شده یا از طریق پیوند پیروفسفات به یک فسفات دیگر متصل می‌شود (نظیر ATP).

برای تولید بذر و میوه از عناصر اصلی است و در صورت کمبود فسفر، تشکیل میوه متوقف می‌شود مخصوصا اگر میزان ازت بالا باشد.
فسفر باعث انتقال انرژی و تقسیم سلولی می‌شود.
گسترش ریشه را تقویت می‌کند.
در کربن ‌گیری گیاه نقش دارد.
باعث گلدهی گیاه و جلو انداختن بلوغ در گیاه می‌شود.

کاربردهای دیگر فسفر

فسفات‌ها در شیشه‌های خاص، لامپ سدیم، کاربردهای نظامی (بمب‌های آتش زا، smoke screeninng (پرده پوشش دود برای استتار یگان‌های خودی و …)، به عنوان سموم دفع آفات، خمیر دندان، مواد شوینده استفاده می‌شوند.