Fosfori

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
PiiFosforiRikki
N

P

As  
 
 
P-TableImage.png
Yleistä
Nimi Fosfori
Tunnus P
Järjestysluku 15
Luokka epämetalli
Lohko p-lohko
Ryhmä 15, typpiryhmä
Jakso 3
Tiheys 1,823 (valkoinen fosfori)
2,34 (punainen)×103 kg/m3
Kovuus - (Mohsin asteikko)
Väri väritöntä, punertavaa,
hopeanvalkoista
Löytövuosi, löytäjä 1669, Hennig Brand
Atomiominaisuudet
Atomipaino 30,973762[1] amu
Atomisäde, mitattu (laskennallinen) 98 pm
Kovalenttisäde 106 pm
Van der Waalsin säde 180 pm
Orbitaalirakenne [Ne] 3s2 3p3
Elektroneja elektronikuorilla 2, 8, 5
Hapetusluvut -III, III, IV, V
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto kiinteä
Sulamispiste 317,3 K (44,2 °C)
Kiehumispiste 550 K (277 °C)
Höyrystymislämpö 12,4 kJ/mol
Sulamislämpö 0,66 kJ/mol
Muuta
Ominaislämpökapasiteetti 0,769 (valkoinen) kJ/kg K
CAS-numero 7723-14-0 (punainen) 12185-10-3 (valkoinen)
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Fosfori on alkuaine. Sen kemiallinen merkki on P (lat. phosphorus) ja järjestysluku 15. Se on moniarvoinen epämetalli, jota löytyy yleisesti epäorgaanisena fosfaattina ja kaikista elävistä soluista, mutta luonnossa ei koskaan vapaana alkuaineena. Fosforin löytänyt alkemisti Hennig Brand löysi aineen sattumalta, kun hän haihdutti tynnyreissä virtsaa ja keräsi pohjalle jääneen sakan ja tiivisti tislauksessa syntyneen nesteen kylmässä vedessä kiinteäksi.

Vapaana alkuaineena esiintyvä valkoinen fosfori on erittäin myrkyllistä, mutta eräät sen yhdisteet elämälle välttämättömiä.

Ominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Fosforin allotrooppeja, vasemmalta oikealle: valkoinen fosfori, rakeet ja kimpale punaista fosforia ja oikeassa reunassa violettia fosforia

Vapaana alkuaineena fosfori voi esiintyä neljässä tai useammassa allotrooppisessa muodossa: valkoinen (tai keltainen), punainen ja musta (violetti). Yleisimmät muodot ovat punainen ja valkoinen fosfori.

Yleisin muoto fosforista on valkoinen fosfori. Se koostuu neliatomisista P4-molekyyleistä ja on vahamainen valkoinen kiinteä aine, jolla on luonteenomainen vastenmielinen haju, mutta puhtaana väritön ja läpinäkyvä. Tämä epämetallinen alkuaine ei ole liukoinen veteen, mutta liukenee hiilidisulfidiin (CS2). Valkoinen fosfori on hyvin reaktiivinen aine. Se hehkuu heikosti, koska se yhdistyy happeen, puhtaana se syttyy itsestään ilmassa ja palaa fosforipentoksidiksi (P2O5).

Auringon valossa tai kuumennettaessa omassa höyryssä 250°C:een valkoinen fosfori muuttuu punaiseen muotoon, joka ei fosforoi ilmassa. Toisin kuin valkoinen fosfori, se ei syty itsestään eikä ole läheskään yhtä myrkyllistä.

Käyttö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Fosfaatit ovat tärkeitä lannoitteita. Fosforiyhdisteitä käytetään myös räjähteissä, kasvinsuojeluaineissa, hammastahnassa ja pesuaineissa.

Punertava fosfori on tärkeä aine metamfetamiinin valmistuksessa. Sitä on myös tulitikkuaskin raapaisupinnassa, jossa sen kipinöinti vaikuttaa osaltaan tikun syttymiseen. Valkoista fosforia voidaan käyttää sytytysaineena eri tyyppisissä ampumatarvikkeissa, kuten panssarisytytysammuksissa, fosforikäsikranaateissa ja palopommeissa.

Fosfori kasviravinteena[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Fosforiyhdisteet ovat tärkeitä elämälle ja niitä on kaikissa eliöissä. Kasvit saavat sitä maaperän fosfaateista, H2PO4-- ja HPO42--ioneista. Fosforia tarvitaan solussa mm. ATP:n, nukleiinihappojen ja fosfolipidien rakenneosana. Monet solun reaktiot perustuvat molekyylien fosforylaatioon. Fosforin puute aiheuttaa kasvissa kasvun vähyyttä, tummanvihreää väriä, laikkuja lehdissä ja häiritsee juurten kehitystä.

Fosforilannoitteet ovat suuri syy vesistöjen rehevöitymisessä. Fosforisaastuminen voi tapahtua jos lannoitteita tai pesuaineita on vuotanut maaperään tai vesistöön.

Terveysvaikutukset[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Valkoinen fosfori[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vapaana alkuaineena esiintyvä valkoinen fosfori on erittäin myrkyllistä, keskimäärin jo 50 milligramman annos on kuolettava. Valkoista fosforia tulisi pitää veden alla koko ajan, koska se on äärimmäisen reaktiivinen ilman kanssa ja sitä on käsiteltävä pihdeillä, koska yhteys ihon kanssa voi johtaa vakaviin palovammoihin. Pitkäaikainen valkoisenfosforinmyrkytys suojaamattomien työntekijöiden joukossa johtaa leuan kuolioon.

Punainen fosfori[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Punainen fosfori ei ole läheskään yhtä myrkyllistä kuin valkoinen muoto. Kuitenkin myös sitä pitäisi käsitellä huolella, koska tietyillä lämpötila-alueilla se muuttuu takaisin valkoiseksi, ja kuumennettaessa hapen läsnä ollessa siitä lähtee myös myrkyllisiä, fosforioksideista koostuvia höyryjä.

Fosfaatit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Eräät organofosfaatit ovat hermomyrkkyjä, mutta epäorgaaniset fosfaatit ovat suhteellisen myrkyttömiä.

Fosforiyhdisteiden tarve ja saanti[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Eräät ravinnosta saatavat fosforiyhdisteet ovat ihmiselle välttämättömiä, koska ne osallistuvat energia-aineenvaihduntaan ja happo-emästasapainon säätelyyn. Kalsiumfosfaattia on lisäksi luissa. Valtion ravitsemusneuvottelukunnan suositusten mukaan fosforia tulisi saada 80 mg/vrk ravinnosta energiana saatua megajoulea kohti eli noin 600 mg/vrk (aikuisilla). Koska fosfori on tärkeää myös luustolle ja hampaille, kasvavien nuorten tulisi saada sitä aikuisia enemmän. Suurimmaksi hyväksyttäväksi päiväsaanniksi on määritelty aikuiselle 5000 mg/vrk. [2] Suomalaiset saavat fosforia keskimäärin: naiset 1363 mg/vrk ja miehet 1778 mg/vrk eli suosituksiin verrattuna riittävästi. [3].

Kroonista munuaissairautta sairastaville fosfori on vaarallista. Etenkin dialyysipotilailla on suuret fosforipitoisuudet veressä ja tätä yritetäänkin madaltaa useilla eri lääkkeillä (mm. Renvela ja Fosrenol). Munuais- ja dialyysipotilailla päivittäinen fosforirajoitus on 800 mg/vrk. Fosforia runsaasti sisältäviä ruokia ovat täysjyväviljatuotteet, etenkin kaura- ja ruisleivässä on paljon fosforia, maitotuotteet; kovat juustot, sulatejuustot, jäätelöt, pähkinät, suklaa, kaakao sisältävät paljon fosforia ja siksi niitä tulisi näiden potilaiden välttää tai syödä harkiten.

Terveillä ihmisillä näitä ruokia ei tarvitse mitenkään erityisemmin vältellä, vain munuaisten vajaatoimintaa sairastavien.

Veren liian korkea fosforipitoisuus kalkkeuttaa verisuonet ja hoitamattomana voi johtaa munuaispotilailla jopa ennenaikaiseen kuolemaan.

Merkittävimmät esiintymisalueet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Fosforikiven reservi (tuhatta tonnia)[4]

  • Moldova?
  • Marokko 5 700 000
  • Kiina 4 100 100
  • Etelä-Afrikka 1 500 000
  • USA 1 200 000

Tuotto 2008 (tuhatta tonnia):[4]

  • Kiina 50 000
  • USA 30 900
  • Marokko 28 000

On arvioitu, että tunnetut fosforivarannot loppuvat n. 50 vuodessa. Se merkitsisi nykyiselle tehomaataloudelle katastrofia ja ruoan tuotannon puolittumista. Kaivannaisen fosforin loppuminen tarkoittaisi mm. paluuta peltojen lannoittamiseen eläinten lannalla. Myös ihmisten jätöksistä fosfori voidaan nykyisin hyvin tehokkaasti eristää ja rakeistaa lannoitteeksi. Tämä onnistuu pian esimerkiksi Helsingin Veden Viikin jätevedenpuhdistamolla.

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Michael T. Wieser & Tyler B. Coplen: Atomic Weights of the Elements 2009 (IUPAC technical report). Pure and Applied Chemistry, 2011, 83. vsk, nro 2. IUPAC. Artikkelin verkkoversio Viitattu 16.4.2011. (englanniksi)
  2. Valtion ravitsemusneuvottelukunta: Suomalaiset ravitsemussuositukset - ravinto ja liikunta tasapainoon. 2005. Valtion ravitsemusneuvottelukunta. Viitattu 10.10.2008.
  3. Paturi, M Tapanainen H, Reinivuo H, Pietinen P (toim.): Finravinto 2007 -tutkimus 2008. Kansanterveyslaitos. Viitattu 10.10.2008.
  4. a b Scientific American, June 2009 , "Phosphorus: A looming Crisis"

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Fosfori.