זרחן

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
גופרית - זרחן - צורן
 
N
P
As  
 
 
P-TableImage.png
כללי
מספר אטומי 15
סמל כימי P
סדרה כימית אל מתכת
צפיפות 1,823 kg/m3
מראה
שחור/סגול/ אדום/צהוב/ לבן כסוף
PhosphComby.jpg
תכונות אטומיות
משקל אטומי 30.973761 amu
רדיוס ואן דר ואלס 180 pm
סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה 2, 8, 5
תכונות פיזיקליות
מצב צבירה בטמפ' החדר מוצק
טמפרטורת התכה 317.35K (44.2°C)
טמפרטורת רתיחה 550.15K (277°C)
לחץ אדים 20.8Pa ב-294K
שונות
אלקטרושליליות 2.19
קיבול חום סגולי 769 J/(kg·K)
מוליכות חשמלית 1.0 \ 10^{-9}/m·Ω
מוליכות תרמית 0.235 W/(m·K)
אנרגיית יינון ראשונה 1011.8 kJ/mol


זרחן (Phosphorus, מיוונית: Φώσ = אור + φορος = נושא , כלומר: נושא/אוחז אור) הוא יסוד כימי אל-מתכתי שסמלו הכימי P ומספרו האטומי 15.

זרחן הוא מינרל חשוב והוא השני בתפוצתו בגוף האדם אחרי הסידן. משתתף בעיקר ביצירת קומפלקסים עם סידן וכחלק מתרכובות נושאות אנרגיה בגוף האדם. מופיע גם במבנה ה-DNA ומקומות נוספים.

תכונות[עריכת קוד מקור | עריכה]

לזרחן שלוש צורות אלטרופיות: זרחן לבן (או צהוב), זרחן אדום וזרחן שחור (או סגול):

זרחן לבן[עריכת קוד מקור | עריכה]

מולקולת הזרחן במצב זה בנויה מארבעה אטומי זרחן כשכל אחד קשור לשלושת האחרים בקשר קוולנטי במבנה ארבעוני, ומסומלת P4. לזרחן בצורה זו צבע לבן, מרקם דמוי שעווה וריח לא נעים. אל-מתכת זו לא מסיסה במים, אך היא מסיסה בפחמן דו-גופרתי (CS2) ובבנזן. זרחן לבן ניצת ספונטנית באוויר והופך לP2O5 ולכן משמש לייצור פצצות זרחן. כדי לשמור עליו יש לאחסנו במים. הזרחן הלבן הוא האלוטרופ היציב ושאר הצורות יהפכו לזרחן לבן בחימום. פרט לחמצן, זרחן לבן יגיב גם עם הלוגנים והתוצר יהיה PX3 כאשר X הוא אטום הלוגן; עם מתכות לקבלת פוספידים כדוגמת Na3P ; עם גפרית לתת תרכובות כ P4Sn כשמספר אטומי הגפרית n יכול להיות 3, 5, 7, או 10. בתמיסה בסיסית ברתיחה יתקבל PH3.

זרחן שחור[עריכת קוד מקור | עריכה]

מתקבל מחימום זרחן לבן תחת לחץ גבוה. דומה לגרפיט ובנוי מלוחות כפולים במבנה גבישי אורתורומבי. זוהי הצורה הפחות פעילה כימית של היסוד.

זרחן אדום[עריכת קוד מקור | עריכה]

צורה אמורפית של זרחן שכנראה נוצרת מפתיחה חלקית ופלמור של ארבעוני ה-P4 שבזרחן הלבן. החומר מופק מחימום זרחן לבן בכלי אטום ל-400°C. מבחינת פעילותו הכימית הוא מייצג מצב ביניים בין זרחן לבן לשחור.

שימושים[עריכת קוד מקור | עריכה]

חומצה זרחתית (H3PO4) שמורכבת מ70%-75% P2O5 חשיבות רבה בחקלאות בתור דשן. ביקוש לדשנים הגדיל את הייצור של פוספטים (PO43-) במחצית השנייה של המאה ה-20. שימושים נוספים:

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

הזרחן נתגלה ב־1669 על ידי אלכימאי גרמני בשם הנינג בראנד. כשעבד בהמבורג הוא ניסה לזקק מלחים משתן בעזרת אידוי. בתהליך זה הוא הפיק חומר לבן שזהר בחושך ונדלק בקלות. מאז, המילה "זרחורנות" משמשת לתיאור חומר שזוהר בחושך בלי לבעור. בגפרורים הראשונים השתמשו בזרחן לבן שהיה מסוכן ורעיל. רוצחים ומתאבדים השתמשו בזרחן לבן, וגם כמה מקרי הרעלה קרו כתוצאה משימוש בו (סיפור מפוקפק מספר שאישה ניסתה לרצוח את בעלה בעזרת זרחן לבן והתגלתה בגלל שאדיי התבשיל שהכינה זהרו בחושך). חשיפה לאדים במפעל ייצור לגפרורים גרם לעובדים לקבל נמקים של עצמות הלסת. כשהזרחן האדום התגלה, הוא החליף את הזרחן הלבן בייצור גפרורים בזכות רעילותו ודליקותו הנמוכות יחסית.

צורה בטבע[עריכת קוד מקור | עריכה]

הזרחן כמעט ואינו מצוי בצורה טהורה; הוא מופיע בדרך-כלל בצורת יון זרחה. מלחים המכילים יון זה (והמכונים פוספטים) הינם מהמחצבים הנכרים ביותר בעולם, והם משמשים רבות בתעשייה ובחקלאות.

תפקיד ביולוגי[עריכת קוד מקור | עריכה]

זרחן הוא יסוד חיוני כמעט לכל צורות החיים הידועות. זרחן אי אורגני בצורת יוני זרחה (PO43-) הינם חיוניים לחיים ומופיעים ברוב היצורים החיים.

האדם צורך יוני זרחן דרך המזון אותו הוא אוכל; הללו מצויים למכביר בבשר, ביצים, אגוזים, זרעים שונים ודגנים מלאים. קוקה-קולה מכילה חומצה זרחתית. יון הזרחה הוא חלק ממולקולת ה-DNA וה-RNA. תאים חיים משתמשים בתרכובת הזרחן ATP על מנת להפיק אנרגיה. פוספוליפידים הם המרכיבים העיקריים של קרום התא. הזרחן חיוני בתהליך העברת האותות בין חלבונים בתא, והוא אחד מהגורמים המשפעלים אנזימים. הגם שהזרחן נחוץ לבריאות האדם, עודף בו עלול לגרום לבריחת סידן ולנזק בריאותי.

בשנת 2010, מחקר אסטרוביולוגי במימון נאס"א גילה מיקרואורגניזם המשתמש ביסוד הרעיל ארסן, במקום בזרחן המשמש את שאר עולם החי, אם כי מאוחר יותר (2012) התגלו עדויות סותרות.

אמצעי זהירות[עריכת קוד מקור | עריכה]

הגם שפוספטים הם חומרים מזינים, מנה מזוקקת של 50 מ"ג זרחן לבן נחשבת קטלנית (זרחן לבן רעיל יותר מזרחן שחור ואדום). זרחן לבן צריך להישמר מתחת למים בכל זמן מכיוון שכשנחשף לחמצן אטמוספירי הוא בוער. כמו כן לא רצוי לגעת בו בידיים חשופות מכיוון שהוא יכול לגרום לכוויות בעור. זיהום מתרחש כאשר זבל כימי המכיל זרחן או דטרגנטים מחלחלים למי תהום.

אמצעי לחימה[עריכת קוד מקור | עריכה]

פצצות זרחן ידועות גם בשם עשן מתפוצץ, קיימות בתור פגזים או פצמ"ר. פצצות אלו יכולות ליצור עשן סמיך לאורך זמן ומשתמשים בהן למיסוך תנועה של כוחות יבשה. בנוסף פגיעה ישירה של הזרחן יכולה לגרום לכוויות חמורות ואופייניות.

בעוד ששימוש בפצצות זרחן כנגד לוחמי האויב הינו מותר, שימוש בפצצות אלו כנגד אלו המוגנים באמנת ז'נבה הרביעית הינו אסור בהתאם לאמנת ז'נבה ובהתאם לאמנה על כלי נשק קונבנציונליים מסוימים. בכך אינו שונה מחומרי בעירה אחרים בהם משתמשים במלחמה, וכמוהם אסור לשימוש רק בלוחמה בסביבה אזרחית.[דרוש מקור]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]