El fósforo (P) es un elemento químico que presenta un número atómico 15 y una masa atómica de 30,98 g/atm-g. Es un no metal sólido, amarillento, ceroso, de olor desagradable, muy combustible y venenoso, que emite luz en la oscuridad, y que se presenta en cuatro formas alotrópicas: fósforo blanco, fósforo rojo, fósforo negro y fósforo violeta.
Fósforo blanco
También conocido como fósforo amarillo o tetrafósforo es una cera translúcida y sólida que rápidamente se convierte en amarilla cuando es expuesta a la luz. Además, brilla de color verde en la oscuridad cuando es expuesto a oxígeno.
Presenta las siguientes propiedades:
- Es altamente inflamable y pirofórico, es decir, se prende por sí solo y al contacto con el aire. Dicha estabilidad es debido a la tensión angular de su estructura. Cada átomo de fósforo está unido a 3 átomos de fósforo.
P4(s) + 5 O2(g) ⇒ P4O10(s)
- Es tóxico, causando un severo daño hepático si se ingiere y fosfonecrosis por ingestión crónica o inhalación.
- Es insoluble en agua y muy soluble en disulfuro de carbono. De hecho se guarda en agua.
Entre sus usos se encuentra como agente incendiario, agente para crear pantallas de humo y como componente incendiario antipersona capaz de causar quemaduras graves, en el campo militar.
Fósforo rojo
El fósforo rojo se obtiene por el calentamiento de fósforo blanco a 250°C o al exponer fósforo blanco a la luz del sol. El fósforo rojo existe como una red amorfa, el cual tras un calentamiento prologando dicha estructura amorfa se cristaliza.
Presenta las siguientes propiedades:
- El fósforo rojo no se enciende al aire libre a temperaturas menores a 240°C.
- La ignición es espontánea a temperatura ambiente con el material finamente dividido.
- Calentar fósforo rojo en presencia de humedad crea gas fosfina, el cual es tanto altamente inflamable como tóxico.
Entre sus usos, en el campo de la química es en las reacciones como agente reductor. Por ejemplo, en presencia de trazas de yodo como catalizador, es capaz de reducir clorosulfonatos en mercaptanos. También es un importante compuesto de partida para la síntesis de diversos compuestos de este elemento, desde el tricloruro de fósforo, el pentacloruro de fósforo hasta las fosfinas, entre otros.
Igualmente se utiliza en las cerillas, donde produce la ignición de las mismas en contacto con clorato de potasio.
Fósforo violeta o fósforo de Hittorf
El fósforo monoclínico o fósforo violeta también es conocido como Fósforo metálico de Hittorf. Esto debido a que en el año 1865, Johann Wilhelm Hittorf calentó fósforo rojo en un tubo sellado a 530 °C.y observó que grandes cristales opacos monoclínicos o romboédricos sublimaban.
Presenta las siguientes propiedades:
- Bajo congelamiento lento, el alótropo de Hittorf se cristaliza.
- Los cristales pueden ser revelados al disolver el plomo en un diluyente de ácido nítrico seguido de un hervido en ácido clorhídrico concentrado.
- Una forma fibrosa existe con cajas fosfóricas similares.
- No entra en ignición en aire a menos que sea calentado a 300°C y es insoluble en todos los solventes. No es atacado por alcalinos y sólo reacciona lentamente con halógenos.
- Puede ser oxidado por ácido nítrico en ácido fosfórico.
Fósforo negro
Termodinámicamente, el más estable, polimérico pero el mas difícil de conseguir. Además es semiconductor. Se obtiene al calentar fósforo blanco a presiones altas (12,000 atmósferas). En apariencia las propiedades y estructura son como el grafito, siendo negro y hojaldrado, un conductor de electricidad y teniendo hojas plegadas de átomos conectados.
El fósforo negro tiene un gran potencial como semiconductor para aplicaciones electrónicas. Aunque ya se han encontrado otros nanomateriales con propiedades similares como el grafeno blanco. El fósforo negro es un equivalente casi idéntico al grafeno y un candidato excelente para dar vida a una nueva era de componentes electrónicos.