الفوسفور الأحمر
الفوسفور الأحمر هو الاسم الشائع لعدة أشكال من الفوسفور العنصري ، ويُعتبر غالباً أحد أشكاله المتآصلة . شكله الأكثر شيوعاً هو مادة صلبة حمراء بوليمرية غير متبلورة مستقرة في الهواء.
يُمكن الحصول على الفوسفور الأحمر غير المتبلور بسهولة عند تعريض الفوسفور الأبيض لأشعة الشمس أو التسخين، وقد اكتشفه أنطون فون شروتر عام 1847. [ 1 ] عند تصعيده في الفراغ، يتحول الفوسفور الأحمر غير المتبلور إلى شكل بلوري، يُعرف إما بالفوسفور البنفسجي أو فوسفور هيتورف، نسبةً إلى مكتشفه. [ 2 ] عند إجراء هذه العملية في وجود اليود ، نحصل على بلورة أخرى تُسمى الفوسفور الأحمر الليفي.
تشمل تطبيقات الفوسفور الأحمر غير المتبلور أعواد الثقاب ومثبطات اللهب .
الفوسفور الأحمر غير المتبلور
الفوسفور الأحمر غير المتبلور ذو بنية بوليمرية ، وبالتالي فهو غير قابل للذوبان في معظم المذيبات . ويمكن الحصول عليه بسهولة عن طريق تشعيع أو تسخين الفوسفور الأبيض . [ 5 ]
تبلغ قيمة المحتوى الحراري القياسي لتكوين الفوسفور الأحمر غير المتبلور -17.6 كيلوجول/مول. [ 4 ] وهو الشكل الأكثر استقرارًا حركيًا للفوسفور. ولهذا السبب، لا يُظهر التفاعل المكثف والشامل للفوسفور الأبيض. [ 2 ] وهو أكثر استقرارًا بكثير في الظروف القياسية . ومع ذلك، فهو أقل استقرارًا من الفوسفور الأسود ، وهو الشكل الأكثر استقرارًا ديناميكيًا حراريًا للفوسفور.
بسبب بنيته البوليمرية، فإن الفوسفور الأحمر غير المتبلور غير قابل للذوبان في معظم المذيبات . كما أنه يُظهر خصائص أشباه الموصلات . [ 2 ]
الفوسفور الأحمر البلوري
البنفسجي أو فوسفور هيتورف

يُعدّ فوسفور هيتورف، أو الفوسفور البنفسجي، أحد الأشكال البلورية للفوسفور الأحمر. [ 6 ] [ 2 ]
يمكن تحضير الفوسفور البنفسجي عن طريق التسامي للفوسفور الأحمر في الفراغ ، في وجود عامل حفاز من اليود. [ 2 ]
يتشابه الفوسفور البنفسجي كيميائيًا مع الفوسفور الأحمر، إلا أن هناك اختلافات طفيفة. يشتعل الفوسفور البنفسجي عند تعرضه للهواء، بينما يتميز الفوسفور الأحمر بثباته عند تعرضه للصدمات. كما أن الفوسفور البنفسجي لا يشتعل في وجود الهواء عند ملامسته للبروم في درجة حرارة الغرفة ، على عكس الفوسفور الأحمر. ولا ينتج عن تفاعل الفوسفور الأحمر مع البروم وحده لهب.
الفوسفور الأحمر الليفي

يُعدّ الفوسفور الأحمر الليفي شكلاً بلورياً آخر من أشكال الفوسفور الأحمر. [ 2 ] ويُحصل عليه مع الفوسفور البنفسجي عند تسامي الفوسفور الأحمر في الفراغ بوجود اليود . [ 7 ]
يشبه الفوسفور الأحمر الليفي في بنيته الفوسفور البنفسجي. إلا أنه في الفوسفور الأحمر الليفي، تكون سلاسل الفوسفور متوازية وليست متعامدة، على عكس الفوسفور البنفسجي. [ 8 ] [ 2 ]
يُظهر الفوسفور الأحمر الليفي، المشابه للفوسفور الأحمر، نشاطًا كمحفز ضوئي. [ 7 ] [ 9 ]
التطبيقات
مثبطات اللهب
يمكن استخدام الفوسفور الأحمر غير المتبلور كمثبط فعال للغاية للهب ، لا سيما في اللدائن الحرارية (مثل البولي أميد ) واللدائن المتصلبة بالحرارة (مثل راتنجات الإيبوكسي أو البولي يوريثان ). يعتمد تأثير تثبيط اللهب على تكوين حمض البولي فوسفوريك . تتحد هذه الأحماض مع مادة البوليمر العضوية لتكوين طبقة متفحمة تمنع انتشار اللهب. يمكن تقليل مخاطر السلامة المرتبطة بتوليد الفوسفين وحساسية الفوسفور الأحمر للاحتكاك بشكل فعال عن طريق التثبيت والتغليف الدقيق . ولتسهيل التعامل معه، يُستخدم الفوسفور الأحمر غالبًا على شكل معلقات أو خلطات مركزة في أنظمة حاملة مختلفة. [ 10 ]
مع ذلك، فقد حظرت كبرى الشركات المصنعة للمعدات الأصلية استخدام مثبطات اللهب الفوسفورية الحمراء في الأنظمة الإلكترونية/الكهربائية، نظرًا لميلها إلى التسبب في أعطال مبكرة. [ 11 ] ومن المشاكل المستمرة أن الفوسفور الأحمر في مركبات قولبة الإيبوكسي يؤدي إلى زيادة تيار التسرب في أجهزة أشباه الموصلات. [ 12 ] كما تمثلت مشكلة أخرى في تسريع تفاعلات التحلل المائي في مادة العزل PBT . [ 13 ]
أعواد الثقاب الآمنة
يُستخدم الفوسفور الأحمر، إلى جانب المواد الكاشطة ، في أسطح إشعال أعواد الثقاب الحديثة . وقد أتاح اكتشافه تطوير أعواد ثقاب أكثر أمانًا (كانت تُعرف تاريخيًا باسم أعواد الثقاب الآمنة)، بالإضافة إلى تقليل مخاطر التصنيع بشكل كبير. يشتعل رأس عود الثقاب، الذي يحتوي على كلورات البوتاسيوم، عند احتكاكه بسطح الإشعال. [ 14 ] ومع ذلك، فإن اللون الأحمر لرأس عود الثقاب ناتج عن إضافة أكسيد الحديد الأحمر ، ولا علاقة له بالفوسفور. [ 15 ]
التخليق الكيميائي
يتفاعل الفوسفور الأحمر غير المتبلور مع البروم واليود لتكوين ثلاثي بروميد الفوسفور [ 16 ] [ 17 ] وثلاثي يوديد الفوسفور . وكلاهما مفيد كعوامل هالوجينية، على سبيل المثال في استبدال مجموعة الهيدروكسيل في الكحولات . كما يمكن استخدام ثلاثي يوديد الفوسفور لإنتاج حمض الهيدرويوديك بعد التحلل المائي . ويُعد هذا التفاعل ذا أهمية خاصة في الإنتاج غير المشروع للميثامفيتامين والكروكوديل ، حيث يعمل يوديد الهيدروجين كعامل مختزل . [ 18 ]
يُستخدم الفوسفور الأحمر غالبًا في تحضير المواد الكيميائية التي تحتفظ برابطة P - P . عند تفاعله مع كلوريت الصوديوم في درجة حرارة الغرفة ، يتكون Na₂H₂P₂O₆ . [ 19 ]
يمكن استخدام الفوسفور الأحمر كمحفز ضوئي أساسي لإنتاج الهيدروجين من الماء. [ 20 ] [ 2 ] ويُظهر معدلات إنتاج هيدروجين ثابتة تبلغ 633 ميكرومول/(ساعة⋅غرام) من خلال تكوين ألياف فوسفورية صغيرة الحجم. [ 21 ] كما تم بحث استخدامه كقطب موجب في بطاريات أيونات الصوديوم. [ 22 ] [ 3 ]
مراجع
- ↑ كون، موريتز (نوفمبر 1944). "اكتشاف الفوسفور الأحمر (1847) على يد أنطون فون شروتر (1802-1875)" . مجلة التعليم الكيميائي . 21 (11): 522. Bibcode : 1944JChEd..21..522K . doi : 10.1021/ed021p522 . ISSN 0021-9584 .
- 1 2 3 4 5 6 7 8 هاوسكروفت، كاثرين إي. (2018). الكيمياء غير العضوية ( الطبعة الخامسة). هارلو، إنجلترا؛ نيويورك: بيرسون. ص 511. ISBN 978-1-292-13414-7.
- 1 2 تشو، يوكسينغ؛ إليوت، ستيفن ر.؛ ديرينجر، فولكر ل. (2023-06-12). "البنية والترابط في الفوسفور الأحمر غير المتبلور**" . Angewandte Chemie International Edition . 62 (24) e202216658. doi : 10.1002/anie.202216658 . ISSN 1433-7851 . PMC 10952455. PMID 36916828 .
- 1 2 هاوسكروفت، سي إي؛ شارب، إيه جي (2004). الكيمياء غير العضوية ( الطبعة الثانية). برنتيس هول. ص 392. ISBN 978-0-13-039913-7.
- ↑ "الفوسفور الأبيض" . الجمعية الكيميائية الأمريكية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 أغسطس 2024 .
- ↑ ليو، تشنغ؛ وانغ، يينغهاو؛ صن، جي؛ تشن، آيبينغ (أبريل 2020). "مراجعة لتطبيقات الفوسفور الطبقي في تخزين الطاقة" . مجلة جامعة تيانجين . 26 (2): 104-126 . Bibcode : 2020TrTU...26..104L . doi : 10.1007/s12209-019-00230-x . ISSN 1006-4982 .
- 1 2 أثيرا، TK؛ روشيث، م. ساتيش بابو، تي جي؛ رافي كومار، دربها ف. (2021-01-15). "الفوسفور الأحمر الليفي كمحفز ضوئي غير معدني للتخفيض الفعال لـ Cr(VI) تحت أشعة الشمس المباشرة" . رسائل المواد . 283 128750. بيب كود : 2021MatL..28328750A . دوى : 10.1016/j.matlet.2020.128750 . ISSN 0167-577X .
- ^ روك ، مايكل. هوبي، ديانا؛ وال، برنهارد. سيمون، بول؛ وانغ، يويكوي؛ سيفرت ، جوتهارد (2005-11-25). "الفسفور الأحمر الليفي" . Angewandte Chemie الطبعة الدولية . 44 (46): 7616–7619 . دوى : 10.1002/anie.200503017 . ردمك 1433-7851 . بميد 16245382 .
- ↑ هو، تشوفينغ؛ غو، وي تشينغ (مايو 2021). "الفوسفورين الأحمر ذو الطور الليفي كمحفز ضوئي جديد لاختزال ثاني أكسيد الكربون وإنتاج الهيدروجين" . سمول . 17 (19) e2008004. doi : 10.1002/smll.202008004 . ISSN 1613-6810 . PMID 33792191 .
- ↑ "خصائص مثبطات اللهب الفوسفورية الحمراء | وصف المنتج | رين كاغاكو كوغيو" . www.rinka.co.jp . تاريخ الوصول: 15 أغسطس 2024 .
- ↑ "تنبيه بشأن موثوقية الفوسفور الأحمر" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 2018-01-02 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2018-01-01 .
- ↑ كريج هيلمان، أعطال الدوائر المغلفة الناتجة عن الفوسفور الأحمر، https://www.dfrsolutions.com/hubfs/Resources/services/Red-Phosphorus-Induced-Failures-in-Encapsulated-Circuits.pdf?t=1513022462214
- ↑ دوك براون، عودة مثبط اللهب الأحمر، SMTAI 2015، https://www.dfrsolutions.com/hubfs/Resources/services/The-Return-of-the-Red-Retardant.pdf?t=1513022462214
- ↑ "حريق" . مؤرشف من الأصل في 4 نوفمبر 2011. تم الاطلاع عليه في 19 نوفمبر 2011 .
- ↑ "كيف تعمل أعواد الثقاب الآمنة؟" . 2020-05-27 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2024-08-12 .
- ↑ جيه إف جاي، آر إن ماكسون "بروميد الفوسفور (III)"، التخليق غير العضوي، 1947، المجلد 2، ص 147 وما بعدها. doi : 10.1002/9780470132333.ch43
- ↑ بيرتون، تي إم؛ ديجيربينغ، إي إف (1940). "تحضير بروميد الأسيتيل". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 62 (1): 227. Bibcode : 1940JAChS..62..227B . doi : 10.1021/ja01858a502 .
- ↑ سكينر، هاري ف. (1990). "تخليق الميثامفيتامين عبر اختزال الإيفيدرين باستخدام حمض الهيدرويوديك/الفوسفور الأحمر". مجلة العلوم الجنائية الدولية . 48 (2): 123-134 . doi : 10.1016/0379-0738(90)90104-7 .
- ↑ الفوسفور: الكيمياء، والكيمياء الحيوية، والتكنولوجيا، الطبعة السادسة، 2013، دار نشر دي إي سي كوربريدج، سي آر سي برس، مجموعة تايلور فرانسيس، رقم ISBN 978-1-4398-4088-7
- ↑ Applied Catalysis B: Environmental, 2012, 111–112, 409–414.
- ^ Angewandte Chemie International Edition، 2016، 55، 9580–9585.
- ↑ ليو، ييهانغ؛ ليو، تشينغتشو؛ جيان، تشنغ؛ تسوي، دينغتشو؛ تشن، مينغروي؛ لي، تشن؛ لي، تنغ؛ نيلجيس، توم؛ هي، كاي؛ جيا، تشنغ؛ تشو، تشونغوو (2020-05-20). "ألياف نانوية كربونية مشبعة بالفوسفور الأحمر لبطاريات أيونات الصوديوم وتسييل الفوسفور الأحمر" . Nature Communications . 11 (1): 2520. Bibcode : 2020NatCo..11.2520L . doi : 10.1038/s41467-020-16077- z . ISSN 2041-1723 . PMC 7239945. PMID 32433557 .
- المتآصلات
- الفوسفور
