זרחן

From האנציקלופדיה היהודית
Jump to: navigation, search

הרחבות או שכתובים לערך זה התבצעו בעבר באתרים שונים. סקירת השינויים. הסר


זרחן
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 u
רדיוס ואן דר ואלס 180 pm
סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה 2, 8, 5
תכונות פיזיקליות
מצב צבירה בטמפ' החדר מוצק
נקודת התכה 317.35K (44.2°C)
נקודת 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 /m·Ω
מוליכות חום 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, 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[edit | edit source]

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

זרחן לבן[edit | edit source]

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-גופרי (CS2) ובבנזן. זרחן לבן ניצת ספונטנית באוויר והופך לP2O5 ולכן משמש לייצור פצצות זרחן. כדי לשמור עליו יש לאחסנו במים. 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[edit | edit source]

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

זרחן אדום[edit | edit source]

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[edit | edit source]

חומצה זרחתית (H3PO4) שמורכבת מ-70%-75% P2O5 חשיבות רבה בחקלאות בתור דשן. ביקוש לדשנים הגדיל את הייצור של פוספטים (PO43-) במחצית השנייה של המאה ה-20. שימושים נוספים:

  • לפוספטים שימוש בייצור זכוכית מיוחדת למנורות נתרן.
  • לסידן זרחתי שימוש בייצור חרסינה.
  • זרחן חשוב בייצור סגסוגת שמכילה נחושת, 3.5%-10% בדיל ו1% זרחן. הזרחן מוסף לאחר התכת המתכת ומוסיף תכונות ייחודיות כגון קשיחות וכוח.
  • Na3PO4 משמש כחומר מרכך בחומרי ניקוי ובתור מונע קורוזיה (חמצון).
  • לזרחן לבן שימושים ביישומים צבאיים בתור חומר הצתה לפצצות (ובכלל זה פצצת זרחן) ורימוני עשן.
  • זרחן אדום הוא חומר הכרחי בייצור גפרורים.
  • זרחן אדום משמש בתהליך הייצור של מתאמפטמינים.
  • לזרחן שימושים בתחום המוליכים למחצה.
  • לזרחן שימוש נרחב בפירוטכניקה.
  • ייצור קוטלי חרקים, משחות שיניים ודטרגנטים.
  • בתעשיית המזון, הוספת זרחן לגבינה ולבשר קפוא מסייעת לשמור על מרקם רך ועסיסי.[1] כמו כן מוסיפים זרחן למשחת שיניים, מסיבות דומות. ב-2017 עלתה הצעה לאסור על הוספת זרחן לשווארמה במדינות האיחוד האירופי, בטענה שצריכת זרחן גבוהה מעלה את הסיכוי למחלות של מערכת הדם. ההצעה לא עברה, אולם סוכנות המזון האירופי הודיעה שתמשיך לחקור את נושא הזרחן במזון.

היסטוריה[edit | edit source]

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[edit | edit source]

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

תפקיד ביולוגי[edit | edit source]

זרחן הוא יסוד חיוני כמעט לכל צורות החיים הידועות. זרחן אי אורגני בצורת יוני זרחה (PO43-) הם 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[edit | edit source]

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[edit | edit source]

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 מותר, שימוש בפצצות אלו כנגד אלו המוגנים באמנת ז'נבה הרביעית נאסר 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[edit | edit source]

הערות שוליים[edit | edit source]

ערך זה מוגש באדיבות ויקיפדיה העברית. (הדף המקורי, רשימת התורמים)
הערך בוויקיפדיה גדול מערך זה ב +292 תווים

לעדכון מוויקיפדיה, לחץ כאן.

NivdakVeushar.png