Fosfor

Fosfor, ₁₅P ⓘ
	Fosfor formları Mumsu beyaz Açık kırmızı Koyu kırmızı ve menekşe rengi
Fosfor
Telaffuz	/ˈfɒsfərəs/ (FOS-fər-əs)
Allotroplar	beyaz, kırmızı, mor, siyah ve diğerleri (bkz. Fosfor Allotropları)
Görünüş	beyaz, kırmızı ve mor mumsu, siyah metalik görünümlüdür
Standart atom ağırlığı Ar°(P)	30.973761998±0.000000005; 30.974±0.001 (kısaltılmış);
Bolluk
yerkabuğunda	5,2 (silikon = 100)
Periyodik tabloda fosfor
	silikon ← fosfor → sülfür
Atom numarası (Z)	15
Grup	grup 15 (pnictogens)
Dönem	dönem 3
Blok	p-blok
Elektron konfigürasyonu	[[[Neon\|Ne]]] 3s2 3p3
Kabuk başına elektron	2, 8, 5
Fiziksel özellikler
STP'de Faz	katı
Erime noktası	beyaz: 317,3 K (44,15 °C, 111,5 °F) ; kırmızı: ∼860 K (∼590 °C, ∼1090 °F)
Kaynama noktası	beyaz: 553,7 K (280,5 °C, 536,9 °F)
Süblimasyon noktası	kırmızı: ≈689,2-863 K (≈416-590 °C, ≈780,8-1094 °F) ; mor: 893 K (620 °C, 1148 °F)
Yoğunluk (r.t.'ye yakın)	beyaz: 1,823 g/cm3; kırmızı: ≈2,2-2,34 g/cm3 ; mor: 2,36 g/cm3 ; siyah: 2,69 g/cm3
Füzyon ısısı	beyaz: 0,66 kJ/mol
Buharlaşma ısısı	beyaz: 51,9 kJ/mol
Molar ısı kapasitesi	beyaz: 23,824 J/(mol-K)
Atomik özellikler
Oksidasyon durumları	-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 (hafif asidik bir oksit)
Elektronegatiflik	Pauling ölçeği: 2.19
İyonlaşma enerjileri	1: 1011,8 kJ/mol ; 2.: 1907 kJ/mol ; 3.: 2914,1 kJ/mol ; (daha fazla) ;
Kovalent yarıçap	107±3 pm
Van der Waals yarıçapı	180 pm
	Fosforun spektral çizgileri
Diğer özellikler
Doğal oluşum	ilkel
Kristal yapı	gövde merkezli kübik (bcc)
Termal iletkenlik	beyaz: 0,236 W/(m⋅K) ; siyah: 12,1 W/(m⋅K)
Manyetik sıralama	beyaz, kırmızı, mor, siyah: diyamanyetik
Molar manyetik duyarlılık	-20,8×10-6 cm3/mol (293 K)
Yığın modülü	beyaz: 5 GPa; kırmızı: 11 GPa
CAS Numarası	7723-14-0 (kırmızı); 12185-10-3 (beyaz)
Tarih
Keşif	Hennig Brand (1669)
Tarafından bir unsur olarak tanınır	Antoine Lavoisier (1777)
Fosforun ana izotopları
	Kategori Fosfor; görünüm; konuşmak; Düzenle; \| referanslar

Fosfor, P sembolüne ve 15 atom numarasına sahip kimyasal bir elementtir. Elementel fosfor, beyaz fosfor ve kırmızı fosfor olmak üzere iki ana formda bulunur, ancak yüksek oranda reaktif olduğu için fosfor Dünya'da asla serbest bir element olarak bulunmaz. Yerkabuğunda kilogram başına yaklaşık bir gramlık bir konsantrasyona sahiptir (yaklaşık 0,06 gramlık bakır ile karşılaştırın). Minerallerde fosfor genellikle fosfat olarak bulunur. ⓘ

Elementel fosfor ilk olarak 1669 yılında beyaz fosfor olarak izole edilmiştir. Beyaz fosfor oksijene maruz kaldığında soluk bir parıltı yayar - bu nedenle Yunan mitolojisinden alınan Φωσφόρος 'ışık taşıyıcı' anlamına gelir (Latince Lucifer) ve "Sabah Yıldızı" olan Venüs gezegenine atıfta bulunur. Aydınlatmadan sonra parlama anlamına gelen fosforesans terimi, fosforun bu özelliğinden türemiştir, ancak kelime o zamandan beri parlama üreten farklı bir fiziksel süreç için kullanılmaktadır. Fosforun parlaması beyaz (ama kırmızı değil) fosforun oksidasyonundan kaynaklanır - şimdi kemilüminesans olarak adlandırılan bir süreç. Azot, arsenik, antimon ve bizmut ile birlikte fosfor bir piktojen olarak sınıflandırılır. ⓘ

Fosfor, fosfat iyonu PO₄3- içeren bileşikler olan fosfatlar aracılığıyla yaşamın sürdürülmesi için gerekli bir elementtir. Fosfatlar DNA, RNA, ATP ve fosfolipidlerin, hücreler için temel olan karmaşık bileşiklerin bir bileşenidir. Elementel fosfor ilk olarak insan idrarından izole edilmiştir ve kemik külü önemli bir erken fosfat kaynağı olmuştur. Fosfat madenleri fosil içerir çünkü fosfat hayvan kalıntılarının ve dışkılarının fosilleşmiş birikintilerinde bulunur. Düşük fosfat seviyeleri bazı su sistemlerinde büyümenin önemli bir sınırıdır. Çıkarılan fosfor bileşiklerinin büyük çoğunluğu gübre olarak tüketilmektedir. Fosfat, bitkilerin topraktan kaldırdığı fosforun yerini almak için gereklidir ve yıllık talebi insan nüfusunun artışından neredeyse iki kat daha hızlı artmaktadır. Diğer uygulamalar arasında deterjanlardaki organofosfor bileşikleri, pestisitler ve sinir ajanları yer almaktadır. ⓘ

Fosfor insan vücudunda kalsiyumdan sonra en fazla bulunan kimyasal elementtir. Simgesi P ve atom numarası 15 dir. ⓘ

Özellikleri

Allotroplar

Fosfor, çarpıcı derecede farklı özellikler sergileyen birkaç allotropa sahiptir. En yaygın iki allotrop beyaz fosfor ve kırmızı fosfordur. ⓘ

Uygulamalar ve kimyasal literatür açısından bakıldığında, elementel fosforun en önemli formu, genellikle WP olarak kısaltılan beyaz fosfordur. Yumuşak, mumsu bir katıdır ve tetrahedral P
₄ molekülü, her bir atomun diğer üç atoma resmi bir tek bağ ile bağlı olduğu moleküllerdir. Bu P
₄ tetrahedron ayrıca sıvı ve gaz halindeki fosforda 800 °C (1.470 °F) sıcaklığa kadar bulunur ve bu sıcaklıktan sonra P
₂ molekül. P
₄ molekülünün gaz fazındaki P-P bağ uzunluğu, gaz elektron kırınımı ile belirlendiği üzere rg = 2.1994(3) Å'dur. Bu P-P bağının doğası
₄ tetrahedron küresel aromatiklik veya küme bağı ile tanımlanabilir, yani elektronlar yüksek oranda delokalize olmuştur. Bu durum, arketipik aromatik molekül benzenden (11 nA/T) çok daha fazla olan ve toplamı 29 nA/T'ye ulaşan manyetik olarak indüklenmiş akımların hesaplanmasıyla gösterilmiştir. ⓘ

Bazı fosfor allotroplarının kristal yapıları

Beyaz

Kırmızı

Menekşe

Siyah ⓘ

Beyaz fosfor iki kristal formda bulunur: α (alfa) ve β (beta). Oda sıcaklığında α-formu kararlıdır. Daha yaygındır, kübik kristal yapıya sahiptir ve 195.2 K'de (-78.0 °C) altıgen kristal yapıya sahip β formuna dönüşür. Bu formlar, bileşen P₄ tetrahedralarının göreceli yönelimleri açısından farklılık gösterir. Beyaz fosforun β formu üç hafif farklı P
₄ molekül, yani 2.1768(5) ile 2.1920(5) Å arasında 18 farklı P-P bağ uzunluğu. Ortalama P-P bağ uzunluğu 2.183(5) Å'dur. ⓘ

Beyaz fosfor, allotroplar arasında en az kararlı, en reaktif, en uçucu, en az yoğun ve en toksik olanıdır. Beyaz fosfor yavaş yavaş kırmızı fosfora dönüşür. Bu dönüşüm ışık ve ısı ile hızlanır ve beyaz fosfor örnekleri neredeyse her zaman bir miktar kırmızı fosfor içerir ve buna bağlı olarak sarı görünür. Bu nedenle, eskimiş veya başka bir şekilde saf olmayan beyaz fosfor (örneğin, silah sınıfı, laboratuvar sınıfı WP değil) sarı fosfor olarak da adlandırılır. Oksijene maruz kaldığında, beyaz fosfor karanlıkta çok hafif bir yeşil ve mavi tonuyla parlar. Hava ile temas ettiğinde son derece yanıcı ve piroforiktir (kendiliğinden tutuşur). Piroforik olması nedeniyle beyaz fosfor napalmda katkı maddesi olarak kullanılır. Bu formun yanma kokusu karakteristik bir sarımsak kokusuna sahiptir ve numuneler genellikle beyaz "fosfor pentoksit" ile kaplanır, bu da P
₄O
Fosfor atomları arasına ve köşelerine oksijen yerleştirilmiş ₁₀ tetrahedra. Beyaz fosfor suda çözünmez ancak karbon disülfürde çözünür. ⓘ

P₄'ün 1100 K'de termal ayrışması difosfor, P₂ verir. Bu tür katı veya sıvı olarak kararlı değildir. Dimerik birim üçlü bağ içerir ve N₂'ye benzer. Organofosfor öncül reaktiflerinin termolizi ile çözeltide geçici bir ara ürün olarak da üretilebilir. Daha yüksek sıcaklıklarda, P₂ atomik P'ye ayrışır. ⓘ

Fosforun bazı allotroplarının özellikleri
Form	beyaz(α)	beyaz(β)	kırmızı	menekşe	siyah ⓘ
Simetri	Beden merkezli kübik	Triklinik	Amorf	Monoklinik	Ortorombik
Pearson sembolü		aP24		mP84	oS8
Uzay grubu	I43m	P1 No.2		P2/c No.13	Cmca No.64
Yoğunluk (g/cm³)	1.828	1.88	~2.2	2.36	2.69
Bant aralığı (eV)	2.1		1.8	1.5	0.34
Kırılma indisi	1.8244			2.6	2.4

Kırmızı fosfor polimerik yapıdadır. Bir P-P bağının kırıldığı ve komşu tetrahedronla bir ek bağın oluştuğu ve van der Waals kuvvetleriyle birbirine bağlanan P₂₁ molekül zincirlerinin meydana geldiği bir P₄ türevi olarak görülebilir. Kırmızı fosfor, beyaz fosforun 250 °C'ye (482 °F) ısıtılmasıyla veya beyaz fosforun güneş ışığına maruz bırakılmasıyla oluşturulabilir. Bu işlemden sonra fosfor amorftur. Daha fazla ısıtıldığında bu malzeme kristalleşir. Bu anlamda kırmızı fosfor bir allotrop değil, beyaz ve mor fosfor arasında bir ara fazdır ve özelliklerinin çoğu bir değer aralığına sahiptir. Örneğin, taze hazırlanmış, parlak kırmızı fosfor oldukça reaktiftir ve yaklaşık 300 °C'de (572 °F) tutuşur, ancak yaklaşık 30 °C'de (86 °F) tutuşan beyaz fosfordan daha kararlıdır. Uzun süreli ısıtma veya depolamadan sonra renk koyulaşır (bilgi kutusu resimlerine bakın); ortaya çıkan ürün daha kararlıdır ve havada kendiliğinden tutuşmaz. ⓘ

Mor fosfor, kırmızı fosforun 550 °C'nin üzerinde gün boyu tavlanmasıyla üretilebilen bir fosfor formudur. 1865 yılında Hittorf, fosforun erimiş kurşundan yeniden kristalleştirildiğinde kırmızı/mor bir form elde edildiğini keşfetmiştir. Bu nedenle, bu form bazen "Hittorf'un fosforu" (veya menekşe veya α-metalik fosfor) olarak bilinir. ⓘ

Siyah fosfor en az reaktif allotroptur ve 550 °C'nin (1,022 °F) altında termodinamik olarak kararlı formdur. Aynı zamanda β-metalik fosfor olarak da bilinir ve grafitinkine benzeyen bir yapıya sahiptir. Beyaz fosforun yüksek basınç altında (yaklaşık 12.000 standart atmosfer veya 1,2 gigapaskal) ısıtılmasıyla elde edilir. Katalizör olarak cıva gibi metal tuzları kullanılarak ortam koşullarında da üretilebilir. Görünüş, özellikler ve yapı olarak grafite benzer, siyah ve pul puldur, elektrik iletkenidir ve birbirine bağlı atomlardan oluşan buruşuk tabakalara sahiptir. ⓘ

Bir başka form olan kırmızı fosfor, karbon disülfür içindeki beyaz fosfor çözeltisinin güneş ışığı altında buharlaşmasına izin verilerek elde edilir. ⓘ

Kemilüminesans

Havaya maruz kalan beyaz fosfor karanlıkta parlar ⓘ

İlk izole edildiğinde, beyaz fosfordan yayılan yeşil parıltının tıpalı bir kavanozda bir süre devam ettiği, ancak daha sonra kesildiği gözlemlenmiştir. Robert Boyle 1680'lerde bunu havanın "zayıflamasına" bağladı. Aslında, tüketilen oksijendir. 18. yüzyıla gelindiğinde, saf oksijen içinde fosforun hiç parlamadığı biliniyordu; parladığı sadece bir dizi kısmi basınç vardı. Reaksiyonu daha yüksek basınçlarda yürütmek için ısı uygulanabilir. ⓘ

1974 yılında parlama R. J. van Zee ve A. U. Khan tarafından açıklanmıştır. Katı (veya sıvı) fosforun yüzeyinde oksijen ile bir reaksiyon gerçekleşir ve kısa ömürlü HPO ve P
₂O
₂ her ikisi de görünür ışık yayar. Reaksiyon yavaştır ve lüminesansı üretmek için çok az ara madde gerekir, dolayısıyla parıltı tıpalı bir kavanozda uzun süre devam eder. ⓘ

Keşfinden bu yana fosforlar ve fosforesans, karanlıkta yanmadan parlayan maddeleri tanımlamak için gevşek bir şekilde kullanılmıştır. Fosforesans terimi fosfordan türetilmiş olsa da, fosfora ışıltısını veren reaksiyona fosforesans (daha önce bir maddenin üzerine düşen ve onu uyaran ışığın yeniden yayılması) değil, kemilüminesans (soğuk bir kimyasal reaksiyon nedeniyle parlama) denir. ⓘ

İzotoplar

²⁵ arasında değişen 23 bilinen fosfor izotopu vardır.
P - ⁴⁷
P. Sadece ³¹
P kararlıdır ve bu nedenle %100 bollukta bulunur. ³¹P'nin yarı tamsayı nükleer spini ve yüksek bolluğu, fosfor-31 NMR spektroskopisini fosfor içeren örneklerin çalışmalarında çok kullanışlı bir analitik araç haline getirir. ⓘ

Fosforun iki radyoaktif izotopu biyolojik bilimsel deneyler için uygun yarı ömürlere sahiptir. Bunlar:

³²
P, 14,3 günlük yarı ömre sahip bir beta yayıcıdır (1,71 MeV) ve yaşam bilimleri laboratuvarlarında rutin olarak, örneğin Northern blotlarında veya Southern blotlarında kullanılmak üzere radyolabeled DNA ve RNA probları üretmek için kullanılır.
³³
P, yarı ömrü 25,4 gün olan bir beta yayıcı (0,25 MeV). Yaşam bilimleri laboratuvarlarında DNA dizileme gibi düşük enerjili beta emisyonlarının avantajlı olduğu uygulamalarda kullanılır.

³²'den gelen yüksek enerjili beta parçacıkları
P deriye ve kornealara nüfuz eder ve herhangi bir ³²
Yutulan, solunan veya emilen P, kemik ve nükleik asitlere kolayca dahil olur. Bu nedenlerden dolayı, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki İş Güvenliği ve Sağlığı İdaresi ve diğer gelişmiş ülkelerdeki benzer kurumlar ³²
Laboratuvar önlüğü, tek kullanımlık eldivenler ve gözleri korumak için koruyucu gözlük veya gözlük takın ve doğrudan açık kapların üzerinde çalışmaktan kaçının. Kişisel, giysi ve yüzey kontaminasyonunun izlenmesi de gereklidir. Ekranlama özel dikkat gerektirir. Beta parçacıklarının yüksek enerjisi, kurşun gibi yoğun koruyucu malzemelerde Bremsstrahlung (frenleme radyasyonu) yoluyla X-ışınlarının ikincil emisyonuna yol açar. Bu nedenle, radyasyon akrilik veya diğer plastik, su veya (şeffaflık gerekli olmadığında) ahşap gibi düşük yoğunluklu malzemelerle korunmalıdır. ⓘ

Oluşum

Evren

2013 yılında gökbilimciler Cassiopeia A'da fosfor tespit etmiş ve bu elementin süpernova nükleosentezinin bir yan ürünü olarak süpernovalarda üretildiğini doğrulamışlardır. Süpernova kalıntısından gelen materyaldeki fosfor-demir oranı, genel olarak Samanyolu'ndan 100 kat daha yüksek olabilir. ⓘ

2020'de gökbilimciler, fosfor içeren molekülleri ve bunların kuyruklu yıldızlarla erken Dünya'ya nasıl taşındığını tespit etmek için büyük yıldız oluşum bölgesi AFGL 5142'den ALMA ve ROSINA verilerini analiz etti. ⓘ

Kabuk ve organik kaynaklar

Fosforun yerkabuğundaki konsantrasyonu kilogram başına yaklaşık bir gramdır (yaklaşık 0,06 gram olan bakırla karşılaştırın). Doğada serbest olarak bulunmaz, ancak genellikle fosfatlar olarak birçok mineralde yaygın olarak dağılmıştır. Kısmen apatitten (genellikle pentakalsiyum triortofosfat florür (hidroksit) olan bir grup mineral) oluşan inorganik fosfat kayası, günümüzde bu elementin başlıca ticari kaynağıdır. ABD Jeolojik Araştırmalar Kurumu'na (USGS) göre, küresel fosfor rezervlerinin yaklaşık yüzde 50'si Arap ülkelerinde bulunmaktadır. Dünya'nın bilinen rezervlerinin %85'i Fas'ta olup Çin, Rusya, Florida, Idaho, Tennessee, Utah ve başka yerlerde daha küçük yataklar bulunmaktadır. Örneğin İngiltere'deki Albright ve Wilson, Niagara Şelalesi'ndeki tesislerinde 1890'larda ve 1900'lerde Tennessee, Florida ve Îles du Connétable'dan (guano adası fosfat kaynakları) fosfat kayası kullanıyordu; 1950'de ise ağırlıklı olarak Tennessee ve Kuzey Afrika'dan fosfat kayası kullanıyorlardı. ⓘ

Organik kaynaklar, yani idrar, kemik külü ve (19. yüzyılın sonlarında) guano, tarihsel olarak önemliydi ancak yalnızca sınırlı ticari başarıya sahipti. İdrar fosfor içerdiğinden, bugün İsveç dahil bazı ülkelerde dışkının yeniden kullanımına yönelik yöntemler kullanılarak hala kullanılan gübreleme özelliklerine sahiptir. Bu amaçla, idrar saf halde ya da kanalizasyon veya kanalizasyon çamuru şeklinde suyla karıştırılarak gübre olarak kullanılabilir. ⓘ

Bileşikler

Fosfor (V)

P₄O₁₀ ve P₄S₁₀'un tetrahedral yapısı. ⓘ

Fosforun en yaygın bileşikleri, dört yüzlü bir anyon olan fosfat (PO₄3-) türevleridir. Fosfat, gübrelerde kullanılmak üzere büyük ölçekte üretilen fosforik asidin eşlenik bazıdır. Triprotik olan fosforik asit, kademeli olarak üç eşlenik baza dönüşür:

H₃PO₄ + H₂O ⇌ H₃O⁺ + H₂PO₄- K_a1 = 7.25×10-3 ⓘ

H₂PO₄- + H₂O ⇌ H₃O⁺ + HPO₄2- K_a2 = 6,31×10-8 ⓘ

HPO₄2- + H₂O ⇌ H₃O⁺ + PO₄3- K_a3 = 3,98×10-13 ⓘ

Fosfat, P-O-P bağları içeren zincirler ve halkalar oluşturma eğilimi gösterir. ATP de dahil olmak üzere birçok polifosfat bilinmektedir. Polifosfatlar, HPO₄2- ve H₂PO₄- gibi hidrojen fosfatların dehidrasyonu ile ortaya çıkar. Örneğin, endüstriyel olarak önemli olan pentasodyum trifosfat (sodyum tripolifosfat, STPP olarak da bilinir) bu yoğunlaşma reaksiyonu ile megatonlarca endüstriyel olarak üretilir:

2 Na₂[(HO)PO₃] + Na[(HO)₂PO₂] → Na₅[O₃P-O-P(O)₂-O-PO₃] + 2 H₂O

Fosfor pentoksit (P₄O₁₀) fosforik asidin asit anhidritidir, ancak ikisi arasında birkaç ara madde bilinmektedir. Bu mumsu beyaz katı su ile kuvvetli reaksiyona girer. ⓘ

Metal katyonları ile fosfat çeşitli tuzlar oluşturur. Bu katılar polimeriktir ve P-O-M bağları içerir. Metal katyonu 2+ veya 3+ yüküne sahip olduğunda, tuzlar genellikle çözünmez, bu nedenle yaygın mineraller olarak bulunurlar. Birçok fosfat tuzu hidrojen fosfattan (HPO₄2-) türetilir. ⓘ

PCl₅ ve PF₅ yaygın bileşiklerdir. PF₅ renksiz bir gazdır ve moleküller trigonal bipiramidal geometriye sahiptir. PCl₅, PCl₄⁺ PCl₆- iyonik formülasyonuna sahip renksiz bir katıdır, ancak eridiğinde veya buhar fazında trigonal bipiramidal geometriyi benimser. PBr₅, PBr₄⁺Br şeklinde formüle edilen kararsız bir katıdır ve PI₅ bilinmemektedir. Pentaklorür ve pentaflorür Lewis asitleridir. Florür ile PF₅, SF₆ ile izoelektronik olan bir anyon olan PF₆- oluşturur. En önemli oksihalid, yaklaşık olarak tetrahedral olan fosfor oksiklorürdür (POCl₃). ⓘ

Kapsamlı bilgisayar hesaplamaları mümkün olmadan önce, fosfor(V) bileşiklerindeki bağlanmanın d orbitallerini içerdiği düşünülüyordu. Moleküler orbital teorisinin bilgisayar modellemesi, bu bağlanmanın sadece s- ve p-orbitallerini içerdiğini göstermektedir. ⓘ

Fosfor (III)

Dört simetrik trihalid de iyi bilinmektedir: gaz halindeki PF₃, sarımsı sıvılar PCl₃ ve PBr₃ ve katı PI₃. Bu maddeler neme duyarlıdır ve fosfor asidi vermek üzere hidrolize olurlar. Yaygın bir reaktif olan triklorür, beyaz fosforun klorlanmasıyla üretilir:

P₄ + 6 Cl₂ → 4 PCl₃

Triflorür, halojenür değişimi ile triklorürden üretilir. PF₃ toksiktir çünkü hemoglobine bağlanır. ⓘ

Fosfor (III) oksit, P₄O₆ (tetrafosfor hekzoksit olarak da adlandırılır), fosfor asidin minör tautomeri olan P(OH)₃'ün anhidritidir. P₄O₆'nın yapısı, terminal oksit grupları olmaksızın P₄O₁₀'un yapısına benzer. ⓘ

Fosfor(I) ve fosfor(II)

Kararlı bir difosfen, bir fosfor (I) türevi. ⓘ

Bu bileşikler genellikle P-P bağlarına sahiptir. Örnekler arasında fosfin ve organofosfinlerin katlanmış türevleri yer alır. Nadir de olsa P=P çift bağları içeren bileşikler de gözlemlenmiştir. ⓘ

Fosfitler ve fosfinler

Fosfitler, metallerin kırmızı fosfor ile reaksiyona girmesiyle ortaya çıkar. Alkali metaller (grup 1) ve toprak alkali metaller, fosfit iyonu P3- içeren iyonik bileşikler oluşturabilir. Bu bileşikler su ile reaksiyona girerek fosfin oluşturur. Diğer fosfitler, örneğin Na₃P₇, bu reaktif metaller için bilinmektedir. Geçiş metallerinin yanı sıra monofosfitlerle birlikte, genellikle metalik bir parlaklığa sahip sert refrakter bileşikler olan metal bakımından zengin fosfitler ve daha az kararlı olan ve yarı iletkenler içeren fosfor bakımından zengin fosfitler vardır. Schreibersite, meteoritlerde bulunan doğal olarak oluşan metal bakımından zengin bir fosfittir. Metal bakımından zengin ve fosfor bakımından zengin fosfitlerin yapıları karmaşık olabilir. ⓘ

Fosfin (PH₃) ve organik türevleri (PR₃) amonyağın (NH₃) yapısal analoglarıdır, ancak fosfordaki bağ açıları fosfin ve organik türevleri için 90°'ye daha yakındır. Kötü kokulu, zehirli bir bileşiktir. Fosfor, fosfinde -3 oksidasyon sayısına sahiptir. Fosfin, kalsiyum fosfit Ca₃P₂'nin hidrolizi ile üretilir. Amonyağın aksine, fosfin hava ile oksitlenir. Fosfin ayrıca amonyaktan çok daha az baziktir. Dokuz fosfor atomuna kadar zincirler içeren ve PnH_n+2 formülüne sahip diğer fosfinler bilinmektedir. Oldukça yanıcı bir gaz olan difosfin (P₂H₄) hidrazinin bir analoğudur. ⓘ

Oksoasitler

Fosforlu oksoasitler yaygındır, genellikle ticari olarak önemlidir ve bazen yapısal olarak karmaşıktır. Hepsinin oksijen atomlarına bağlı asidik protonları vardır, bazılarının doğrudan fosfora bağlı asidik olmayan protonları vardır ve bazıları fosfor - fosfor bağları içerir. Fosforun birçok oksoasidi oluşmasına rağmen, sadece dokuzu ticari olarak önemlidir ve bunlardan üçü, hipofosfor asit, fosfor asit ve fosforik asit, özellikle önemlidir. ⓘ

Oksidasyon durumu	Formül	İsim	Asidik protonlar	Bileşikler ⓘ
+1	HH₂PO₂	hipofosforlu asit	1	asit, tuzlar
+3	H₂HPO₃	fosforlu asit	2	asit, tuzlar
+3	HPO₂	metafosforik asit	1	TUZLAR
+3	H₃PO₃	(orto)fosfor asit	3	asit, tuzlar
+4	H₄P₂O₆	hipofosforik asit	4	asit, tuzlar
+5	(HPO₃)_n	metafosforik asitler	n	tuzlar (n = 3,4,6)
+5	H(HPO₃)_nOH	poli̇fosfori̇k asi̇tler	n+2	asitler, tuzlar (n = 1-6)
+5	H₅P₃O₁₀	tripolifosforik asit	3	TUZLAR
+5	H₄P₂O₇	pirofosforik asit	4	asit, tuzlar
+5	H₃PO₄	(orto)fosforik asit	3	asit, tuzlar

Nitrürler

PN molekülü kararsız olarak kabul edilir, ancak 1100 K'de kristalin fosfor nitrür ayrışmasının bir ürünüdür. Benzer şekilde, H₂PN kararsız olarak kabul edilir ve F₂PN, Cl₂PN, Br₂PN ve I₂PN gibi fosfor nitrür halojenleri siklik Polifosfazenlere oligomerize olur. Örneğin, (PNCl₂)n formülündeki bileşikler esas olarak trimer hekzaklorofosfazen gibi halkalar halinde bulunur. Fosfazenler, fosfor pentaklorürün amonyum klorür ile muamele edilmesiyle ortaya çıkar:

PCl₅ + NH₄Cl → 1/n (NPCl₂)_n + 4 HCl

Klorür grupları alkoksit (RO-) ile değiştirildiğinde, potansiyel olarak yararlı özelliklere sahip bir polimer ailesi üretilir. ⓘ

Sülfitler

Fosfor, fosforun P(V), P(III) veya diğer oksidasyon durumlarında olabileceği çok çeşitli sülfitler oluşturur. Üç kat simetrik P₄S₃, her yere çarpan kibritlerde kullanılır. P₄S₁₀ ve P₄O₁₀ benzer yapılara sahiptir. Fosfor(III)'ün karışık oksihalidleri ve oksihidridleri neredeyse bilinmemektedir. ⓘ

Organofosfor bileşikleri

P-C ve P-O-C bağlarına sahip bileşikler genellikle organofosfor bileşikleri olarak sınıflandırılır. Ticari olarak yaygın şekilde kullanılırlar. PCl₃, organofosfor (III) bileşiklerine giden yollarda bir P³⁺ kaynağı olarak hizmet eder. Örneğin, trifenilfosfinin öncüsüdür:

PCl₃ + 6 Na + 3 C₆H₅Cl → P(C₆H₅)₃ + 6 NaCl

Fosfor trihalitlerin alkoller ve fenollerle muamelesi fosfitleri, örneğin trifenilfosfiti verir:

PCl₃ + 3 C₆H₅OH → P(OC₆H₅)₃ + 3 HCl

Fosfor oksiklorür için de benzer reaksiyonlar meydana gelir ve trifenilfosfat oluşur:

OPCl₃ + 3 C₆H₅OH → OP(OC₆H₅)₃ + 3 HCl ⓘ

Tarih

Etimoloji

Antik Yunan'da Fosfor adı Venüs gezegeninin adıydı ve kabaca ışık getiren veya ışık taşıyan anlamına gelen Yunanca kelimelerden (φῶς = ışık, φέρω = taşımak) türetilmiştir. (Yunan mitolojisi ve geleneğinde Augerinus (Αυγερινός = sabah yıldızı, bugün hala kullanılmaktadır), Hesperus veya Hesperinus (΄Εσπερος veya Εσπερινός veya Αποσπερίτης = akşam yıldızı, bugün hala kullanılmaktadır) ve Eosphorus (Εωσφόρος = şafak taşıyıcı, Hıristiyanlıktan sonra gezegen için kullanılmamaktadır) yakın homologlardır ve ayrıca Fosfor-sabah yıldızı) ile ilişkilidir. ⓘ

Oxford İngilizce Sözlüğü'ne göre, elementin doğru yazılışı fosfordur. Fosfor kelimesi P³⁺ değerliğinin sıfat halidir: yani, tıpkı kükürdün sülfürlü ve sülfürik bileşikler oluşturması gibi, fosfor da fosforlu bileşikler (örneğin, fosforik asit) ve P⁵⁺ değerlikli fosforik bileşikler (örneğin, fosforik asitler ve fosfatlar) oluşturur. ⓘ

Keşif

Robert Boyle ⓘ

Antik çağlardan beri bilinmeyen ve keşfedilen ilk element olan fosforun keşfi 1669 yılında Alman simyacı Hennig Brand'a atfedilir, ancak başkaları da aynı tarihlerde fosforu keşfetmiş olabilir. Brand, normal metabolizmadan kaynaklanan önemli miktarda çözünmüş fosfat içeren idrar ile deneyler yapmıştır. Hamburg'da çalışan Brand, idrarı buharlaştırarak bazı tuzların damıtılması yoluyla efsanevi felsefe taşını yaratmaya çalıştı ve bu süreçte karanlıkta parlayan ve parlak bir şekilde yanan beyaz bir madde üretti. Bu maddeye phosphorus mirabilis ("mucizevi ışık taşıyıcısı") adı verildi. ⓘ

Brand'ın süreci başlangıçta idrarı korkunç bir koku yayana kadar günlerce bekletmeyi içeriyordu. Daha sonra bunu kaynatarak bir macun haline getirdi, bu macunu yüksek bir sıcaklığa kadar ısıttı ve buharları sudan geçirerek yoğunlaşıp altın haline gelmelerini sağladı. Bunun yerine, karanlıkta parlayan beyaz, mumsu bir madde elde etti. Brand fosforu keşfetmişti. Brand özellikle amonyum sodyum hidrojen fosfat (NH
₄) NaHPO
₄. Miktarlar esasen doğru olsa da (yaklaşık 60 g fosfor elde etmek için yaklaşık 1.100 litre [290 US gal] idrar gerekiyordu), idrarın önce çürümesine izin vermek gereksizdi. Daha sonra bilim adamları taze idrarın da aynı miktarda fosfor verdiğini keşfettiler. ⓘ

Brand ilk başta yöntemi gizli tutmaya çalıştı, ancak daha sonra tarifi 200 taler karşılığında Dresden'den D. Krafft'a sattı. Krafft, Robert Boyle ile tanıştığı İngiltere de dahil olmak üzere Avrupa'nın büyük bir bölümünü gezdi. Maddenin idrardan yapıldığı sırrı ortaya çıktı ve Johann Kunckel (1630-1703) İsveç'te (1678) bunu yeniden üretmeyi başardı. Daha sonra Londra'da Boyle (1680) da muhtemelen asistanı Ambrose Godfrey-Hanckwitz'in yardımıyla fosfor yapmayı başardı. Godfrey daha sonra fosfor üretimini bir iş haline getirdi. ⓘ

Boyle, Krafft'ın kendisine fosforun hazırlanışıyla ilgili olarak "insan vücuduna ait bir şeyden" elde edildiğinden başka hiçbir bilgi vermediğini belirtmektedir. Bu Boyle'a değerli bir ipucu verdi, böylece o da fosfor yapmayı başardı ve üretim yöntemini yayınladı. Daha sonra reaksiyonda kum kullanarak Brand'ın sürecini geliştirdi (hala temel malzeme olarak idrar kullanıyor), ⓘ

4 NaPO
₃ + 2 SiO
₂ + 10 C → 2 Na
₂SiO
₃ + 10 CO + P
_{4 ⓘ}

Robert Boyle, 1680 yılında modern kibritlerin öncüsü olan sülfür uçlu ahşap atelleri tutuşturmak için fosforu kullanan ilk kişidir. ⓘ

Fosfor keşfedilen 13. elementtir. Havada yalnız bırakıldığında kendiliğinden yanma eğilimi nedeniyle, bazen "Şeytan'ın elementi" olarak anılır. ⓘ

Kemik külü ve guano

Orta Chincha Adaları'nda guano madenciliği, yaklaşık 1860. ⓘ

Antoine Lavoisier, Johan Gottlieb Gahn ve Carl Wilhelm Scheele'nin 1769 yılında kalsiyum fosfatın (Ca
₃(PO
₄)
₂) kemik külünden elementel fosfor elde edilerek kemiklerde bulunur. ⓘ

Kemik külü 1840'lara kadar başlıca fosfor kaynağıydı. Kemiklerin kavrulmasıyla başlayan yöntem, daha sonra oldukça zehirli elementel fosfor ürününü damıtmak için çok sıcak bir tuğla fırın içine yerleştirilmiş ateş kili imbiklerinin kullanılmasıyla devam etmiştir. Alternatif olarak, yağı alınmış ve güçlü asitlerle muamele edilmiş öğütülmüş kemiklerden çökeltilmiş fosfatlar da elde edilebiliyordu. Beyaz fosfor daha sonra çökeltilmiş fosfatların demir bir kapta öğütülmüş kömür veya odun kömürü ile karıştırılarak ısıtılması ve bir imbikte fosfor buharının damıtılmasıyla elde edilebilirdi. İndirgeme işlemi sırasında ortaya çıkan karbon monoksit ve diğer yanıcı gazlar bir alev bacasında yakılıyordu. ⓘ

1840'larda dünya fosfat üretimi, kuş ve yarasa guanosundan oluşan tropik ada yataklarının madenciliğine yöneldi (ayrıca bkz. Guano Adaları Yasası). Bunlar 19. yüzyılın ikinci yarısında gübre için önemli bir fosfat kaynağı haline gelmiştir. ⓘ

Fosfat kayası

Genellikle kalsiyum fosfat içeren fosfat kayası ilk olarak 1850 yılında fosfor yapımında kullanılmış ve 1888 yılında James Burgess Readman tarafından elektrik ark ocağının kullanılmaya başlanmasının ardından (1889 patentli) elementel fosfor üretimi kemik külü ısıtmasından fosfat kayasından elektrik ark üretimine geçmiştir. Aynı dönemde dünya guano kaynaklarının tükenmesinin ardından, mineral fosfatlar fosfatlı gübre üretiminin ana kaynağı haline gelmiştir. Fosfat kayası üretimi İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra büyük ölçüde artmıştır ve günümüzde fosfor ve fosfor kimyasallarının başlıca küresel kaynağı olmaya devam etmektedir. Fosfat madenciliğinin tarihi ve mevcut durumu hakkında daha fazla bilgi için fosforun zirvesi hakkındaki makaleye bakınız. Fosfat kayası, çeşitli "süperfosfat" gübre ürünleri üretmek için sülfürik asit ile işlendiği gübre endüstrisinde bir hammadde olmaya devam etmektedir. ⓘ

Kışkırtıcılar

Beyaz fosfor ilk olarak 19. yüzyılda kibrit endüstrisi için ticari olarak üretilmiştir. Bu işlemde yukarıda açıklandığı gibi fosfat kaynağı olarak kemik külü kullanılmıştır. Fosfat kayasını indirgemek amacıyla fosfor üretimi için batık ark fırını kullanılmaya başlandığında kemik külü prosesi geçerliliğini yitirmiştir. Elektrikli fırın yöntemi, fosforun savaş silahlarında kullanılabileceği noktaya kadar üretimin artmasını sağladı. I. Dünya Savaşı'nda yangın çıkarıcılarda, sis perdelerinde ve izli mermilerde kullanıldı. İngiltere üzerindeki hidrojen dolu Zeplinleri vurmak için özel bir yangın çıkarıcı mermi geliştirildi (hidrojen son derece yanıcıdır). İkinci Dünya Savaşı sırasında, petrolde eritilmiş fosfordan yapılan Molotof kokteylleri Britanya'da İngiliz direniş operasyonu içinde özel olarak seçilmiş sivillere savunma amacıyla dağıtıldı ve fosforlu yangın bombaları savaşta büyük ölçekte kullanıldı. Yanan fosforun söndürülmesi zordur ve insan derisine sıçraması halinde korkunç etkileri vardır. ⓘ

İlk kibritlerin bileşiminde zehirli olması nedeniyle tehlikeli olan beyaz fosfor kullanılmıştır. Kullanımından dolayı cinayetler, intiharlar ve kazara zehirlenmeler meydana gelmiştir. (Apokrif bir hikayeye göre bir kadın kocasını yemeğine beyaz fosfor katarak öldürmeye çalışmış ve bu durum yahninin ışıklı buhar çıkarmasıyla fark edilmiştir). Buna ek olarak, buharlara maruz kalmak kibrit işçilerinin çene kemiklerinde "fosforlu çene" olarak bilinen ciddi bir nekroza yol açıyordu. Çok daha düşük yanıcılık ve toksisiteye sahip kırmızı fosfor üretimi için güvenli bir süreç keşfedildiğinde, Bern Sözleşmesi (1906) kapsamında kibrit üretimi için daha güvenli bir alternatif olarak kabul edilmesini gerektiren yasalar çıkarıldı. Beyaz fosforun zehirliliği, kibritlerde kullanımının durdurulmasına yol açtı. Müttefikler İkinci Dünya Savaşı'nda "mucizevi ışık taşıyıcısının" ilk keşfedildiği yer olan Hamburg'u yok etmek için fosforlu yangın bombaları kullandılar. ⓘ

Üretim

Nauru'da fosfat kayası madenciliği ⓘ

USGS 2017 yılında 68 milyar ton dünya rezervi tahmin etmiştir; burada rezerv rakamları mevcut piyasa fiyatlarıyla geri kazanılabileceği varsayılan miktarı ifade etmektedir; 2016 yılında 0,261 milyar ton çıkarılmıştır. Günümüz tarımı için kritik öneme sahip olan fosfora olan yıllık talep, insan nüfusundaki artışın neredeyse iki katı hızla artmaktadır. Fosfor üretimi 2011'den önce zirveye ulaşmış olabilir ve bazı bilim insanları rezervlerin 21. Yüzyıl sona ermeden tükeneceğini öngörmektedir." Fosfor ortalama bir kayanın kütlece yaklaşık %0,1'ini oluşturmaktadır ve sonuç olarak Dünya'nın arzı seyreltik olsa da oldukça fazladır. ⓘ

Islak süreç

Fosfor içeren malzemelerin çoğu tarımsal gübreler içindir. Saflık standartlarının mütevazı olduğu bu durumda fosfor, fosfat kayasından "ıslak işlem" olarak adlandırılan yöntemle elde edilir. Mineraller sülfürik asit ile muamele edilerek fosforik asit elde edilir. Fosforik asit daha sonra nötralize edilerek gübreyi oluşturan çeşitli fosfat tuzları elde edilir. Islak işlemde fosfor redoksa uğramaz. Bir ton fosforik asit üretimi başına yaklaşık beş ton fosfojips atığı ortaya çıkmaktadır. Dünya genelinde yıllık fosfojips üretiminin 100 ila 280 Mt arasında olduğu tahmin edilmektedir. ⓘ

Termal proses

Fosforun ilaçlarda, deterjanlarda ve gıda maddelerinde kullanımı için saflık standartlarının yüksek olması, termal prosesin geliştirilmesine yol açmıştır. Bu süreçte, fosfat mineralleri damıtma yoluyla saflaştırılabilen beyaz fosfora dönüştürülür. Beyaz fosfor daha sonra fosforik aside oksitlenir ve ardından fosfat tuzları vermek için bir baz ile nötralize edilir. Termal süreç enerji yoğundur. Halihazırda yılda yaklaşık 1.000.000 kısa ton (910.000 t) elementel fosfor üretilmektedir. Çoğunlukla Florida ve Kuzey Afrika'da çıkarılan kalsiyum fosfat (fosfat kayası), çoğunlukla SiO içeren kum ile 1.200-1.500 °C'ye kadar ısıtılabilir.
₂, ve P üretmek için kok kömürü
₄. P
₄ ürünü uçucu olduğundan kolayca izole edilebilir:

4 Ca₅(PO₄)₃F + 18 SiO₂ + 30 C → 3 P₄ + 30 CO + 18 CaSiO₃ + 2 CaF₂

2 Ca₃(PO₄)₂ + 6 SiO₂ + 10 C → 6 CaSiO₃ + 10 CO + P_{4 ⓘ}

Termal prosesten elde edilen yan ürünler arasında, mineral öncüllerindeki demir safsızlıklarından kaynaklanan Fe₂P'nin ham bir formu olan ferrofosfor bulunur. Silikat cürufu faydalı bir inşaat malzemesidir. Florür bazen su floridasyonunda kullanılmak üzere geri kazanılır. Daha sorunlu olan ise önemli miktarda beyaz fosfor içeren bir "çamur "dur. Beyaz fosfor üretimi kısmen enerji yoğun olduğu için büyük tesislerde gerçekleştirilir. Beyaz fosfor erimiş halde taşınır. Nakliye sırasında bazı büyük kazalar meydana gelmiştir. ⓘ

Tarihsel güzergahlar

Tarihsel olarak, mineral bazlı ekstraksiyonların geliştirilmesinden önce, beyaz fosfor endüstriyel ölçekte kemik külünden izole edilmekteydi. Bu süreçte kemik külündeki trikalsiyum fosfat, sülfürik asit ile monokalsiyum fosfata dönüştürülür:

Ca₃(PO₄)₂ + 2 H₂SO₄ → Ca(H₂PO₄)₂ + 2 CaSO_{4 ⓘ}

Monokalsiyum fosfat daha sonra ilgili metafosfata dehidre edilir:

Ca(H₂PO₄)₂ → Ca(PO₃)₂ + 2 H₂O ⓘ

Kalsiyum metafosfat, odun kömürü ile beyaz bir ısıya (~1300C) kadar tutuşturulduğunda, ağırlığının üçte ikisi kadar beyaz fosfor verirken, fosforun üçte biri kalıntıda kalsiyum ortofosfat olarak kalır:

3 Ca(PO₃)₂ + 10 C → Ca₃(PO₄)₂ + 10 CO + P_{4 ⓘ}

Uygulamalar

Gübre

Fosfor temel bir bitki besin maddesidir (azottan sonra en sık sınırlayıcı besin maddesi) ve tüm fosfor üretiminin büyük kısmı tarım gübreleri için %70 ila %75 P₂O₅ içeren konsantre fosforik asitlerdir. Bu da 20. yüzyılın ikinci yarısında fosfat (PO₄3-) üretiminde büyük bir artışa yol açmıştır. Yapay fosfat gübrelemesi gereklidir çünkü fosfor tüm canlı organizmalar için gereklidir; enerji transferlerinde, kök ve gövdelerin gücünde, fotosentezde, bitki köklerinin genişlemesinde, tohum ve çiçek oluşumunda ve genel bitki sağlığı ve genetiğini etkileyen diğer önemli faktörlerde rol oynar. ⓘ

Doğal fosfor taşıyan bileşikler, topraktaki düşük çözünürlük ve hareketlilik nedeniyle bitkiler tarafından çoğunlukla erişilemez. Fosforun çoğu toprak minerallerinde veya toprağın organik maddesinde çok kararlıdır. Fosfor gübre veya gübre olarak eklendiğinde bile toprakta sabit hale gelebilir. Bu nedenle fosforun doğal döngüsü çok yavaştır. Sabitlenen fosforun bir kısmı zaman içinde tekrar salınarak yabani bitki büyümesini sürdürür, ancak yoğun ekin yetiştiriciliğini sürdürmek için daha fazlasına ihtiyaç vardır. Gübre genellikle süperfosfat kireç, kalsiyum dihidrojen fosfat (Ca(H₂PO₄)₂) ve kalsiyum sülfat dihidrat (CaSO₄-2H₂O) karışımı şeklinde olup sülfürik asit ve suyun kalsiyum fosfat ile reaksiyona girmesiyle elde edilir. ⓘ

Gübre elde etmek için fosfat minerallerinin sülfürik asitle işlenmesi küresel ekonomi için o kadar önemlidir ki bu, sülfürik asit için birincil endüstriyel pazar ve elementel sülfürün en büyük endüstriyel kullanımıdır. ⓘ

Yaygın olarak kullanılan bileşikler	Kullanım ⓘ
Ca(H₂PO₄)₂-H₂O	Kabartma tozu ve gübreler
CaHPO₄-2H₂O	Hayvansal gıda katkı maddesi, diş tozu
H₃PO₄	Fosfatlı gübre imalatı
PCl₃	POCl₃ ve pestisit üretimi
POCl₃	Plastikleştirici imalatı
P₄S₁₀	Katkı maddeleri ve pestisit üretimi
Na₅P₃O₁₀	Deterjanlar

Organofosfor

Beyaz fosfor, ara fosfor klorürler ve iki fosfor sülfür, fosfor pentasülfür ve fosfor seskisülfür yoluyla organofosfor bileşikleri yapmak için yaygın olarak kullanılır. Organofosfor bileşiklerinin plastikleştiriciler, alev geciktiriciler, pestisitler, ekstraksiyon maddeleri, sinir ajanları ve su arıtma dahil olmak üzere birçok uygulaması vardır. ⓘ

Metalürjik yönleri

Fosfor ayrıca çelik üretiminde, fosfor bronz yapımında ve diğer birçok ilgili üründe önemli bir bileşendir. Fosfor, bakırda safsızlık olarak bulunan oksijenle reaksiyona girmek ve normal bakırdan daha yüksek hidrojen gevrekliği direncine sahip fosfor içeren bakır (CuOFP) alaşımları üretmek için eritme işlemi sırasında metalik bakıra eklenir. ⓘ

Eşleşmeler

Kırmızı fosfor, tutkal ve öğütülmüş cam karışımından yapılmış kibrit vuruş yüzeyi. Cam tozu sürtünmeyi arttırmak için kullanılır. ⓘ

Fosfor kafalı ilk kibrit 1830 yılında Charles Sauria tarafından icat edilmiştir. Bu kibritler (ve sonraki modifikasyonlar) beyaz fosfor, oksijen salan bir bileşik (potasyum klorat, kurşun dioksit veya bazen nitrat) ve bir bağlayıcıdan oluşan başlıklar ile yapılmıştır. Üretimde çalışanlar için zehirliydi, saklama koşullarına duyarlıydı, yutulduğunda zehirliydi ve kazara pürüzlü bir yüzeyde tutuştuğunda tehlikeliydi. Birçok ülkede üretimi 1872 ile 1925 yılları arasında yasaklandı. 1906'da onaylanan uluslararası Bern Sözleşmesi, beyaz fosforun kibritlerde kullanılmasını yasaklamıştır. ⓘ

Sonuç olarak, fosforlu kibritler yavaş yavaş daha güvenli alternatiflerle değiştirildi. 1900 yılı civarında Fransız kimyagerler Henri Sévène ve Emile David Cahen, beyaz fosforun yerini sürtünme ile tutuşan, toksik ve piroforik olmayan bir bileşik olan fosfor sesquisulfide'in (P₄S₃) aldığı modern her yerde kullanılabilen kibriti icat etti. Bir süre için bu daha güvenli her yerde yanan kibritler oldukça popülerdi ancak uzun vadede yerini modern emniyet kibritlerine bıraktı. ⓘ

Emniyetli kibritlerin özel bir vurucu şerit dışında herhangi bir yüzeyde tutuşması çok zordur. Şerit toksik olmayan kırmızı fosfor, kibrit başı ise oksijen salan bir bileşik olan potasyum klorat içerir. Kibrit çakıldığında, kibrit başı ve çakma şeridinden gelen az miktardaki aşınma, dokunmaya çok duyarlı bir bileşim olan Armstrong'un karışımını oluşturmak için yakından karışır. İnce toz hemen tutuşur ve kibrit başını ateşlemek için ilk kıvılcımı sağlar. Emniyet kibritleri, kibrit çakılana kadar ateşleme karışımının iki bileşenini birbirinden ayırır. Bu, kazara ateşlemeyi önlediği için en önemli güvenlik avantajıdır. Bununla birlikte, 1844 yılında Gustaf Erik Pasch tarafından icat edilen ve 1860'larda piyasaya sürülmeye hazır olan emniyet kibritleri, beyaz fosforun yasaklanmasına kadar tüketici tarafından kabul görmedi. Özel bir fitil şeridi kullanmak beceriksizlik olarak görülüyordu. ⓘ

Su yumuşatma

Fosforik asitten yapılan sodyum tripolifosfat bazı ülkelerde çamaşır deterjanlarında kullanılırken, bazılarında bu kullanım için yasaklanmıştır. Bu bileşik, deterjanların performansını artırmak ve boru/kazan borusu korozyonunu önlemek için suyu yumuşatır. ⓘ

Çeşitli

Fosfatlar sodyum lambaları için özel camlar yapımında kullanılır.
Kemik külü, kalsiyum fosfat, ince porselen üretiminde kullanılır.
Elementel fosfordan yapılan fosforik asit, alkolsüz içecekler gibi gıda uygulamalarında ve gıda sınıfı fosfatlar için bir başlangıç noktası olarak kullanılır. Bunlar arasında kabartma tozu için mono-kalsiyum fosfat ve sodyum tripolifosfat bulunur. Fosfatlar işlenmiş et ve peynirin özelliklerini iyileştirmek için ve diş macununda kullanılır.
"WP" ("Willie Peter" argo terimi) olarak adlandırılan beyaz fosfor, askeri uygulamalarda yangın bombası olarak, duman kapları ve sis bombaları olarak duman perdeleme için ve izleyici mühimmatta kullanılır. Aynı zamanda eski bir M34 Beyaz Fosforlu ABD el bombasının bir parçasıdır. Bu çok amaçlı el bombası çoğunlukla sinyalizasyon, duman perdesi ve ateşleme için kullanılıyordu; ayrıca ciddi yanıklara neden olabiliyordu ve düşman üzerinde psikolojik bir etkisi vardı. Beyaz fosforun askeri kullanımları uluslararası hukuk tarafından sınırlandırılmıştır.
³²P ve ³³P biyokimyasal laboratuvarlarda radyoaktif izleyici olarak kullanılır. ⓘ

Biyolojik rolü

Fosfat PO3- formundaki inorganik fosfor
₄ bilinen tüm yaşam formları için gereklidir. Fosfor, DNA ve RNA'nın yapısal çerçevesinde önemli bir rol oynar. Canlı hücreler, enerji kullanan her hücresel işlem için gerekli olan adenozin trifosfat (ATP) ile hücresel enerjiyi taşımak için fosfat kullanır. ATP, hücrelerdeki önemli bir düzenleyici olay olan fosforilasyon için de önemlidir. Fosfolipidler tüm hücresel zarların ana yapısal bileşenleridir. Kalsiyum fosfat tuzları kemiklerin sertleşmesine yardımcı olur. Biyokimyacılar genellikle inorganik fosfata atıfta bulunmak için "Pi" kısaltmasını kullanırlar. ⓘ

Her canlı hücre, kendisini çevresinden ayıran bir zarla kaplıdır. Hücresel membranlar, tipik olarak çift tabaka şeklinde bir fosfolipid matris ve proteinlerden oluşur. Fosfolipidler, gliserol hidroksil (OH) protonlarından ikisinin bir ester olarak yağ asitleri ile yer değiştirdiği gliserolden türetilir ve üçüncü hidroksil protonu başka bir alkole bağlı fosfat ile değiştirilmiştir. ⓘ

Ortalama bir yetişkin insan yaklaşık 0,7 kg fosfor içerir, bunun yaklaşık %85-90'ı apatit formunda kemiklerde ve dişlerde, geri kalanı ise yumuşak dokularda ve hücre dışı sıvılarda (~%1) bulunur. Fosfor içeriği bebeklik döneminde kütlece yaklaşık %0,5 iken yetişkinlerde kütlece %0,65-1,1'e yükselir. Kandaki ortalama fosfor konsantrasyonu yaklaşık 0,4 g/L olup, bunun yaklaşık %70'i organik ve %30'u inorganik fosfatlardır. Sağlıklı beslenen bir yetişkin günde yaklaşık 1-3 gram fosfor tüketir ve atar, tüketim inorganik fosfat ve nükleik asitler ve fosfolipidler gibi fosfor içeren biyomoleküller şeklinde; atılım ise neredeyse sadece H
₂PO-
₄ ve HPO2-
₄. Vücut fosfatının sadece yaklaşık %0,1'i kanda dolaşır ve bu da yumuşak doku hücreleri için mevcut fosfat miktarına paraleldir. ⓘ

Hücre duvarı yapısının devamlılığının sağlanmasında fosfolipidlerin yapısında bulunur.
Enerji metabolizmasında ATP, GTP, ADP'nin yapısında bulunur.
Oksijen taşınımı ve H⁺ tamponlanmasında etkilidir.
Proteinlerin yapısına girerek faaliyetlerini kontrol eder. Enzimlerin yapısına katılır onları aktive veya inhibe eder.
DNA ve RNA'nın yapısına girer.
Hücre içi sıvısında en bol bulunan anyondur. ⓘ

Kemik ve diş minesi

Kemiğin ana bileşeni hidroksiapatitin yanı sıra muhtemelen karbonat da dahil olmak üzere amorf kalsiyum fosfat formlarıdır. Hidroksiapatit diş minesinin ana bileşenidir. Suyun florlanması, bu mineralin floroapatit adı verilen daha sert bir maddeye kısmi dönüşümü yoluyla dişlerin çürümeye karşı direncini artırır:

Ca
₅(PO
₄)
₃OH + F-
→ Ca
₅(PO
₄)
₃F + OH- ⓘ

Fosfor eksikliği

Tıpta fosfat eksikliği sendromu yetersiz beslenmeden, fosfatın emilememesinden ve kandan fosfat çeken (yetersiz beslenme sonrası yeniden beslenme sendromunda olduğu gibi) veya idrara çok fazla geçen metabolik sendromlardan kaynaklanabilir. Bunların hepsi, kan serumunda ve hücrelerin içinde çözünebilir fosfat seviyelerinin düşük olması durumu olan hipofosfatemi ile karakterize edilir. Hipofosfateminin belirtileri arasında nörolojik işlev bozukluğu ve ATP eksikliği nedeniyle kas ve kan hücrelerinin bozulması yer alır. Çok fazla fosfat ishale, organların ve yumuşak dokuların kireçlenmesine (sertleşmesine) yol açabilir ve vücudun demir, kalsiyum, magnezyum ve çinko kullanma yeteneğini engelleyebilir. ⓘ

Fosfor, bitkiler için temel bir makromineraldir ve toprak sistemlerinden bitki alımını anlamak için edafolojide kapsamlı olarak incelenmektedir. Fosfor birçok ekosistemde sınırlayıcı bir faktördür; yani fosfor kıtlığı organizmanın büyüme hızını sınırlar. Fosfor fazlalığı da özellikle ötrofikasyonun bazen alg patlamalarına yol açtığı sucul sistemlerde sorun yaratabilir. ⓘ

Beslenme

Beslenme önerileri

ABD Tıp Enstitüsü (IOM) 1997 yılında fosfor için Tahmini Ortalama Gereksinimleri (EAR'lar) ve Önerilen Diyet Ödeneklerini (RDA'lar) güncellemiştir. EAR ve RDA'ları belirlemek için yeterli bilgi yoksa, bunun yerine Yeterli Alım (AI) olarak adlandırılan bir tahmin kullanılır. Fosfor için 19 yaş ve üzeri kişiler için mevcut EAR 580 mg/gün'dür. RDA ise 700 mg/gün'dür. RDA'lar, ortalama gereksinimlerden daha yüksek olan kişileri kapsayacak miktarları belirlemek için EAR'lardan daha yüksektir. Hamilelik ve emzirme dönemi için RDA da 700 mg/gün'dür. 1-18 yaş arası kişiler için RDA yaşla birlikte 460 ila 1250 mg/gün arasında artmaktadır. Güvenlik konusunda ise IOM, kanıtlar yeterli olduğunda vitamin ve mineraller için tolere edilebilir üst alım seviyeleri (UL'ler) belirlemektedir. Fosfor için UL 4000 mg/gün'dür. EAR'lar, RDA'lar, AI'lar ve UL'ler toplu olarak Diyet Referans Alımları (DRI'ler) olarak adlandırılır. ⓘ

Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi (EFSA), RDA yerine Popülasyon Referans Alımı (PRI) ve EAR yerine Ortalama Gereksinim kullanarak bu toplu bilgi setini Diyet Referans Değerleri olarak adlandırmaktadır. AI ve UL, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki ile aynı şekilde tanımlanmıştır. Hamilelik ve emzirme dönemi de dahil olmak üzere 15 yaş ve üzeri kişiler için AI 550 mg/gün olarak belirlenmiştir. 4-10 yaş arası çocuklar için AI 440 mg/gün ve 11-17 yaş arası çocuklar için 640 mg/gün'dür. Bu AI değerleri ABD RDA değerlerinden daha düşüktür. Her iki sistemde de gençlerin yetişkinlerden daha fazla ihtiyacı vardır. Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi aynı güvenlik sorusunu incelemiş ve bir UL belirlemek için yeterli bilgi olmadığına karar vermiştir. ⓘ

ABD gıda ve besin takviyesi etiketleme amaçları için bir porsiyondaki miktar Günlük Değerin yüzdesi (%DV) olarak ifade edilir. Fosfor etiketleme amaçları için Günlük Değerin %100'ü 1000 mg idi, ancak 27 Mayıs 2016 itibariyle RDA ile uyumlu hale getirmek için 1250 mg olarak revize edildi. Eski ve yeni yetişkin günlük değerlerinin bir tablosu Referans Günlük Alım adresinde verilmiştir. ⓘ

Besin kaynakları

Fosfor için ana besin kaynakları protein içerenlerle aynıdır, ancak proteinler fosfor içermez. Örneğin, süt, et ve soya tipik olarak fosfor da içerir. Kural olarak, bir diyet yeterli protein ve kalsiyum içeriyorsa, fosfor miktarı muhtemelen yeterlidir. ⓘ

Önlemler

Fosfor patlaması ⓘ

Fosforun organik bileşikleri geniş bir malzeme sınıfı oluşturur; birçoğu yaşam için gereklidir, ancak bazıları son derece toksiktir. Florofosfat esterleri bilinen en güçlü nörotoksinler arasındadır. Çok çeşitli organofosfor bileşikleri toksisiteleri nedeniyle pestisit (herbisit, insektisit, fungisit, vb.) olarak kullanılır ve düşman insanlara karşı sinir ajanı olarak silahlandırılır. İnorganik fosfatların çoğu nispeten toksik değildir ve temel besin maddeleridir. ⓘ

Beyaz fosfor allotropu önemli bir tehlike arz eder çünkü havada tutuşur ve fosforik asit kalıntısı üretir. Kronik beyaz fosfor zehirlenmesi "fosforlu çene" adı verilen çene nekrozuna yol açar. Beyaz fosfor toksiktir, yutulduğunda ciddi karaciğer hasarına neden olur ve "Sigara İçen Dışkı Sendromu" olarak bilinen bir duruma neden olabilir. ⓘ

Geçmişte, elementel fosfora dışarıdan maruz kalma, etkilenen bölgenin %2 bakır sülfat çözeltisi ile yıkanarak zararsız bileşikler oluşturulması ve daha sonra bunların yıkanarak uzaklaştırılmasıyla tedavi edilmekteydi. Yakın tarihli ABD Donanması Kimyasal Ajan Zayiatlarının ve Konvansiyonel Askeri Kimyasal Yaralanmaların Tedavisi'ne göre: FM8-285: Bölüm 2 Konvansiyonel Askeri Kimyasal Yaralanmalar, "Bakır (bakır (II)) sülfat geçmişte ABD personeli tarafından kullanılmıştır ve halen bazı uluslar tarafından kullanılmaktadır. Ancak, bakır sülfat toksiktir ve kullanımı durdurulacaktır. Bakır sülfat böbrek ve beyin toksisitesinin yanı sıra damar içi hemolize de yol açabilir." ⓘ

Kılavuz bunun yerine "fosforik asidi nötralize etmek için bir bikarbonat çözeltisi önermektedir, bu da daha sonra görünür beyaz fosforun çıkarılmasını sağlayacaktır. Parçacıkların yeri genellikle hava çarptığında yaydıkları dumandan ya da karanlıkta fosforesans göstermelerinden anlaşılabilir. Karanlık ortamlarda, parçalar ışıldayan noktalar olarak görülür. Hastanın durumu daha sonra emilebilecek ve muhtemelen sistemik zehirlenmeye yol açabilecek WP (beyaz fosfor) parçalarının çıkarılmasına izin veriyorsa yanığı derhal debride edin. Tüm WP'nin çıkarıldığından emin olana kadar yağlı bazlı merhemler UYGULAMAYIN. Partiküllerin tamamen çıkarılmasının ardından lezyonları termal yanık olarak tedavi edin." Beyaz fosfor yağlarla kolayca karıştığından, bölge iyice temizlenene ve tüm beyaz fosfor uzaklaştırılana kadar herhangi bir yağlı madde veya merhem önerilmemektedir. ⓘ

İnsanlar işyerinde soluma, yutma, cilt teması ve göz teması yoluyla fosfora maruz kalabilir. Mesleki Güvenlik ve Sağlık İdaresi (OSHA) işyerinde fosfora maruz kalma sınırını (İzin verilen maruz kalma sınırı) 8 saatlik bir iş günü boyunca 0,1 mg/m³ olarak belirlemiştir. Ulusal Mesleki Güvenlik ve Sağlık Enstitüsü (NIOSH) 8 saatlik bir iş gününde 0,1 mg/m³ Tavsiye edilen maruz kalma sınırı (REL) belirlemiştir. 5 mg/m³ seviyelerinde, fosfor yaşam ve sağlık için hemen tehlikelidir. ⓘ

ABD DEA Liste I statüsü

Fosfor elemental iyodu hidroiyodik aside indirgeyebilir, bu da efedrin veya psödoefedrini metamfetamine indirgemek için etkili bir reaktiftir. Bu nedenle, kırmızı ve beyaz fosfor Birleşik Devletler Uyuşturucu ile Mücadele İdaresi tarafından 17 Kasım 2001 tarihinde yürürlüğe giren 21 CFR 1310.02 uyarınca Liste I öncül kimyasalları olarak belirlenmiştir. Amerika Birleşik Devletleri'nde kırmızı veya beyaz fosfor işleyicileri sıkı düzenleyici kontrollere tabidir. ⓘ

Fosfor izotopları

³¹P, fosforun doğada bulunabilinen tek izotopudur. Bunun yanında başka radyoaktif fosfor izotoplarıda üretilmiştir. 25,3 günle en uzun yarılanma süresi olan radyoaktif fosfor izotopu ³³P'dir. ⓘ

Vücuttaki fosfor

Fosfatlar, pirofosfatlar ve ATP fosfor kaynağıdır. Özellikle sütlü besinlerde bulunur. Diyetle alınan fosfatların serbest formu ince bağırsaklardan emilir. Vücutta kemiklerde % 90 kalsiyum trifosfat, kalsiyum fosfat (Ca₃(PO₄)₂) ve hidroksi apatit kristalleri halinde, plazmada ise 0,03-0,04 mg anorganik formda bulunur. İdrarla inorganik fosfat halinde atılır. Serum düzeyi parathormon ile sağlanır. ⓘ

Kimyasal fonksiyonları

Fosfor elementi, gün ışığına yani fotonlara maruz kaldığında enerji seviyesini yükseltir.Fakat bu element her daim eski enerji seviyesinde kalma isteğindedir. Bu istek doğrultusunda karanlık bir ortamda eski seviyesine dönerken elektronların bu enerji savurması olayı bizim gördüğümüz şekilde ışıma olarak algılanır.Bu olay dakikalar,saatler hatta günler sürebilir. Bu süreyi maruz kaldığı enerji seviyesi belirler. ⓘ

Hiperfosforemi (1,5 mmol/L üzeri plazma düzeyleri); ⓘ

Böbrek yetmezliği
Diyabet, hipoparatiroid
Çeşitli hastalıklar, D vitamini zehirlenmesi sırasında görülür. ⓘ

Hipofosforemi (0,8 mmol/L'nin altında); ⓘ

Hiperparatiroid
Osteomalazi (D vitamini eksikliği)
Glukoz veya fruktoz perfuzyonu
Vitamine dirençli osteomalazi durumlarında görülür. ⓘ

Hipofosfatemi; ⓘ

Emilimin azalması
1. Diyette eksiklik
2. Oral fosfat bağlayıcılar
3. Malabsorpsiyon
Hücreye alımının artması
1. Alkaloz
2. Diyabetik ketoasidoz
3. Aşırı açlık çeken hastanın yeniden beslenmesi
Atılımın artması
1. Dializ
2. Böbrek testosteron bozuklukları durumlarında görülür. ⓘ

ⓘ