کاربرد فسفر در زندگی و بدن انسان، کشاورزی و صنعت چیست؟

کاربرد انواع فسفر
کاربرد انواع فسفر

تاریخچه فسفر | فسفر سفید | فسفر قرمز | فسفر سیاه | کاربرد فسفر در بدن انسان | کاربرد فسفر در کشاورزی | کاربرد فسفر در صنعت

فسفر چیست؟

فسفر از عناصر شیمیایی مهم غیر فلز در جدول تناوبی با عدد اتمی 15 و نماد شیمیایی P است که کاربردهای فراوانی در زندگی انسان ها و صنایع مختلف داشته و در بدن انسان و سایر موجودات کره زمین نقش مهمی را ایفا می کند.

ترکیبات فسفری برای زندگی انسان حیاتی هستند و این عنصر به عنوان ششمین عنصر و دومین ماده معدنی فراوان در بدن شناخته شده است.

تاریخچه فسفر

عنصر فسفر اولین بار سال 1669 میلادی توسط هنیگ براند – کیمیاگر آلمانی – در هامبورگ آلمان کشف شده است.

براند در حال آزمایش روی ادرار انسان برای پیدا کردن رد پای سنگ فلاسفه، که گفته شده راز جاودانگی انسان را در خود دارد، بود که موفق به کشف این عنصر شد. لازم به ذکر است ادرار حاوی مقادیر قابل توجهی محلول فسفات می باشد.

او ابتدا ادرار را تبخیر کرده و ماده سیاه باقی مانده از آن را چند ماه کنار گذاشت، سپس آن را با ماسه گرم کرد تا انواع گازها و روغن های موجود در آن از بین بروند و حاصل این فرایند ماده درخشانی بود که در تاریکی می درخشید و براند آن را آتش سرد نامید.

این کیمیاگر مانند سایر کیمیاگران شیوه کشف خود را به صورت علنی فاش نکرد اما به ازای دریافت پول آن را به یوهان دانیل کرافت و کانکل ون لاو نسترن و پس از مدتی به گوتفرید ویلهلم لایب نیتس فروخت.

و پس از آن در سال 1737 میلادی زمانی که شخصی ناشناس این تکنیک را به آکادمی علوم پاریس فروخت به شهرت بیشتری رسید.

تا دهه 1770 از روش براند برای تولید فسفر استفاده می شد تا این که کارل ویلهلم شیله – دانشمند سوئدی و کاشف کلر و از کاشفان مستقل اکسیژن – متوجه شد که می توان از استخوان برای به دست آوردن فسفر استفاده کرد.

نام فسفر از کلمه یونانی phosphoros، به معنای آورنده نور، گرفته شده است و براند اولین فرد در تاریخ است که موفق به کشف یک عنصر شده است، اگرچه تا آن زمان عناصری مانند طلا و نقره نیز کشف شده بود اما کاشف مشخصی نداشتند.

انواع فسفر و کاربردهای آن 

به طور کلی فسفر در سه نوع مختلف وجود دارد:

  • فسفر سفید
  • فسفر قرمز
  • فسفر سیاه

این سه نوع فسفر آلوتروپ ها یا اشکال مولکولی مختلف فسفر هستند که در آن ها اتم ها با ترکیب متفاوتی کنار هم قرار گرفته اند و خواص و کاربردهای مختلفی دارند.

1. فسفر قرمز

فسفر قرمز رایج ترین نوع فسفر است که در آن اتم ها به صورت تصادفی مرتب شده اند.

این نوع فسفر با حرارت دادن فسفر سفید تا دمای 300 درجه سانتی گراد در محیط بدون هوا یا قرار گرفتن در مقابل نور خورشید تولید می شود و برای اشتعال نیاز به اصطحکاک دارد.

فسفر قرمز در صورتی که به فسفر سفید آغشته نباشد سمی نیست و یکی از شناخته شده ترین کاربردهای آن در تولید کبریت می باشد.

2. فسفر سفید

فسفر سفید جامد بسیار واکنشی، مومی، به رنگ سفید – زرد و شفاف است که در حضور اکسیژن درخشش سبز ضعیفی از خود ایجاد می کند.

فسفر سفید با حرارت دادن سنگ فسفات در کوره و با حضور کربن و سیلیس به شکل صنعتی تولید می شود.

این ماده نامحلول در آب است اما در دی سولفید کربن حل می شود.

فسفر سفید سمی است و در صورت لمس کردن می تواند باعث سوختگی پوست شود.

این نوع فسفر بسیار آتش زا می باشد و اگر در معرض هوا قرار بگیرد خود به خود شعله ور می شود. از کاربردهای عمده فسفر سفید می توان به استفاده آن در ساخت بمب های جنگی و دستگاه های آتش زا اشاره کرد.

3. فسفر سیاه

فسفر سیاه ماده ای بسیار پایدار است که ساختاری شبیه گرافیت دارد و در میان انواع فسفر کمترین خاصیت واکنشی را دارا می باشد.

این فسفر رسانای الکتریسته است اگرچه سنتز آن به دلیل فشار زیادی که نیاز دارد بسیار سخت بوده و در حال حاضر در هیچ کاربردی از آن استفاده نمی شود.

کاربردهای فسفر چیست؟

1. فسفر در بدن انسان

فسفر از عناصر مهم و حیاتی در بدن انسان و همه موجودات زنده کره زمین می باشد.

این ماده معدنی حدود 1 درصد وزن بدن را تشکیل داده و دومین ماده معدنی فراوان موجود در بدن انسان می باشد.

ما روزانه حدود 1 گرم فسفات از منابع غذایی مختلف دریافت می کنیم و حدود 750 گرم در بدن خود ذخیره داریم.

این ماده معدنی در همه سلول های بدن – به خصوص در استخوان ها و دندان ها – یافت می شود و نقش آن در تشکیل استخوان و دندان ها بسیار مهم می باشد، لازم به ذکر است بخش عمده بافت های استخوانی و دندان ها از فسفات کلسیم تشکیل شده اند.

فسفر همچنین در نحوه استفاده بدن از کربوهیدرات ها و چربی ها تاثیر گذاشته و در پروسه تولید پروتئین که برای رشد، نگهداری و ترمیم سلولی و بافت های بدن حیاتی است مورد نیاز می باشد.

این عنصر پایه قند – فسفات اسید دزوکسی ریبونوکلئیک (DNA) و اسید ریبونوکلئیک (RNA) را تشکیل داده و در فسفو لیپیدها به ایجاد غشای سلولی کمک می کند.

فسفر همچنین در انتقال انرژی در سلول ها به عنوان بخشی از آدنوزین تری فسفات اهمیت داشته و در بسیاری از مولکول های مهم دیگر نیز یافت می شود.

فسفر به بهبود عملکرد کلیه، انقباضات عضلانی، ضربان قلب طبیعی و سیگنالینگ عصبی کمک می کند.

2. فسفر در کشاورزی

فسفر از مواد مغذی حیاتی برای رشد گیاهان مختلف است و یکی از مهم ترین کاربردهای آن و بیشترین میزان استفاده از ترکیبات فسفری در تولید کودهای شیمیایی در کشاورزی می باشد.

3. فسفر در صنایع مختلف

از فسفر در صنایع مختلف از ساخت کبریت ها گرفته تا تولید فولاد و برنز فسفری، ساخت دیودهای تابش نور و تولید عینک های خاص استفاده می شود.

یکی دیگری از مهم ترین کاربردهای فسفر استفاده از ترکیبات آن از جمله فسفات در تولید برخی مواد شوینده می باشد.

با این وجود در برخی کشورها به تدریج کاربرد و استفاده بیش از حد آن در تولید کودها و مواد شوینده کاهش یافته زیرا این مواد باعث آلودگی آب رودخانه و دریاچه ها و افزایش بیش از حد فسفات در منابع طبیعی آب می شوند که رشد سریع و ناخواسته جلبک ها را به همراه خواهد داشت.

جلبک ها جلوی نور خورشید را می گیرند و مانع فرایند فتوسنتز می شوند که با کاهش اکسیژن در آب، زندگی دریاچه ها و موجودات آن را به خطر خواهد انداخت.

لازم به ذکر است فسفر در طبیعت به صورت خالص وجود ندارد بلکه در ترکیبات مختلف معدنی یافت می شود و منبع مهم آن سنگ فسفات می باشد.

امروزه این نگرانی وجود دارد که بعد از سال 2050 میلادی منابع فسفر تا حد زیادی کاهش یابد.

منابع: chemicoolrscstudy