فسفر، یکی از عناصر شیمیایی بسیار مهم است که در بخش‌های مختلف از آن استفاده شده و کاربردهای گوناگونی دارد. نماد عنصر فسفر P بوده و عدد اتمی آن ۱۵ است. یکی از ویژگی‌های مهم فسفر، واکنش‌پذیر بودن آن محسوب می‌شود. همچنین این عنصر به طور طبیعی در سنگ‌ها و مواد معدنی وجود دارد.
در بدن ما نیز فسفر نقش مهمی داشته و ۱ درصد از کل وزن بدن را تشکیل می‌دهد. نکته‌ای که باید به آن توجه داشته باشید این است که فسفر به همراه کلسیم، دو ماده معدنی مهم در بدن انسان بوده و این دو عنصر در کنار هم بافت دندان‌ها و استخوان‌ها در بدن را تشکیل می‌دهند. در این مطلب از سایت فولادینو قصد داریم تا به این سؤال پاسخ دهیم که فسفر چیست، ویژگی‌های این عنصر چه بوده و چه کاربردهایی دارد؛ پس با ما همراه باشید.
فهرست این مطلب
فسفر چیست؟
اگر بخواهیم به صورت کلی به این سوال پاسخ دهیم که فسفر چیست، باید گفت که فسفر ماده‌ای است که در طبیعت به صورت تنها و بدون ترکیب با سایر عناصر وجود ندارد. در واقع فسفر در صخره‌ها و کانی‌های فسفاتی و سلول‌های زنده یافت می‌شود. از نظر ویژگی، فسفر یک ماده جامد با حالتی مومی‌شکل و سفید رنگ بوده که به صورت خالص بوی نامطبوعی دارد و بسیار واکنش‌پذیر است.
موضوع دیگر در مورد عنصر فسفر این است که فسفر در زمان ترکیب شدن با اکسیژن، از خود نور کمی منتشر می‌کند. اگر فسفر خالص را در فضای باز قرار دهید، به‌سرعت در هوا سوخته و تبدیل به پنتا اکسید فسفر می‌شود.
همان‌طوری که بیان کردیم، فسفر برای بدن انسان ضروری بوده و این عنصر در بسیاری از فرایندهای بدن از جمله تولید انرژی، رشد و نمو و عملکرد اعصاب و ماهیچه‌ها نقش مهمی ایفا کرده و همچنین برای سلامت استخوان‌ها و دندان‌ها ضروری است.
تاریخچه استفاده از فسفر
اگر بخواهیم در مورد تاریخچه استفاده از عنصر فسفر صحبت کنیم، باید به این موضوع توجه کنید که انسان‌ها از دوران باستان از فسفر استفاده می‌کردند. اولین کاربرد فسفر به‌عنوان ماده شیمیایی به دوران مصر باستان باز می‌گردد، در آن زمان، این عنصر برای ساخت شمع مورد استفاده قرار می‌گرفت. البته مهم‌ترین دوره در مورد فسفر، قرن 17 میلادی است که دانشمندان اروپایی به طور جدی شروع به مطالعه در مورد این عنصر کردند و در این دوره خواص عنصر فسفر کشف شد. در سال 1669، دانشمند آلمانی، هانس بوهلر، فسفر را به شکل جامد خالص از استخوان‌های سوخته تهیه کرد.
همچنین با شروع قرن 18 میلادی، استفاده از فسفر در صنایع مختلف بیشتر شد و این ماده برای ساخت مواد منفجره، کبریت، رنگ، سرامیک و… مورد استفاده قرار گرفت. در قرن 20 میلادی نیز شاهد افزایش استفاده از این عنصر در صنایع مختلف بودیم و این ماده به منظور ساخت محصولاتی همچون باتری‌ها، پلاستیک‌ها و داروها کاربرد یافت.
ویژگی و خواص عنصر فسفر
فسفر یک عنصر غیر فلزی است که در گروه 15 جدول تناوبی قرار دارد. اگر بخواهیم به این سؤال پاسخ دهیم که ویژگی‌ها و خواص عنصر فسفر چیست، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- فسفر یک عنصر غیر فلزی است.
- در طبیعت به صورت خالص یافت نمی‌شود.
- فسفر یک ماده بسیار واکنش‌پذیر است.
- این عنصر در آب حل نمی‌شود.
- فسفر یک ماده سمی است.
- نقطه ذوب آن 44.15 درجه سانتی‌گراد است.
- نقطه جوش فسفر 280.5 درجه سانتی‌گراد است.
انواع فسفر
یکی از موضوعات بسیار مهمی که در مورد فسفر باید به آن توجه داشته باشید این است که این عنصر سه نوع مختلف دارد. به منظور پاسخ به این سؤال که انواع فسفر چیست، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱) فسفر سفید
فسفر سفید (P4) شکل نسبتا پایدار فسفر است. این ماده یک جامد سفید مومی شکل بوده که در هوا می‌سوزد و نور سفید ساطع می‌کند. فسفر سفید بسیار واکنش‌پذیر است و می‌تواند با بسیاری از مواد دیگر واکنش دهد. فسفر سفید یک ماده سمی است و باعث تحریک پوست، چشم و دستگاه تنفسی می‌شود. از فسفر سفید در ساخت مواد منفجره، کبریت، رنگ و سرامیک استفاده می‌کنند.
۲) فسفر قرمز
فسفر قرمز (Pn) شکل غیر واکنش‌پذیر فسفر است. این ماده یک جامد قرمز رنگ است که در هوا نمی‌سوزد. فسفر قرمز بسیار پایدارتر از فسفر سفید است و می‌توان آن را در دمای اتاق نگهداری کرد. فسفر قرمز یک ماده کم سمی است که از آن در ساخت مواد شیمیایی مانند اسید فسفریک و فسفات‌ها استفاده می‌کنند.
۳) فسفر سیاه
فسفر سیاه (P) پایدارترین شکل فسفر است. این ماده یک جامد سیاه رنگ بوده که در هوا نمی‌سوزد. فسفر سیاه بسیار پایدارتر از فسفر سفید و فسفر قرمز است و آن را می‌توان در دمای اتاق نگهداری کرد. فسفر سیاه یک ماده کم سمی است و در ساخت باتری‌ها، پلاستیک‌ها و داروها کاربرد دارد.
کاربرد فسفر
موضوع مهمی که در مورد فسفر باید به آن توجه داشته باشید این است که این عنصر کاربردهای مختلفی دارد. در راستای پاسخ به این سؤال که کاربردهای فسفر چیست، می‌توان از موارد زیر نام برد:
کاربرد فسفر در پزشکی
یکی از کاربردهای فسفر در حوزه پزشکی است. به‌عنوان مثال پزشکان برای افرادی که بیماری کلیوی دارند، مکمل‌های فسفر تجویز می‌کنند. از طرف دیگر برخی از ورزشکاران به منظور کاهش درد عضلانی و خستگی، قبل از تمرین مکمل‌های پتاسیم را مورد استفاده قرار می‌دهند. همچنین کاربرد دیگر فسفر در علم پزشکی، استفاده از آن در کنار کلسیم برای بهبود شکستگی استخوان و درمان کمبود ویتامین D مثل بیماری نرمی‌استخوان است.
کاربرد فسفر در صنایع استیل
یکی دیگر از کاربردهای فسفر، در صنایع استیل است. از این عنصر در تولید انواع استنلس استیل استفاده می‌شود. فسفر در تولید محصولات زیر کاربرد دارد:
- میلگرد استیل ۳۰۴
- میلگرد استیل ۳۱۶
- میلگرد استیل ۳۲۱
- میلگرد استیل ۴۱۰
- میلگرد استیل ۴۲۰
- میلگرد استیل ۴۳۰
- میلگرد استیل ۴۰۵۷
- میلگرد استیل نسوز ۳۰۹
- میلگرد استیل نسوز ۳۱۰
- میلگرد استیل 4PH-17
- لوله استیل ۳۰۴
- لوله استیل ۳۱۶
- لوله استیل ۳۲۱
- لوله استیل نسوز ۳۰۹
- لوله استیل نسوز ۳۱۰
- ورق استیل ۳۰۹
- ورق استیل ۳۰۴
- ورق استیل ۳۱۰
- ورق استیل ۳۱۶
- ورق استیل ۴۱۰
- ورق استیل ۴۲۰
- ورق استیل ۴۳۰
برای مشاهده قیمت همه محصولات استیل در فولادینو به صفحات زیر مراجعه کنید:
کاربرد فسفر در کشاورزی
کاربرد دیگر فسفر، استفاده از آن در کودهای کشاورزی و سموم دفع آفات است. از مهم‌ترین کودهای فسفری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مونو فسفات آمونیوم
- سوپر فسفات ساده
- سوپر فسفات تریپل
موضوع دیگری که باید به آن توجه داشته باشید این است که فسفر یکی از سه عنصر اصلی برای رشد گیاهان است. استفاده از فسفر به گیاهان کمک می‌کند تا ریشه‌های قوی‌تری داشته باشند و گل‌دهی و میوه‌دهی آن‌ها را افزایش می‌دهد. مزیت دیگر استفاده از فسفر این است که مقاومت گیاه را در برابر بیماری‌ها و آفات بهبود می‌بخشد.
روش تولید فسفر
یکی از نکات مهمی که باید به آن توجه داشته باشید این است که فسفر به طور طبیعی در سنگ فسفات یافت می‌شود. روش‌های مختلفی برای به‌دست‌آمدن فسفر از سنگ فسفات وجود دارد. اگر بخواهیم شما را با دو روش اصلی در تولید فسفر آشنا کنیم، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱. روش حرارتی
یکی از روش‌های به‌دست‌آمدن فسفر، روش حرارتی است. در این روش، سنگ فسفات با کربن و سیلیس در کوره‌های الکتریکی حرارت داده می‌شود. در دمای حدود 1500 درجه سانتی‌گراد، فسفر از سنگ فسفات جدا شده و به صورت گازی خارج می‌شود که این گاز پس از سرد شدن، به فسفر جامد تبدیل خواهد شد. واکنش کلی این فرآیند به صورت زیر است:
Ca3(PO4)2 + 3C + 5SiO2 → 6P + 5CaSiO3 + 2CO2
۲. روش مرطوب
روش دیگری که از طریق آن می‌توان سنگ فسفات را به فسفر تبدیل کرد، روش مرطوب است. در این مدل، سنگ فسفات با اسید سولفوریک واکنش داده و از این طریق اسید فسفریک تولید می‌کند. در انتها با حرارت دادن این اسید، فسفر ایجاد می‌شود. واکنش کلی تولید اسید فسفریک به صورت زیر است:
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 2H3PO4 + 3CaSO4
واکنش حرارت دادن اسید فسفریک و تولید فسفر نیز به شکل زیر است:
2H3PO4 → P4 + 6H2O
منابع فسفر
فسفر از مواد معدنی ضروری برای بدن است؛ به همین دلیل نیاز است تا مواد غذایی را مصرف کنید که به عنوان منابع فسفر شناخته می‌شوند. موضوعی که باید به آن توجه داشته باشید این است که فسفر در بسیاری از مواد غذایی از جمله گوشت، ماهی، لبنیات، حبوبات و آجیل‌ها یافت می‌شود. یک فرد بزرگسالان باید به صورت روزانه در حدود 700 میلی‌گرم فسفر مصرف کند. اگر بخواهیم شما را با برخی از منابع غذایی غنی از فسفر آشنا کنیم، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- گوشت قرمز و مرغ: گوشت قرمز و مرغ از منابع عالی فسفر هستند. یک وعده 100 گرمی گوشت قرمز یا مرغ حاوی حدود 200 تا 300 میلی‌گرم فسفر است.
- ماهی: ماهی نیز منبع خوبی از فسفر بوده و به‌عنوان مثال یک وعده 100 گرمی ماهی ساردین حدود 300 میلی‌گرم فسفر دارد.
- لبنیات: در لبنیات نیز شاهد میزان قابل‌توجهی از فسفر هستیم. مصرف یک فنجان شیر می‌تواند در حدود 275 میلی‌گرم فسفر به بدن شما اضافه کند.
- حبوبات: حبوبات نیز منبع خوبی از فسفر محسوب می‌شوند. به‌عنوان مثال در یک فنجان لوبیا چیتی در حدود 240 میلی‌گرم فسفر وجود دارد.
- آجیل: آجیل‌ها نیز منبع غنی از فسفر هستند. در 30 گرم آجیل، در حدود 250 میلی‌گرم فسفر یافت می‌شود.
علاوه بر این موارد که منابع غنی فسفر هستند، از سایر منابع این عنصر می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- تخم‌مرغ
- غلات کامل
- نان
- سبزیجات
- میوه‌ها
البته موضوعی که باید به آن توجه داشته باشید این است که مصرف بیش از حد فسفر می‌تواند منجر به مشکلاتی مانند سنگ کلیه، مشکلات کلیوی و اختلالات تغذیه‌ای شود.
نقش و خواص فسفر در بدن
فسفر یک ماده معدنی ضروری است که در بسیاری از عملکردهای بدن نقش مهمی ایفا می‌کند. فسفر در استخوان‌ها و دندان‌ها، سلول‌ها، عضلات، اعصاب و سایر بافت‌ها وجود دارد. بدن شما برای رشد و ترمیم بافت‌ها و یاخته‌ها نیاز به این عنصر دارد. همچنین به منظور جذب سایر ویتامین‌ها و مواد معدنی مثل ویتامین D، کلسیم، ید، منیزیم و روی در بدن باید فسفر موجود باشد. از مهم‌ترین خواص فسفر در بدن، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ساخت و تقویت استخوان‌ها و دندان‌ها
- تولید انرژی
- کمک به عملکرد سلول‌ها
- متابولیسم پروتئین‌ها
- تنظیم تعدیل اسید و باز
همچنین در صورت کمبود فسفر در بدن، ممکن است با مشکلات گوناگونی چون خستگی، ضعف، بی‌حسی و گزگز دست‌ها و پاها، مشکلات حافظه، مشکلات قلبی، پوکی‌استخوان و… مواجه شوید.
جمع‌بندی
در این مطلب از سایت فولادینو به این سؤال پاسخ دادیم که فسفر چیست؟ توجه به موارد گفته شده در این مطلب کمک می‌کند تا بتوانید دید بسیار خوبی در مورد تاریخچه استفاده از این عنصر، ویژگی‌ها و خواص آن، انواع فسفر، کاربردهای این عنصر و… به دست آورید.