Fosfor Vznik V Přírodě

Fosfor (chemická značka P) je nekovový chemický prvek, poměrně hojně se vyskytující v zemské kůře, který má zároveň důležitou roli i ve stavbě živých organizmů. V přírodě se vyskytuje pouze ve formě svých sloučenin, z některých z nich se také získává čistý fosfor, který existuje dokonce v několika formách.

Asi nejznámější je tzv. červený fosfor, který slouží k výrobě zápalek a pyrotechniky nebo prudce jedovatý bílý fosfor používaný k hubení hlodavců nebo výrobě zápalných bomb.

Fosfor se společně s vápníkem podílí rozhodující měrou na stavbě kostí a zubů. Až 80 % tělesného fosforu je uloženo v kostech a zubech.

V přírodě se fosfor vyskytuje pouze ve sloučeninách obvykle v doprovodu arsenu, nejrozšířenější jsou soli kyseliny fosforečné - fosforečnany a fosforit Ca3(PO4)2.

Formy Fosforu

Fosfor má několik krystalových modifikací, ty mají různé vlastnosti. Bílý fosfor je bílá voskovitá látka, mimořádně reaktivní. Na vzduchu se sama zapaluje a je velmi jedovatá. Naopak červený fosfor je tmavě červená látka, nejedovatá, na vzduchu stálá. Dá se dokonce vyrobit tzv. černý fosfor, který má kovové vlastnosti - vede dobře teplo a elektrický proud.

Čtěte také: O výskytu draslíku a fosforu

• Bílý fosfor: Je neobyčejně chemicky reaktivní látka, na vzduchu snadno vzplane, ve tmě světélkuje. Je průsvitný, měkký a jedovatý, krystaluje v kubické soustavě, je tvořen čtyřatomovými molekulami P4.
• Červený fosfor: Vzniká z bílého fosforu zahříváním bez přístupu vzduchu na teplotu okolo 260°C. Skládá se z vysokomolekulárních řetězců a sítí. Červený fosfor je podstatně méně reaktivní než fosfor bílý, ale již za laboratorní teploty reaguje s fluorem za vzniku fluoridu fosforečného PF5, s chlorem, bromem a jodem se slučuje až za vyšších teplot na chlorid fosforitý PCl3, bromid fosforitý PBr3 a jodid forforitý PI3. Se sodíkem a draslíkem reaguje při teplotě 200°C za vzniku zelených, snadno hydrolyzujících fosfidů Na3P a K3P.
• Černý fosfor: Se připravuje zahříváním bílého fosforu za velmi vysokých tlaků nebo za přítomnosti rtuti jako katalyzátoru. Fyzikálními vlastnostmi se černý fosfor podobá kovům a je ze všech modifikací fosforu nejméně reaktivní.
• Fialový fosfor: Se připravuje zahříváním červeného fosforu na teplotu 530°C, nebo rozpouštěním bílého fosforu v roztaveném olovu za teploty 500°C, následným pomalým ochlazováním taveniny vykrystalizuje fialový fosfor. Fialový fosfor krystaluje v jednoklonné soustavě a je velice málo reaktivní.

Výskyt Fosforu v Přírodě

Fosfor se v přírodě vyskytuje vždy ve svém nejvyšším oxidačním stupni, tedy jako aniont kyseliny trihydrogenfosforečné PO43-. Nejvýznamnějším přirozeným zdrojem fosforu v půdě je primární minerál apatit, v daleko menší míře jsou to pak fosforečnany železa a hliníku.

Zvětráváním primárních fosfátových minerálů se fosfor transformuje do různých sekundárních forem anorganické i organické povahy, některé z nich mohou být využitelné rostlinami.

Nejvyšší obsah fosforu (26.75%) ze všech minerálů má nerost lithiofosfát Li3PO4, celkem bylo popsáno přes 600 nerostů s obsahem fosforu, většinou se jedná o fosforečnany, např. berlinit AlPO4, farringtonit Mg3(PO4)2, nalipoit NaLi2PO4, olympit LiNa5(PO4)2, buchwaldit NaCaPO4, existují také minerály ve kterých se fosfor vyskytuje jako difosforečnan, např. pyrofosfit K2CaP2O7, pyrocoproit MgNa2P2O7 nebo amhemit (K,Na)2Mg2P2O7·5H2O, přírodní fosfidy jsou poměrně vzácné, např.

Ve formě hydroxilfosforečnanu vápenatého Ca5(PO4)3(OH) se fosfor vyskytuje v kostech obratlovců. Hmotnostní zlomek fosforu v těle průměrného člověka dosahuje relativně vysokých hodnot 0,0064-0,0096.

Podle toho, co o vzniku života víme, se před dnes zcela převládající formou života, využívající DNA, RNA a proteiny, objevil RNA život, jemuž veškeré klíčové reakce obstaraly ribonukleové kyseliny. Letmý pohled na řetězec RNA prozradí, že se v něm střídá cukr ribóza s fosfátovou skupinou, která obsahuje fosfor.

Čtěte také: Více o fosforu v ekosystémech

Vtip je ale v tom, že v dnešní době je sice fosfor velmi hojným prvkem, ale v přírodě se vyskytuje prakticky výhradně ve formě nerozpustných sloučenin. Fosfor je hodně reaktivní a nerad zůstává delší dobu v dostupné formě.

Zajímavou odpověď nabízejí Matthew Pasek z Univerzity jižní Floridy a jeho kolegové, kteří dokládají přítomnost akceschopného redukovaného fosforu v mořských usazeninách z doby před 3,5 miliardami let. Podle nich tehdy mohly takový fosfor na Zemi dopravit četné meteority, které byly v oné době takřka na denním pořádku.

Těžba a Zásoby Fosforu

Celkové zásoby fosfátů se odhadují na 71 miliard tun, z toho připadá 50 miliard tun na Maroko a Západní Saharu. V roce 2011 se nejvíce fosfátů vytěžilo v Číně (72 Mt), USA (28,4 Mt), Maroku (27 Mt), Rusku (11 Mt) a Brazílii (6,2 Mt).

Dnes se k průmyslové těžbě využívají pouze fosfority. V nich je fosfor v mnohem větším množství a především je tam v lépe dostupné formě. Dá se s ním hnojit rovnou, a když se na něj aplikuje kyselina sírová a udělá se superfosfát, tak je výsledek ještě o dost lepší.

Ale fosfority jsou v podstatě sedimenty biologického původu, vzniklé z mrtvých organismů, které obsahovaly hodně fosforu. To znamená, že jsou to fosilní zdroje. Každý fosilní zdroj je konečný a v poslední době se stává nedostatkovým.

Čtěte také: Kompost a fosfor

Fosfority jsou tedy koncentrované zdroje, ale je jich málo. Státy, které je mají, na nich bohatnou, protože je to cenný zdroj. Ropa je samozřejmě důležitá, ale není nenahraditelná. Energii můžeme vyrobit z lecčeho jiného. Ale fosfor z ničeho nevyrobíme. To je naprosto nenahraditelný zdroj. A proto cennější.

Výroba a Využití Fosforu

Průmyslová výroba fosforu se provádí v třífázových elektrických obloukových pecích elektrotermickou redukcí fosforečnanu vápenatého uhlím za přítomnosti křemenného písku (Wöhlerova metoda). Fosfor je základní surovinou pro výrobu termické kyseliny fosforečné, která se vyrábí spalováním fosforových par s následnou absorpcí ve vodě.

• Bílý fosfor se využívá zejména ve farmacii a pro výrobu zápalné munice.
• Červený fosfor k výrobě zápalek, v pyrotechnice a k výrobě celé řady sloučenin fosforu.
• Černý fosfor slouží k výrobě polovodičů.

Fosfor se tavením fosfátové horniny s pískem a uhlíkem v elektrické obloukové peci. Vznikající fosfor se odpařuje a následně kondenzuje pod vodní hladinou. Elementární fosfor se využívá při výrobě polovodičů, v hutnickém průmyslu při výrobě různých slitin, malé množství fosforu se využívá na výrobu sirek.

Daleko důležitější jsou sloučeniny, které se z fosforu vyrábějí, hlavně kyselina fosforečná a její soli - fosforečnany. Jejich hlavní použití je v zemědělství jako hnojiva. Dříve se také různé deriváty fosforečnanů přidávaly do pracích prášků, kde funkovaly na změkčování vody.

Fosfor v Zemědělství

Naprostá většina hnojiv obsahujících fosfor je dnes vyráběna rozkladem přírodních fosfátů minerálními kyselinami. Zde uvádíme stručné shrnutí pro nejdůležitější typy minerálních hnojiv obsahujících fosfor:

• Základní operací při výrobě NPK hnojiv je rozklad fosfátů v přebytku kyseliny dusičné HNO3 (s koncentrací nad 53 %), za vzniku dusičnanu vápenatého Ca(NO3)2, kyseliny trihydrogentetraoxofosforečné H3PO4 a fluorovodíku HF. Důležitá je následná úprava poměru vápníku a fosforu, která probíhá neutralizací se čpavkem NH3, přičemž vzniká hydrogenfosforečnan vápenatý CaHPO4, fluorid vápenatý CaF2 a dusičnan amonný (NH4)2NO3.
• Monoamoniumfosfát (MAP, obchodní název amofos, chemicky dihydrogenfosforečnan amonný (NH4)H2PO4) se vyrábí neutralizací kyseliny fosforečné čpavkem.
• Diamoniumfosfát (DAP, chemicky hydrogenfosforečnan diamonný (NH4)2(HPO4)) se vyrábí stejnou reakcí, avšak v jiném poměru (obvykle 1 mol kyseliny fosforečné získané rozkladem fosfátu se 2 moly čpavku).
• Nejklasičtějším jednosložkovým hnojivem je jednoduchý superfosfát. Vyrábí se rozkladem mletého přírodního fosfátu kyselinou sírovou H2SO4 (62 - 75 %). Výrobkem je ve vodě dobře rozpustný dihydrogenfosforečnan vápenatý a vápník ve formě sádry přibližně v poměru 1:1, tedy Ca(H2PO4)2 a CaSO4.

Velmi důležitou roli v půdních reakcích fosforu dodaného pomocí hnojiv hraje pH půdy:

• V půdách s nízkým pH (kyselé půdy) je fosfor vázán především na dihydroxal-dihydrogn fosforečnany hliníku a železa.
• V zásaditých, neutrálních (nebo velmi slabě kyselých půdách) dochází v určité míře k retrogradaci (zvrhávání) fosforu, čímž máme na mysli tvorbu velmi těžce rozpustného trikalcium fosfátu Ca3(PO4)2, častěji však ke vzniku jeho kombinace ještě s hydrogenfosforečnanem vápenatým, nazývaná jako oktokalciumfosfát Ca4H(PO4)3.2H2O.

Koloběh Fosforu

Koloběh fosforu většinou vypadá tak, že když máme čerstvou horninu vystavenou vzduchu a počasí, pomalu se v procesu zvětrávání uvolňuje fosfor z apatitu. Aktivně ho uvolňují také houby a další mikroorganismy.

Postupně se ale víc a víc fosforu váže na kovové komplexy, a dochází k téměř úplnému vymizení fosforu jak z primárního zdroje - apatitu, tak z půdního roztoku, a skoro všechen je v těch nerozpustných komplexech. V takovém ekosystému je jediným významnějším přirozeným zdrojem fosforu větrný transport na velké vzdálenosti.

Ještě docela nedávno, před 6 000 lety, na Sahaře nebyla poušť, ale byla tam jezera a zelené sezonní savany. Jezerní pánve jsou sice dnes vyschlé, ale jejich sedimenty stále ještě obsahují hodně organického materiálu s obsahem snadno rozpustného fosforu ve formě fosforitů. Dnes vítr z vyschlých saharských jezer vyfoukává fosfority, které jsou poměrně lehké a přeletí díky pasátům dokonce přes celý Atlantický oceán a potom pohnojí Amazonský prales.

Fosfor a Eutrofizace

Sloučeniny fosforu nejsou jako takové pro vodní život toxické, v nadměrném množství ale způsobují eutrofizaci vod v posledních letech velmi palčivý problém vedoucí až k úplné ztrátě ekologické funkce vodních biotopů.

Do prostředí je lidskou činností anorganický fosfor ve formě orthofosforečnanů a polyfosforečnanů uvolňován především díky použití hnojiv, čistících a pracích prostředků.

Podle závěrečné zprávy IRZ za rok 2013 byl celkový fosfor s 22 hlášeními spolu s celkovým dusíkem nejčastěji ohlašovanou látkou v únicích do vody. V roce 2013 bylo ohlášeno o téměř 49 tun celkového fosforu více než v roce 2012.

Nedostatek Fosforu a Dieta

Nedostatečná funkce ledvin s sebou přináší sníženou schopnost vylučovat fosfor, který se pak v těle hromadí. Také při dialýze se fosfor z těla špatně odstraňuje. Přílišné množství fosforu v těle škodí kostem (snižuje se jejich pevnost), přispívá ke vzniku kalcifikací v tkáních (fosfor se sráží spolu s vápníkem v místech, kde nemá, např. kolem kloubů, v tepnách).

Proto musí pacienti dodržovat dietu s omezeným příjmem fosforu. Z jídelníčku by měly zmizet potraviny bohaté na fosfor, např. tavené sýry a mléčné výrobky, oříšky, kakao, pivo, kola nebo luštěniny.

Historie Objevu Fosforu

Podle ověřených zdrojů objevil fosfor ve vlastní moči německý alchymista Henning Brandt roku 1669 v Hamburku. Izolaci fosforu provedl destilací moči zahuštěné pískem, páry nechal kondenzovat pod vodní hladinou.

Zastaralý název fosforu byl podle Presla i Jungmanna kostjk, Amerling v roce 1852 používal pro fosfor název kostík, od roku 1863 se používá Riegrův název fosfor.

Fosfor byl společně se strabíkem a otrušíkem řazen do čeledě prvků jedovatých, otravujících aneb otrušivých.

tags: #fosfor #vznik #v #přírodě

Oblíbené příspěvky:

• Emise a STK v Soběslavi: Praktický průvodce
• Plastové vs. skleněné lahve
• Třídění tub od zubní pasty
• Pobyt v přírodě v ČR
• Ing. Petr Navrátil o ochraně přírody