Fósforo rojo
 Una muestra de fósforo rojo | |
| Nombres | |
|---|---|
| Otros nombres Fósforo amorfo | |
| Identificadores | |
| |
| Número CE |
|
Identificador de centro de PubChem |
|
Panel de control CompTox ( EPA ) |
|
| Propiedades | |
| PAG | |
| Masa molar | 30,974 g·mol −1 |
| Densidad | 2,34 g/ cm3 |
| Punto de fusión | 590 °C (1094 °F; 863 K) |
| Peligros | |
| NFPA 704 (rombo cortafuegos) | |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
El fósforo rojo es un alótropo del fósforo . Es un sólido rojo polimérico amorfo que es estable en el aire. Se puede convertir fácilmente a partir del fósforo blanco bajo la luz o el calor. Se utiliza como fósforo y retardante de fuego . Fue descubierto en 1847 por Anton von Schrötter. [1]
Estructura
El fósforo rojo es una forma amorfa del fósforo. Las formas cristalinas del fósforo rojo incluyen el fósforo de Hittorf y el fósforo rojo fibroso. La estructura del fósforo rojo contiene los fragmentos que se ilustran a continuación: [2] [3]
Preparación
Un método para preparar fósforo rojo implica calentar fósforo blanco en una atmósfera inerte como nitrógeno o dióxido de carbono, con yodo como catalizador. [4]
Otro método teóricamente posible de producción de fósforo rojo es mediante la irradiación de luz de fósforo blanco. [5] Sin embargo, no se ha utilizado industrialmente, probablemente debido a la calidad sospechosa y la estructura no identificada del producto. [6] [ Se necesita una mejor fuente ]
Propiedades
En condiciones estándar, el fósforo rojo es más estable que el fósforo blanco, pero menos estable que el fósforo negro, termodinámicamente estable. La entalpía estándar de formación del fósforo rojo es de -17,6 kJ/mol. [3] El fósforo rojo es cinéticamente más estable.
Al ser polimérico , el fósforo rojo es insoluble en disolventes y presenta propiedades semiconductoras. [7]
Debido a esta estabilidad cinética, el fósforo rojo no se enciende espontáneamente en el aire, no se descompone en presencia de álcali y es menos reactivo frente a halógenos , azufre y metales en comparación con el fósforo blanco . [7]
Aplicaciones
El fósforo rojo puede utilizarse como retardante de llama en resinas . Su mecanismo de acción implica la formación de ácido polifosfórico (los átomos de hidrógeno proceden de la resina) y carbón , que impide la propagación de la llama. [8]
Sin embargo, para los sistemas electrónicos/eléctricos, el retardante de llama de fósforo rojo ha sido prohibido efectivamente por los principales fabricantes de equipos originales debido a su tendencia a inducir fallas prematuras. [9] Un problema persistente es que el fósforo rojo en los compuestos de moldeo de epoxi induce una corriente de fuga elevada en los dispositivos semiconductores. [10] Otro problema fue la aceleración de las reacciones de hidrólisis en el material aislante PBT . [11]
El fósforo rojo se utiliza, junto con abrasivos , en las almohadillas de encendido de los fósforos de seguridad modernos . La cabeza del fósforo, que contiene clorato de potasio, se encenderá al frotarse con la almohadilla de encendido. [12] Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el color rojo de la cabeza del fósforo se debe a la adición de tintes rojos y no tiene nada que ver con el contenido de fósforo rojo. [13]
El fósforo rojo reacciona con el bromo y el yodo para formar tribromuro de fósforo [14] [15] y triyoduro de fósforo . Ambos son útiles como agentes de halogenación, como reemplazar el grupo hidroxilo de los alcoholes. El triyoduro de fósforo también se puede utilizar para producir ácido yodhídrico después de la hidrólisis . Esta reacción es notable en la producción ilícita de metanfetamina y Krokodil , donde el yoduro de hidrógeno actúa como agente reductor . [16]
El fósforo rojo se utiliza a menudo para preparar productos químicos en los que se conserva el enlace P-P. Al actuar a temperatura ambiente con clorito de sodio , se forma Na2H2P2O6 . [ 17 ]
El fósforo rojo se puede utilizar como fotocatalizador elemental para la formación de hidrógeno a partir del agua. [18] [7] También se ha investigado como ánodo de batería de iones de sodio. [19] [2]
Violeta o fósforo de Hittorf
El fósforo de Hittorf, o fósforo violeta, es una de las formas cristalinas del fósforo rojo. [20] [7] Adopta la siguiente estructura:
El fósforo violeta se puede preparar por sublimación de fósforo rojo al vacío , en presencia de un catalizador de yodo. [7]
Es químicamente similar al fósforo rojo. Sin embargo, existen diferencias sutiles. El fósforo violeta se enciende al impactar en el aire, mientras que el fósforo rojo es estable al impacto. El fósforo violeta no se enciende en presencia de aire al entrar en contacto con bromo a temperatura ambiente , a diferencia del fósforo rojo. [21] [ se necesita una mejor fuente ] Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la reacción del fósforo rojo y el bromo por sí sola no genera una llama.
Fósforo rojo fibroso
El fósforo rojo fibroso es otra forma cristalina del fósforo rojo. [7] Se obtiene junto con el fósforo violeta cuando el fósforo rojo se sublima al vacío en presencia de yodo . [22]
Su estructura es similar a la del fósforo violeta. Sin embargo, en el fósforo rojo fibroso, las cadenas de fósforo se encuentran en paralelo en lugar de ortogonales, a diferencia del fósforo violeta. Esta estructura se muestra a continuación: [23] [7]
El fósforo rojo fibroso, similar al fósforo rojo, muestra actividad como fotocatalizador. [22] [24]
Véase también
Referencias
- ^ Kohn, Moritz (noviembre de 1944). "El descubrimiento del fósforo rojo (1847) por Anton von Schrötter (1802-1875)". Revista de Educación Química . 21 (11): 522. Bibcode :1944JChEd..21..522K. doi :10.1021/ed021p522. ISSN 0021-9584.
- ^ ab Zhou, Yuxing; Elliott, Stephen R.; Deringer, Volker L. (12 de junio de 2023). "Estructura y enlace en fósforo rojo amorfo**". Angewandte Chemie International Edition . 62 (24): e202216658. doi :10.1002/anie.202216658. ISSN 1433-7851. PMC 10952455 . PMID 36916828.
- ^ ab Housecroft, CE; Sharpe, AG (2004). Química inorgánica (2.ª ed.). Prentice Hall. pág. 392. ISBN 978-0-13-039913-7.
- ^ "Fósforo rojo: estructura, propiedades, preparación y aplicaciones". VEDANTU . Consultado el 12 de agosto de 2024 .
- ^ "Fósforo blanco". Sociedad Química Estadounidense . Consultado el 12 de agosto de 2024 .
- ^ Extracciones e ira (25 de julio de 2018). Convertir fósforo blanco en rojo usando la luz solar . Consultado el 12 de agosto de 2024 a través de YouTube.
- ^ abcdefg Housecroft, Catherine E. (2018). Química inorgánica (Quinta ed.). Harlow, Inglaterra; Nueva York: Pearson. pag. 511.ISBN 978-1-292-13414-7.
- ^ "Características de los retardantes de fuego de fósforo rojo | Descripciones de productos｜RIN KAGAKU KOGYO". www.rinka.co.jp . Consultado el 15 de agosto de 2024 .
- ^ "Alerta de fiabilidad del fósforo rojo" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 2018-01-02 . Consultado el 2018-01-01 .
- ^ Craig Hillman, Fallas inducidas por fósforo rojo en circuitos encapsulados, https://www.dfrsolutions.com/hubfs/Resources/services/Red-Phosphorus-Induced-Failures-in-Encapsulated-Circuits.pdf?t=1513022462214
- ^ Dock Brown, El regreso del retardante rojo, SMTAI 2015, https://www.dfrsolutions.com/hubfs/Resources/services/The-Return-of-the-Red-Retardant.pdf?t=1513022462214
- ^ "Fuego". Archivado desde el original el 4 de noviembre de 2011 . Consultado el 19 de noviembre de 2011 .
- ^ "¿Cómo funcionan los fósforos de seguridad?". 2020-05-27 . Consultado el 2024-08-12 .
- ^ JF Gay, RN Maxson "Bromuro de fósforo (III)" Síntesis inorgánica, 1947, vol. 2, 147ff. doi :10.1002/9780470132333.ch43
- ^ Burton, TM; Degerping, EF (1940). "La preparación del bromuro de acetilo". Revista de la Sociedad Química Americana . 62 (1): 227. doi :10.1021/ja01858a502.
- ^ Skinner, Harry F. (1990). "Síntesis de metanfetamina mediante reducción de efedrina con ácido yodhídrico/fósforo rojo". Forensic Science International . 48 (2): 123–134. doi :10.1016/0379-0738(90)90104-7.
- ^ Fósforo: química, bioquímica y tecnología, sexta edición, 2013, DEC Corbridge, CRC Pres, Taylor Francis Group, ISBN 978-1-4398-4088-7
- ^ Catálisis Aplicada B: Medio Ambiente, 2012, 111–112, 409–414.
- ^ Liu, Yihang; Liu, Qingzhou; Jian, Cheng; Cui, Dingzhou; Chen, Mingrui; Li, Zhen; Li, Teng; Nilges, Tom; He, Kai; Jia, Zheng; Zhou, Chongwu (20 de mayo de 2020). "Nanofibras de carbono impregnadas de fósforo rojo para baterías de iones de sodio y licuefacción de fósforo rojo". Nature Communications . 11 (1): 2520. Bibcode :2020NatCo..11.2520L. doi :10.1038/s41467-020-16077-z. ISSN 2041-1723. PMC 7239945 . PMID 32433557.
- ^ Liu, Cheng; Wang, Yinghao; Sun, Jie; Chen, Aibing (abril de 2020). "Una revisión sobre las aplicaciones del fósforo estratificado en el almacenamiento de energía". Transactions of Tianjin University . 26 (2): 104–126. Bibcode :2020TrTU...26..104L. doi : 10.1007/s12209-019-00230-x . ISSN 1006-4982.
- ^ ChemicalForce (7 de diciembre de 2021). ¡El fósforo violeta violento EXPLOTA al impactar! . Consultado el 12 de agosto de 2024 – a través de YouTube.
- ^ ab Athira, conocimientos tradicionales; Roshith, M.; Satheesh Babu, TG; Ravi Kumar, Darbha V. (15 de enero de 2021). "Fósforo rojo fibroso como fotocatalizador no metálico para la reducción eficaz de Cr (VI) bajo la luz solar directa". Cartas de Materiales . 283 : 128750. Código bibliográfico : 2021MatL..28328750A. doi :10.1016/j.matlet.2020.128750. ISSN 0167-577X.
- ^ Ruck, Michael; Hoppe, Diana; Wahl, Bernhard; Simón, Pablo; Wang, Yuekui; Seifert, Gotardo (25 de noviembre de 2005). "Fósforo rojo fibroso". Edición internacional Angewandte Chemie . 44 (46): 7616–7619. doi :10.1002/anie.200503017. ISSN 1433-7851. PMID 16245382.
- ^ Hu, Zhuofeng; Guo, Weiqing (mayo de 2021). "Fosforeno rojo en fase fibrosa como nuevo fotocatalizador para la reducción de dióxido de carbono y la evolución del hidrógeno". Small . 17 (19): e2008004. doi :10.1002/smll.202008004. ISSN 1613-6810. PMID 33792191.
