Millised on fosfori keemilised omadused?

Valge fosfor, mida selle kahvatu, kollaka tooni tõttu nimetatakse mõnikord ka kollaseks fosforiks, on fosfori kõige reageerivam vorm. See on vahajas, poolläbipaistev tahke aine, mis on väga lenduv ja süttib õhu käes spontaanselt, kui temperatuur ületab 30 kraadi, kiirgades iseloomulikku rohekat sära. Kõrge reaktsioonivõime tõttu on valge fosfor väga mürgine ja allaneelamisel, sissehingamisel või naha kaudu imendumisel kujutab see tõsiseid terviseriske. Vaatamata oma ohtlikele omadustele on valgel fosforil oluline roll fosforhappe tööstuslikus tootmises, mis on väetiste ja muude fosforiühendite põhikoostisosa.

Punane fosfor on valge fosforiga võrreldes stabiilsem fosforivorm. Seda toodetakse valge kuumutamiselfosforithapniku puudumisel, mille tulemusena muutub selle molekulaarstruktuur. Punane fosfor on tumepunane või maroonpunane pulber, mis ei sütti toatemperatuuril iseeneslikult. Madalama reaktsioonivõime tõttu on seda ohutum käsitseda ja seda kasutatakse tavaliselt sellistes rakendustes nagu tikkude tootmine. Punast fosforit kasutatakse ka leegiaeglustite ja polümeerilisandite tootmisel, kus selle põlemiskindlus muudab selle väga väärtuslikuks.

Must fosfor on toatemperatuuril kõige vähem reageeriv ja stabiilseim fosfori allotroop. Sellel on omapärane välimus, mis meenutab grafiiti ja kihiline struktuur on sarnane grafeeni omaga. Sellel fosforivormil on pooljuhtivad omadused, mis teeb sellest põneva materjali potentsiaalsete elektrooniliste rakenduste jaoks. Teadlased uurivad selle kasutamist transistorides ja fotodetektorites, kuna selle ainulaadsed omadused võivad olla kasulikud järgmise põlvkonna elektroonikaseadmete väljatöötamisel. Must fosfor on näidanud paljulubavust ka optika valdkonnas, kus selle võime neelata valgust teatud lainepikkustel võib viia fotooniliste seadmete edusammudeni.

Violetne fosfor, tuntud ka kui Hittorfi fosfor, on metallilise välimusega allotroop, millel on silmatorkav violetne-lilla värv. See tekib punase fosfori allutamisel kõrgele rõhule ja kuumusele. Violetsel fosforil on omadused, mis jäävad reaktsioonivõime ja stabiilsuse osas punase ja musta fosfori omade vahele. Kuigi seda ei uurita ega kasutata nii sageli kui teisi vorme, võivad selle ainulaadsed omadused pakkuda potentsiaalseid rakendusi keemia ja materjaliteaduse erivaldkondades.

Fosfor reageerib intensiivselt hapnikuga, eriti valgel kujul, mis on väga reaktsioonivõimeline. Selle reaktsiooni käigus tekivad mitmesugused fosforoksiidid, millest üks olulisemaid on fosforpentoksiid (P₄O₁0). Fosforpentoksiid on äärmiselt hügroskoopne ühend, mis tähendab, et see imab õhust kergesti niiskust. Selle omaduse tõttu kasutatakse seda sageli tugeva kuivatusainena laboris ja tööstuslikes tingimustes, kus seda kasutatakse ainetest vee eemaldamiseks või veevabade tingimuste loomiseks. Fosfori ja hapniku vaheline reaktsioon on eksotermiline ja võib olla üsna dramaatiline, eriti valge fosfori puhul.

Fosformoodustab halogeenidega, nagu kloor, broom ja jood, reageerides fosforhalogeniide. Näiteks fosfortrikloriid (PCl3) ja fosforpentakloriid (PCl5) on olulised tööstuskemikaalid, mida kasutatakse pestitsiidide ja leegiaeglustite tootmisel.

Fosfor võib metallidega reageerides moodustada fosfiide. Nendel ühenditel on mitmesuguseid rakendusi, alates pooljuhtidest kuni akumaterjalideni. Näiteks indiumfosfiidi (InP) kasutatakse kõrgsageduselektroonikas ja päikesepatareides.

Teatud tingimustes võib fosfor reageerida vesinikuga, moodustades fosfiini (PH₃), mürgise gaasi, millel on iseloomulik küüslaugulaadne lõhn. Fosfiini kasutatakse fumigandina ja fosfororgaaniliste ühendite tootmisel.