فسفر P 15، عنصری از جدول تناوبی

همه چیز درباره فسفر (P)

فسفر P 15، عنصری از جدول تناوبی

فسفر، (به انگلیسی : Phosphorus) با علامت اختصاری P و عدد اتمی ۱۵، عنصری از جدول تناوبی در دسته نافلزها است که در ادامه بیشتر با آن آشنا می شوید. با دانشچی همراه باشید.

فسفر یکی از نافلزات چند ظرفیتی گروه نیتروژن بوده و معمولا در سخره ها و کانی های فسفاتی و همچنین در تمام سلول های زنده یافت میشود ولی هیچگاه به صورت طبیعی تنها و بدون ترکیب با عناصر دیگر وجود ندارد. فسفر بسیار واکنش پذیر بوده و هنگام ترکیب با اکسیژن نور کمی از خود ساطع میکند. از عناصر لازم و حیاتی ارگان های زنده بوده و نامش به شکلهای گوناگون ذکر میشود.

تاریخچه فسفر

فسفر (که یونانی آن فسفروس به معنای “حامل روشنایی” و از نام های باستانی سیاره زهره می باشد) در سال ۱۶۶۹ توسط شیمیدان آلمانی Henning Brand در حین تولید یک دارو از ادرار کشف شد. براند با تبخیر ادرار سعی در تقطیر نمک داشت که در این فرایند ماده سفید رنگی تولید شد که در تاریکی می درخشید و با نور زیادی می سوخت. از آن روز تابندگی فسفری برای شرح اشیاءی که در شب بدون سوختن می درخشند به کار برده شد.

کبریت های اولیه که از فسفر سفید در ترکیباتشان استفاده می شد به دلیل سمی بودن خطرناک بودند و استفاده از آن ها موجبات قتل و خودکشی و …. را فراهم می کرد.

همچنین کارگران کبریت ساز به دلیل مجاورت با بخار آن دچار مردگی استخوان های فک می شدند. زمانی که فسفر قرمز که خاصیت آتش زایی و سمی به مراتب کمتری را دارد کشف شد جایگزین فسفر سفید در صنعت کبریت سازی گردید.

پیدایش فسفر

فسفر به دلیل واکنش پذیری در هوا و دیگر مواد حاوی اکسیژن به تنهایی در طبیعت یافت نمی شود ولی به صورت ترکیبی به مقدار زیادی در معادن گوناگون پخش شده اند. فسفرهای چندشکلی سفید می توانند به شیوه های گوناگونی تهیه شوند. در یک فرایند تری کلسیم فسفات که از صخره های فسفاتی گرفته شده در مجاورت کربن و سیلیکا در کوره های سوختی یا برقی حرارت داده می شود. در این فرایند عناصر فسفری به صورت بخار آزاد شده و به صورت اسید فسفریک جمع آوری می شوند.

انواع فسفر

چندین شکل فسفر وجود دارند که عبارت اند از:

  • فسفر سفید
  • فسفر قرمز
  • فسفر سیاه

فسفر سفید یکی از شکل‌های فسفر است که به‌طور صنعتی تولید می‌شود که در تاریکی می‌تابد؛ و بی‌اختیار شعله‌ور می‌شود در زمانی که در معرض هوا گیرد و سم مهلکی است. زمانی فسفر سفید وارد محیط زیست می‌شود که صنایع از آن برای ساختن مواد شیمیایی دیگر استفاده کنند و ارتش از آن به عنوان مهمات استفاده کند.

از طریق تخلیهٔ فاضلاب، فسفر سفید وارد آب‌های سطحی نزدیک کارخانه‌هایی می‌شود که از آن استفاده می‌کنند. فسفر سفید در هوا پراکنده نمی‌شود چون به سرعت با اکسیژن واکنش می‌دهد. وقتی فسفر سفید در هوا تمام می‌شود، معمولاً با اکسیژن ناگهانی واکنش می‌دهد تا به کم خطرترین ذره تبدیل شود.

اگر چه زمانی که ذرات فسفر در هوا باشند، آن‌ها ممکن است نقش پوشش محافظتی داشته باشند که از واکنش‌های شیمیایی جلوگیری می‌کند. در آب، فسفر سفید به همان سرعت با مواد دیگر واکنش نمی‌دهد که موجب انباشته شدن در بدن ارگانیسم‌های جانوران آبزی می‌شود. در خاک فسفر برای چند روز قبل از اینکه تبدیل به کم خطرترین ماده تبدیل گردد، باقی می‌ماند. اما در اعماق خاک و در کف رودخانه‌ها و دریاچه‌ها فسفر ممکن است برای هزاران سال یا بیشتر یا کمتر باقی بماند.

فسفر قرمز می‌تواند به خاطر تغییرات اندک در ساختار شیمیایی اش از رنگ نارنجی تا ارغوانی تغییر داشته باشد.

شکل سوم، یعنی فسفر سیاه، که در زیر فشار بالا ساخته می‌شود شبیه به گرافیت بوده و مانند گرافیت توانایی هدایت الکتریکی را دارد.

کاربردهای فسفر

۱- کاربردها در پزشکی

در حالت معمول نیاز به مصرف مکمل‌های فسفر وجود ندارد زیرا غذاهایی که ما می‌خوریم حاوی مقادیر کافی فسفر است، با اینحال در بعضی موارد برای مثال در شخصی که بیماری کلیوی دارد، پزشک مکمل‌های فسفر را تجویز می‌کند. بعضی از ورزشکاران قبل از شروع رقابت یا کارهای سنگین برای کاهش درد عضلانی و خستگی از مکمل‌های پتاسیم استفاده می‌کنند.

مصرف فسفر و کلسیم با همدیگر می‌تواند باعث بهبود شکستگی استخوان و درمان کمبودهای ویتامین «دی» نظیر استئومالاسی (نرمی استخوان) و ریکتز شود. سینوویورتز با فسفر رادیواکتیو، می‌تواند روشی مؤثر و به صرفه در کاهش همارتروز و مصرف فاکتور در بیماران مبتلا به آرتروپاتی هموفیلیک باشد.

۲- کاربرد‌های بیولوژیکی

بدن انسان به فسفر برای تولید انرژی و کنترل آن نیاز دارد. فسفر بعد از کلسیم دومین و یکی از متداول‌ترین مواد معدنی در بدن ماست. فسفر نقش حیاتی در سنتز پروتئین‌ها، چربی‌ها و کربوهیدرات‌ها ایفا می‌کند. فسفر همچنین برای حفظ تعادل مایعات و الکترولیت در بدن لازم است. فسفر با توجه به کارکرد‌های مختلف خود برای ما بسیار مهم است به طوریکه کمبود آن می‌تواند منجر به تأثیرات سوء در بدن ما شود. فسفر جزء حیاتی از DNA و RNA است و ساختار این دو را بهم متصل می‌کند.

فسفر همچنین نقش حیاتی در انتقال تکانه‌های عصبی در بدن ایفا می‌کند. همانطور که می‌دانید کلسیم مهم‌ترین عنصر در بدن برای شکل گیری دندان‌ها و استخوان‌هاست. چیزی که نمی‌دانیم این واقعیت است که کلسیم نمی‌تواند به تنهایی آن‌ها را بسازد و بدن به فسفر نیز برای این کار نیاز دارد. نصف استخوان‌های ما از فسفات مشتق شده از آن تشکیل شده‌اند. فسفر همچنین هضم ریبوفلاوین و نیاسین را تسهیل می‌کند و به کلیه‌ها برای دفع مؤثر مواد زائد از بدن کمک می‌کند.

فسفر یکی از سه ماده مغذی ضروری است که نقش حیاتی در رشد گیاه ایفا می‌کند؛ دو عنصر دیگیر نیتروژن و پتاسیم هستند. فسفر نقش حیاتی در فتوسنتز، انتقال مواد مغذی و انتقال انرژی ایفا می‌کند. در فتوسنتز، فسفر انرژی نور را به انرژی شیمیایی تبدیل می‌کند. برای انتقال مواد مغذی، فسفر مواد مغذی مختلف در خاک را با آب حل می‌کند و به قسمت‌های مختلف گیاه می‌رساند. علاوه بر این، فسفر به عنوان منبع ذخیره سازی انرژی در سلول‌ها به شکل فسفات عمل می‌کند. مطالعات انجام شده نشان داده‌اند که فسفر با رشد ساختارهای سلولی در ارتباط است و بدین ترتیب کمبود آن می‌تواند رشد گیاه را تا حد قابل توجهی مختل کند.

۳- کاربرد‌های تجاری

فسفر و ترکیبات مختلف آن کاربرد‌های مختلفی دارند. همانطور که گفته شد برای ساختن کبریت از فسفر استفاده می‌شود و مشهورترین کاربرد صنعتی آن به حساب می‌آید. سر چوب کبریت یا از فسفر و یا از ترکیب ارگانیک آن درست می‌شود. در ابتدا، از فسفر سفید برای درست کردن کبریت استفاده می‌شود ولی، با توجه به خطری که مصرف کنندگان را تهدید می‌کرد در نهایت با فسفر قرمز جایگزین شد.

فسفر همچنین به عنوان پیشگیرنده شعله در منسوجات، مواد پلاستیکی، درزگیر‌ها و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد. پولیش شیمیایی ساخته شده از فسفر برای سفید کاری آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیومی ایده آل است. فسفر در محلول‌های پاک کننده زیادی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در رابطه با استفاده صنعتی، از فسفر برای تولیدخمیر دندان، آفت کش‌ها، مواد شوینده، فولاد و غیره استفاده می‌شود.

آمونیوم فسفات ترکیب اصلی کودهای با نیتروژن بالاست. فسفر با تسهیل انتقال انرژی، تحریک رشد ریشه و انتقال مواد مغذی از خاک به بخش‌های مختلف گیاه به رشد گیاه کمک می‌کند. از سنگ فسفات برای کاهش اسیدیته بالای خاک استفاده می‌شود.

از فسفات برای درست کردن بمب‌های آتش‌‌زا و دودزا استفاده می‌شود. در واقع، استفاده از فسفر سفید برای درست کردن بمب‌های آتش‌زا در جنگ جهانی دوم کاملاً مستند سازی شده است. اخیراً، از سلاح‌های ساخته شده از این عنصر شیمیایی در جنگ کره، عراق، اسرائیل استفاده شده است. از فسفر قرمز برای درست کردن گلوله‌های رسام استفاده می‌شود.

ما همچنین از ترکیبات غیر ارگانیک مختلف فسفر در فعالیت‌های روزمره استفاده می‌کنیم. بهترین مثال تری‌سدیم فسفات است که به عنوان پاک کننده و برای نرم کردن آب استفاده می‌شود. از اسید فسفریک در نوشیدنی‌های گازدار و از مونوکلسیم فسفات برای درست کردن لیموناد استفاده می‌شود.

۴- کاربردهای دیگر فسفر

هم چنین از دیگر کاربردهای فسفر می‌توان در اسید فسفریک غلیظ شده که در کودها برای کشاورزی و تولیدات کشاورزی کاربرد دارد. فسفات‌ها در شیشه‌های خاص، لامپ سدیم، تولید استیل و کاربردهای نظامی (بمب‌های آتش زا، smoke screeninng(پرده پوشش دود برای استتار یگانهای خودی) و غیره) و در کاربردهای دیگر به عنوان سموم دفع آفات، خمیر دندان، مواد شوینده استفاده می‌شوند.

ویژگی های فسفر

فسفر معمولا به شکل یک ماده جامد و موم مانند سفید رنگ است که بوی نامطبوعی دارد. فسفر خالص بی رنگ و شفاف است. اگرچه این نافلز در آب قابل حل نیست ولی در دی سولفید کربن حل میشود. فسفر خالص به سرعت در هوا میسوزد و تبدیل به پنتا اکسید فسفر میشود.

تأثیرات فسفر بر روی سلامتی انسان

فسفر در محیط زیست بیشتر به عنوان فسفات یافت شود. فسفات‌ها مواد مهمی در بدن انسان‌ها می‌باشند، به خاطر اینکه آن‌ها قسمتی از مواد تشکیل دهندهٔ DNAها بوده و در توزیع انرژی کمک می‌کنند. فسفاات‌ها هم چنین می‌توانند به‌طور ریجی در گیاهان یافت شوند. انسان تأمین فسفات طبیعی را به‌طور اساسی با اضافه کردن کودهای غنی شده با فسفات به خاک و با استفاده از detergents (ماده‌ای که ناخالصی‌ها را جدا می‌کند) محتوی فسفات تغییر داده‌اند.

فسفات‌ها هم چنین به تعدادی از foodstuff مانند پنیر، سوسیس، ژامبون اضافه می‌شوند. مقادیر زیاد فسفات می‌تواند باعث بوجود آمدن مشکلات سلامتی شود. مانند آسیب رساندن به کلیه و osteoporosis. کمبود فسفر نیز می‌تواند اتفاق بیفتد؛ که مصرف زیاد دارو می‌تواند عامل ایجاد آن باشد. کمبود شدید فسفات می‌تواند مشکلات سلامتی ایجاد کند. فسفر به حالت خالص خود سفید رنگ است. تا آنجایی که امروزه می‌دانیم فسفر سفید خطرناکترین شکل فسفر است.

زمانی که فسفر سفید در طبیعت قرار می‌گیرد می‌تواند خطر جدی برای سلامت ما تلقی گردد. فسفر سفید به شدت سمی است و در بیشتر موارد قرارگیری در معرض آن کشنده خواهد بود. علت مرگ مردمی که معمولاً در اثر قرارگیری در معرض فسفر سفید جان خود را از دست داده‌اند، به خاطر بلعیدن به‌طور اتفاقی زهر موش بوده‌است. قبل از اینکه مردم به خاطر قرارگیری در معرض فسفر سفید بمیرند، آن‌ها اغلب استفراغ و درد شکم و خواب آلودگی را تجربه می‌کنند. فسفر سفید می‌تواند باعث سوختگی پوست شود. در عین سوزاننده بودن، فسفر سفید ممکن است موجب آسیب به کبد، قلب و کلیه شود

تنظیم فسفر در بدن

فسفر رژیم غذایی به سرعت در روده کوچک جذب می شود و در افراد سالم فسفر اضافی توسط کلیه ها تحت تاثیر غدد درون ریز تنظیم و دفع می شود از قبیل هورمون پاراتیروئید و ویتامین D و فاکتور رشد فیبروبلاستی.

تنظیم غلظت کلسیم و فسفر خون در تمام طول عملکردشان بوسیله هورمون پاراتورمون و ویتامین D کنترل می شود. سطوح پایین کلسیم خون (به عنوان مثال دریافت ناکافی کلسیم ) بوسیله هورمون پاراتیروئید احساس می شود، در نتیجه ترشح هورمون پاراتورمون افزایش پیدا می کند، که سریعا دفع کلیوی کلسیم را کاهش می دهد ولی دفع کلیوی فسفات را افزایش می دهد و بازجذب استخوان ها را تحریک می کند.

در نتیجه این مواد معدنی از استخوان آزاد می شوند (کلسیم و فسفر )، نتیجه این فعالیت ها بازگرداندن غلظت کلسیم سرم است. اگرچه این عمل فوری و آنی نیست. همچنین هورمون پاراتیروئید ویتامین D را در کلیه ها به فرم فعالش تبدیل می کند (کلسی تریول و ۱و۲۵ ویتامین D ) . افزایش ۱و۲۵ هیدروکسی ویتامین D در گردش خون باعث افزایش جذب روده ای هم کلسیم و هم فسفر می شود .

سومین هورمون FGF23 که نقش مرکزی در هموستاز فسفر دارد.

FGF23

توسط استخوان های در حال تشکیل در پاسخ به افزایش سطح فسفر دریافتی ترشح می شود. (استئوبلاست ها و استئوسیت ها ). در یک فیدبک منفی این هورمون تولید و تحریک هورمون ۱و۲۵ هیدروکسی ویتامین D را مهار می کند و به همان اندازه باعث افزایش دفع ادراری فسفر به صورت مستقل از ویتامین D و هورمون پاراتورمون می شود.

کمبود فسفر

مصرف فسفر ناکافی به ندرت و در نتیجه اختلال سطح پایین فسفر سرم یا هیپو فسفاتمی ایجاد می شود، در نتیجه بازجذب کلیوی فسفر افزایش پیدا می کند.

از اثرات متوسط کمبود شدید فسفر ممکن است موارد زیر باشد:

از دست دادن اشتها و کم خونی و ضعف ماهیچه ها و درد استخوانی و راشیتیسم (در بچه ها) واستومالاسی ( در بالغین )، افرایش استعداد عفونت و بی حسی و سوز سوز شدن در اندام ها، اشکال در راه رفتن و تنگی نفس.

هیپو فسفاتمی شدید گاهی ممکن است تهدید کننده ی زندگی باشد، از آنجا که فسفر در بسیاری از مواد غذایی وجود دارد، کمبود فسفر رژیم غذایی فقط در گرسنگی نزدیک به مطلق وجود دارد. افراد دیگر در معرض خطر هیپوفسفاتمی شامل افراد الکلی و بیماران دیابتی بعداز دوره کتو اسیدوز و بیماران با آلکالوز تنفسی و گرسنه یا دارای بی اشتهایی عصبی که در دوره باز توانی کالری بالا و فسفر کمی دریافت کرده است یا هیپو فسفاتمی ناشی از اختلالات به ارث برده از هموستاز فسفر که با افزایش دفع ادراری و یا اختلال در باز جذب کلیوی فسفر مرتبط است، می باشد.

منابع فسفر

فسفر در بسیاری از مواد غذایی یافت می شود و یک ترکیب اساسی در همه موجودات زنده است. غذا های لبنی و غلات و گوشت و ماهی منابع غنی از فسفر هستند. فسفر نیز جزئی از افزودنی های غذایی است و در حال حاضر در نوشابه های کولا به صورت اسید فسفریک استفاده می شود.

فسفر در رژیم غذایی بدست آمده از افزودنی های مواد غذایی همیشه در پایگاه داده های ترکیب مواد مغذی در برگرفته نمی شود. بنابر این مقدار کل فسفر مصرف شده توسط فرد در ایالات متحده به طور متوسط بیشتر از ۲۰ درصد تخمین زده می شود.

بخشی از جمعیت امریکا که بیشتر از غذاهای فرآوری شده مصرف می کنند، افرادی هستند که مقدار فسفر مصرفی آن ها بیش تر از حد بالای سطح دریافتی قابل تحمل است، در حدود ۴۰۰۰ میلی گرم در روز که این افراد در معرض خطر بالای عوارض جانبی مصرف بیش از حد این ماده ی معدنی قرار دارند.

غذاهای حاوی فسفر

  • ماهی قزل آلا (شینوک، پخته شده) ۳ اونس * ۳۱۵
  • ماست (ساده، بدون چربی) ۸ اونس ۳۰۶
  • شیر (بدون چربی) ۸ اونس ۲۴۷
  • نوعی ماهی پهن بزرگ (اقیانوس اطلس یا اقیانوس آرام، پخته شده) ۳ اونس ۲۴۴
  • (گوشت ، پخته شده) ۳ اونس ۲۱۷
  • مرغ (گوشت ، پخته شده) ۳ اونس ۱۳۵-۱۹۶
  • (استیک ، پخته شده) گوشت، گوشت گاو ۳ اونس ۱۷۹
  • عدس (پخته شده) ½ فنجان ۱۷۸
  • بادام ۱ اونس (۲۳ آجیل) ۱۳۶
  • پنیر موتزارلا (قسمت بدون چربی) ۱ اونس ۱۳۱
  • بادام زمینی ۱ اونس ۱۰۸
  • تخم مرغ (سفت) ۱ (بزرگ) ۸۶
  • نان گندم کامل ۱ برش ۶۸
  • نوشیدنی نوشابه گازدار ۱۲ اونس ۴۱
  • نان غنی شده به رنگ سفید ۱ برش ۲۵

*سرو حدود ۳ انس گوشت و ماهی درحدود یک کف دست است.

فسفری که از غلات دانه ها و آجیل بدست می آید، در حدود ۵۰ درصد کمتر از دیگر منابع است.

هشدار ها درباره فسفر

فسفر یک ماده بسیار سمی می باشد و حتی مقدار ۵۰ mg آن کشنده و مرگ آور است. فسفر سفید باید همیشه در زیر آب نگهداری شود چرا که در مجاورت هوا بسیار واکنش پذیر می باشد. هنگام کار با آن حتما باید از انبر استفاده شود چرا که تماس آن با پوست می تواند باعث سوختگی های مزمن شود. خاصیت سمی و مزمن فسفر سفید باعث می شود که کارگرانی که باید با آن کنند دچار بیماری مردگی فک گرفتار آیند. استرهای فسفاتی برای سیستم عصبی سمی هستند اما فسفات های معدنی و کانی معمولاً غیر سمی می باشند.

آلودگی فسفاتی نیز زمانی رخ می دهد که کودها و مواد پاک کننده در خاک ها باقی بمانند. هنگامی که گونه سفید آن در مجاورت نور خورشید قرار بگیرد و یا در بخار خود تا دمای ۲۵۰ درجه سانتیگراد حرارت داده شود به گونه قرمز که در هوا ترکیب نمی شود تبدیل می شود. فسفر قرمز فورا در هوا آتش نمی گیرد و به خطرناکی فسفر سفید نیست. با این حال باید با فسفر قرمز نیز با احتیاط کار شود چرا که در شرایطی و در تحت دماهای خاص ممکن است به فسفر سفید تبدیل شود. ضمناً در صورت گرما دیدن گازهای بسیار سمی که حاوی اکسیدهای فسفر هستند از خود ساطع می کند.

اشتراک گذاری

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*

web hit counter