फॉस्फरसचा परिचय
फॉस्फरस (चिन्ह P, अणुक्रमांक 15) हे सर्व ज्ञात जीवनासाठी आवश्यक असलेले एक अधातू मूलद्रव्य आहे. ते अत्यंत क्रियाशील असून पृथ्वीवर कधीही मुक्त मूलद्रव्य म्हणून आढळत नाही. त्याऐवजी, ते विविध खनिजांच्या स्वरूपात, प्रामुख्याने फॉस्फेट्स म्हणून आढळते. हे मूलद्रव्य अनेक अपरूपी स्वरूपांमध्ये अस्तित्वात आहे, जी एकाच मूलद्रव्याची भिन्न रचनात्मक मांडणी आहेत आणि प्रत्येकाचे विशिष्ट भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म आहेत.
अपरूपी स्वरूप आणि क्रियाशीलता
फॉस्फरसची रासायनिक क्रियाशीलता त्याच्या अपरूपी स्वरूपानुसार लक्षणीयरीत्या बदलते. अभ्यासलेली सर्वात सामान्य स्वरूपे म्हणजे पांढरा फॉस्फरस, लाल फॉस्फरस आणि काळा फॉस्फरस.
पांढरा फॉस्फरस
पांढरा फॉस्फरस हा मेणासारखा, अर्धपारदर्शक स्थायू आहे. तो स्वतंत्र P₄ चतुष्कोणीय रेणूंनी बनलेला असतो. हे अपरूप फॉस्फरसचे सर्वात जास्त क्रियाशील स्वरूप आहे.
लाल फॉस्फरस
लाल फॉस्फरस हे एक अनिश्चित किंवा बहुवारिक स्वरूप आहे, जे एकमेकांशी जोडलेल्या P₄ चतुष्कोणीय रेणूंच्या जाळ्याने बनलेले असते. ते पांढऱ्या फॉस्फरसला निष्क्रिय वातावरणात गरम करून मिळवले जाते. लाल फॉस्फरस पांढऱ्या फॉस्फरसपेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी क्रियाशील आहे.
काळा फॉस्फरस
काळा फॉस्फरस हे सर्वात स्थिर आणि कमी क्रियाशील अपरूप आहे. त्याची स्तरित बहुवारिक रचना असते, जी ग्राफाइटसारखी असते.
पाण्यासोबतची क्रियाशीलता
फॉस्फरस, त्याच्या सर्व सामान्य अपरूपी स्वरूपांमध्ये, पाण्यासोबत अभिक्रिया करत नाही.
- पांढरा फॉस्फरस पाण्यात अविद्राव्य आहे. वास्तविक पाहता, हवेसोबतच्या त्याच्या उच्च क्रियाशीलतेमुळे, तो आपोआप पेट घेऊ नये म्हणून पांढरा फॉस्फरस सहसा पाण्याखाली साठवला जातो.
- लाल फॉस्फरस देखील पाण्यात अविद्राव्य आहे आणि पाण्यासोबत कोणतीही अभिक्रिया दर्शवत नाही.
हवेसोबतची (ऑक्सिजनसोबतची) क्रियाशीलता
फॉस्फरसची हवेसोबतची (विशेषतः ऑक्सिजनसोबतची) क्रियाशीलता हे एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्य आहे, विशेषतः पांढऱ्या फॉस्फरससाठी.
- पांढरा फॉस्फरस हवेसोबत अत्यंत क्रियाशील आहे. तो हवेत 30°C इतक्या कमी तापमानावर आपोआप पेट घेतो, या गुणधर्माला ज्वलनशीलता (pyrophoricity) म्हणतात. या अभिक्रियेमुळे फॉस्फरस पेंटॉक्साइडचे (P₄O₁₀) दाट पांढरे धूर तयार होतात. या वैशिष्ट्यामुळे पांढरा फॉस्फरस अत्यंत धोकादायक बनतो आणि त्याला काळजीपूर्वक हाताळणे आवश्यक आहे.
- लाल फॉस्फरस हवेसोबत खूप कमी क्रियाशील आहे. तो सामान्य तापमानाला आपोआप पेट घेत नाही. ऑक्सिजनसोबत अभिक्रिया करून पेट घेण्यासाठी त्याला अंदाजे 250°C पर्यंत गरम करणे आवश्यक असते, ज्यामुळे फॉस्फरस पेंटॉक्साइड तयार होते. ही नियंत्रित ज्वलनशीलता लाल फॉस्फरसला सुरक्षित माचिसच्या काड्या घासण्याच्या पृष्ठभागासारख्या घरातील वस्तूंमध्ये वापरण्यासाठी सुरक्षित बनवते, जे भारतात सर्वत्र आढळतात.
विषारीपणा, किरणोत्सर्गीपणा आणि ज्वलनशीलता
विषारीपणा
- पांढरा फॉस्फरस अत्यंत विषारी आहे. अगदी कमी प्रमाणात सेवन केल्यास ते प्राणघातक ठरू शकते. त्वचेशी संपर्क आल्यास गंभीर भाजणे होतात आणि दीर्घकाळ संपर्क राहिल्यास दीर्घकालीन आरोग्य समस्या उद्भवू शकतात. ऐतिहासिकदृष्ट्या, दीर्घकाळ औद्योगिक संपर्कामुळे “फॉससी जबडा” नावाची स्थिती निर्माण झाली होती.
- लाल फॉस्फरस त्याच्या शुद्ध स्वरूपात बिनविषारी मानला जातो. सुरक्षित अनुप्रयोगांमध्ये त्याला प्राधान्य देण्याचे हे आणखी एक कारण आहे.
किरणोत्सर्गीपणा
फॉस्फरस त्याच्या नैसर्गिकरित्या आढळणाऱ्या स्वरूपांमध्ये मूळतः किरणोत्सर्गी नाही. सर्वात जास्त प्रमाणात आढळणारे आणि स्थिर समस्थानिक फॉस्फरस-31 आहे. फॉस्फरस-32 सारखे कृत्रिम किरणोत्सर्गी समस्थानिक अस्तित्वात असले आणि वैज्ञानिक संशोधन आणि वैद्यकीय अनुप्रयोगांमध्ये (उदा. रेडिओट्रेसर) वापरले जात असले तरी, सामान्यतः आढळणारे हे मूलद्रव्य स्वतः किरणोत्सर्गीपणा दर्शवत नाही.
ज्वलनशीलता
- पांढरा फॉस्फरस अत्यंत ज्वलनशील आणि ज्वलनशील (pyrophoric) आहे, याचा अर्थ तो बाह्य प्रज्वलन स्त्रोताशिवाय हवेत आपोआप पेट घेतो.
- लाल फॉस्फरस ज्वलनशील आहे परंतु जळण्यासाठी त्याला घर्षण किंवा उष्णता यांसारख्या प्रज्वलन स्त्रोताची आवश्यकता असते. सुरक्षित माचिसच्या डिझाइनमध्ये त्याची नियंत्रित ज्वलनशीलता वापरली जाते.
उल्लेखनीय रासायनिक अभिक्रिया
फॉस्फरसच्या क्रियाशीलतेचे एक उत्कृष्ट उदाहरण म्हणजे पांढऱ्या फॉस्फरसचे हवेत ज्वलन:
P₄(s) + 5O₂(g) → P₄O₁₀(s)
या अभिक्रियेमुळे फॉस्फरस पेंटॉक्साइड तयार होते, जो एक पांढरा स्थायू असून तो एक शक्तिशाली निर्जलीकरण करणारा घटक आहे आणि फॉस्फोरिक ऍसिडच्या संश्लेषणात वापरला जातो.