Fósforo (P)

O fósforo é um elemento químico do grupo 15 (não-metais) que pertence ao terceiro período da tabela periódica.

O fósforo possui cinco elétrons na camada de valência. Ele é essencial à vida, tanto como material estrutural em animais superiores quanto no metabolismo de plantas e animais. Cerca de 60% dos ossos e dos dentes são constituídos por Ca₃(PO₄)₂ ou [3(Ca₃(PO₄)₂.CaF₂]. Os ácidos nucleicos são constituídos por cadeias de poliésteres de fosfatos e açúcares com determinadas bases orgânicas (adenosina, citosina, timina e guanina). O fósforo na forma de adenosina-trifostato (ATP) e adenosina-difosfato (ADP) é de importância vital no processo de produção de energia nas células. Quando a água quebra uma das ligações fosfatos do ATP, transformando-o em ADP, ocorre a liberação de 33 kJ/mol de energia.

Grandes quantidades de fosfatos são utilizadas em fertilizantes. Cerca de 90% das rochas fosfáticas são usadas diretamente na fabricação de fertilizantes, e o restante é empregado na fabricação de fósforo e ácido fosfórico.

Propriedades gerais e alotropia do fósforo

O fósforo é sólido à temperatura ambiente. O fósforo branco é mole, de aspecto ceroso, e bastante reativo. Reage com ar úmido desprendendo luz (quimioluminescência). Ele se inflama espontaneamente em contato com o ar a cerca de 35 °C, sendo armazenado sob água para impedir essa reação. É extremamente tóxico, podendo ser encontrado na forma de moléculas P₄ tetraédricas. Essa mesma estrutura é mantida nos estados líquido e gasoso. Acima de 800 °C, as moléculas de P₄ gasosas começam a se dissociar formando P₂. Se o fósforo branco for aquecido a cerca de 250 °C, ou a uma temperatura menor na presença de luz solar, forma-se o fósforo vermelho.

O fósforo vermelho é um sólido polimérico muito menos reativo que o fósforo branco. É estável ao ar e não sofre ignição, a não ser mediante aquecimento a 400 °C. Não é necessário armazená-lo sob água. É insolúvel em solventes orgânicos.

Uma forma altamente polimerizada de fósforo, denominada fósforo preto, pode ser obtido aquecendo-se o fósforo branco sob pressões elevadas. Essa é a forma alotrópica termodinamicamente mais estável. É inerte e apresenta uma estrutura lamelar. Há relatos duvidosos sobre outras variedades alotrópicas.

Fertilizantes

Os fertilizantes para fins agrícolas contêm normalmente três ingredientes principais:

1. Nitrogênio em uma forma combinada (geralmente nitrato de amônio, outros sais de amônio ou nitratos, ou uréia). O nitrogênio é essencial ao crescimento das plantas, principalmente das folhas, já que ele é um constituinte de aminoácidos e das proteínas, necessárias para a produção de novas células;
2. Fósforo para o crescimento das raízes, usualmente na forma de fosfato, tal como “superfosfato” ou “superfosfato triplo” pouco solúvel. São obtidos a partir de rochas fosfáticas, tais como a fluorapatita, extraída de jazidas minerais. A escória básica, um subproduto da indústria siderúrgica, também é empregada como fosfato para fertilizantes;
3. Íons potássio para a floração, geralmente fornecidos como K₂SO₄.

Principais aplicações dos fosfatos

A mineração de rochas fosfáticas é realizada em grande escala. Os minerais variam tanto em pureza como em composição. A indústria calcula a produção de fosfatos em termos do conteúdo de P₂O₅. As principais aplicações comerciais dos fosfatos são as seguintes:

• 85% para fertilizantes. Eles não precisam ser muito puros;
• 5% para aditivos de detergentes (“cargas”);
• 3% empregados na indústria de alimentos para dar gosto ácido ( pH = 2) a bebidas, tais como refrigerantes e certas cervejas, e como emulsificante de queijos industrializados, leite em pó, etc;
• 2,5% no tratamento de metais;
• 1% para usos industriais, como tratamento de águas duras;
• 1% na fabricação de sulfetos de fósforo;
• 1% na obtenção de compostos organofosforados usados como plastificantes;
• 1% usado em produtos farmacêuticos, como cremes dentais contendo flúor, e em certos “fermentos” químicos;
• 0,5% em tecidos à prova de fogo.