זרחן

זרחן הוא יסוד כימי אל-מתכתי שסמלו P ומספרו האטומי 15.

תכונות

מולקולת הזרחן בנוייה מארבעה אטומי זרחן אשר כל אחד מהם קשור לשלושת האחרים בקשר קוולנטי, והיא מסומלת כ-P₄. לזרחן הנפוץ צבע לבן, מרקם דמוי שעווה וריח לא נעים. זרחן טהור הוא חסר צבע ושקוף. אל מתכת זו לא מסיסה במים, אך היא מסיסה בפחמן דו גופרתי (CS₂). זרחן טהור ניצת ספונטנית באוויר והופך לP₂O₅ . לזרחן שלוש צורות אלטרופיות: זרחן לבן (או צהוב), זרחן אדום וזרחן שחור (או סגול).

שימושים

חומצה זרחתית (H₃PO₄) שמורכבת מ70%-75% P₂O₅ חשיבות רבה בחקלאות בתור דשן. ביקוש לדשנים הגדיל את הייצור של פוספטים (PO₄^3-) במחצית השנייה של המאה ה-20. שימושים נוספים:

לפוספטים שימוש בייצור זכוכית מיוחדת למנורות נתרן.
לסידן זרחתי שימוש בייצור חרסינה.
זרחן חשוב בייצור סגסוגת שמכילה נחושת, 3.5%-10% בדיל ו1% זרחן. הזרחן מוסף לאחר התכת המתכת ומוסיף תכונות ייחודיות כגון קשיחות וכוח.
Na₃PO₄ משמש כחומר מרכך בחומרי ניקוי ובתור מונע קורוזיה (חימצון).
לזרחן לבן שימושים ביישומים צבאיים בתור חומר הצתה לפצצות ורימוני עשן.
זרחן אדום הוא חומר הכרחי בייצור גפרורים. בנוסף לכך לזרחן אדום שימושים שליליים כמו למשל ייצור מתאמפטמינים.
לזרחן שימושים בתחום המוליכים למחצה.
לזרחן שימוש נרחב בפירוטכניקה.
ייצור קוטלי חרקים, משחות שיניים ודטרגנטים.

היסטוריה

הזרחן נתגלה ב־1669 על ידי כימאי גרמני בשם Hennig Brand. כשעבד בהמבורג , הוא ניסה לזקק ממלחים משתן כשאידה אותו. בתהליך זה הוא הפיק חומר לבן שזהר בחושך ונדלק בקלות. מאז, המילה "זרחורנות" משמשת לתיאור חומר שזוהר בחושך בלי לבעור. בגפרורים הראשונים השתמשו בזרחן לבן שהיה מסוכן ורעיל. רוצחים ומתאבדים השתמשו בזרחן לבן, וגם כמה מקרי הרעלה קרו כתוצאה משימוש בו (סיפור מפוקפק מספר שאישה ניסתה לרצוח את בעלה בעזרת זרחן לבן והתגלתה בגלל שאדיי התבשיל שהכינה זהרו בחושך). חשיפה לאדים במפעל ייצור לגפרורים גרם לעובדים לקבל נמקים של עצמות הלסת. כזרחן אדום התגלה, הוא החליף את הזרחן הלבן בייצור גפרורים בזכות רעילותו הנמוכה ודליקותו הנמוכה יחסית.

צורה בטבע

הזרחן כמעט ואינו מצוי בצורה טהורה; הוא מופיע בדרך-כלל בצורת יון זרחה. מלחים המכילים יון זה (והמכונים פוספטים) הינם מהמחצבים הנכרים ביותר בעולם, והם משמשים רבות בתעשייה ובחקלאות.

תפקיד ביולוגי

זרחן הוא יסוד חיוני לכל צורות החיים הידועות. זרחן אי אורגני בצורת יוני זרחה (PO₄^3-) הינם חיוניים לחיים ומופיעים בכל היצורים החיים. האדם צורך יוני זרחה דרך המזון שאותו הוא אוכל; הללו מצויים למכביר בבשר, ביצים, אגוזים, זרעים שונים ודגנים מלאים. יון הזרחה הוא חלק ממולקולת הDNA והRNA. תאים חיים משתמשים בתרכובת הזרחן ATP על מנת להפיק אנרגיה. פוספוליפידים הם המרכיבים העיקריים של קרום התא.

אמצעי זהירות

מנה של 50 מ"ג זרחן נחשבת קטלנית (זרחן לבן רעיל יותר מזרחן שחור ואדום) בעוד פוספטים הם חומרים מזינים. זרחן לבן צריך להשמר מתחת למים בכל זמן מכיוון שכשנחשף לחמצן אטמוספרי הוא נשרף. כמו כן לא רצוי לגעת בו בידיים חשופות מכיוון שהוא יכול לגרום לכוויות בעור. זיהום מתרחש כאשר זבל כימי שמכיל זרחן או דטרגנטים מחלחלים למי תהום.

קישורים

יסודות כימיים אל-מתכות