Un nuevo Fósforo

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El fósforo es un elemento químico no metálico del grupo del Nitrógeno (grupo 15: nitrogenoideos/pnicógenos). El fósforo elemental puede existir en varias formas alotrópicas en estado sólido que exhiben propiedades diferentes. Los dos alótropos más comunes son el fósforo blanco y el fósforo rojo. También se conocen otras formas: el fósforo violeta y el fósforo negro que se obtiene calentando el fósforo blanco bajo presiones altas.

Fósforo Blanco

Fósforo BlancoSe caracteriza por una estructura tetraédrica, P4 y por ser, de los cuatro alótropos sólidos, el más reactivo, volátil, tóxico. El fósforo blanco brilla de color verdoso en la oscuridad (cuando se expone al oxígeno) y es altamente inflamable y pirofórico (encendido automático) al contactar con el aire.

Debido a su piroforicidad, este alótropo se guarda en agua ya que es muy poco soluble en este disolvente. En cambio, es soluble en otros disolventes como benceno, aceites, disulfuro de carbono, y dicloruro de disulfuro.

El fósforo blanco se transforma gradualmente en fósforo rojo y en consecuencia parece amarillo. Por esta razón, también recibe el nombre de fósforo amarillo. Esta transformación se acelera por la luz y el calor.

Os recomiendo que veáis el video del fósforo de la página web Perodic Videos: aquí.

Fósforo Rojo

Es una sustancia amorfa, de estructura polimérica que tras un calentamiento adicional se cristaliza. Es mucho más estable que el fósforo blanco. No se inflama espontáneamente  en el aire, a temperatura ambiente, siempre y cuando el material no este finamente dividido.  El fósforo rojo se incendia a 300ºC. En cambio, el blanco a 30ºC. El rojo es poco sobluble en agua y disolventes habituales. Contrariamente al fósforo blanco, no es soluble en disulfuro de carbono y no es tóxico.

Fósforo Rojo

Se considera el fósforo rojo como una forma alotrópica intermedia entre el fósforo blanco y el violeta. Después de calentar o de un almacenamiento prolongado, el color rojo de este se oscurece. Si se calienta en presencia de humedad, se crea fosfina que altamente inflamable y tóxico.

 Fósforo Violeta

En 1865 Johann Wilhelm Hittorf descubrió el fósforo violeta al calentar fósforo rojo en un tubo sellado a 530ºC. Por esta razón también recibe el nombre de Fósforo de Hittorf. Como el fósforo rojo, es polimérico. No se enciende en el aire hasta que se calienta a 300ºC y es insoluble en todos los disolvente.

Fósforo Violeta

No es atacado por alcalinos y solo reacciona lentamente con halógenos. Si se calienta en una atmósfera de gas inerte (nitrógeno, dióxido de carbono) se sulima y el vapor se condensa como fósforo blanco pero si se calienta en el vacío, el vapor condensado es fósforo violeta. La estructura de sus cristales es romboedral o monoclínica.

Fósforo Negro

Es la forma menos reactiva y la més estable termodinámicamente hablando a temperatura ambiente y presión. Se obtiene por calentamiento de fósforo blanco bajo presiones altas (12.000 atmósferas). Aunque también se puede producir en condiciones ambientales con una sal metálica como catalizador. En apariencia las propiedades y la estructura es como la del grafito. Igual que el grafito, el fósforo negro se puede deslaminar dando lugar al fosforeno, un material parecido al grafeno con excelentes propiedades de transporte de cargas (electrones), eléctricas.

Nuevo Fósforo: Fósforo Azul

Recientemente mediante modelos computacionales, Zhen Zhu y David Tomanek  de la Universidad del Estado de Michigan, EEUU predijeron la existencia de otra forma alotrópicas hasta desconodida, el fósforo azul. Comparte la estructura en capas y una gran estabilidad con el fósforo negro. Los dos son alótropos hexagonales de fósforo hechos de capas apiladas 2D. Sin embargo una sola capa de fósforo azul es más similar a la de grafeno. Si nos fijamos en la visión lateral de una capa de fósforo azul tiene forma de zig-zag, en cambio, la del fósforo negro, de sillón. Por lo que el fósforo azul es ligeramente más plano.

A diferencia del grafito y el fósforo negro, el fósforo azul muestra una amplia banda prohibida (más de 2 eV) y se debe exfoliar fácilmente para formar estructuras cuasi-2D apropiadas para aplicaciones electrónicas.

Los investigadores sugieren que el fósforo azul se podría sintetizar por deposición de vapor líquido (CVD) sobre un sustrato con simetría hexagonal, o mediante el depósito de sobre un sustrato escalonado. En el dibujo de abajo podéis ver un esquema de la conversión del fósforo negro al fósforo azul

Fósforo negro y Fósforo azul conversiónFuente:

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