Le diverse forme allotropiche del fosforo
Il fosforo, come molti altri elementi appartenenti principalmente ai Gruppi 13, 14, 15 e 16 della Tavola Periodica, può manifestarsi in diverse forme allotropiche. Queste mostrano variazioni nelle proprietà fisiche e chimiche, nonostante abbiano lo stesso stato di aggregazione.
Le principali forme allotropiche del fosforo sono:
– Fosforo bianco
– Fosforo rosso
– Fosforo nero
Fosforo bianco
Il fosforo bianco è la forma allotropica più diffusa. Si presenta come una sostanza cerosa e traslucida, ma diventa giallo quando esposta alla luce. Mostra anche fenomeni di chemiluminescenza, emettendo luce verde al buio, ed è infiammabile e piroforico. La sua struttura tetraedrica ha atomi dell’elemento posizionati ai vertici, formando una struttura P4 che persiste sia nello stato liquido che gassoso fino a una temperatura di 800°C, quando si decompone in difosforo P2.
Solubile in solventi come solfuro di carbonio e tetracloruro di carbonio, il fosforo bianco si scioglie in presenza di idrossido di sodio, producendo fosfina e sodio ipofosfito. Questa forma di fosforo è utilizzata anche in munizioni, grazie alla sua capacità di infiammarsi spontaneamente a temperature relativamente basse.
Fosforo rosso
Il fosforo rosso è più stabile e meno reattivo rispetto al fosforo bianco. Non è tossico e non mostra chemiluminescenza. Può essere ottenuto riscaldando il fosforo bianco in assenza di aria a 300°C. In condizioni specifiche si presenta in forma amorfa, ma cristallizza in una struttura polimerica con ulteriore riscaldamento.
Fosforo nero
Il fosforo nero è la forma allotropica più stabile del fosforo e può essere ottenuto a pressioni estremamente elevate dal fosforo bianco. Ha una struttura ortorombica simile alla grafite, ed è di colore scuro, friabile e conduttore di elettricità. Presenta anelli a sei membri, ciascuno legato ad altri tre, simili alla struttura della grafite.
Il fosforo nero è di particolare interesse per la comunità scientifica in quanto può essere ottenuto in monostrati, creando il cosiddetto fosforene, un materiale con eccellenti proprietà di trasporto di cariche ed elevata conduttività termica. Questo lo rende un materiale di grande interesse per la ricerca moderna.