الفوسفور هو العنصر الخامس عشر في الجدول الدوري، استُخلص لأوَّل مرّة من قبل خيميائيّ كان يبحث عن الذهب، هذا البحث، كان على الأقلّ في 60 دلوًا من البول.
هينيغ براند Hennig Brand؛ ألمانيّ، اكتشف الفوسفور بمحض الصدفة عام 1669 وذلك عند معالجته للبول بحثًا عن مركّبٍ قد يحوّل المعادن العاديّة إلى ذهب.
وفقًا لمختبر جيفرسون الوطنيّ للمُسرِّع الخطيّ Jefferson National Linear Accelerator Laboratory هناك طريقةٌ أسهل:
يُعزل معظم الفوسفور اليوم من حجر الفوسفات، بل إنّ هناك لوحةٌ من عام 1795 مخصّصةٌ لوصف اكتشاف الفوسفور تحت عنوان (الخيميائيّ)، في البحث عن حجر الفلاسفة، يَكتشِف الفوسفور ويُصلّي من أجل نتائجَ ناجحةٍ لعمله، كما كان العُرف عند المنجّمين الكيميائيين القدماء. (حجر الفلاسفة هو المادةُ الأسطوريّة التي يُقال بأنّها تحوّل المعادن إلى ذهب).
الرّسّام، جوزيف رايت Joseph Wright أغفل بعض التفاصيل، كما هو مدوّنٌ في وثيقةٍ من عام 1796 (فلزّات الفوسفور) وقد أُعيد وصفها في كتاب كينيث ويتن Kenneth Whitten وزملائه المرجعيّ عام 2006 (الكيمياء). أوّلُ خطوةٍ في العملية كانت
نقعَ البول لمدة أسبوعين، حتى يتحلل وتتكاثر الديدان.
بعض الحقائق:
وفقًا لمُختبر جيفرسون، خصائص الفوسفور هي:
• العدد الذريّ (عدد البروتونات في النويات): 15
• الرمز الذريّ (في الجدول الدوري للعناصر): P
• الوزن الذريّ (الكتلة الوسطية للذرة): 30.973762
• الكثافة: 1.82 غرام على السنتيمتر المكعب
• الحالة الفيزيائية في درجة حرارة الغرفة: صلب
• نقطة الانصهار: 111.57 درجة فهرنهايت (44.15 درجة مئوية)
• نقطة الغليان: 536.9 درجة فهرنهايت (280.5 درجة مئوية)
• عدد النظائر (ذرات لنفس العنصر بعدد نيوترونات مختلف): 1.22 مستقرّ
• النظائر الأكثر شيوعًا: P-31 (متوافر بشكل طبيعي بنسبة 100%)
وهو عنصرٌ ذو خواص ضوئية.
تأتي كلمة الفوسفور من الكلمة اليونانية التي تعني (حامل الضوء)، وهذا العنصر يحقق ذلك المعنى.
الأشكال الأكثر شيوعًا هي الفوسفور الأبيض، المكوَّن من ذرات الفوسفور المرتّبة على شكل رباعي أوجه، والفوسفور الأحمر، صلب ولكنه شكلٌ غير متبلورٍ من العنصر. الأقلّ شيوعًا هو الفوسفور الأسود، مؤلّف من ذرات مرتّبة على هيئة حلقة ويبدو قليلًا كالغرافيت الموجود على رأس قلم الرصاص.
الفوسفور الأبيض شمعيّ ويعطي لمعانًا خفيفًا في الهواء، وفقًا للجمعية الملكيّة للكيمياء Royal Society of Chemistry، هو أيضًا قادرٌ على الاشتعال الذاتيّ في الهواء حالما تصل درجة الحرارة إلى 68 فهرنهايت (30 درجة مئوية).
التخزين الوحيد الآمن هو تحت الماء.
كنتيجة، الفوسفور الأبيض يُستخدم في الألعاب النارية والأسلحة.
وفقًا لمراكز التحكّم والوقاية من المرض، تُشبه رائحته رائحة أعواد الثقاب أو الثوم. الاستنشاق أو الاحتكاك مع الجلد سام، ويسبب حروقًا تصبح مميتةً بشكلٍ سريع.
الفوسفور الأحمر مُستقرّ أكثر بكثير في درجة حرارة الغرفة
في الواقع، إنّه موجود على جانب أيّة علبة أعواد ثقاب آمنة (Safety matches)، وهي أعوادُ الثقاب المعروفة التي نستخدمها في حياتنا اليومية.
احتكاك عود الثقاب على الفوسفور الأحمر يحوّل القليل من الفوسفور الأحمر إلى فوسفور أبيض، مؤمّنًا الشرارة اللازمة لإشعال عود الثقاب، وفقًا لمسرح العلوم الخاص بجامعة ميتشغان الحكومية Michigan State University’s Science Theater، يُصنع الفوسفور الأبيض بتسخين الفوسفور الأحمر تحت شروط يمكن التحكم بها.
رغم ذلك، فإن الفوسفور الأحمر يكون خطيرًا جدًّا في تركيباتٍ معينة.
عندما يتعرّض لحرارةٍ كافية (500 درجة فهرنهايت، 200 درجة مئوية)، سيشتعل.
إنّه ينفجر عندما يجتمع مع مركباتٍ أُخرى مثل الكلوريد، الصوديوم ونترات الأمونيوم، وفقًا لمكتب كاليفورنيا لتقييم مخاطر الصحّة البيئية California’s Office of Environmental Health Hazard Assessment، والذي يُنذر من الفوسفور بكونه واحدًا من المكونات الخطرة في صناعة الميثامفيتامينات methamphetamines.
تتضمّن الاستخدامات القانونية للفوسفور صناعة الصلب وإنتاج القنابل المُضيئة أو الشُعلات الضوئية.
الاستخدام الأكثر شيوعًا، هو في الأسمدة (المُخصّبات)، ووفقًا للجمعية الملكيّة للكيمياء RSC، يعتبر الفوسفور أساسيًّا للحياة رغم خواصه النارية.
كالفوسفات، جزيئة مشحونة، تتحد مع السكر لتشكل ركيزة الحمض النووي، إنه أيضًا جزءٌ من ثلاثي فوسفات الأدينوزين ATP، الجزيئة التي تُخزّن وتُطلق الطاقة لتسمح للخلايا بأداء مهامها.
من كان يعلم؟
• هناك حوالي 750 غرام من الفوسفات في جسم الانسان العادي، مُعظمه في العظام، وفقًا للجمعية الملكية للكيمياء RSC.
• قد تكون الأرض اقتربت من “ذروة وجود الفوسفور”، بعد ذلك سيُصبح استخراج هذا العنصر أصعب فأصعب. قُدِّر احتياطي الفوسفور أن يدوم بين بضعة عقود إلى 300 سنة على أقصى تقدير.
يُصبح الفوسفور مُكلفًا ونادرًا بنحوٍ متزايد، ويقلق الخبراء من ذلك لأنه سيُلقي بالزراعة العالميّة إلى حالة الفوضى.
•أعواد الثقاب غير الآمنة (Strike-anywhere matches):
وهي أعوادُ ثقابٍ يمكن أن تشتعل على أيّ سطحٍ مناسب (صلب، خشن وجاف) لأنها تحتوي على كميةٍ صغيرةٍ من الفوسفور الأبيض موجودةً داخل رأس عود الثقاب.
• ربما تكون النيازك قد أحضرت الفوسفور إلى الأرض، وفقًا لدراسةٍ أُجريت عام 2013 في مجلة أعمال الأكاديمية الوطنية للعلوم Proceeding of the National Academy of Sciences.
وجدت الدراسة أنّه من 3.5 مليار سنةٍ مضت، كان العنصر كثير الوفرة على كوكب الأرض.
• يمكن للفوسفور أن يُستخدم كإشارةِ تحذيرٍ للأمراض القلبية، وفقًا لدراسةٍ أُجريت عام 2009 في المجلة الطبية الخاصّة بالجمعية الأميركية لطب الكلى American Society of Nephrology، وتدلُّ النسبة العالية للفوسفور في الدم على نسبةٍ عاليةٍ من تكلُّس الشرايين التاجية.
البحث الحالي:
استخدام البشر للفوسفور قد خلق مشاكلًا لدى الحياة البريّة ولدى البشر على حدٍّ سواء.
في شهر آب من عام 2014، توجّب على مدينة توليدو، أوهايو Ohio، إنذار مواطنيها من استعمال مياه المدينة بسبب تكاثر الطحالب السامّة.
مثل هذه التكاثرات، والتي تحدث في بحيرات مياه الشرب الأُخرى عبر المدينة أيضًا، تتفاقم غالبًا بسبب الفوسفور الآتي من التسميد (التخصيب) ومخلّفات المواشي التي تتدفق إلى مجرى الماء.
في كثيرٍ من الجداول والبحيرات، الفوسفور هو الغذاء الأكثر ندرة، وبالتالي هو غالبًا الغذاء الأكثر أهمية، قال دان أوبينور Dan Obenour؛ أستاذُ الهندسة المدنية البيئية والإنشائية في جامعة ولاية كارولينا الشمالية.
درس أوبينور وزملاؤه تكاثر الطحالب في بحيرة Erie، والتي تحصل منها مدينة توليدو Toledo على مياه الشرب. أخبر أوبينور موقع عِش العلم Live science بأنّ المصدر السائد للفوسفور الذي يوجد في البحيرة هو من الأسمدة (المخصِّبات) الزراعيّة، وكذلك أسمدة الحدائق (المروج)، ومُخلفات الحيوانات الأليفة وحتى مياه الصرف الصحيّ، تساهم جميعها بذلك.
عوامل أخرى، كدرجة حرارة المياه، يمكن لها أن تؤثر على زمن وحجم تكاثر الطحالب السامّة، لذا أراد أوبينور وزملاؤه أن يفصلوا تأثيرات الأسمدة المتسربة، واستخدموا
لذلك نماذجَ حاسوبية ليربطوا بين كمية الفوسفور المتدفق إلى بحيرة Erie إلى حجم تكاثر الطحالب في نهاية الصيف في البحيرة.
نُشرت النتائج في شهر تشرين الأول من عام 2014 في مجلة مصادر المياه البحثية Water Resources Research، مبيّنةً الترابط التالي: كلما كان الفوسفور أكثر في بداية السنة، كلما زاد تكاثر الطحالب في أواخر الصيف. علاوةً على ذلك، قال أوبينور: «تصبح البحيرة أكثر تأثُّرًا بتكاثر الباكتيريا الزرقاء (الطحالب)».
بمعنىً آخرَ، قليلٌ من الفوسفور ضروريٌّ لخلقِ تكاثرٍ مستمرّ، وهي حقيقةٌ يمكن أن تؤثر على نظام الزراعة المتواجد أعلى البحيرة.
السبب الكامن وراء زيادة تأثُّر البحيرة يبقى إلى حدٍّ ما غامضًا، لكنّ الأصناف المتطفلة يمكن أن تكون أحد العوامل، كما قال أوبينور. تتغذى طفيليات محار البحر المُخطط ومحار الكواجا Zebra and quagga mussels على الطحالب غير السامة التي تتنافس مع الطحالب التي تُطلق السموم. وهكذا، عندما يندفع الفوسفور داخلًا إلى البحيرة، فإنّ هناك بعضُ المنافسة من قِبل الطُحلب السام لامتصاص الفوسفور.
قال أوبينور: «من المرجّح أن يكون تكاثر الطحالب ربع أو أقل حجم التكاثر الأقصى الذي لوحظ في بحيرة Erie عام 2011 بدون تأثير الانسان».
تدقيق: ماجدة زيدان
