Fosforo

**Fosforoa** (*grezieraz: phôs*, "argi"; eta *phoros*, "eramaile") elementu kimiko bat da, **P** ikurra eta 15 zenbaki atomikoa dituena. Nitrogenoaren taldeko ez-metal multibalentea da eta, nitrogeno, artseniko, antimonio eta bismutoarekin batera, fosforoa pnictogeno gisa sailkatzen da. Oso erreaktiboa denez, fosforoa ez da inoiz elementu aske modura agertzen naturan eta, kasu gehienetan, fosfato moduan konbinatzen da hainbat metalekin. Fosforo-forma batek (fosforo zuriak) distira arin bat sortzen du oxigenoarekin kontaktuan dagoenean eta, horregatik, fosforo izena grezierazko Φωσφόρος hitzatik dator, Artizarra planetari erreferentzia eginez. Prozesu hau kimioluminiszentzia edo luminiszentzia hitzarekin ezagutzen da gaur egun, nahiz eta maiz fosforeszentzia hitzarekin nahasten den .

## Historia eta etimologia 
Fosforoa 1669an aurkitu zuen Hennig Brand alkimista alemaniarrak, filosofoen harriaren bila zebilela. Horretarako, gernua erabiliz egin zituen bere esperimentuak, metabolismoan sortzen diren hainbat fosfato biltzen dituena. Hasiera batean, Branden prozesua gernua airean uztean oinarritzen zen, kirats desatsegina bota arte. Ondoren, irakiten zen, pasta moduko solido bat emanez, eta sortutako lurrunak ura erabiliz kondentsatzen ziren. Urrea edo bestelako metal preziatuak lortu beharrean, Brandek fosforoa lortu zuen, zeina  iluntasunean distiratzen zuen (kimiolumuniszentzia) eta erretzean sugar distiratsu bat ematen zuen. Hori dela-eta, laster Europako gorteen interesa piztu zuen, eta propietate magikoak eman zitzaizkion . 

Nahiz eta Brandek fosforoaren aurkikuntza isilpean gorde, zazpi urte geroago beste alkimista alemaniar batek, Kunckelek, fosforoa aurkitu zuen berriro, eta Boyleri nola ekoitzi eta aplikatu behar zen erakutsi zion . Nolanahi ere, azken kimikari honek Branden prozesua hobetu zuen erreakzioan harea erabiliz (baina oraindik gernua oinarrizko material gisa izanez): 

4 NaPO3 + 2 SiO2 + 10C  →  2 Na2SiO3 + 10 CO + P4

Urte batzuk geroago, Johann Kunckel kimikariak Suedian fosforoa sintetizatea lortu zuen, eta Ambrose Godfrey-Hanckwitz-ek fosforoaren isolaketarekin negozio bat sortu zuen. Fosforoa aurkitu zen 13. elementua izan zen.  

## Ezaugarri nagusiak 
### Isotopoak 
Nahiz eta taula periodikoan nitrogeno, artseniko, silizio edo sufrea bezalako elementutik gertu egon, fosforoak azaltzen duen portaera kimikoa horietatik asko aldentzen da. Fosforoak ez ditu elektroiak erraz uzten; beraz, ez da katioi gisa aurkitzen egoera normaletan. Fosfororen isotopo egonkor bakarra 31P da, baina beste 22 ezagutzen dira, 25P-tik 47P-ra dozenak. Bere espin nuklearra eta 31P-ren ugaritasun handiaren ondorioz, 31P-EMN teknika oso lagungarria da fosforoko nukleoak aztertzeko.

Badaude  esperimentu zientifiko biologikoak egiteko batez besteko bizitza egokiak dituzten fosforoko bi isotopo erradioaktibo:

* 32P, beta partikulak isurtzen dituena (1.71MeV) eta RNA eta DNA zundak sortzeko erabiltzen dena.
* 33P, energia gutxiagoko beta partikulak isurtzen dituena (0.25 MeV), eta energia txikia behar den aplikazioetan erabiltzen dena, hala nola DNA-ren sekuentziazioan.
Beta partikulen energia altuak X izpien emisio sekundarioa sortzen du beruna bezalako dentsitate handiko materialetan, Bremsstrahlung izenekoa. Hori dela-eta, erradiaziotik dentsitate baxuko materialekin babestu egin behar da, hala nola plastikoak, ura edo egurra (gardentasuna behar ez denean).

### Alotropoak 
Fosforo elementalak hainbat alotropo ditu, arruntenak zuria, gorria eta beltza izanik. Hala ere, fosforo morea eta fosforo eskarlata alotropoak ere ezagutzen dira.

Fosforo zuria (P4) alotropoen artean egonkorrena, erreaktiboena, lurrunkorrena, dentsitate txikienekoa eta toxikoena da. Lau atomoz osatutako egitura tetraedroduneko molekulez osatuta dago. Egitura honek eraztun-tentsio handiak pairatzen ditu eta, ondorioz, oso ezegonkorra da. Oso sukoia eta piroforikoa da airearekin kontaktuan jartzen denean, bai eta oso toxikoa ere. Erretzen denean (30°C ingurutan hartzen du sua) jariatzen duen usaina berakatzaren antzekoa da, eta difosforo pentoxidoz (fosforo-atomoen eta beren erpinen artean oxigenoa txertatzen denean sortzen diren P4O10 tetraedroak) osatutako kanpo-geruza zuria eratzen du. Fosforo zuria ez da uretan disolbatzen, baina bai karbono disulfuroan. Iluntasunean, eta oxigenoarekin kontaktuan dagoenean, distira berdexka ematen du. Aipatzekoa da difosforo izeneko alotropoa (P2) muturreko baldintzetan sor daitekeela P4-tik abiatuta (826,85 °C-eko tenperatura gainditzean, alegia).
ezkerrera|thumb|500x500px|**1. irudia.** Fosforoko alotropoen egiturak.
Fosforo zuria pixkanaka-pixkanaka fosforo gorri bihurtzen da. Izan ere, normalean fosforo zuriko lagin guztiek fosforo gorriko gutxiengo proportzio bat dute, kolore horixka ematen diena. Ondorioz, *fosforo horia* bezala ere ezagutzen da. Hala ere, fosforoko alotropo batetik besterako eraldaketa 250 ºC-tan osatzen da, edota eguzki-argitan esposizio luze baten ondoren. Tratamendu honen ondorioz, fosforoak tentsio gutxiago duen eta egonkorragoa den atomoen sare amorfo bat osatzen du. Gehiago berotuz gero, fosforo gorriaren egitura ordenatzen da eta kristal bihurtzen da. Fosforo beltzak erreaktibotasun gutxieneko alotropoa da. Fosforo metalikoa ere esaten zaio, eta grafitoaren antzeko egitura du. Fosforo zuria presio altuetan berotuz lortzen da (12.000 atmosfera edo 1,2 gigapascal inguru). Ingurumen-baldintzetan ere ekoitz daiteke, gatz metalikoak katalizatzaile gisa erabiliz (adibidez, merkurioa).

Fosforo morea fosforo gorria egun batez 550ºC-tik gora suberatuz lortzen da. 1865ean, Hittorf-ek  fosforoa berun urtutik birkristalizatzen zenean, forma gorri/more misto bat lortzen zela aurkitu zuen. Beraz, forma hau batzuetan "Hittorf-en fosforoa" (edo fosforo morea edo α-metalikoa) bezala ezagutzen da. Azkenik, fosforo eskarlata karbono disulfuroko eta fosforo zuriko disoluzio bat eguzkiaren argitan lurruntzen utziz gero lortzen da. 1. taulan fosforoko alotropo nagusien propietateak ikus daitezke

**1- taula**. Fosforoko alotropoen propietate esanguratsuenak.

### Kimioluminiszentzia 
thumb|300x300px|**2. irudia**. Fosforoaren kimioluminiszentzia.
Fosforoa 1669. urtean aurkitu zenean, ez zen ematen zuen distiraren mekanismoa ezagutzen, eta Robert Boylek 1680ko hamarkadan airearen "ahultzeari" egotzi zion. Hala ere, ia 100 urte geroago, 1974. urtean, R. J. van Zee- eta A. U. Khan-ek fenomenoaren azalpena lortu zuten. Fosforo solidoaren (edo likidoaren) gainazalean erreakzio bat gertatzen da oxigenoarekin kontaktuan dagoenean, eta argia igortzen duten bizitza laburreko HPO eta P2O2 molekulak sortzen dira. Erreakzioa geldoa da eta jatorrizko osagaien kopuru txikiak behar dira kimiolumineszentzia sortzeko.

Aipatzekoa da, fosforeszentzia hitzaren jatorria fosforoa den arren, fosforoari bere distira ematen dion erreakzioaren izen egokia lumineszentzia dela, eta ez fosforezentzia (aurretiaz jaso duen argia berriro igortzearekin lotura duen fenomenoa).

## Konposatu nagusienak 
### Fosforo (V) 
Fosforozko konposaturik esanguratsuenak fosfato anioi tetraedrikoak azaltzen dituztenak dira (PO43−). Fosfatoa azido fosforikoaren base konjugatua da, eta hurrengo azido-base orekak ditu:

: H3PO4 + H2O ⇌ H3O+ + H2PO4−       *K*a1 = 7.25×10−3

: H2PO4− + H2O ⇌ H3O+ + HPO42−       *K*a2 = 6.31×10−6

: HPO42− + H2O ⇌ H3O+ +  PO43−        *K*a3 = 3.98×10−13

Fosfatoek P-O-P loturak dituzten kateak eta eraztunak eratzeko joera erakusten dute. Polifosfonato ugari ezagutzen dira, nabarmenena gorputzaren energia-trasmisioetan parte hartzen duen Adenosin trifosfatoa (ATP) izanez. Fosforo pentoxidoa (P4O10) azido fosforikoaren anhidrido azidoa da, eta indartsu erreakzionatzen du urarekin. Metalezko katioiekin, fosfatoak gatz mota asko eratzen ditu, gehienak P-O-M motatako loturak dituzten egitura polimerikoak izanda. PCl5 eta PF5 fosforozko  konposatu oso ohikoak dira. PF5 gas koloregabea da eta bere molekulek geometria trigonal bipiramidala aurkezten dute. Bere aldetik, PCl5 PCl4+ PCl6 formulazio ionikoa duen solido koloregabea da, lurrun fasean geometria trigonal bipiramidala onartzen duena. PBr5 isolatzen oso zaila da eta PI5 ez da oraindik aurkitu.

### **Fosforo (III)** 
Lau trihaluro simetrikoak oso ezagunak dira: PF3 gaseosoa, PCl3 eta PBr3 likido horixkak, eta PI3 solidoa. Fosforo (III) oxidoa (P4O6)  P(OH)3-ren anhidridoa da, azido fosforikoaren tautomero minoritarioa. 

### **Fosforo (II) eta fosforo (I)** 
Konposatu hauek  P–P motatako loturak dituzte. Adibide esanguratsuen artean, fosfatoen eta organofosforoen deribatuak topatzen dira. P=P lotura bikoitzak ere antzeman daitezke, nahiz eta ohikoak ez izan.

### Fosfuroak eta fosfina 
thumb|277x277px|**3. irudia**. Fosfinaren (ezkerra) eta bere deribato organiko baten (eskuina) egiturak.
Fosfuroak fosforo gorriaren eta metalen arteko erreakzioaren bidez lortzen dira. 1. eta 2. taldeko metalek P3- anioia duten konposatu ionikoak osa ditzakete, urarekin kontaktuan jarriz gero fosfina ematen dutenak. Fosfina (PH3) eta bere deribatu organikoak (PR3, 3. irudia) amoniaren (NH3) analogoak dira, baina kasu honetan fosforoak eratzen duen angelua 90ºtik oso gertu dago. Oro har, toxizitate handiko konposatuak dira eta haietan fosforoak -3 oxidazio zenbakia du. Zentzu horretan, bederatzi fosforo atomo baino gehiago dituzten fosfinak ezagutzen dira,  P*n*H*n*+2 formula erakusten dutenak:

2 Ca3(PO4)2 + 6 SiO2 + 10 C → 6 CaSiO3 + 10 CO + P4

Historikoki, mineralen  estruktura zehatza jakin baino lehen, fosforo zuria hezur-errautsetik  isolatzen zen eskala industrialean. Prozesu honetan, hezurrezko trikaltzio fosfatoa Ca(H2PO4)2 bihurtzen zen azido sulfurikoarekin, dehidratazio eta berotze prozesu baten ondoren P4 emanez :

Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4

Ca(H2PO4)2 → Ca(PO3)2 + 2H2O

3Ca(PO3)2 + 10C → Ca3(PO4)2 + 10CO + P4

## Presentzia 
### Unibertsoa 
2013an, astronomoek fosforoa detektatu zuten Cassiopeia A-n, elementu hori supernoben nukleosintesiaren azpiproduktu gisa lortzen dela egiaztatuz. Supernobetako geldikinaren fosforoaren eta burdinaren arteko erlazioa Esne Bidean baino 100 aldiz handiagoa izan liteke. 2020an, AFGL 5142 izar-eraketa masiboaren ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) eta ROSETTA -ren datuak aztertu ziren, fosforoa daramaten molekulak detektatzeko eta bere garraio-mekanismoa ezagutzeko.

### Lurrazala eta iturri organikoak 
Fosforoak kilogramoko gramo bateko kontzentrazioa du lurrazalean (konpara bedi kobrearekin, 0,06 gramo inguru duena). Naturan ez da era librean topatzen (bere erreaktibotasun handia dela-eta), baina mineral askotan aurki daiteke, fosfato moduan normalean. Ca5(PO4)2 formulako apatita izeneko konposatua fosforo iturri garrantzitsua da, eta Marokon, Errusian edo Estatu Batuak bezalako herrialdetan ugaria da batzuetan. Fosfato hauek higatu ahala, konposatu fosfatatuak askatzen dira lurrerantz eta uretarantz. Landareek sustraien bidez xurgatu ondoren, sistemaren osagai biziei gehitzen zaizkie, maila trofiko desberdinetatik igaro ahala. Organismoak (landareak edo animaliak) hiltzen direnean, materia organikoan dagoen fosforoa deskonposatu eta askatzen da. Fosforo kantitate handiak behar dira landareek lurzorutik ateratzen duten fosforoa ordezkatzeko, bere urteko eskaria populazioaren hazkundea baino ia bi aldiz handiagoa delarik. Ameriketako Estatu Batuetako Zerbitzu Geologikoaren arabera (USGS), fosforoaren munduko erreserben % 50 inguru herrialde arabiarretan daude. Fosforoan oinarritutako gai kimikoen merkataritza-erabilera nagusia ongarrien ekoizpena da.

## Erabilera eta aplikazioak 
**3. taula**. Fosforozko konposatuen aplikazio garrantzitsuenak.

### Ongarria 
Fosforoa funtsezko landare-elikagaia da (nitrogenoarekin batera), eta ekoizten den fosforo guztiaren bolumena laborantzako ongarrientzako azido fosforiko kontzentratua prestatzera bideratzen da,%70etik % 75ko gorako P2O5 kontzentrazioa izanda . Honen ondorioz, fosfatoaren (PO43-) produkzioak nabarmenki gora egin zuen XX. mendeko bigarren erditik aurrera. Fosfatoen ernalketa artifiziala beharrezkoa da fosforoa  organismo bizidun guztientzat funtsezkoa delako: izan ere, energia-transferentzietan,  fotosintesiaren, landare-sustraien hedapenaren, hazi eta loreen formazioaren eta landare-osasuna eta genetikaren prozesu batzuetan inplikatuta dago Fosforoa ongarri bezala gehitzen denean, fosforoa askatzeko prozesua oso geldoa da. Normalean ongarria kare superfosfato moduan erabiltzen da, kaltzio dihidrogeno fosforoaren (Ca(H2PO4) eta kaltzio sulfatoaren (CaSO4·2H2O) arteko nahasketa bat, eta azido sulfurikoa eta ura kaltzio fosforoarekin erreakzionatuz lortzen da. 

### Metalurgia 
Fosforoa oso osagai garrantzitsua da altzairuaren ekoizpenean, baita *brontze fosforoa* eta erlazionatutako beste produktu askoren sintesian ere. Fosforoa kobre metalikoari gehitzen zaio bere lurruntze-prozesuan, ezpurutasun bezala presente dagoen oxigenoarekin erreakzionatuz gero  "fosforozko kobrea" (CuOFP) izeneko aleazioa sortuz (ohiko kobrea baino hidrogeno erresistentzia handiagoarekin). 

### Pospoloak 
thumb|276x276px|**4. irudia**. Fosforo zuriko pospoloak.
Lehenengo pospoloak 1830. urtean asmatu zituen Charles Sauriak (4. irudia). Pospolo hauek fosforo zurizko buruak, konposatu oxigeno-sortzaile bat (hala nola potasio kloratoa, berun dioxidoa edo batzuetan nitratoa) eta aglutinatzaile batez osaturik zeuden. Industriako langileentzat pozoitsuak ziren, oso  toxikoak eta biltegiratzen oso zailak. 1872. eta 1925. urteen artean beren ekoizpena hainbat herrialdetan debekatu zen eta, 1906. urtean, fosforo zuriaren erabilera galarazi zen pospoloen fabrikazioan.

Ondorioz, pospoloak beste materialez egiten hasi ziren. 1900. urtean inguruan, Henri Sévène eta Emile David Cahen kimikari frantsesek tetrafosforo trisulfurozko (P4S3) pospoloak asmatu eta komertzializatu zituzten. Denbora batez, pospolo seguruago haiek oso ezagunak izan ziren nonahi, baina, epe luzera, gaur egungo segurtasun-pospoloak garrantzia hartzen joan ziren, fosforo gorri ez toxikoaz eta kloratoz osatuta. Nolanahi ere, segurtasun-pospolo hauek 1844. urtean asmatu baziren ere (Gustaf Erik Paschen eskutik), ez zuten kontsumitzailearen onarpena lortu fosforo zuriaren debekua onartu arte.

### Uraren bigunketa 
Azido fosforikoz egindako sodio tripolifosforoa herrialde batzuetan detergente gisa erabiltzen da, baina beste batzuetan debekatu dago erabilera horretarako. Konposatu honek ura arintzeko propietatea aurkezten du, detergenteen errendimendua areagotuz eta hodi/galdara-hodi korrosioa ekidituz.

### Bestelako erabilerak 
* Sodio-lanparentzako betaurreko bereziak egiteko.
* Kaltzio fosfatoa portzelanaren ekoizpenean erabiltzen da.
* Azido fosforikoa freskagarri askoren errezetaren parte da.
* 32P eta 33P zunda erradioaktiboak erabiltzen dira.
* Bigarren Mundu Gerran, fosforoz egindako molotov koktelak banatu ziren Britainia Handian.

## Funtzio biologikoa 
ezkerrera|thumb|429x429px|**5. irudia**. Fosfolipidoen eta mint lipidikoaren egitura.
Fosforoak izaki bizidunen bizi-funtzio gehienetan parte hartzen du, eta, beraz, funtsezko elementu kimikotzat hartzen da. Duela gutxi egindako ikerketa batean, fosforoaren ordez, artsenikoa erabil daitekeela proposatu da. Fosforoa ADN eta ARNaren osagaia da, baita mintz lipidikoetan presente dauden fosfolipidoena ere (5. irudia). Fosfolipidoak glizerol izeneko trialkoholatik eratortzen dira, non oinarrizko bi hidroxilo (OH) gantz azidoz ordezkatzen diren eta gainerakoa fosfato bati lotzen den. 

Gizaki helduak fosforozko 0,7 kg inguru ditu gorputzean, % 85 – 90 inguru apatita forman dagoenik (hezur eta hortzetan). Odolean batez besteko fosforo-kontzentrazioa 0,4 g/L-koa da, gutxi gorabehera horren % 70  organikoa izanda eta % 30 ez-organikoa. Zelulek energia biltzeko eta garraiatzeko erabiltzen dute fosforoa, ATPren bidez. Gainera, giza gorputzeko bigarren mineralik ugariena da (0.1%), eta gorputzeko likidoetan gatz gisa agertzen da, presio osmotikoari eusteko funtzio fisiologikoa izanik.  Fosfato multzoak gehitzea (fosforilazioa) eta ezabatzea (desfosforilazioa) zelulen barneko proteinen jarduera erregulatzeko mekanismo nagusia da. Fosforoak B konplexuko bitaminekin lan egiten du, giltzurrunen funtzionamenduan, muskuluen uzkurduran eta nerbio-seinaleetan rol garrantzitsua izanik. Biokimikariek normalean "Pi" laburdura erabiltzen dute fosforo ez-organikoari buruz hitz egiteko.

### Hezur eta hortzen esmaltea 
Hezurren konposatu nagusienak hidroxiapatita eta kaltzio fosfatoa dira. Hidroxiapatitak ere hortzetako esmaltea osatzen du. Uraren floriodazioa izeneko erreakzioarekin bidez, hortzetako hidroxiapatita baino oraindik gogorra eta erresistenteagoa den fluoroapatita konposatua lortzen da:

Ca5(PO4)3OH + F− → Ca5(PO4)3F + OH−

### Nutrizioa eta fosforoaren urritasuna 
Fosforoaren elikadura-iturri nagusiak proteina-kontzentrazio altua duten berberak dira, proteinek fosfororik ez duten arren. Adibidez, esneak, haragiak eta sojak fosforo- eta proteina-kontzentrazio handia erakusten dute. Normalean, dieta batek proteina eta kaltzio proportzio nahikoa baldin badu, fosforo kopurua ere nahikoa izango da. Medikuntzan, fosforoaren gabeziaren sindromea malnutrizioak, fosfatoak xurgatu ez izanak eta odoletik fosfatoa hartzen duten sindrome metabolikoek eragin dezakete. Hipofosforoaren sintomak disfuntzio neurologikoa eta muskuluen eta odoleko zelulen nahastea sortzen du, ATP faltaren ondorioz. Kontran, fosforo gehiegik beherakoa eta organo eta ehun bigunen kaltzifikazioa ekar dezake, eta gorputzak burdina, kaltzioa, magnesioa eta zinka erabiltzeko duen gaitasuna oztopa dezake.

Fosforoa funtsezko makromineral bat da landareentzat. Fosforoko kontzentrazioa ekosistema askotan kontuan izan beharreko faktore mugatzailea da, hau da, fosforoen urritasunak organismoen hazkunde erritmoa mugatzen du. Fosforo gehiegizkoa problematikoa ere izan daiteke, batez ere uretako sistemetan, non eutrofismoak algen eraketa azkarra eragin dezakeen. Beren toxikotasuna dela-eta, konposatu organofosforatu ugari pestizida (herbizidak, intsektizidak, fungizidak, etab.) eta arma gisa erabiltzen dira giza etsaien aurkako nerbio-agente bezala.

Fosforo zuriaren alotropoak arrisku handia du, airean sutzen delako eta azido fosforikoaren hondakinak sortzen dituelako (5. irudia). Fosforo zuriaren bidezko pozoitze kronikoak masailezurraren nekrosia eragiten du, masailezur fosforikoa izenekoa. Fosforoak kalte larriak eragiten ditu irensten denean (batez ere, gibelan), eta "Heze-eginkarien sindromea" eragin dezake. 50 mg-ko dosi bat zorigaiztokoa izan daiteke, eta larruazala ukituz gero, erredurak sortzen ditu. Fosforo gorria ez da berez sutzen airearekin kontaktuan dagoenean, eta ez da toxikoa, baina kontuz erabili behar da, fosforo zuri bihur baitaiteke eta lurrun toxikoak bota baititzake berotzean. Aldiz, gaur egun bikarbonatoa erabiltzen da azido fosforikoa neutralizatzeko eta ilunpean ikus daitezkeen fosforo zurizko partikulak identifikatu ahal izateko.

## Erreferentziak 
## Kanpo estekak