Fosfano

composto químico

O fosfano ou fosfina (PH3) é un gas inflamable e tóxico formado por un átomo de fósforo e tres de hidróxeno. O fosfano puro é inodoro, pero as mostras técnicas poden ter un olor a allo ou peixe podre debido á presenza de fosfano substituído e de difosfano (P2H4). Cando ten trazas de P2H4 o fosfano inflámase espontaneamente en presenza de aire.[1]

Fosfano
Identificadores
Número CAS 7803-51-2
PubChem 24404
ChemSpider 22814
UNII FW6947296I
ChEBI CHEBI:30278
Propiedades
Fórmula molecular H3P
Masa molar 34,00 g mol−1
Aspecto gas incoloro
Olor feble, a allo
Densidade 1,379 g/l, gas (25 ºC)
Punto de fusión −132,8 °C; −207,0 °F; 140,3 K
Punto de ebulición −87,7 °C; −125,9 °F; 185,5 K
Solubilidade en auga soluble en alcohol, éter e CS2, lixeiramente soluble en benceno, cloroformo e etanol
Presión de vapor 41,3 atm (20°C)
Índice de refracción (nD) 2,144
Viscosidade 1,1x10-5 Pa·s
Perigosidade
Pictogramas GHS O pictograma do lume no Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)
GHS06: Tóxico Pictograma da corrosión no Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)
Pictograma do medio ambiente no Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)
NFPA 704
NFPA 704.svg
4
4
2
Punto de inflamabilidade Gas inflamable

Se non se indica outra cousa, os datos están tomados en condicións estándar de 25 °C e 100 kPa.

HistoriaEditar

O fosfano foi obtido por primeira vez en 1783 por Philippe Gengembre (1764–1838), un estudante de Lavoisier, quentando fósforo branco nunha solución acuosa de potasa.[2] En 1789 Lavoisier recoñeceu correctamente o gas como un composto de fósforo e hidróxeno en lugar de consideralo a forma gaseosa do elemento fósforo, como ata entón. En 1844 Paul Thénard, fillo do químico francés Louis Jacques Thénard, usou unha trampa fría para separar o difosfano do fosfano xerado a partir do fosfuro de calcio, demostrando que o difosfano é o responsable da inflamabilidade espontánea asociada co fosfano e tamén da pátina alaranxada ou marrón que o gas pode deixar en superficies debido a un proceso de polimerización. O nome orixinal, "fosfina", foi usado por vez primeira para compostos organofosforados en 1857, analogamente ao uso de "aminas". O término usaríase para o gas PH3 cara 1865.[3]

Estrutura e propiedadesEditar

O fosfano é unha molécula piramidal trigonal con simetría molecular C3V. A lonxitude da ligazón P-H é de 1,42 Å e o ángulo das unións H-P-H é de 93,5º. O seu momento dipolar é de 0,58 D e a súa solubilidade en auga é de só 0,22 cm3 de gas por cm3 de líquido. O fosfano disólvese máis rapidamente en solventes non polares que en auga debido ás ligazóns non polares da unión P-H. É tecnicamente un anfótero en auga, pero cunha actividade débil como ácido ou base. O fosfano arde producindo un fume denso e branco de ácido fosfórico.

PreparaciónEditar

Pode crearse de varias maneiras.[4] A nivel industrial pode fabricarse a partir da reacción do fósforo branco con hidróxido de sodio ou hidróxido de potasio, producíndose hipofosfuro de potasio ou hipofosfuro de sodio como produto.

3 KOH + P4 + 3 H2O → 3 KH2PO2 + PH3

De maneira alternativa, a dismutación catalizada por ácido do fósforo branco produce ácido fosfórico e fosfano. Ambas rutas son industrialmente significativas.

En laboratorio pode prepararse dismutando ácido fosfórico.[5]

4 H3PO3 → PH3 + 3 H3PO4

Como método alternativo se pode usar a hidrólese de fosfuro de aluminio, fosfuro de calcio e tris(trimetilsilil)fosfano.

AbundanciaEditar

O fosfano é un compoñente da atmosfera terrestre a moi baixas e moi cambiantes concentracións.[6] É posible que contribúa de maneira significativa ao ciclo bioquímico global do fósforo. A fonte máis probable de fosfano é a redución de fosfato en materia orgánica en estado de putrefación.[7]

Pode atoparse tamén na atmosfera de Xúpiter, onde se forma no interior cálido do planeta e reacciona con outros compostos da atmosfera [8] A síntese abiótica de fosfano implica grandes cantidades de enerxía, como a que pode atoparse nas atmosferas convectivas e tormentosas dos xigantes de gas.[9]

Posible biosinatura extraterrestreEditar

O fosfano foi detectado na zona atemperada da atmosfera de Venus, a uns 50 km de altura sobre a superficie, a concentracións de 20 partes por mil millóns, unha concentración que non é posible según os procesos químicos coñecidos.[10] Venus non ten as altas presións e temperaturas para xerar fosfano tal como sí as teñen as atmosferas dos xigantes de gas como Xúpiter, polo que a súa presenza debe ter outra explicación. O fosfano na atmosfera vai sendo destruído pola acción dos raios ultravioleta do Sol, polo que si se mantén no tempo ten que existir unha fonte que o xenere constantemente. No artigo no que se describe o descubrimento do fosfano en Venus suxire que a substancia podería orixinarse mediante procesos fotoquímicos ou xeoquímicos descoñecidos ata o momento ou, por analoxía coa Terra, mediante a presenza de vida.[10][11] Por esta razón o fosfano foi proposto como biosinatura en astrobioloxía. O fosfano na Terra asociase con ecosistemas anaeróbicos, podendo ser indicio de vida en exoplanetas anóxicos xa que non se coñecen procesos non biolóxicos que produzan fosfano en grandes cantidades en planetas de tipo terreste.

NotasEditar

  1. CDC (2020). Centers for Disease Control and Prevention, ed. "Phosphine" (en inglés). Consultado o 14 de setembro de 2020. 
  2. Gengembre (1783) "Mémoire sur un nouveau gas obtenu, par l'action des substances alkalines, sur le phosphore de Kunckel" (Memoria sobre un novo gas obtido pola acción de substancias alcalinas sobre fósforo de Kunckel), Mémoires de mathématique et de physique, 10 : 651–658.
  3. William Odling, A Course of Practical Chemistry Arranged for the Use of Medical Students, 2ª ed. (London, England: Longmans, Green, and Co., 1865), pp. 227, 230.
  4. Toy, A. D. F. (1973). The Chemistry of Phosphorus. Oxford, UK: Pergamon Press. 
  5. Gokhale, S. D.; Jolly, W. L., "Phosphine", Inorganic Syntheses 1967, volume 9, pp. 56–58. doi 10.1002/9780470132401.ch17
  6. Gassmann, G.; van Beusekom, J. E. E.; Glindemann, D. (1996). "Offshore atmospheric phosphine". Naturwissenschaften 83 (3): 129–131. Bibcode:1996NW.....83..129G. doi:10.1007/BF01142178. 
  7. Roels, J.; Verstraete, W. (2001). "Biological formation of volatile phosphorus compounds, a review paper". Bioresource Technology 79 (3): 243–250. PMID 11499578. doi:10.1016/S0960-8524(01)00032-3. 
  8. Kaplan, Sarah (July 11, 2016). "The first water clouds are found outside our solar system — around a failed star". The Washington Post. Consultado o September 14, 2020. 
  9. Chu, Jennifer (December 18, 2019). "A sign that aliens could stink". MIT News. Consultado o September 14, 2020. 
  10. 10,0 10,1 Greaves, J.S.; Richards, A.M.S.; Bains, W.; et al. (2020). "Phosphine gas in the cloud decks of Venus". Nature Astronomy. arXiv:2009.06593. doi:10.1038/s41550-020-1174-4. Consultado o 14 September 2020. 
  11. Drake, Nadia (14 September 2020). "Possible sign of life on Venus stirs up heated debate". National Geographic. Consultado o 14 September 2020. 

Véxase taménEditar

Ligazóns externasEditar