Fósforo – Propriedades – Preço – Aplicações – Produção

Sobre o Fósforo

Como elemento, o fósforo existe em duas formas principais – fósforo branco e fósforo vermelho – mas por ser altamente reativo, o fósforo nunca é encontrado como um elemento livre na Terra. Com 0,099%, o fósforo é o pnictogênio mais abundante na crosta terrestre.

Resumo

Elemento	Fósforo
Número atômico	15
Categoria do elemento	Não Metálico
Fase em STP	Sólido
Densidade	1,823 g/cm3
Resistência à tração	N/D
Força de rendimento	N/D
Módulo de elasticidade de Young	N/D
Escala de Mohs	0,5
Dureza Brinell	N/D
Dureza Vickers	N/D
Ponto de fusão	44,1 °C
Ponto de ebulição	280 °C
Condutividade térmica	0,235 W/mK
Coeficiente de Expansão Térmica	N/D
Calor específico	0,77 J/gK
Calor de fusão	0,657 kJ/mol
Calor da vaporização	51,9 kJ/mol
Resistividade elétrica [nanoOhm meter]	N/D
Suscetibilidade Magnética	−20,8e-6 cm3/mol

Aplicações do Fósforo

O fósforo é um nutriente essencial para as plantas (o nutriente mais frequentemente limitante, depois do nitrogênio), e a maior parte de toda a produção de fósforo está em ácidos fosfóricos concentrados para fertilizantes agrícolas, contendo até 70% a 75% de P2O5. A grande maioria dos compostos de fósforo extraídos são consumidos como fertilizantes. O fosfato é necessário para substituir o fósforo que as plantas removem do solo, e sua demanda anual está aumentando quase duas vezes mais rápido que o crescimento da população humana. Outras aplicações incluem compostos organofosforados em detergentes, pesticidas e agentes nervosos.

 

 

Produção e Preço do Fósforo

Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do Fósforo puro estavam em torno de 40 $/kg.

A maior parte da produção de material contendo fósforo é para fertilizantes agrícolas. Para este fim, os minerais de fosfato são convertidos em ácido fosfórico. Segue duas rotas químicas distintas, sendo a principal delas o tratamento de minerais fosfatados com ácido sulfúrico. O outro processo utiliza fósforo branco, que pode ser produzido por reação e destilação de fontes de fosfato de grau muito baixo. O pico de fósforo é um conceito para descrever o momento em que a humanidade atinge a taxa máxima de produção global de fósforo como matéria-prima industrial e comercial. A fonte predominante de fósforo nos tempos modernos é a rocha fosfática (em oposição ao guano que a precedeu).

Fonte: www.luciteria.com

Propriedades Mecânicas do Fósforo

Força do Fósforo

Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original. A resistência de um material é sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica.

Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa.

Veja também: Resistência dos Materiais

Resistência à tração final do Fósforo

A resistência à tração final do Fósforo é N/A.

Força de rendimento do Fósforo

O limite de escoamento do Fósforo é N/A.

Módulo de Elasticidade do Fósforo

O módulo de elasticidade de Young do Fósforo é N/A.

Dureza do Fósforo

Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.

A dureza Brinell do Fósforo é aproximadamente N/A.

O método de teste de dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd como uma alternativa ao método Brinell para medir a dureza dos materiais. O método de teste de dureza Vickers também pode ser usado como um método de teste de microdureza, que é usado principalmente para peças pequenas, seções finas ou trabalhos de profundidade de caixa.

A dureza Vickers do Fósforo é aproximadamente N/A.

A dureza ao risco é a medida de quão resistente uma amostra é à deformação plástica permanente devido ao atrito de um objeto pontiagudo. A escala mais comum para este teste qualitativo é a escala de Mohs, que é usada em mineralogia. A escala Mohs de dureza mineral é baseada na capacidade de uma amostra natural de mineral riscar visivelmente outro mineral.

O Fósforo tem uma dureza de aproximadamente 0,5.

Veja também: Dureza dos Materiais

Fósforo – Estrutura Cristalina

Uma possível estrutura cristalina do Fósforo é a estrutura cúbica de corpo centrado.

Nos metais e em muitos outros sólidos, os átomos estão dispostos em arranjos regulares chamados cristais. Uma rede cristalina é um padrão repetitivo de pontos matemáticos que se estende por todo o espaço. As forças de ligação química causam essa repetição. É esse padrão repetido que controla propriedades como força, ductilidade, densidade, condutividade (propriedade de conduzir ou transmitir calor, eletricidade, etc.) e forma. Existem 14 tipos gerais de tais padrões conhecidos como reticulados de Bravais.

Veja também: Estrutura Cristalina de Materiais

Estrutura Cristalina de Fósforo

Propriedades Térmicas do Fósforo

Fósforo – Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição

O ponto de fusão do Fósforo é 44,1 °C.

O ponto de ebulição do Fósforo é 280 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão.

Fósforo – Condutividade Térmica

A condutividade térmica do Fósforo é 0,235 W/(m·K).

As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.

Coeficiente de Expansão Térmica do Fósforo

O coeficiente de expansão térmica linear do Fósforo é  N/D.

A expansão térmica é geralmente a tendência da matéria de mudar suas dimensões em resposta a uma mudança na temperatura. Geralmente é expresso como uma mudança fracionária no comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura.

Fósforo – Calor Específico, Calor Latente de Fusão, Calor Latente de Vaporização

O calor específico do Fósforo é 0,77 J/g K.

A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva da matéria, o que significa que é proporcional ao tamanho do sistema. A capacidade calorífica C tem a unidade de energia por grau ou energia por kelvin. Ao expressar o mesmo fenômeno como uma propriedade intensiva, a capacidade calorífica é dividida pela quantidade de substância, massa ou volume, portanto a quantidade é independente do tamanho ou extensão da amostra.

O calor latente de fusão do Fósforo é 0,657 kJ/mol.

O calor latente de vaporização do Fósforo é 51,9 kJ/mol.

Calor latente é a quantidade de calor adicionada ou removida de uma substância para produzir uma mudança de fase. Essa energia quebra as forças atrativas intermoleculares e também deve fornecer a energia necessária para expandir o gás (o pΔV trabalho). Quando o calor latente é adicionado, nenhuma mudança de temperatura ocorre. A entalpia de vaporização é uma função da pressão na qual essa transformação ocorre.

Fósforo – Resistividade Elétrica – Suscetibilidade Magnética

A propriedade elétrica refere-se à resposta de um material a um campo elétrico aplicado. Uma das principais características dos materiais é sua capacidade (ou falta de capacidade) de conduzir corrente elétrica. De fato, os materiais são classificados por essa propriedade, ou seja, são divididos em condutores, semicondutores e não condutores.

Veja também: Propriedades Elétricas

A propriedade magnética refere-se à resposta de um material a um campo magnético aplicado. As propriedades magnéticas macroscópicas de um material são consequência das interações entre um campo magnético externo e os momentos de dipolo magnético dos átomos constituintes. Diferentes materiais reagem à aplicação do campo magnético de forma diferente.

Veja também: Propriedades Magnéticas

Resistividade Elétrica do Fósforo

A resistividade elétrica do Fósforo é N/D.

A condutividade elétrica  e seu inverso, a resistividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica como o fósforo conduz o fluxo de corrente elétrica. A condutividade elétrica ou condutância específica é o recíproco da resistividade elétrica.

Suscetibilidade Magnética do Fósforo

A suscetibilidade magnética do Fósforo é -20,8e-6 cm^3/mol.

No eletromagnetismo, a suscetibilidade magnética é a medida da magnetização de uma substância. A suscetibilidade magnética é um fator de proporcionalidade adimensional que indica o grau de magnetização do Fósforo em resposta a um campo magnético aplicado.